大孔樹脂純化短梗五加果花色苷
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召信儒1，2，郭啟慧1，孫海濤1，2，姜瑞平1，徐晶1
1．通化師范學(xué)院長白山食用植物資源開發(fā)工程中心，通化師范學(xué)院制藥與食品科學(xué)學(xué)院(通化134000)：2．通化師范學(xué)院長白山非物質(zhì)文化遺產(chǎn)傳承協(xié)同創(chuàng)新中心(通化134000)
摘要采用AB-8型大孔樹脂純化短梗五加果花色苷，以吸附率和解吸率為考察指標(biāo)，確定短梗五加果花色苷的最佳純化條件：AB-8型大孔樹脂對短梗五加果花色苷的靜態(tài)吸附平衡時間為4h，靜態(tài)解吸平衡時間為2 h，上樣液pH 2，洗脫液pH 2，洗脫液乙醇體積分?jǐn)?shù)70%,上樣流速1mL/min,質(zhì)量濃度1mg/m L，洗脫液的流速1mL/min。
關(guān)鍵詞 短梗五加果；花色苷；大孔樹脂：吸附：解吸
短梗五加為五加科五加屬植物，其根皮在我國東北地區(qū)經(jīng)常代替刺五加藥用，對其果開發(fā)利用較少。短梗五加果中含有豐富的花色苷類物質(zhì)，具有抗氧化、抗突變、抗腫瘤、保護心腦血管、保護肝臟等多種生理功能。
由于短梗五加果花色苷提取物中含有一定的糖類、有機酸、膠質(zhì)、金屬離子、蛋白質(zhì)等成分，影響花色苷的穩(wěn)定性，限制了其進一步應(yīng)用，因此要對花色苷其進行純化精制。試驗選用AB-8大孔樹脂對短梗五加果花色苷進行純化，對其吸附和解吸性能進行研究，為短梗五加果花色苷的開發(fā)和利用提供理論依據(jù)。
1 試劑與儀器
1.1原料與試劑
短梗五加果：采自集安；無水乙醇、氫氧化鈉、檸檬酸、檸檬酸鈉、磷酸氫二鈉、氯化鈉：天津市致遠化學(xué)試劑有限公司；鹽酸：沈陽華東試劑廠；AB-8型大孔樹脂：天津市光復(fù)精細化工研究所。
1.2儀器與設(shè)備
722S分光光度計：上海精密科學(xué)儀器有限公司；HY-5A回旋式振蕩器：江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；雷磁PHS-3C酸度計：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；ME204E分析天平：METTLER TOLEDO國際股份有限公司；TDL80-2B離心機：上海安亭科學(xué)儀器廠；KQ-200KDB超聲波清洗器：昆山超聲儀器有限公司。
2方法
2.1短梗五加果花色苷的制備
將原料清洗干凈，用烘干機50℃烘干，再用粉碎機粉碎過20目，收集備用。精確稱取短梗五加果粉末，在料液比1：10( g/m L)、pH 2、體積分?jǐn)?shù)40%的乙醇溶液、60℃的超聲溫度、160 W的超聲功率、超聲時間40 min的條件下進行超聲波輔助浸提，靜置過濾，使用離心機4 000 r/min離心10 min，收集上清液儲存于棕色密閉容器內(nèi)放于陰涼處。在波長為525 nm處測定吸光度。
2.2大孔樹脂的活化處理
用無水乙醇浸泡AB-8型大孔樹脂，使其充分溶脹，24 h后除去雜質(zhì)和破碎的樹脂，用無水乙醇沖洗至流出液不渾濁，再用蒸餾水沖洗至中性；用5%HC1浸泡大孔樹脂12 h，再用蒸餾水沖洗至中性；用5% N a OH浸泡大孔樹脂12 h，再用蒸餾水沖洗至中性，備用。
2.3靜態(tài)吸附動力學(xué)曲線
取一定量的短梗五加果花色苷提取液，用pH 3的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液稀釋，在525 nm的波長下測定吸光度；再取活化后的大孔樹脂10 m L，置于250mL的具塞三角瓶中，分別加入100 m L稀釋后的短梗五加果花色苷，置于回旋式振蕩器中，在室溫條件下、轉(zhuǎn)速110 r/min振蕩，每0.5 h測定一次上清液在525 nm波長下的吸光度，以時間為橫坐標(biāo)，吸附率為縱坐標(biāo)，繪制靜態(tài)吸附動力學(xué)曲線。
2.4靜態(tài)解吸動力學(xué)曲線
