全 文 ：255
张孝友，陈文良，周 云，陈利琼，李良华
( 深圳劲创生物技术有限公司，广东深圳 518057)
摘 要:研究了膜技术分离纯化朝鲜蓟叶中洋蓟素的工艺过程，在超滤过程中，采用膜通量及洋蓟素浓度为考察指标。
结果表明，10 万 Da分子量规格的膜为最佳选择，具有较大的膜通透性，产品洋蓟素的截留率低( 179% ) 。在产品的纳
滤过程，考察膜的透水通量、待测溶液纳滤前后的电导率及洋蓟素浓度指标。结果显示，选用合适的纳滤膜( 300Da) ，
浓缩效果好，洋蓟素的产品浓度提高到原液的 349 倍，同时浓缩液中电导率只为普通热真空浓缩的 1 /10 左右。研究
结果表明，膜分离技术在本实验研究中应用效果显著，适于进一步的推广应用。
关键词:洋蓟素，膜分离技术
Study on separation and purification of cynarin from
leaves of Cynara scolymus Lby membrane separation technology
ZHANG Xiao－you，CHEN Wen－ liang，ZHOU Yun，CHEN Li－qiong，LI Liang－hua
( BannerBio Nutraceuticals Inc，Shenzhen 518057，China)
Abstract: Membrane technology in the separation and purification of cynarin from Cynara scolymus L leaf was
researchedIn the ultrafiltration process，the membrane flux and cynarin concentration were used as the indexes
The results showed that molecular with weight of 100，000Da were the best choice of membrane size with greater
membrane permeability and low retention rate of cynarin( 179% ) Taking the water penetration flux，the conductivity
of solution under test before and after nanofiltration，and the concentration of cynarin as indexes in nanofiltration
processThe results showed that with the appropriate choice of nanofiltration membrane ( 300Da) ，the effect of
concentration was good and cynarin concent increased to 349 times of the original liquidAt the same time，the
conductivity of the concentrate liquied was only 1 /10 of the one after ordinary vacuum concentrationThe results
showed that the effect of membrane separation technology was obvious in this study and suitable for further
application
Key words: cynarin; membrane separation technology
中图分类号: TS2011 文献标识码: B 文 章 编 号: 1002－0306( 2011) 04－0255－03
收稿日期: 2010－03－30
作者简介:张孝友( 1960－ ) ，男，硕士，高级工程师，研究方向: 药品食
品的生物技术开发。
基金项目:科技部中小企业技术创新基金项目( 07C26214421829) 。
朝鲜蓟( Cynara scolymus L) 又名洋蓟、菜蓟，为
菊科菜蓟属多年生草本植物，原产于北非和地中海
地区，有几千年的种植及应用历史。朝鲜蓟具有很
高的营养价值，其花蕾是一种高档的保健蔬菜，其叶
