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无机絮凝剂纯化杜仲叶水提液条件优化研究



全 文 :西北林学院学报 2014,29(2):202~206
Journal of Northwest Forestry University
  doi:10.3969/j.issn.1001-7461.2014.02.36
 收稿日期:2013-05-16  修回日期:2013-10-29
 基金项目:国家林业公益性行业科研专项(K313021208)。
 作者简介:何德飞,男,硕士研究生,研究方向:植物药用成分提取。E-mail:vs.fly@126.com
*通信作者:苏印泉,男,教授,研究方向:植物资源利用。E-mail:gyq2001@163.com
无机絮凝剂纯化杜仲叶水提液条件优化研究
何德飞,苏印泉*
(西北农林科技大学 林学院,陕西 杨陵712100)
摘 要:研究无机絮凝剂纯化杜仲叶水提液的优化工艺条件,以总黄酮和桃叶珊瑚甙的含量和质量为
检测指标,通过对比3种絮凝剂:七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)、聚合硫酸铁(SPFS)、聚合氯化铝铁
(PAFC)的絮凝效果,采用单因素试验方法确定最佳纯化条件,以期为杜仲叶有效成分的工业化利用
提供理论参考。结果表明,在pH8~9条件下,用0.20%溶液质量分数的七水合硫酸亚铁处理初次浸
提液,絮凝效果最好。
关键词:杜仲叶;总黄酮;桃叶珊瑚甙;七水合硫酸亚铁;聚合硫酸铁;聚合氯化铝铁
中图分类号:S718.43   文献标志码:A   文章编号:1001-7461(2014)-02-0202-06
The Optimum Condition in the Purification of Water Extract of Eucommia ulmoides
Leaves with Inorganic Flocculant
HE De-fei,SU Yin-quan*
(College of Forestry ,Northwest A&F University,Yangling,Shaanxi 712100,China)
Abstract:Water extract of Eucommia ulmoides leaves were purified with three different inorganic floccula-
nts,including ferrous sulfate(FeSO4·7H2O),polymeric ferric sulfate,and polyaluminum ferric chlo-
ride.The active constituents,such asflavonoids and aucubin were used as criteria to examine the results of
purification.Satisfactory flocculation results were achieved by using 0.2% FeSO4·7H2O at pH8-9to
treat the first time extract.
Key words:Eucommia ulmoides leaf;total flavonoid;aucubin;ferrous sulfate;polymeric ferric sulfate;
polyaluminum ferric chloride
  杜仲(Eucommia ulmoides)是我国特有的名
贵中药材,具有降压、利尿、抗肿瘤、抗菌、抗衰老和
增强免疫等药理作用[1]。近年来,国内外一些研究
者对杜仲所含的化学成分进行了分离纯化,得到了
66种化学单体,并对它们的药理作用进行了研
究[2]。我国、日本与美国等国研究者在杜仲有效成