取吸附飽和的大孔樹脂10 m L，置于250 m L的具塞三角瓶中，分別加入100 m L pH 3，體積分?jǐn)?shù)70%的乙醇溶液，置于回旋式振蕩器中，在室溫條件下、轉(zhuǎn)速110 r/min振蕩，每0.5 h測定一次上清液在525 nm波長下的吸光度，以時間為橫坐標(biāo)，解吸率為縱坐標(biāo)，繪制靜態(tài)解吸動力學(xué)曲線。
式中：A0-----稀釋后的短梗五加果花色苷吸光度；A1——吸附飽和的樹脂上清液吸光度；A2——吸附飽和的樹脂解吸后上清液吸光度。
2.5吸附液pH對靜態(tài)吸附的影響
取活化后的大孔樹脂10 m L，置于250 m L的具塞三角瓶中，分別加入質(zhì)量濃度為1.0 mg/m L，pH分別為1.0，2.0，3.0，4.0，5.0和6.0的短梗五加果花色苷100 m L，置于回旋式振蕩器中，在室溫條件下、轉(zhuǎn)速110 r/min振蕩8h，每0.5 h測定一次上清液在525 nm波長下的吸光度，計算其吸附率。
2.6洗脫液pH對靜態(tài)解吸的影響
取吸附飽和的大孔樹脂10 m L，置于250 m L的具塞三角瓶中，分別加入pH l.0，2.0，3.0，4.0，5.0和6.0的體積分?jǐn)?shù)為70%乙醇溶液100 m L，置于回旋式振蕩器中，在室溫條件下、轉(zhuǎn)速110 r/min振蕩8h，每0.5h測定一次上清液在525 nm波長下的吸光度，計算解吸率。
2.7洗脫液的體積分?jǐn)?shù)對靜態(tài)解吸的影響
取吸附飽和的大孔樹脂10 m L，置于250 m L的具塞三角瓶中，加入100 m L pH 2.0，體積分?jǐn)?shù)分別為20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%和90%的乙醇溶液，置于回旋式振蕩器中，在室溫條件下、轉(zhuǎn)速110 r/min振蕩8h，每0.5 h測定一次上清液在525 nm波長下的吸光度，計算解吸率。
2.8吸附液流速對動態(tài)吸附的影響
取活化后的大孔樹脂10 m L，采用濕法裝柱，配制質(zhì)量濃度為0.5 mg/m L，pH 2的短梗五加果花色苷溶液，分別以0.5，1.0，1.5和2.0 m L/min的流速通過樹脂柱進行吸附，用收集器接收流出液，每10 m L收集一次，在525 nm波長下測流出液的吸光度，計算吸附率。
2.9吸附液質(zhì)量濃度對動態(tài)吸附的影響
取活化后的大孔樹脂10 m L，采用濕法裝柱，用pH 2的緩沖溶液分別配制質(zhì)量濃度為0.25，0.5，1.0和2.0 mg/m L的短梗五加果花色苷，采用上述最佳流速使不同質(zhì)量濃度短梗五加果花色苷通過樹脂柱，用收集器接收流出液，每10 m L收集一次，在525 nm波長下測流出液的吸光度，計算吸附率。
2.10洗脫液流速對動態(tài)解吸的影響
取吸附飽和的大孔樹脂10 m L，采用濕法裝柱，按照上述最佳條件使樹脂吸附飽和，先用蒸餾水沖洗一遍，除去多糖和無機鹽等雜質(zhì)，然后用一定量的pH2、體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶液，分別以0.5，1.0，1.5和2.0 m L/min的流速通過樹脂柱，進行解吸，用收集器接收流出液，每10 m L收集一次，在525 nm波長下測流出液的吸光度。
3結(jié)果與分析
3.1靜態(tài)吸附動力學(xué)曲線
圖1為大孔樹脂對短梗五加果花色苷靜態(tài)吸附的動力學(xué)曲線，由圖1可知吸附率隨著吸附時間的變化較為明顯，大孔樹脂對短梗五加果花色苷的吸附屬于快速平衡型。0～2 h內(nèi)吸附速率較快、吸附率增加明顯；2～4 h，吸附率增加變緩；4h后吸附率變化不明顯。因此，大孔樹脂對短梗五加果花色苷靜態(tài)吸附的平衡時間為4h。
3.2靜態(tài)解吸動力學(xué)曲線
由圖2可知，在解吸開始的1 h內(nèi)，解吸率隨解吸時間變化十分明顯，1～2 h內(nèi)解吸率變化緩慢，2h后解吸逐漸趨于平穩(wěn)，所以可認(rèn)為大孔樹脂對短梗五加果花色苷的解吸屬于快速平衡型，靜態(tài)解吸的平衡時間為2h。
3.3 吸附液pH對靜態(tài)吸附的影響
