全 文 ：不乞 l .牙 6, N d . 9 ,君0 0 5
葵昆树旧吸腑绝拙贫吩纂薇吩卵
总三格的研究
纵伟 1 1 2 , 夏文水 ’ , ` , 崔宝良 “
( 1
. 江 南大 学食品 学院 , 江 苏无锡 21 40 36 ; 2 . 郑州轻工业学院食品 工程 系 , 河南郑州 45 0 0 ;
3
.无锡 杰西 医药科技有限公 司 , 江 苏无锡 2 140 36 )
摘 要 : 采用树 脂吸 附法分 离大 叶 紫薇 叶中总三 枯 , 通过对 5 种
不 同类型 的 树脂的 筛选 , 发现 H P D 10 O 树 脂 对 大 叶紫薇
叶中总三 菇具有较 大 的吸 附量 。 对 H P D 10 O 树脂吸附 大
叶紫薇叶 中总三枯的吸 附性 能进行 了研究 , 得到 了 吸附
等温线 、 动 力 学曲线 、 穿透曲 线 。 经过树脂 纯化 , 大 叶紫薇
叶总三菇提取物的 纯度从 巧 . 6%提 高到 30 . 3 % 。
关健词 : 大孔吸附 树脂 , 吸附 , 大 叶紫薇 总三枯
A b s t ra c t : F一v e k一n d s o f m a e r o P o r o u s r e s 一n s n a m e d a s
H P D 一 1 0 0 、 A日 一 8 、 D 1 0 1 、 NA K 一 且 a n d s 一 8 h a v e
b e e n s e }e e te d to p 日 r lf y L哪 rs 名r o e ml a s 刀e e 忑o u s tot a {
t r一t e r P e n e s Th e e o m P a ra t lV e r e s e a r e h o n
a d s o r P t io n 一s o t h e rm , s o r P t 一o n c a P a e it y , d e s o r P t lo n
r a t一0 a n d s o r P t io n 认I n e t iC S h va e a }5 0 b e e n d o n e
.
Th e r e s u }t s h o w e d t h a t H PD
一 1 0 0 r e s i门 w a s a 门
e x e e lle n t a d s o rb e n t Th e y l e ld o f L卿 sr ror e 矶: a
s刀e c i o u s t以 a } t r ite Tp e n e s P u r 、f ie d w 、t h HP D 一 1 0 0
r e s 旧 w a s in e r e a s e d f r o m 15 . 6% to 3 0
.
3%
,
枪y w o r d s :m a C r o P 0 r o u s a d S 0 r P t lV e r e s 一n s : a d s o rP t io n : to ta l
t r lt e r P e n e S 断 L 口召桩: sr t or e m云印 e e i o us
中图分类号 : TS 2 01 . 1 文献标识码 : A
文 章 编 号 : l 0() 2 一 0 30 6 (20 0 5 ) 09 一 0() 4 9 一0 4
大叶紫薇 ( L a 乡于sr t or e m ia sP ec io o L . ) 叶 中 的 降
血糖物质主要是三褚类物质 fl 刊 , 因此 , 分离纯化大叶
紫薇叶中的三裕物质具有重要意义 。
目前 , 三菇类化合物 的纯化主要是采用有机溶
剂萃取法或反复硅胶柱层析法 。 萃取法消 耗大量溶
剂 , 且产品纯度不高 ; 硅胶 吸附柱层析法对原料预处
理要求高 , 生产能力低且成本高 。 大孔吸附树脂吸附
纯化是近年来在天然产物的分离纯化中广泛采用的
技术 ,具有成本低 、效率高 、可再生等优点 。
一般大孔吸附树脂吸附纯化天然产物 中的成分
是在水相 中吸附 , 而大叶紫薇中 的三惦物质不溶于
水 , 易溶于乙醇 、 石油醚等有机溶剂 , 所 以本文通过
对几种树脂进行筛选 , 选 出 了在乙醇溶液中 吸附总
收稿 日期 : 加 0 4一 12一 21 * 通讯 联系人
作者简介 : 纵伟 ( 19 65 一 ) , 男 , 博士生 , 副 教授 。
三裕的合适树脂 , 研究 了大孔吸附树脂在醇溶液中
对大叶紫薇中 的三菇物质 的吸附特性 , 为采用大孔
吸附树脂吸附纯化大叶紫薇中 的三菇物质提供 了理
论基础 。
塌 材料与方法
1
.
