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大孔吸附树脂富集纯化一点红总黄酮的工艺研究



全 文 :收稿日期:2014-11-10
基金项目:广东省中医药局科研课题(20121110)
作者简介:杨金燕(1982-) ,女,硕士,讲师,研究方向:中药质量分析;Tel:13533225626,E-mail:flying0624@ 163. com。
大孔吸附树脂富集纯化一点红总黄酮的工艺研究
杨金燕,郭润勤,徐 清,刘莉兰
(广东省食品药品职业技术学校,广东 广州 510663)
摘要 目的:研究大孔吸附树脂富集纯化一点红总黄酮的工艺条件及参数。方法:先以总黄酮吸附量和解吸
率为指标,进行静态吸附和解吸附试验对 16 种型号的大孔树脂进行筛选,再通过动态解吸附试验对富集工艺参数
进行优化。结果:HPD-722 型大孔树脂对一点红总黄酮的吸附与解吸附性能较好;确定最佳吸附条件为:上样液浓
度 2. 91 mg /mL,pH值 5 ~ 6,上样流速 2 BV /h;最佳解吸附条件为:60%乙醇洗脱,洗脱流速 3 BV /h 和溶剂用量 4
BV。结论:HPD-722 型大孔树脂可有效富集纯化一点红的总黄酮,为进一步研究开发一点红总黄酮提供参考依据。
关键词 一点红;总黄酮;大孔吸附树脂
中图分类号:R286. 2 文献标识码:A 文章编号:1001-4454(2015)07-1517-03
DOI:10. 13863 / j. issn1001-4454. 2015. 07. 045
一点红为菊科植物一点红 Emilia sonchifolia
(L. )DC. 的干燥全草,具有清热解毒、消炎、利尿等
功效〔1〕,在南方各省均有分布,资源较丰富,是广
东、广西、福建等地区的民间常用中草药。曾被收载
于 1977 年版中国药典。一点红无论在外敷、内服或
单味药、复方中应用都较为广泛。一点红主要含有
黄酮类〔2〕、生物碱类〔3〕、氨基酸等化学成分。据报
道,黄酮类化合物是一点红抗氧化和抗炎的主要活
性成分。近年来,国内外对一点红黄酮类成分的研究
主要集中在提取和药理作用研究方面〔4-6〕,但关于该
部位的富集和纯化研究笔者尚未见报道。本实验采
用大孔吸附树脂法,对一点红中总黄酮的富集纯化工
艺进行研究,以便对一点红进行进一步的开发利用。
1 仪器与材料
1. 1 仪器 UV-1750 紫外可见分光光度计(日本
岛津公司) ;SB-5200DTD 超声波清洗机(宁波新芝
生物科技股份有限公司) ;AUY120 电子分析天平
(日本岛津公司) ;JJ500 型电子天平(常熟市双杰测
试仪器)。
1. 2 材料 实验用一点红药材购于广州市清平药
材市场,经笔者徐清高级讲师鉴定为菊科植物一点
红 Emilia sonchifolia (L. )DC. 的干燥全草。
芦丁对照品(批号:100080-200707)购自中国食
品药品检定研究院;HP-20(日本三菱公司) ;D101
(天津海光) ;AB-8 型大孔树脂(天津南开) ,其他型
号大孔树脂(河北沧州宝恩化工有限公司)。所用
试剂均为分析纯。
2 方法与结果
2. 1 一点红总黄酮的测定
2. 1. 1 对照品溶液的制备:精密称取 120℃干燥至
恒重的芦丁对照品 5 mg,置 25 mL 量瓶中,加 60%
乙醇超声溶解并定容至刻度,摇匀,即得。
2. 1. 2 标准曲线的制备:精密量取芦丁对照品溶
液 0、1. 0、1. 5、2. 0、2. 5、3. 0 mL,分别置 10 mL 量瓶
中,各加 60%乙醇至 4 mL,加 5%亚硝酸钠溶液 0. 5