分提取、组织培养物利用和药用研究应用方面取得
了许多成果[3]。已知杜仲有效成分主要有环烯醚萜
类、杜仲胶、木质素类、苯丙素类及黄酮类化合物[4],
其中总黄酮与桃叶珊瑚甙是杜仲中含量较高的天然
药用成分。杜仲在我国传统以皮入药,但皮的资源
有限。研究表明,杜仲叶与皮含有相似的有效成分,
而且药理相同。杜仲叶的资源相当丰富,以叶代皮,
扩大药源已经成为可能[5-6]。
目前提取杜仲叶活性成分的方法多采用醇沉法
除去杂质,虽然得率较高,但该法存在一些不合理
性,某些醇不溶性有效成分,如多糖丢失,降低了药
品疗效;有些高分子物质如鞣质因溶于乙醇不能被
除去,影响药品的稳定性;耗醇量大、成本高、生产周
期长且安全性差。以水代替乙醇作为溶剂,水溶性
多糖可以溶解,从而得到保留;鞣质又不溶于水,达
到去除目的。絮凝技术广泛应用于澄清中药水提
液[7-9],对保留多糖、苷类等水溶性成分有较好效
果[10]。絮凝技术是一种简单有效的固液两相体系
分离方法。絮凝法与传统的水提醇沉法相比较,在
有效成分回收率、生产成本等方面存在较大的优势。
一般采用的无机絮凝剂有:氯化铝AlCl3、七水合硫
酸亚铁FeSO4·7H2O 、氯化铁FeCl3、聚合氯化铝
SPFS、聚合硫酸亚铁PAFC等。
本试验以杜仲叶为试材,选用3种无机絮凝剂
纯化杜仲叶水提液,单次改变pH 值,溶液浓度,絮
凝剂剂量进行单因素试验,通过测定和比较干物质
中目标化合物的含量跟质量,探究合适的絮凝剂种
类及絮凝条件,以期为杜仲叶有效成分提取的工业
化生产提供一些参考。
1 仪器与试剂
1.1 试验材料
杜仲叶于2011年11月份采自林学院苗圃杜仲
叶林地,晒干,备用。
1.2 仪器
RE-52A型旋转蒸发仪(上海分析仪器厂);722
光栅分光光度计(上海分析仪器厂);AB204-S电子
天平(METTLER TOLEDO);SHB-B95型循环水
式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司);DHG-
9240A电热恒温鼓风干燥箱(上海精密实验设备有
限公司)。
1.3 试剂
七水合硫酸亚铁 (FeSO4·7H2O,分析纯,西
陇化工有限公司);聚合硫酸铁(SPFS);聚合氯化铝
铁(PAFC);二甲氨基苯甲醛溶液(Epstahl);氢氧
化钠(分析纯,西陇化工有限公司);1mol/L盐酸
(西陇化工有限公司);标准pH 试纸;芦丁标样(上
海生化试剂厂);桃叶珊瑚甙标样(购自日本)。
2 试验方法
2.1 杜仲叶水提液的纯化
称取干燥杜仲叶1.0kg,揉碎成絮状,加16L
蒸馏水,室温下浸提24h,双层纱布过滤,得到初次
浸提液,重复上述步骤再浸提1次,得到二次浸提
液,分别储存,备用。量取200mL杜仲叶水提液于
500mL烧杯中,单次改变提取液pH、提取液浓度、
絮凝剂的剂量,絮凝,静置30min,经抽滤得滤液,
浓缩滤液后,置于烘箱中105℃烘干至恒重,获得各
干物质质量数据。进一步通过分光光度法检测干物
质中目标化合物(以桃叶珊瑚甙和总黄酮为参照)的
含量,其中总黄酮含量测定用亚硝酸钠-硝酸铝-氢
氧化钠比色法[11],桃叶珊瑚甙含量测定用改进的对
二甲氨基苯甲醛法[12]。干物质中目标化合物含量
的测定:称取待测干物质样品0.1g,溶于蒸馏水定
容至10mL,按上述方法测定样品溶液的吸光度,
根据回归方程式计算出目标化合物的含量,再乘以
干物质质量计算获得目标化合物的质量,通过对比
目标化合物的含量和质量,以此来考察溶液pH值、
提取液浓度、絮凝剂剂量3种因素对3种絮凝剂絮
凝效果的影响。
2.2 标准曲线绘制
2.2.1 总黄酮标准曲线绘制 芦丁纯品0.100 0
g,用50% 的乙醇溶解,摇匀,定容至100mL,再取
10mL此标准液于100mL容量瓶中,稀释、定容为
0.1g/L的芦丁标准品溶液,作为贮备液备用。分
别吸取上述芦丁标准液0.25、0.5、1.0、2.0、5.0mL