1 材料与设备
大叶紫薇总三菇提取物 自制 ; 乙睛 、 甲醇 色
谱纯 ;磷酸 、 乙醇 、丙酮 为分析纯 ; 树脂 (H P D 一 10 0 、
A B一 8 、 D I OI
、
N A K 一 1 、 S 一 8) 购于天津南开大学化工
厂和沧州宝恩公司 ,各树脂的理化性质见表 1 。
H L 一 2 5 恒流泵 上海沪西分析仪器厂 ; B S一 IE 震
荡培养箱 常州 国华 电器有限公司 ; U V 一21 0 0 紫外一
可见分光光度计 尤尼克上海仪器有 限公 司 ; H H 一 2
数显恒温水浴锅 常州 国华电 器有 限公司 ; F A l l 0 4
数显 电子天平 上海天平仪器厂 ; .2 6 x 5 0 c m 的玻璃
层析柱 上海沪 西层析设备厂 ; W at er s7 0 9 高效液相
色谱仪 日本 W at er S 公 司 。
1
.
2 实验方法
1
.
2
.
1 树脂的 预处理 树脂先用 乙醇充分浸泡 , 然
后用乙醇洗至洗 出液加适量水无 白色浑浊 , 再用去
离子水洗净醇 , 去醇后再进行 酸碱处理 : 先用 5 %
H CI (V / V) 溶液浸泡 3 h ,然 后用去离子水洗至中 性 ,
接着用 5 % N a 0 H 溶液浸泡 3 h , 最后用去离子水洗至
中性 。
1
.
.2 2 样 品溶液的 配制 精确称取干燥的大叶紫薇
叶总三砧粗品 , 乙醇溶解 ,稀释到适当的浓度备用 。
1
.
.2 3 静态吸附实验
1
.
.2 3
.
1 总三枯吸附容量 的测定 精确称取预处理
的 干树脂 1 .飞 , 置于 IO 0 m L 具塞磨 口 三角 瓶中 , 加
5 0 m L 总三枯 乙醇溶液 , 置于恒温摇床上震荡吸 附
2 4 h
, 充分吸附后过滤 , 测定剩余总三菇乙醇溶液 中
总三菇的浓度 , 按下式计算各树脂对总三菇的吸附
( : 0 5 年第 g 期 ,朔
DOI : 10. 13386 /j . i ssn1002 -0306. 2005. 09. 004
5七免砒℃ 。刀 d于兜勿犯奴拟 of 不权滋 了n d理侣介百
表 1各种树脂的理化性质
树脂 极性 外观 比表面( m/ Z g )平均孔径A
HPD 一00 1
A B一8
D 10 1
NA K一 n
乐兮
5 60 一0 0 7
8 0 4
~
0 5 2
00 5
一
0 5 5
0 1 6
~
0 0 2
( 1X )
~
0 1 2
8 5~0 9
13 0 ~4 10
14 5
一 155
8 0 2
~3 0 ( )
粒颗状球明叽透不示色白棕乳红撇毗维料戴粗极
容量( m g/ g干树脂 ):
0 = ( ( 儿二 g四 y
、
W
的 吸附量居中 , 为 4 9 m g / ;g 而二种极性树脂 N A K 一 1
和 S 一 8 的吸附量较小 ,仅为 37 m g / g 和 38 m g / g 。
n00
U`J4
勺,乙
ǎ如谕日à普啊彭
式 中 : Q : 吸附量 , m g / g ; C 。 : 初始浓度 , m g / m L ;
C
v : 剩余浓度 , m g / m L ; V : 溶液 体积 , m L ; W : 树脂 质
量 , g 。
1
.