mL,摇匀,放置 6 min,加 10%硝酸铝溶液 0. 5 mL,
摇匀,放置 6 min,加氢氧化钠溶液 10 mL,再加 60%
乙醇定容至刻度,摇匀,放置 15 min,以相应试剂为
空白,按照紫外-可见分光光度法(中国药典附录Ⅴ
A) ,在 510 nm波长处测定吸光度,以吸光度为纵坐
标,质量浓度为横坐标绘制标准曲线,回归方程为 A
= 17. 869C - 0. 0132,r = 0. 9998,线性范围为 0 ~
0. 06 mg /mL。
2. 1. 3 样品溶液的制备:取一点红药材 1. 5 kg,加
8 倍量 30%乙醇回流提取 2 次,每次 1 h,合并滤液,
减压浓缩至无醇味,加适量水稀释至 3 L(0. 5 g /mL
生药) ,即得。
2. 2 大孔树脂型号的筛选
2. 2. 1 静态吸附性能比较:分别称取经预处理过
的 16 种型号的树脂:D101 型、ADS-7 型、ADS-F8
型、ADS-17 型、X-5 型、NKA-9 型、DM-130 型、AB-8
型、HP-20 型、HPD-100 型、HPD-300 型、HPD-450
型、HPD-600 型、HPD-722 型、HPD-750 型、HPD-826
型树脂各 5 g(抽干)分别置 250 mL 具塞磨口三角
瓶中,精密加入一点红样品液 30 mL,放置 24 h,并
不时摇荡,充分吸附后,滤过,收集吸附液的续滤液,
按“2. 1. 2”项下方法测定总黄酮含量,计算吸附量
和吸附率。
吸附量 =(吸附前药液质量浓度 -吸附后药液质量浓度)×药液体积
树脂质量
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吸附率 =吸附前药液质量浓度 -吸附后药液质量浓度
吸附前药液质量浓度
×100%
2. 2. 2 静态解吸附性能比较:取上述经静态饱和
吸附总黄酮后滤出的树脂,取 50 mL 蒸馏水洗涤后
用滤纸吸干表面水分,精密加入 60%乙醇 30 mL 进
行解吸附,放置 24 h,不时振摇,测定解吸液总黄酮
浓度,计算解吸率。
解吸率 =解吸液质量浓度 ×解吸液体积
吸附总量
× 100%
2. 2. 3 树脂筛选结果:16 种型号的大孔树脂吸附
量、吸附率和解吸率结果见表 1。
表 1 16 种型号的大孔树脂对一点红总黄酮的
吸附和解吸能力比较
树脂型号 吸附量 /(mg /g) 吸附率 /% 解吸率 /%
D101 6. 29 76. 4 60. 3
ADS-7 7. 42 90. 1 11. 6
ADS-F8 5. 95 72. 2 54. 9
ADS-17 4. 10 73. 5 48. 8
X-5 6. 46 78. 5 64. 3
NKA-9 5. 62 68. 3 64. 5
DM-130 6. 02 73. 1 55. 9
AB-8 6. 27 76. 2 65. 8
HP-20 6. 12 74. 4 68. 3
HPD-100 6. 37 77. 4 66. 9
HPD-300 6. 39 77. 6 66. 2
HPD-450 5. 78 70. 2 60. 3
HPD-600 6. 04 73. 3 57. 8
HPD-722 6. 43 78. 1 66. 3
HPD-750 6. 05 73. 4 65. 7
HPD-826 6. 06 73. 5 56. 8
结果显示,ADS-7 型大孔树脂的吸附性能最强,
吸附率达 90. 1%,但其解吸性能最差,解吸率仅为
11. 6%,经过综合比较,16 种型号的大孔树脂中,
HPD-722 型大孔树脂具有较好的静态吸附率和解吸
