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天山花楸枝叶中总黄酮、氰苷的大孔吸附树脂纯化工艺优选



全 文 :[收稿日期] 20130306(023)
[基金项目] 新疆维吾尔自治区科技支撑计划(201133127)
[第一作者] 何 家 伟,硕 士,从 事 药 物 分 析 研 究,Tel :
15026016722,E-mail:252611797@ qq. com
[通讯作者] * 常军民,教授,从事天然药物研究,E-mail:
cjmcjn2471@ yahoo. com. cn
天山花楸枝叶中总黄酮、氰苷的大孔吸附树脂纯化工艺优选
何家伟,常军民* ,张薇,刘玉花,王岩
( 新疆医科大学药学院,乌鲁木齐 830011)
[摘要] 目的:优选大孔吸附树脂纯化天山花楸枝叶中总黄酮、氰苷类成分的工艺条件。方法:以比吸附量、吸附率、洗
脱率为指标,采用静态吸附试验筛选大孔树脂,单因素试验考察上样液质量浓度、吸附流速、树脂柱径高比、洗脱剂浓度、洗脱
流速等工艺参数对纯化工艺的影响。结果:采用 HPD-100 型大孔吸附树脂,优选的纯化工艺为上样液质量浓度 0. 1 g·mL -1,
最大上样量 2. 2 g生药 /g干树脂,径高比 1∶ 6,吸附流速 2 BV·h -1,上样后静置 30 min,加 50%乙醇 4 BV以 2 BV·h -1流速,收
集洗脱液。结论:HPD-100 型大孔树脂对天山花楸枝叶中总黄酮、氰苷纯化效果较好,乙醇洗脱物中有效部位质量分
数 > 50%。
[关键词] 天山花楸;总黄酮;氰苷;大孔吸附树脂;纯化
[中图分类号] R283. 6,R284. 2 [文献标识码] A [文章编号] 1005-9903(2013)16-0038-05
[doi] 10. 11653 /syfj2013160038
Optimization of Purification Technology for Total Flavonoids and
Cyanogenetic Glycosides in Leaves of Sorbus tianschanica by Macroporous Resin
HE Jia-wei,CHANG Jun-min* ,ZHANG Wei,LIU Yu-hua,WANG Yan
(College of Pharmacy,Xinjiang Medical University,Urumqi 830011,China)
[Abstract] Objective:To optimize purification technology of total flavonaoids and cyanogentic glycosides
in leaves of Sorbus tianschanica by macroporous resin. Method:With absorption capacity,absorption rate and
desorption rate as indexes,5 different macroporous resins were screened by static adsorption test,effects of the
concentration of sample solution,ratio of diameter to height,adsorption velocity,the concentration of ethanol,
elution velocity and other process parameters on purification technology of total flavonoids and cyanogenetic
glycosides in leaves of S. tianschanica were investigated by single factor tests. Result:HPD-100 resin was
adopted,its optimum purification technology was as following:absorption capacities of crude drugs to resin
2. 2 g·g -1,the concentration of sample solution 0. 1 g·mL -1 with ratio of diameter to height at 1 ∶ 6,adsorption
velocity at 2 BV·h -1,standing for 30 min,eluted with 4 BV 50% ethanol,elution velocity 2 BV·h -1,collected
eluent. Conclusion:HPD-100 resin could be used successfully to purify total flavonaoids and cyanogentic
glycosides in leaves of S. tianschanica with the mass fraction of effective part in ethanol eluate was more than 50% .