.2 .3 2 总三菇解吸率的测定 吸附饱和 的树脂精
密加人丙酮溶液 5 0 m L , 置于恒温摇床上震荡解吸
2 4 h
, 过滤 , 测定丙酮溶液中总三菇 的浓度 , 按下式计
算总三菇解吸率 :
。 、 C 卜 V 卜 . , n 八。
L湘 = 成了~ ` I U u ”
式中 : E % : 解吸率 ; C b : 丙酮溶液 中总三菇的浓度
( m g / 大叶紫薇叶总三枯 ) ; V b :丙酮溶液体积 ( m )L 。
1
.
.2 .3 3 静态吸附动力 学实验 取大孔树脂 1 9 ,放
入具塞三角瓶中 , 准确加入大叶紫薇叶总三枯溶液
50 m L
, 在恒温摇 床上震荡 , 4 h 内 每隔一定时 间取
10 0 林 L 的溶液测定其总三菇浓度 , 绘制静态吸附动
力学曲线 。
1
.
.2 4 动态吸附实验 通过大孔吸附树脂对大叶紫
薇叶总三惦溶液的静态吸附实验 , 对筛选 的理想树
脂继续进行动态吸附实验 。 将预处理好的树脂装人
玻璃 层 析柱 中 , 树 脂装 样 量 1 0 0 9 , 柱 床体 积 为
2 O m L
,将大 叶紫薇叶总三菇溶液提取液上柱 , 控制
一定的流速 , 分步收集 , 每管 s m L , 当流出液浓度达
到上样液的 1 / 10 时 , 可认为总三菇溶液已透过 , 停
止上样 ,计算吸附量 。
Q=
( C 厂C Z ) V
式 中 : Q : 吸附量 , m岁 g ; C , : 上样浓度 , m扩m L ;
C
Z : 流出浓度 , m g / m L ; V : 上样溶液体积 , m ;L W : 树脂
质量 , g 。
1
.
.2 5 总三菇含量的测定 采用薄层分光光度法进
行 4l[ 。
1
.
2
.
6 H P L C 分 析 L u n a C I : 色谱 柱 ( 5 林m , 2 5 O x
4
.
6 0 m m )
, 流动相为 乙睛 和 0 . 2% 磷酸 ( 4 5 : 5 5 ) , 流速
1
.
Om L / m in
,检测波长 2 0 4 n m ,进样量 o1 卜 L 。
翅 缝果!与撇谧 )
2
.
1 五种树脂吸附能力的比较
以五种树脂进行吸附后 ,结果见图 1 。 从图 中可
见 , 二种非极性树脂 H P D 一 1 0 0 和 D l ol 的吸附量较
大 , 分别达到 5 6 m g / g 和 51 m g / g ; 弱极性树脂 A B 一 8
H P D一 10 0 A B 一 8 D 10 1 N A K一 1 5一 8
树脂种类
图 1 树脂种类对 吸附量的影响
分子极性的大小直接影响分离的 效果 , 极性较
大的化合物一般适宜于在 中极性 的树脂上分离 , 而
极性小 的化合物适宜于在非极性的树脂上分离 。 极
性大小是个相对的概念 ,要根据分子 中极性基团 (如
经基 、 梭基等 )与非极性基 团 (如烷基 、 环烷母核等 )
的数量与大小来确定 。 大叶紫薇 中三菇酸类化合物
的极性较小 , 这是 由于大叶紫薇 中三菇酸类化合物