率,故选择 HPD-722 型大孔树脂来纯化和富集一点
红中的总黄酮。
2. 3 动态吸附及解吸附行为考察
2. 3. 1 上样液浓度的考察:分别称取经预处理过
的 HPD-722 型大孔树脂 10 g(抽干) ,进行湿法装
柱,分别取 6 份不同浓度的一点红样品溶液(5. 82、
2. 91、1. 46、0. 97、0. 73、0. 58 mg /mL)以 2 BV /h 速
度上样,分别测定流出液中总黄酮吸附率。结果上
述 6 份样品的吸附率分别为 74. 5%、75. 2%、
74. 8%、72. 9%、72. 5%、72. 8%。结果表明,6 种不
同上样浓度的吸附率差别不大。考虑到上样浓度越
低对应上样体积越大,上样吸附耗费时间越长,而浓
度过高时,样品黏稠不利成分扩散和吸附,故选择样
品溶液上样浓度为 2. 91 mg /mL。
2. 3. 2 样品溶液 pH值的考察:分别取一点红样品
溶液 6 份,每份 20 mL,其中 5 份用 3% HCl 调节溶
液 pH值分别为 2、3、4、5、6,得到不同 pH 值的样品
溶液。将上述 6份样品溶液分别加入大孔树脂柱中,
以 2 BV/h的流速进行吸附,待样品溶液全部通过大
孔树脂后,加入 50 mL 蒸馏水洗脱,收集过柱液和水
洗液,测定总黄酮含量,计算吸附率。结果表明,随着
样品溶液 pH值的增大,吸附率逐渐降低,pH 值在 2
~4范围内吸附率变化不大,pH 大于 4 后吸附率开
始下降,由于 pH小于 4 的样品溶液有大量沉淀物析
出,综合考虑,样品溶液 pH值在 5 ~6范围效果较佳。
2. 3. 3 上样流速的考察:分别移取样品溶液 20
mL,调 pH值至 6,以 1、2、3、4、5 BV /h 的流速上样,
待样品溶液全部通过大孔树脂柱后加入 50 mL蒸馏
水对大孔树脂柱进行水洗,收集过柱液和水洗液,测
定总黄酮含量,计算吸附率,结果表明,随着上样流
速的增大,吸附率逐渐下降,流速为 1 ~ 2 BV /h 时,
吸附率最高,为了节约时间、提高效率,选择 2 BV /h
作为上样流速。
2. 3. 4 吸附漏液曲线的考察:取一点红样品溶液
60 mL,按上述条件上柱,分段收集过柱液,每 5 mL
作为 1 个流分,测定各流分中一点红总黄酮的浓度,
以流分累计总体积为横坐标,各流分的总黄酮浓度
为纵坐标,绘制泄露曲线,结果见图 1。当上样体积
达到 20 mL时,过柱液中总黄酮的浓度约为初始浓
度的 5%,因此在最佳吸附条件下,大孔树脂柱的上
样体积为 20 mL。
图 1 吸附漏液曲线
2. 3. 5 洗脱液浓度的考察:取一点红样品溶液 20
mL,按上述条件上柱,待样品溶液全部通过大孔树
脂柱后加入 50 mL蒸馏水对大孔树脂柱进行水洗,
再分别用 20%、40%、60%、80% 和 95% 乙醇各 5
BV进行洗脱,收集洗脱液。将收集到的乙醇洗脱液
分别蒸干,称重,测定总黄酮含量,计算总黄酮回收
率,结果见表 2。由表 2 可知,60%乙醇洗脱的总黄
酮回收率和总黄酮含量均较高,故确定 60%乙醇为
最佳洗脱液。
2. 3. 6 洗脱流速的考察:取一点红样品溶液 20 mL
按上述条件上柱,待样品液全部通过树脂柱后加入
50 mL蒸馏水对树脂柱进行水洗,再以 8 BV的 60%
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表 2 不同浓度乙醇对一点红总黄酮解吸附的影响
乙醇浓度
/%
洗脱物膏重
/mg
总黄酮回收率
/%
洗脱物总黄酮纯度
/%
20 101. 2 30. 0 17. 3