[Key words] Sorbus tianschanica; total flavonoids; cyanogenetic glycoside; macroporous resin;
purification
天山花楸为落叶乔木或灌木,主要分布于新疆 哈密至伊犁的天山山脉里[1-2],是维吾尔和哈萨克
族民间常用药材。其富含黄酮类、生氰苷类、花青
素、双联苯酚等成分[3-4],具有止咳、祛痰、平喘、抗
炎、保护心肌缺血等作用[5-7]。本课题组拟将天山
花楸开发成为具有抗哮喘作用的中药五类新药“天
山花楸平喘胶囊”。
大孔吸附树脂是近 30 年发展起来的一种有机
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中国实验方剂学杂志
Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae
Vol. 19,No. 16
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高聚物吸附剂,具有成本低、选择性好、再生处理方
便等特点,是一种适合工业化生产的分离、纯化技
术[8-10]。前期研究确定天山花楸中有效部位为总黄
酮、氰苷类物质[11]。本实验以总黄酮、氰苷为指标
成分,采用静态吸附试验筛选大孔树脂型号,单因素
试验优选天山花楸枝叶中总黄酮和氰苷类成分的大
孔树脂纯化工艺条件,为天山花楸的工业化生产提
供参考。
1 材料
UV-9100D型紫外分光光度计(北京莱伯泰科
仪器有限公司) ,DHO-9075A型电热鼓风干燥箱(上
海恒科仪器有限公司) ,EYELYAN-1000 型旋转蒸发
仪(日本 EYELYAN公司) ,BL-1500 型电子天平(北
京赛多利斯仪器系统有限公司) ,XS205 型电子分析
天平(托利多-梅特勒公司)。
芦丁对照品(中国药品生物制品检定所,批号
100080-200707) ,天山花楸(2011 年 10 月中旬采自
新疆呼图壁林场,秋季叶尚绿时采收,即时干燥,经
新疆医科大学药学院生药学教研室帕丽达教授鉴定
为 Sorbus tianschanica Ruper. 的干燥嫩枝叶) ,HPD-
100 型大孔吸附树脂(上海摩速科学器材有限公
司) ,HPD-400 型大孔吸附树脂(沧州宝恩化工有限
公司) ,S-8、D-101、AB-8 型大孔吸附树脂(天津光复
精细化工研究所) ,水为蒸馏水,其他试剂均为分
析纯。
2 方法与结果
2. 1 总黄酮的含量测定
2. 1. 1 对照品溶液的制备 取芦丁对照品约
20 mg,精密称定,置 100 mL 量瓶中,加 60%乙醇溶
解并定容至刻度,摇匀,即得。
2. 1. 2 供试品溶液的配制 将天山花楸药材粉碎,
过 20 目筛,取粗粉约 10 g,精密称定,置圆底烧瓶
中,加 15 倍量 40%乙醇于 50 ℃提取 3 次,每次 1 h,
合并提取液,过滤,滤液定容至 500 mL,精密吸取
4 mL用 60%乙醇稀释至 25 mL,即得。
2. 1. 3 检测波长的选择 精密吸取对照品溶液、供
试品溶液 5. 0,4 mL,分别置于 25 mL 量瓶中,加
60%乙醇至 6 mL,加 5% NaNO2 1 mL,放置 6 min;
加 10% Al(NO3)3 1 mL,放置 6 min;加 4% NaOH
10 mL,用 60%乙醇定容至刻度,摇匀,放置 15 min,
以零浓度管溶液为空白,进行全波长扫描,结果显示
对照品溶液在 508 nm处有最大吸收,供试品溶液在
506 nm 处吸光度(A)最大,故选择检测波长
508 nm。
2. 1. 4 线性关系的考察 精密吸取芦丁对照品溶
液 0,1,2,3,4,5,6 mL,按 2. 1. 3 项下方法自“加
60%乙醇至 6 mL,”至“放置 15 min”于 508 nm处测