虽然具有少量的 经基 、 狡基 ,但 其三枯母核较大 ,极
性较低 ,所以整体极性较低 。 由于大叶紫薇中三菇酸
类化合物极性较低 , 所 以在极性大的树脂上难于被
吸附 , 而在极性小的树脂上易于被吸附 。
在所筛选的 5 种树脂 中 , N A K 一 1 和 S 一 8 属于极
性树 脂 , A B 一 8 属 于弱 极性 树脂 , 而 H P D 一 10 0 和
D OI I 属于非极性树脂 , 所以 从分子极性 的角 度来
看 , H P D 一 10 0 和 D 10 1 具有较好 的吸附作用 。 H P D 一
1 0 0 和 D l ol 虽然都属于非极性树脂 , 但两种树脂的
比表面和孔径大小不同 , 吸附与交换是在树脂颗粒
内部活性基团表面进行 ,无论液体或气体 ,在固体表
面的吸附过程 , 主要由外扩散 、 内扩散和在树脂内表
面的 吸附 3 步组成 ,在这三步 中 , 哪一步的 阻力大 ,
哪一步就是扩散过程的控制步骤 。 在保证 良好 的扩
散条件下 ,外扩散和 内扩散的影响较小 ,在吸附剂 的
内表面上吸附质能否被吸附剂有效吸附成为吸附的
关键 。 吸附树脂的 内表面越大 , 吸附量越高 ,特别是
对分子较小的 吸附质更为显著 。 在扩散条件相近的
条件下 ,树脂 的吸附量和 比表面大小成正比 , 比表面
大 ,吸附量大 。 H P D 一 1 0 0 和 D 1 0 1 树脂相比 , H P D 一 1 0 0
的 比表面积为 6 5 0 一 7 O 0 m粉 g , 而 D I O I 树脂的比表面
积为 5 0 0一 5 5 Om粉g 。
绷犷面丽蔺系丽矿 )
下勺. l屠 6, 入 b .瓦 2口口5
ǎ切溉已à咧友督
2 2 解吸能力的比较
在选择洗脱剂时 , 对非极性树脂 ,一是要求采用
对化合物有较好溶解度 的溶剂 , 二是要求洗脱液有
较好的极性 ,这样可得到高浓度的洗脱液 , 常用的溶
剂是水 、低级醇 、 丙酮 、 乙酸乙 酷等 , 由于吸附时采用
的溶剂是乙醇 , 因此 ,洗脱 时可采用 比乙醇极性低 的
溶剂 。 采用丙酮 、 乙酸乙酷进行解吸发现 ,两者都具
有较好的解吸能力 ,从经济角度考虑 , 采用丙酮作为
解吸剂 , 图 2 是丙酮对五种树脂的解吸效果 。
吸附量随时间 的变化曲线如图 4 所示 。
0 10 0 2 0 0 3 0 0
时间 (m i n )
图 4 动力学曲线
从图可见 , 吸附开始时很快 , 当时间超过 12 Oim n
后 , 吸附趋于平衡 , 温度 升高 , 吸附量减小 , 浓度提
高 , 吸附量增大 。
2 5 动态吸附和解吸
采用浓度 2 .巧 m g / 、 11L 的总三砧溶液进行动态吸
附 , 吸附透过 曲线如图 5 所示 。 从 图 中可见 , 当采用
Z mU 而n 的流速进行洗脱时 , 穿透体积为 OI B V ; 采
用 3 m L / n l i n 的流速进行洗脱时 , 穿透体积为 12 B V ;
采 用 Z m L / m in 的 流 速进 行 洗 脱 时 , 穿 透 体 积 为
14
.