40 230. 1 64. 7 16. 4
60 215. 6 71. 6 19. 4
80 221. 4 58. 2 15. 3
95 204. 2 47. 0 13. 4
乙醇洗脱,分别控制洗脱流速为 1、2、3、4、5 BV /h,
分段收集洗脱液,每 1 BV 作为一流分,测定各流分
中一点红总黄酮浓度,以各流分体积为横坐标,各流
分总黄酮浓度为纵坐标,绘制曲线,结果见图 2,从
图 2 中可以看出,洗脱流速越小,峰的宽度越小,成
分越集中,所需洗脱溶剂越少,而流速增大则峰拖尾
现象越明显。综合考虑洗脱效果和生产效率,最终
选择解吸附时洗脱流速为 3 BV /h。
图 2 不同流速下的洗脱曲线
2. 3. 7 洗脱溶剂用量的考察:取一点红样品溶液
20 mL按上述条件上柱,待样品液全部通过树脂柱
后加入 50 mL蒸馏水对树脂柱进行水洗,再以 8 BV
的 60%乙醇以 3 BV /h流速进行洗脱,每洗脱 1 BV
后收集洗脱液,测定总黄酮的含量,结果当 60%乙
醇用量达到 4 BV时,基本上能把吸附的黄酮类成分
洗脱下来,故选择洗脱溶剂用量为 4 BV。
2. 3. 8 大孔树脂重复使用次数的考察:按上述确
定的吸附、解吸附条件,取一点红样品溶液上柱并洗
脱,在同一根大孔树脂柱上重复操作 6 次,分别计算
吸附量,结果表明,大孔树脂重复使用 5 次后,对黄
酮的吸附量开始下降,需要再生,故大孔树脂可以重
复使用 5 次。
2. 3. 9 验证试验:按以上优选的各项参数,进行验
证试验(n = 3) ,计算精制度[精制度 =上柱前干膏
收率 /上柱后干膏收率]和保留率(%) [保留率 =纯
化后总黄酮含量 /纯化前总黄酮含量 × 100%],试
验结果见表 3。由表 3 可知,一点红提取液经 HPD-
722大孔树脂富集纯化后,精制度达 5. 15 以上,一点
红总黄酮保留率达 70. 1%以上,工艺稳定性良好。
表 3 验证试验结果
试验号 吸附率 /% 精制度 保留率 /%
1 89. 8 5. 35 70. 1
2 88. 6 5. 15 72. 8
3 89. 0 5. 37 71. 1
3 讨论
3. 1 大孔树脂富集和纯化一点红总黄酮的研究笔
者尚未见报道。本实验通过静态吸附和解吸附试验
对 16 种型号的大孔树脂进行筛选,再通过动态解吸
附试验对富集工艺参数进行优化。综合比较发现
HPD-722 型大孔树脂对一点红总黄酮的吸附与解吸
附性能较好,并确定最佳吸附条件为上样溶液浓度
2. 91 mg /mL,pH值 5 ~ 6,上样流速 2 BV /h;最佳解
吸附条件为 60%乙醇洗脱,洗脱流速 3 BV /h 和溶
剂用量 4 BV。
3. 2 通过静态吸附和解吸附试验对 16 种型号的大
孔树脂进行筛选,最终确定 HPD-722 型大孔树脂作
为纯化和富集一点红总黄酮类成分的最佳选择。而
次之的是 HPD-100、D101、X-5 型大孔树脂,经初步比
较,其中 HPD-100 型大孔树脂对一点红总黄酮的吸
附及解吸附作用较为相似,但未进行系统深入比较。
3. 3 大孔树脂富集纯化工艺的影响因素复杂,本
实验通过对主要工艺参数进行考察,优选最佳工艺
参数,并对优选工艺进行验证试验,结果表明优选后
的工艺稳定性较好,达到了对一点红总黄酮类成分
富集纯化的目的。本实验所确立的富集纯化方法,
可供一点红制剂的制备及开发提供参考。
致谢:本项目在广东省食品药品职业技术学校实验实训中心的
大力支持下顺利开展并完成,在此表示衷心感谢!
参 考 文 献
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