定 A,以总黄酮质量浓度为横坐标,A 为纵坐标,得
回归方程 Y = 12. 513 2X + 0. 003 8(r = 0. 999 3) ,线
性范围 0. 008 ~ 0. 048 g·L -1。
2. 1. 5 精密度试验 精密吸取芦丁对照品溶液
4 mL至 25 mL 量瓶中,按 2. 1. 3 项下方法自“加
60%乙醇至 6 mL,”至“放置 15 min”于 508 nm处测
定,结果 A的 RSD 0. 04%,表明仪器精密度良好。
2. 1. 6 重复性试验 取天山花楸药材样品 6 份,每
份 10 g,精密称定,按 2. 1. 2 项下方法制备供试品溶
液,测定,结果 A的 RSD 1. 20%,表明该方法重复性
良好。
2. 1. 7 稳定性试验 取同一供试品溶液分别于制
备后 0,5,10,15,20,30 min 测定 A,结果 RSD
1. 80%,表明供试品溶液显色 30 min内基本稳定。
2. 1. 8 回收率试验 取已知总黄酮质量(0. 438 5
mg)的天山花楸供试品溶液 2 mL,平行 6 份,分别置
25 mL量瓶中,加入芦丁对照品溶液 2 mL,测定 A,
结果总黄酮的平均回收率 99. 26%,RSD 2. 5%。
2. 2 氰苷的含量测定[12-15]
2. 2. 1 异烟酸-吡唑啉酮溶液 取异烟酸 1. 5 g 至
100 mL量瓶中,加 2% NaOH溶液 24 mL溶解,加水
定容至刻度,得异烟酸溶液;称取吡唑啉酮 0. 25 g,
加无水乙醇 20 mL溶解,得吡唑啉酮溶液。临用前,
将上述 2 种溶液混合(1∶ 5) ,即得。
2. 2. 2 氰化钠标准溶液的制备 取氰化钠约
0. 19 g,精密称定,加 0. 1% NaOH 溶解并稀释至
100 mL,摇匀,避光贮存于棕色瓶中,制得氰离子质
量浓度 1 g·L -1的贮备液,其准确度需在使用前用硝
酸银标准溶液标定(1 mol·mL -1硝酸银标准溶液1 L
相当于 52. 04 g 氰离子)。精密吸取氰化钠贮备液
适量,置 500 mL 棕色量瓶中,用 0. 1% NaOH 溶液
定容,摇匀,即得氰离子质量浓度 10 mg·L -1的氰化
钠标准中间溶液。临用前,精密吸取氰化钠标准中
间溶液 10 mL 至 100 mL 棕色量瓶中,用 0. 1%
NaOH溶液定容,摇匀,即得氰离子质量浓度 1. 00
mg·L -1的氰化钠标准溶液。
2. 2. 3 供试品溶液的制备 按 2. 1. 2 项下方法自
“取天山花楸枝叶粉碎”至“滤液定容至 500 mL”制
备供试品溶液。
2. 2. 4 氰化氢的释放和吸收 取供试品溶液 50
mL至 500 mL蒸馏瓶中,加水至 200 mL,加入 10%
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何家伟,等:天山花楸枝叶中总黄酮、氰苷的大孔吸附树脂纯化工艺优选
EDTA二钠溶液 10 mL,迅速加入磷酸 10 mL。将全
部装置连接好,冷凝管下端插入 100 mL 量筒(盛有
1% NaOH溶液 10 mL) ,开冷凝水后用电炉加热,逐
渐升温,保持馏出速度 2 ~ 4 mL·min -1,收集馏出液
至 100 mL,备用。
2. 2. 5 线性关系的考察 精密吸取氰化钠标准溶
液 0,0. 2,0. 5,1,2,3,4,5 mL,分别置于 25 mL 具塞
比色管中,加 0. 1% NaOH 溶液至 10 mL,加磷酸盐
缓冲溶液 5 mL,摇匀后快速加入 1%氯胺 T 溶液
0. 2 mL,立刻盖塞子,摇匀,静置 3 ~ 5 min,加异烟
酸-吡唑啉酮溶液 5 mL,摇匀,用水定容,摇匀,于
30 ℃水浴 40 min,用零浓度管溶液作空白参比,于
638 nm处测定 A,以氰离子质量浓度为横坐标,A为
纵坐标,得回归方程 Y = 2. 956 01X - 0. 006 11(r =