S B V ; 流速越小 ,穿透体积越小 。
90875643210
ǎ享à哥篷斟
.一奋- Zm L / m in
.21.8…6o,10ǎ。口U\à妞侧径
H P D一 1 0 0 A B 一 8 D 10 1 N A K一 1 5一 8
树脂种类
图 2 不同树脂的解吸曲线
从图 中可见 , H P D 一 1 0 0 、 D 1 0 1 和 N A K 一 fl 树脂都
具 有 较 高 的解 吸 率 , 分 别 达 到 7 -9 5 % 、 6 9 1% 和
6 .7 7 %
,结合吸附能力的 比较 ,最终选择 H P D 一 10 0 作
为纯化大叶紫薇中三褚酸类化合物的树脂 。
.2 3 静态吸附等温线
图 3 为树脂 H P D 一 1 0 0 的静态吸附曲线 。 从图 3
可见 , 吸附等温线的形状为对数曲线形 ,在相同的浓
度条件下 ,吸附量 4 0℃ < 3 0℃ < 2 0℃ , 表 明吸附过程为
放热过程 。 目前 ,对静态吸附有许多不 同的吸附经验
方程 , 其中应用最广泛的 、 最经典的是 rF eu dn lic h 方
程 ( l o g q = n l o g C + l o g K f , n 和 K f 为常数 ) 。
4 0 ℃
穿透体积 ( BV )
图 5 不同流速的透过 曲线
采用丙酮溶液对 吸附的总三枯溶液进行洗脱 ,
结果如图 6 所示 。 从图中可见 ,采用丙酮溶液进行洗
脱 时 ,峰形集 中 ,峰形基本对称 ,无明显拖尾现象 ,采
用 .2 5 倍柱体积的丙酮 ,基本可将吸附的总三菇物质
洗脱下来 。
60542310ǎ织落十切飞日à羞叫督
0 1 2 3
浓度 ( m岁m L )
图 3 H P D一 10 0 的静态吸附曲线
对图 3 的静态吸附曲线按 I , r e u n 沮ic h 方程进行拟
合 , 表明 F r e u n山ic h 方程能够很好的拟合实验数据 。
表 2 rF eu n id ic h 拟合方程及其参数
温度 (℃ ) 回归方程 珍 n
1
0明二 0 . 7 90 2 l o g C+ 1 . 50 79 3 2 . 2 0 0 . 7 902 0 . 988 3
lo g q = o
.
8 26 7l o g C + 1
.
4 52 4 2 8
.
34 0
.
82 6 1 0
.
9 898
lo g q ” 0
.
8676 10薛+ 1 . 402 2 2 5 . 25 0 . 86 76 0 . 99 23
3520巧1
ǎ侣ó溉日à径侧
3024
.2 4 静态吸附动力学
体积 (B V )
图 6 解吸曲线
2 6 纯化后产 品的分析 (下转第 1 8 5 页 )
乏丽弓再几而一邵
Fbl .君 6,
.入协 . 9 ,君口口J
表 1 成本分析表 (元 / k g )
品名 粉状原料价格 油树脂香味等值价格 差价
3 6
.
7 5
L 76.36
豆范
黑胡椒
/又角
大蒜
花椒辣椒
8 4 2 5
1 8
.
3
2 1
.
3 3
8
1 8
.
34
5 57
10
.
66
10
.
4 3
123021916
表 2 香辛料对肉毒梭状芽袍杆 菌的抑制
品名 最小抑制浓度
(m酬 L ) 品名
最小抑制浓度
( m g / L )
多香果
白胡椒
姜
大蒜
月桂叶
丁香
2 00 0
12 5
2 00 0
> 20 00
125
5o
肉桂
红辣椒
洋葱
肉豆寇
肉豆落衣
迷迭香
2 0 00
> 5 00
> 2 000
12 5
3 1
5o
所有构成肉 味的 因子都包括在内 , 可以产生逼真的
风味 , 肉分解物加热产生 的肉香味是加热肉产生香
味的 1 0 0 倍左右 , 因 为在通常烹调过程中 只有极少
数的 肉被用于形成肉香味 。
.2 2 热反应香料的概念
热反应性香 料是采用美 拉德反应 等生产 的 香
精 , 是对实际 肉制品加工过程中 肉香味形成的模拟 ,
包括 了肉制品加工过程 中脂肪的氧化分解 , 糖和氨
基酸的拨氨反应 以及各种生成物的二次或三次反应
而形成 了数百种香味香气成分的组合 。
.2 3 热反应香料的特点
肉 味非常逼真 , 香气浓郁 , 深厚 , 但用于热加工
时头香略弱 。
.2 4 热反应香料的几种形式 。
a
. 以单体氨基酸 、糖 和甘油类反应而成 ; b . 以
酵母精 、 单体氨基酸 、 水解蛋 白 、 糖和甘油 类反应而
成 ; c . 以肉类分解物 、单体氨基酸 、 糖类反应而成 。 香
气程度 c > b > a ,其中 c 生产出来 的风味最为纯正 。
2 5 热反应香料在肉制品加工中的使用
.2 5
.