中含有的洋蓟素( 含量 1% ) 具有抗氧化、保肝、护肝、
降低胆固醇等多种生物活性，在国内外市场有较大
的需求［1］。但目前限于技术的原因，朝鲜蓟叶大多被
当作饲料或肥料使用，没有得到充分利用。因此，研
究开发朝鲜蓟叶中洋蓟素的提纯方法具有重要意
义。目前国内对朝鲜蓟中洋蓟素的提取分离大多还
局限于传统的醇提取、水沉分离的方法，也有报道采
用大孔树脂提取、微波提取的方法［2－3］，尚未有报道应
用膜分离技术来进行朝鲜蓟中洋蓟素的分离纯化。
1 材料与方法
11 材料与仪器
新鲜朝鲜蓟叶 由云南澄江雄磊食品有限责任
公司提供;洋蓟素对照品( 纯度≥980% ) 购自成都
普瑞法科技开发有限公司; 乙腈 HPLC 级，购自中
国医药集团上海化学试剂公司;磷酸 分析纯，购自
广东汕头西陇化工厂。
Ultra－flo中试平板超滤膜设备、中试卷式纳滤膜
设备 购自厦门三达膜科技有限公司; ZLPG－17 型
喷雾干燥器 常州市长江干燥设备有限公司; DDSJ
－308A 电导率仪 购自上海雷磁仪器厂; 沃特世
( Waters) 1525 高效液相色谱仪，waters 2487 双波长
紫外检测器，Waters 515 泵，赛多利斯 ( Sartorius )
BS110S电子天平。
DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2011.04.010
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12 实验方法
121 样品处理 将鲜朝鲜蓟叶切成条状，80℃以
下烘干，在粉碎机中粉碎，备用，后续的工艺如下:
122 提取液的超滤 将朝鲜蓟叶用乙醇或丙酮溶
液提取，回收溶剂后，水沉过滤，再将滤液进行超滤
处理。选用合适的膜除去大分子物质及胶体物质，
如蛋白质、多糖、鞣质等。用固定体积的提取液进行
膜过滤实验，记录膜操作压力、超滤时间等指标，得
到其膜通量和透析液中洋蓟素的浓度等数据。
123 层析 调节所得透析液的 pH 至微酸性( 6 ) ，
采用大孔树脂层析柱吸附，水洗分离，用体积百分比
浓度为 10%～18%的乙醇溶液洗脱层析柱，得含多酚
的洗脱液;用体积百分比浓度为 50%～70%的乙醇溶
液洗脱层析柱，得含洋蓟素的洗脱液。
124 产品溶液的纳滤 将含洋蓟素的洗脱液纳滤
浓缩，喷雾干燥，得洋蓟素产品。通过计算其透水通
量、浓缩倍数指标，比较提取液与浓缩液中洋蓟素浓
度及电导率，来确定合适的纳滤工艺。
13 测定方法
131 朝鲜蓟中洋蓟素的测定 参照文献［4］中方
法。采用高效液相( HPLC) 的测定方法，色谱条件:
waters symmetry C18色谱柱，检测波长 ( λ) 为 330nm。
流速 10mL /min，进样量 10μL，柱温 25℃。流动相
A:乙腈; 流动相 B:磷酸 /水( 02∶998，V /V) 。洋蓟素
标准品及提取物产品的 HPLC图谱见图 1、图 2。
图 1 洋蓟素标准品的 HPLC图谱
图 2 朝鲜蓟提取物中绿原酸与洋蓟素的 HPLC图谱
132 膜通量的测定 按下式计算:
J = vt × s
式中: J为膜通量; v 为透过液的体积; t 为超滤
所用的时间; s为膜的面积。
133 电导率的测定 用电导率仪分别测定膜分离
过程中纳滤前后溶液的电导率，其数值表示相应的
溶液中盐类物质的相对含量。
134 透水通量与浓缩倍数 分别称取提取液和浓
缩液的重量。记录纳滤膜分离时间，并分别测定相
应的提取液和浓缩液中洋蓟素的含量。
透水通量: V =
W0
t
浓缩倍数: N =
W0
W
式中: V表示透水通量; N 为浓缩倍数; W0 指提
取液的重量;W为浓缩液的重量; t为纳滤时间。
2 结果与分析
21 不同压力对超滤效果的影响
在料液温度为室温( 25℃ ) ，进料液体积 20L，洋蓟
素样品的浓度 2226mg /L 的条件下，采用 10 万 Da 分
子量的膜，膜面积为 01m2。多次进料，考察操作压力
分别为 010、015、020、025、030MPa 时对膜通量的影
响，为后续的实验研究选择合适的操作压力数据。
表 1 结果显示，025MPa 为最佳的膜操作压力，
此时具有较大的膜通透性，且产品洋蓟素的截留率
低( 179% ) 。
表 1 不同压力对超滤效果的影响
操作压力
( MPa)
时间
( s)
平均膜通量
( mL /m2 s)
透过液中洋蓟素
浓度( mg /L)