于10mL容量瓶中,用50%乙醇稀释至5.00mL,
分别加入5%(g/L)NaNO2试液0.3mL,摇匀,静
置6min。再加5%(g/L)Al(NO3)3 试液0.3mL,
摇匀,静置6min,再加4% NaOH 4mL,并用50%
乙醇水溶液定容至刻度,摇匀,静置12min。于504
nm处测吸光值,以吸光值为纵坐标,以显色液中芦
丁的浓度(μg/mL)为横坐标,得到芦丁标准曲线:
y=0.010 6 x-0.003 9,R2=0.999 8。
2.2.2 桃叶珊瑚甙标准曲线绘制 精确称量1.1
mg桃叶珊瑚甙标准品,于10mL容量瓶中定容,分
别吸取上述标准液0.5、1.0、1.5、2.0、3.0mL于
10mL容量瓶中,依次加入3mL 95% 乙醇、1mL
对二甲氨基苯甲醛溶液(Epstahl)、1mL 20% 盐
酸,用蒸馏水定容,摇匀,在65℃水浴锅中加热8
min,中间摇动2~3次,取出试管,室温冷却15
min,594nm处用分光光度计测定溶液吸光值,以吸
光值为纵坐标,以显色液中芦丁的浓度(μg/mL)为
横坐标,得到桃叶珊瑚甙标准曲线为:y=0.001 1
x+0.063 1,R2=0.999 1。
3 结果与分析
优化杜仲叶水提液絮凝澄清条件,进行水提液
pH值、提取液浓度及絮凝剂用量三因素的单因素试
验,确定试验各因素的最优条件。以下各图表中绿代
表七水合硫酸亚铁、红代表聚合硫酸铁、黄代表聚合
氯化铝铁,CK代表溶液中不加絮凝剂也不调节pH,
pH8-9'代表仅调节pH8-9产生的絮凝效果项,HT代
表总黄酮,TS代表桃叶珊瑚甙。1∶1混合液代表初
次浸提液与二次浸提液的等体积混合液。
3.1 pH对絮凝效果的影响
通过在pH7~8、8~9、9~10 3个梯度下,测定
3种絮凝剂得到干物质质量和其中目标化合物的含
量,可以确定溶液pH 对絮凝效果影响很大,pH 为
8~9时,絮凝效果最好,在仅调节pH为8~9,而不
加絮凝剂的条件下,也有一定絮凝效果。由图1A
可知,在pH7~8与CK条件下,干物质质量差别不
302第2期 何德飞 等:无机絮凝剂纯化杜仲叶水提液条件优化研究
大,当pH提高到8~9时干物质质量明显减少,说
明在pH较低时,絮凝效果不理想,随着pH 升高,
得到干物质的质量逐渐减少,絮凝效果明显;由图
1B、图1C可知,3种絮凝剂得到的干物质中,总黄酮
和桃叶珊瑚甙的含量在pH8~9条件下含量均高于
其他pH条件,其中用聚合硫酸铁絮凝得到的干物
质中总黄酮含量最高,用七水合硫酸亚铁絮凝得到
的干物质中总黄酮含量稍低,用七水合硫酸亚铁絮
凝得到的干物质中桃叶珊瑚甙含量最高。由图1D、
图1E可知,3种絮凝剂在pH较低时 ,总黄酮和桃
叶珊瑚甙的质量差异不大,且与CK对比损失较小,
当pH较高时,质量损失严重。
图1 不同pH下3种絮凝剂的絮凝效果
Fig.1 Flocculation effects of three flocculants under different pH
图2 不同浸提液浓度下3种絮凝剂的絮凝效果
Fig.2 Flocculation effects of three flocculants to
treat extralt with different solid concens
3.2 提取液浓度对絮凝效果的影响
通过将3种絮凝剂分别加到不同浓度的水提液
中,测定得到的干物质质量和其中目标化合物的含
量,发现水提液浓度对絮凝效果影响很大,初次浸提
液的絮凝效果最好,从经济角度考虑,工业生产中用
1∶1混合液比较合适。由图2A可知,3种絮凝剂
得到干物质的质量,在初次浸提液和1∶1混合液中
差异较大,在二次浸提液中差别较小,1∶1混合液
得到的干物质质量低于初次浸提液与二次浸提液的
平均值,说明1∶1混合液的浓度较适合絮凝;由图
2B、图2C可知,总黄酮含量较高的是初次浸提液和
1∶1混合液,桃叶珊瑚甙的含量由不同絮凝剂的作