0. 999 1) ,线性范围 0. 008 ~ 0. 20 mg·L -1。
2. 2. 6 样品测定 吸取适量馏出液,置于 25 mL具
塞比色管中,按 2. 2. 5 项下方法测定 A,以氰离子
计,按式(1)计算氰化物质量浓度(C2)。
C2 = m /V × V1 /V2 式(1)
式中 m为试份(比色时所取馏出液)中氰离子
质量,V为蒸馏所取样品液体积,V1 为馏出液体积,
V2 为试份体积。以苦杏仁苷计,药材中氰苷含量
(W)按式(2)计算。
W =[(C2 × V)/m × 457. 42]/26. 02 × 1 000 式(2)
式中 C2 为样品液中氰离子质量浓度,V为样品
液体积,m 为药材质量,457. 42 为苦杏仁苷摩尔质
量,26. 02 为氰离子摩尔质量。
2. 2. 7 精密度试验 精密量取氰化钠标准溶液
3 mL置于 25 mL具塞比色管中,按 2. 2. 5项下方法测
定 A,结果 RSD 0. 16%,表明仪器精密度符合要求。
2. 2. 8 重复性试验 取天山花楸药材样品约 10 g,
精密称定,按 2. 2. 3 项下方法操作,平行制备 6 份供
试品溶液,按 2. 2. 4 项下方法制备蒸馏液,测定 A,
结果 RSD 2. 33%,表明该方法重复性良好。
2. 2. 9 稳定性试验 取样品馏出液 5 mL,置于
25 mL具塞比色管中,分别于 0,5,10,15,20,30 min
测定 A,结果 RSD 1. 47%,表明供试品溶液显色后
30 min内基本稳定。
2. 2. 10 回收率试验 取已知氰离子质量(1. 915 1
μg)的天山花楸样品馏出液 6 份,每份 3 mL,各加入
氰化钠标准溶液 2 mL,按 2. 2. 5 项下方法测定 A,结
果氰离子的平均回收率 96. 5%,RSD 2. 43%。
2. 3 上样液的制备 将天山花楸枝叶粉碎,过 20
目筛,取粗粉 50 g,加 15 倍量 40%乙醇回流提取 3
次,每次 1 h,过滤,合并滤液,于 40 ℃减压回收乙醇
至无醇味,用水稀释至适当质量浓度,备用。
2. 4 大孔吸附树脂的静态吸附试验 取预处理好
的不同型号(S-8,HPD-100,AB-8,D101,HPD-400)
干树脂各 1 g,分别置 100 mL具塞锥形瓶中,精密加
入 0. 05 g·mL -1上样液(总黄酮 3. 58 g·L -1,氰离子
3. 14 g·mL -1)25 mL,放入振荡器上振荡,室温下连
续振荡 6 h,静置 24 h,过滤,得滤液 1,测定总黄酮、
氰苷质量浓度,计算各树脂的比吸附量和吸附率。
将已吸附饱和的树脂转移至 100 mL具塞锥形瓶中,
精密加入 40%乙醇 25 mL,室温条件下连续振荡
6 h,静置 24 h后过滤,得滤液 2,测定滤液 2 中总黄
酮、氰苷质量浓度,计算解吸率。
比吸附量 =(C0 - C1)× V /W;
吸附率 =(C0 - C1)/ C0 × 100%;
洗脱率 = C2 /(C0 - C1)× 100%
式中 V为溶液体积,W 为干树脂质量,C0 为溶
液中总黄酮或氰苷的初始质量浓度,C1 为滤液 1 中
总黄酮或氰苷质量浓度,C2 为滤液 2 中总黄酮或氰
苷质量浓度[16-17],结果见表 1,表明 HPD-100 型大孔
树脂对总黄酮、氰苷均具有较好的吸附、洗脱能力,
故选择 HPD-100 型树脂。
表 1 不同型号大孔吸附树脂的静态吸附试验
树脂型号 极性
比吸附量 吸附率 /% 洗脱率 /%
总黄酮 /mg·g - 1 氰离子 /μg·g - 1 总黄酮 氰离子 总黄酮 氰离子
S-8 极性 81. 13 34. 02 91. 03 43. 48 13. 11 44. 72
HPD-100 非极性 56. 30 21. 83 63. 37 27. 99 53. 44 72. 88
AB-8 弱极性 56. 99 27. 33 64. 00 34. 97 52. 69 50. 37