010 2200 909 2127
015 2160 119 2135
020 1280 1563 2143
025 940 2128 2186
030 920 2174 2189
22 不同超滤膜对超滤效果的影响
分别选取截留相对分子质量为 2、5、10、20 万 Da
的超滤膜，在 025MPa 的固定操作压力下，膜面积为
01m2，料液为室温( 25℃ ) ，进料液体积 20L，洋蓟素
样品的浓度为 2274mg /L，对朝鲜蓟料液进行了超滤
纯化。
表 2 结果显示，随着超滤膜的截留相对分子量
的增大，膜通量相应增加。10 万 Da规格的膜具有较
佳的膜通量，产品的截留率低，可供生产中使用。
表 2 不同超滤膜对超滤效果的影响
截留相对分子量
( 万 Da)
时间
( s)
平均膜通量
( mL /m2 s)
洋蓟素浓度
( mg /L)
2 4560 438 1845
5 4350 459 1906
10 860 2325 2206
20 880 2273 2197
23 纳滤膜的选择
选择合适的纳滤膜，除去提取液中的水分及小
分子无机盐类物质，既可避免真空热浓缩对目标产
品的破坏，又可控制产品的灰分指标，在产品的工艺
流程中起到关键作用。本实验研究选取了四种规格
的纳滤膜，对产品质量的各项指标进行比较。
从表 3 可知，使用分子量 300 的 NF2 膜可以达
到对提取液 372 倍的浓缩倍数，完全满足喷雾干燥
的需要。随着膜分子量规格的增大，提取液的浓缩
257
表 3 不同纳滤膜对纳滤效果的影响
截留相对分子量
( Da)
透水通量
( kg /h) 浓缩倍数
洋蓟素浓度( mg /L) 电导率( μs /cm)
提取液 浓缩液 提取液 浓缩液
NF1( 150) 532 264 2347 60726 343 252
NF2( 300) 940 372 2546 89042 320 138
NF3( 500) 925 364 2381 78683 320 112
NF4( 800) 1053 380 2517 74203 357 118
真空热浓缩 － 245 2368 47352 326 135
倍数并没有出现明显的增大。但是对洋蓟素产品的
截留率大大减小，产品的流失明显增多。因此，综合
考虑，选用 300Da分子量的膜可以满足生产的需要;
另一方面，在浓缩液的除盐方面，纳滤过程效果显
著。相比于传统的真空热浓缩，浓缩液的电导率数
值均大幅减少，提示纳滤后浓缩液中的盐类物质含
量大幅下降。
3 讨论
朝鲜蓟是目前国内开发较多的一个产品，但大
部分的研究集中在其作为初级的食品加工品上，将
朝鲜蓟花蕾加工成罐头、果脯等出口。将茎叶进行
深度开发，提取其中的洋蓟素、绿原酸等有效成分有
一定的技术难度。其一，因为其有效成分的含量、产
品灰分等指标在原材料来源上差异比较大，保持各
批次产品的质控有难度; 其二，产品所含的洋蓟素、
绿原酸等多酚类物质的结构不太稳定，在特定环境
下( 偏碱) 受热容易分解。采用现有的简单水沉、热
浓缩工艺操作，在产品品质上无法满足当前主流市
场的要求:洋蓟素≥5%，绿原酸≥15%，灰分 < 1%。
膜分离技术是近年来发展起来的一种高新技
术，在制药、海水淡化、环保、现代农业等行业均有应
用。目前，膜分离技术在美国、日本等发达国家被称
为第三次工业革命，已形成了相当大的产业规模。
膜分离具有操作温度低，耗能少; 适用面广，兼具分
离、浓缩等多项功能的特点，也广泛应用在当前的天
然产物分离提取研究中［5－7］。我们采用膜技术结合
层析的方法，有效地从朝鲜蓟叶中提取分离洋蓟素。
每批次的朝鲜蓟叶提取物产品，能确保其洋蓟素的
含量高( ≥5% ) ，灰分含量控制在 05%以下，产品水
溶性佳。并且膜分离技术的工艺相比起现有的传统
提取分离工艺方法，具有耗能小、效率高、绿色环保
的优点，适于产业化的规模应用。
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231－232
( 上接第 254 页)
pH9，浸提温度 60℃，浸提时间 6h，在该提取条件下，
费菜总黄酮的得率为 5822%。结合单因素实验结
果，在生产上浸提时间可以缩短为 4h，并不影响总黄
酮得率。
本实验仅对费菜叶中的总黄酮进行了粗提，接
下来要进行纯化，并对其功能性作进一步的研究。
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