402 西北林学院学报 29卷 
用,所以在不同溶度水提液中含量略有差异,其中七
水合硫酸亚铁絮凝得到的干物质中,目标化合物的
含量最高;初次浸提液与1∶1混合液得到的干物质
中,目标化合物的含量较高,七水合硫酸亚铁得到的
干物质中目标化合物含量最高;由图2D、图2E可
知,初次浸提液得到的目标化合物质量最高,在二次
浸提液中,目标化合物的质量差别都不明显,1∶1
混合液得到的干物质目标化合物质量高于初次浸提
液与二次浸提液的平均值,说明1∶1混合液的浓度
絮凝效果较好。
图3 不同絮凝剂剂量下3种絮凝剂的絮凝效果
Fig.3 Flocculation effects of three flocculants
with different concentrations
3.3 絮凝剂的量对絮凝效果的影响
通过加入不同絮凝剂剂量不同剂量(0.05%、
0.10%、0.20%、0.50%溶液质量分数),比较絮凝效
果差异,可以确定不同剂量间的絮凝效果的影响也
较明显,絮凝剂剂量为0.40g(0.20%溶液质量分
数)效果最好。由图3A可知,当剂量较少时,聚合
硫酸铁得到的干物质质量较少,随着剂量增加,七水
合硫酸亚铁得到的干物质质量最少;由图3B、图3C
可知,随着絮凝剂剂量增加,目标化合物含量逐渐升
高,当剂量为0.40g(0.20%溶液质量分数)时,目标
化合物含量最高,继续增加絮凝剂剂量,当增加到
1.0g(0.50%溶液质量分数)时,总黄酮含量降低,
推测絮凝过滤时,部分总黄酮随絮凝团一起被带走,
桃叶珊瑚甙的含量除用七水合硫酸亚铁絮凝外,其
他絮凝剂均表现为絮凝剂剂量越大,得到干物质中
桃叶珊瑚甙含量越高;由图3D、图3E可知,当絮凝
剂剂量较低时,目标化合物质量变化不明显,说明絮
凝过滤过程中损失小,当剂量加到1.0g(0.5%溶液
的质量分数)时,目标化合物质量明显减少。
3.4 小结
通过比较3种絮凝剂在不同pH值溶液浓度和
絮凝剂剂量下得到的干物质中,总黄酮和桃叶珊瑚
甙的含量与质量,结果表明,在pH8~9条件下,用
0.20%溶液质量分数的七水合硫酸亚铁FeSO4·
7H2O处理初次浸提液,絮凝效果最好。
4 结论与讨论
溶液的pH、浓度、以及加入絮凝剂的剂量对杜
仲水浸提液中药用成分的絮凝效果影响很大,不同
絮凝剂的絮凝能力受上述3种条件影响不同,但总
体上可以确定,在pH 弱碱性,溶液浓度较大,少量
絮凝剂的条件下可以取得理想的絮凝澄清效果。
七水合硫酸亚铁FeSO4·7H2O的絮凝效果受
溶液pH值和溶液浓度影响较大,在溶液呈碱性,浓
度较高,絮凝剂剂量较少时絮凝效果理想。七水合
硫酸亚铁 FeSO4·7H2O的最佳絮凝条件是:pH8
~9,初次浸提液,0.20%剂量。
聚合硫酸铁SPFS的絮凝效果受溶液pH值和溶
液浓度影响较大,在溶液呈碱性,浓度适中,絮凝剂剂
量较少时絮凝效果理想。聚合硫酸铁SPFS的最佳
絮凝条件是:pH8~9,1∶1混合液,0.20%剂量。
聚合氯化铝铁的絮凝效果受溶液pH 值、溶液
浓度和絮凝剂计量影响较大,在溶液呈碱性,浓度适
中,絮凝剂剂量较大时絮凝效果理想。聚合硫酸铁
SPFS的最佳絮凝条件是:pH8~9,1∶1混合液,
0.50%剂量。
502第2期 何德飞 等:无机絮凝剂纯化杜仲叶水提液条件优化研究
在考虑生产成本及产品要求不高时,可仅调节
pH8~9产生絮凝除去部分杂质,小幅提高有效成
分的含量。
综合比较,用以0.20%剂量的七水合硫酸亚铁
FeSO4·7H2O,pH8~9条件下的初次浸提液中,
整体效果最好。若考虑经济效益,可以用1∶1混合
液代替初次浸提液。本文目的在于纯化杜仲叶水提
液中有效成分,得到有效成分纯度较高的粗提物,絮
凝过程有效成分难免有损失,如何控制有效成分的
损失,得到纯度更高的物质,有待进一步研究。
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