D-101 非极性 55. 60 29. 26 62. 63 37. 55 47. 29 53. 71
HPD-400 弱极性 48. 26 24. 84 54. 32 31. 86 52. 64 67. 05
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中国实验方剂学杂志
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2. 5 HPD-100 型大孔吸附树脂纯化工艺考察
2. 5. 1 上样液质量浓度 取干树脂 4 份,每份 5 g,
湿法装柱(直径 2 cm,长 40 cm) ,径高比约 1∶ 4。量
取 4 份不同质量浓度(0. 025,0. 05,0. 1,0. 2 g·
mL -1)的上样液,分别以 2 BV·h -1流速过柱,进行
动态吸附,收集流出液,上样后静置吸附 30 min,用
5 BV水洗至流出液近无色,收集水洗脱液,合并水
洗液与流出液,定容至 500 mL,测定总黄酮和氰苷
含量,计算总黄酮吸附率分别为 75. 80%,72. 30%,
80. 77%,70. 25%,氰离子吸附率依次为 29. 0%,
22. 0%,22. 7%,1. 8%,故确定上样液质量浓度 0. 1
g·mL -1。
比吸附量 =(M上 -M流 -M水)/M × 100%;
吸附率 = (M上 - M流 - M水)/ M上;回收率 = M醇 /M上
× 100%
式中 M 为树脂的干重,M上 为上样液中总黄酮
或氰苷质量,M流 为上样流出液中总黄酮或氰苷质
量,M水 为水洗脱液中总黄酮或氰苷的质量,M醇 为
醇洗脱液中总黄酮或氰苷质量[15]。
2. 5. 2 吸附流速 配制 4 份 0. 1 g·mL -1上样液
(总黄酮 8. 50 g·L -1,氰离子 6. 34 g·mL -1,下同) ,
每份 40 mL;取 4 份干树脂,每份 5 g,分别湿法装柱
(直径 2 cm,长 40 cm) ,径高比约 1∶ 4。将 4 份上样
液分别上柱,调节吸附流速分别为 1,2,3,4 BV·
h -1,上样后静置 30 min,用水洗至洗脱液近无色,分
别收集上样流出液、水洗液,两者合并,用水定容至
500 mL;用 40%乙醇洗脱,收集醇洗脱液,定容至
500 mL。结果总黄酮的比吸附量分别为 53. 01,
53. 58,53. 90,53. 29 mg· g -1,回 收 率 依 次 为
58. 95%,60. 51%,58. 93%,61. 01%;氰苷的比吸附
量分别为 7. 84,18. 57,12. 35,16. 75 mg·g -1,回收率
依次为 10. 03%,11. 47%,10. 03%,10. 19%,故确
定吸附流速 2 BV·h -1。
2. 5. 3 树脂柱径高比[16,18] 将 3 份 0. 1 g·mL -1上
样液分别以 2 BV·h -1流速过柱,树脂径高比分别为
1∶ 4,1∶ 6,1∶ 8,上样后静置 30 min,用水洗至洗脱液
近无色,收集水洗液,合并上样流出液、水洗液,用水
定容至 500 mL,结果总黄酮比吸附量分别为
102. 15,100. 60,100. 40 mg·g -1,氰苷比吸附量分别
为 26. 60,19. 43,23. 54 μg·g -1。用 40%乙醇洗脱,
收集洗脱液,加水定容至 500 mL,测定总黄酮回收率
分别为 66. 84%,65. 65%,64. 84%,氰离子回收率依
次为 20. 44%,32. 23%,21. 85%,故选取径高比 1∶ 6。
2. 5. 4 泄漏曲线 将 0. 1 g·mL -1上样液通过装有
5 g干树脂的柱,按 10 mL /份收集流出液,共收集 24
份,测定每份流出液中总黄酮质量浓度,直至树脂饱
和为止,见图 1,表明当流出液体积 110 mL时,树脂