1 明确使用的 目 的 根据产品 的不 同种类选择
不同风味的热反应香料 , 如猪 肉香肠一般应选用猪
肉热反应香料 。
.2 5
.
2 根据不同 出 品率使用不同 的添加量 通用添
加量为 1 9 / k g 。 我们建议 ; 出 品率 150 %时添加热反应
香料量为 0 . 1% ; 出 品率 2 0 0 %时添加热反应香料量
为 0 . 12 % ; 出 品 率 3 0 0 % 时添 加热 反 应 香料 量 为
0
.
1 5 %
o
.2 5
.
3 热反应香料可平衡 肉品中 的香味 比如 , 肉制
品 中香料味太杂时 ,加人热反应香料后杂味可以减弱
或消失 ,在香辣产品中可 以使香辣味饱满而圆润 。
2
.
5
.
4 热 反应 香 料 的 使用 可 减少 鲜 味剂 的 使 用
量 热反应香料中含有大量 的氨基酸成分 , 因此可
减少鲜味剂的使用量 。
.2 .5 5 热反应香料不能代替香精 热反应香料主要
提供的是逼真的肉香味 , 没有进行香气的调配 , 因此
头香弱 , 建议在高 出 品率产品和对香味要求严格的
产品 中加入头香香精 。
.2 .5 6 热反应香料耐高温 热反应香料是在 1 2 0℃以
上的温度下反应而成的 ,在热加工中香味不会损失 。
. 斗 . + “
~斗 ~ 十 ,. 十 ,. 一卜 二十 ” 十 .十 ,’ ~卜 ~ 十 “ 一卜一 十 “ 一十` ~ 一卜 · 卜」卜 妇 斗 ~ 十 ~ 十 ~ 斗 ·`十 . 斗 . “ 一刁~ . 咔 “ ~ 卜 加 刊卜一卜 . 刊~ ~ 一十 ~ 刊一 ~ 叫卜 ~ 州卜一 州卜 · , 斗一卜 ” 十 . 斗 ~ 十 “一卜 ~ 叫卜 一州卜 ~ ~ 卜 ~ 一十 . 干 “ J十 呻 十 中
(上接第 51 页 ) 对纯化前后 的大叶紫薇三菇产
品进行 H P L C 分析 ,结果如图 7 所示 。
H P D 一 1 0 0 对大叶紫薇总三菇的吸附容量大 , 解吸率
高 ,吸附速度快 ,是一种吸附大叶紫薇总三菇的 良好
吸附剂 。 采用 H P D 一 1 0 0 对大 叶紫薇总三菇 进行纯
化 ,产 品的纯度 由 1 5 . 6 %提高到 3住 3% 。
n钊0CU76ù乃4汽J21门l
0
M in u t e s
图 7 纯化前后产品的高效液相 比较分析
从 图中可见 , 纯化前的产品具有较大的杂峰 , 而
纯化后杂质峰很小 。 对纯化前后 的产品进行总三菇
分析 , 样品中总三菇 的纯度从 1 5 . 6% 提高到 3 0 . 3 % 。
3 结论
通过对 5 种吸 附树脂 的 吸 附和解 吸特 性 的 比
较 ,发现树脂的极性 、 比表面积和平均孔径的大小直
接影响 树脂 的吸附容量 和解吸率 , 综合 比较发现 ,
参考文献 :
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