由圖3可知，pH對短梗五加果花色苷吸附率的影響較顯著，吸附率隨pH的增大而降低，當(dāng)pH 1和pH 2時吸附效果較好，pH 3～6時，吸附率下降較大。這是因為隨著上樣液pH的增大，短梗五加果花色苷的羥基電離氫質(zhì)子易于堿結(jié)合，使大孔樹脂對短梗五加果花色苷的氫鍵吸附能力減弱，導(dǎo)致吸附率下降。此外考慮到pH 1的酸度過高，在實際生產(chǎn)中對設(shè)備要求較高。因此，選擇pH 2作為大孔樹脂對短梗五加果花色苷吸附的pH。
3.4洗脫液pH對靜態(tài)解吸的影響
由圖4可以發(fā)現(xiàn)，隨著pH的升高解吸率逐漸下降，并且趨勢明顯。但pH酸度過高，且較高pH對短梗五加果花色苷有一定的增色作用，影響結(jié)果判斷。所以，選擇pH 2作為洗脫液對短梗五加果花色苷解吸的pH。
3.5洗脫液體積分?jǐn)?shù)對靜態(tài)解吸的影響
由圖5可知，洗脫液乙醇的體積分?jǐn)?shù)對解吸效果有較大的影響，隨著體積分?jǐn)?shù)的增大，短梗五加果花色苷的解吸率逐漸升高。這是因為乙醇可使大孔樹脂溶脹，乙醇通過與大孔樹脂對短梗五加果花色苷進行競爭吸附。當(dāng)體積分?jǐn)?shù)為70%～90%時，解吸情況較好，但解吸率差異不顯著，考慮到試劑的合理利用及成本，選擇70%的乙醇體積分?jǐn)?shù)為短梗五加果花色苷洗脫液。
3.6吸附液流速對動態(tài)吸附的影響
在動態(tài)吸附過程中，流速是決定泄漏點何時出現(xiàn)的重要因素，當(dāng)流出液的吸光度達到短梗五加果花色苷上樣液吸光度的1/10時，則認(rèn)為大孔樹脂吸附已飽和，開始出現(xiàn)泄漏。由圖6可知，大孔樹脂對短梗五加果花色苷的吸附率隨上樣流速的增加而下降，當(dāng)上樣流速為1.5和2 m L/min時，吸附率相對較低，上樣液體積為280 m L時出現(xiàn)泄漏，即柱體積為28 BV；當(dāng)吸附流速為0.5和1 m L/min時，吸附率相對較高，上樣液體積分別為400 m L和360 m L時出現(xiàn)泄漏，即柱體積為40 BV和36 BV，泄漏點出現(xiàn)的相差不大�？紤]到時間的節(jié)省情況，選擇短梗五加果花色苷上樣流速為1mL/min。
3.7吸附液質(zhì)量濃度對動態(tài)吸附的影響
由圖7的結(jié)果分析可知，大孔樹脂對短梗五加果花色苷的吸附率隨著短梗五加果花色苷質(zhì)量濃度的升高而降低。當(dāng)短梗五加果花色苷質(zhì)量濃度為0.25，0.5和1 mg/m L時，吸附率變化相對較小，當(dāng)短梗五加果花色苷質(zhì)量濃度為2 mg/m L時，吸附率降低趨勢顯著。這是因為大孔樹脂對短梗五加果花色苷的吸附使需要一定的平衡時間，短梗五加果花色苷質(zhì)量濃度過高時，短梗五加果花色苷尚未完全被樹脂吸附就流出，造成短梗五加果花色苷的浪費；但短梗五加果花色苷質(zhì)量濃度過低，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。因此，從節(jié)約短梗五加果花色苷和生產(chǎn)效率兩方面綜合考慮，吸附液質(zhì)量濃度為1 mg/m L較適合。
3.8洗脫液流速對動態(tài)解吸的影響
由圖8可知，隨著洗脫液流速的增加，洗脫液對短梗五加果花色苷的解吸效果有所下降，采用0.5和1 m L/min的流速進行洗脫時，解吸效果較好，洗脫峰集中，無拖尾現(xiàn)象，且兩者差別不大，當(dāng)洗脫液體積為70 m L時，99%的短梗五加果花色苷被解吸下來；采用1.5和2 m L/min的流速進行洗脫時，洗脫峰型較寬，且有明顯的拖尾現(xiàn)象。綜合考慮洗脫效果和試驗周期，選擇洗脫液的流速為1 m L/min對短梗五加果花色苷進行解吸。
4結(jié)論
AB-8型大孔樹脂對短梗五加果花色苷靜態(tài)吸附的平衡時間為4h，靜態(tài)解吸的平衡時間為2h；最佳分離純化條件為：上樣液pH 2，洗脫液pH 2，洗脫液乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%，上樣流速為1 m L/min，質(zhì)量濃度為1 mg/m L，洗脫液的流速為1 m L/min。
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