达吸附饱和[19],因此确定上样量为 2. 2 g 生药 /1 g
干树脂。
图 1 总黄酮在 HPD-100 型大孔树脂的吸附-泄露曲线
2. 5. 5 洗脱剂浓度 取 0. 1 g·mL -1上样液 4 份,
每份 50 mL,上样,分别通过 4 根树脂柱,进行动态
吸附,上样后静置 30 min,用水洗至洗脱液近无色,
分别用 8 BV 的体积分数 40%,50%,60%,70%的
乙醇溶液进行洗脱,洗脱流速 2 BV·h -1,收集洗脱
液,定容至 500 mL,测定总黄酮、氰离子含量,计算
总黄酮回收率分别为 59. 14%,61. 92%,61. 37%,
63. 74%,氰离子回收率分别为 10. 51%,10. 64%,
6. 75%,5. 93%,故选择 50%乙醇。
2. 5. 6 洗脱剂流速 取 0. 1 g·mL -1上样液 4 份,
每份 50 mL,上样,分别通过 4 根树脂柱,动态吸附,
上样后静置 30 min,用水洗至洗脱液近无色,分别用
50%乙醇以 1,2,3,4 BV·h -1流速洗脱,收集洗脱
液,定容至 500 mL,测定总黄酮、氰离子含量,计算
总黄酮回收率分别为 72. 84%,79. 83%,69. 93%,
67. 75%,氰离子回收率依次为 8. 84%,9. 43%,
9. 61%,8. 59%,故洗脱流速选取 2 BV·h -1。
2. 5. 7 洗脱曲线 取干树脂 7. 5 g,用 95%乙醇湿
法装柱,径高比约 1∶ 4。取 0. 1 g·mL -1上样液按优
选的工艺进行吸附和洗脱,按 1 BV(42 mL)/份收集
乙醇洗脱液,测定总黄酮、氰离子质量浓度,结果
50%乙醇洗脱总黄酮 4 BV、氰离子 3 BV 可基本洗
脱完全。故选择加 50%乙醇 4 BV。
2. 5. 8 验证试验 称取 HPD-100 型干树脂 2 份,
每份 45 g,用 95%乙醇湿法装柱(直径 3. 8 cm,长 40
cm) ,取 0. 1 g·mL -1上样液按优选的工艺过柱,吸附
和洗脱,收集醇洗脱液,于 40 ℃水浴至稠膏,移至真
空干燥箱内,40 ℃减压干燥成干膏,即得天山花楸
枝叶提取物,结果出膏率分别为 7. 5%,7. 1%,测得
提取物中总黄酮质量分数 分 别 为 63. 45%,
66. 91%,氰离子依次为 25. 99%,31. 80%,说明该
工艺稳定可行。
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何家伟,等:天山花楸枝叶中总黄酮、氰苷的大孔吸附树脂纯化工艺优选
3 讨论
天山花楸为新疆特有药材、资源丰富,目前市场
上仍没有天山花楸制剂用于治疗哮喘病,同时在新
疆从事此类研究课题和新药开发品种较少,因此,对
天山花楸药效作用的深入研究及对相关制剂的开发
利用,具有重要意义。
采用异烟酸-吡唑啉酮溶液 UV 比色法测定天
山花楸中氰化物含量,该法参照国家对饲料、水质中
氰化物含量的测定方法,方法学考察证明本法准确
可行。由于氰离子类物质理化性质不稳定,试验过
程中损失较多,纯化前、后其转移率仅 5%,天山花
楸枝叶提取物中氰离子含量较低,仅 0. 5 mg·g -1;
但总黄酮的纯化效果较好,最终提取物中有效部位
(总黄酮、氰离子)含量的平均值可达 65%,为天山
花楸制剂的中试生产提供参考。
[参考文献]
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[责任编辑 仝燕
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第 19 卷第 16 期
2013 年 8 月
中国实验方剂学杂志
Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae
Vol. 19,No. 16
Aug.,2013