全 文 ：食品与发酵工业 FOOD AND FERMENTATION INDUSTRIES
136 2015 Vol. 41 No. 4 (Total 328)
DOI:10． 13995 / j． cnki． 11 － 1802 / ts． 201504026
HPD大孔树脂纯化白胡椒中胡椒碱*
刘笑，侯顺超，顾林
(扬州大学 食品科学与工程学院，江苏 扬州，225000)
摘 要 比较 HPD系列 5 种大孔树脂对白胡椒中胡椒碱提取物的纯化效果，考察胡椒碱原液质量浓度、解析液
乙醇体积分数及上柱液流速对静态和动态试验的影响，确定 HPD 722 大孔树脂纯化胡椒碱的最适工艺条件为:
上柱液胡椒碱质量浓度 2. 6 mg /mL，流速 3 mL /min，上样体积 110 mL，200 mL无水乙醇洗脱。此条件下，吸附率
53. 059%，解析率 69. 012%，胡椒碱得率可达 36. 617%。
关键词 大孔树脂;纯化;吸附;解析;胡椒碱
第一作者:硕士研究生(顾林教授为通讯作者)。
*“十二五”国家科技支撑计划项目(No． 2011BAD33B01)
收稿日期:2014 － 10 － 28，改回日期:2014 － 12 － 22
胡椒(Piper nigrum L) ，又名白川、浮椒，是胡椒
科胡椒属常绿藤本植物［1］。原产于印度，被称为“热
带香料之王”，西汉时期传入我国，如今已成为我国
海南的特色产业［2］。根据果实的成熟程度胡椒有黑
白之分，白胡椒粒圆个大，质坚味强，呈(灰)白色，手
感质地略重，气味不及黑胡椒辛辣［3 － 4］。虽然白胡椒
中挥发油含量及所含的化学成分低于黑胡椒，但在药
用价值和临床应用方面，以白胡椒作用较佳［5］，尤其
是驱寒除湿、健胃保肝的功效更为显著。胡椒碱是胡
椒中主要的生物活性物质，近年来倍受关注，成为保
健产品开发的新资源。胡椒碱具有抗炎［6］、抑
菌［7 － 8］、降血脂［9］、抗氧化［10］等活性，对白癜风［11］、
抑郁症［12］、心肌缺血［13］等疾病有一定疗效，更有潜
力被开发为新的抗癌药物［14 － 16］。国内外对于胡椒碱
提取方法的研究很多，主要有酸水提取法［17］、有机溶
剂浸提法［18 － 19］、超声波辅助法［20 － 21］、超临界流体萃
取法［22 － 23］和微波减压蒸馏法［24 － 25］等，但是所得提取
液多为胡椒碱粗提液，杂质较多，需要进一步纯化。
大孔吸附树脂广泛用于黄酮类、多酚类、生物碱
等活性成分的分离纯化［26 － 28］，具有快速、高效、选择
性强、可再生等优点。目前仅有采用 HPD 800、H 103
大孔树脂纯化胡椒碱的报道［29 － 30］。本文选用 HPD
系列 5 种不同极性的大孔树脂对白胡椒中胡椒碱提
取物进行吸附解析，从中筛选出较为合适的树脂类型
进行胡椒碱的纯化工艺研究。
1 材料与方法
1. 1 材料与试剂
白胡椒，海南儋州市;胡椒碱标准品(98%) ，天
津一方科技有限公司;无水乙醇(分析纯) ，上海苏懿
化学试剂有限公司;HPD 系列大孔树脂，河北沧州宝
恩化工有限公司产品。
1. 2 仪器与设备
高速万能粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司;
RE-52AA旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂;SHZ-Ⅲ
循环水式多用真空泵，郑州长城科工贸有限公司;
HL-2S恒流泵、DBS-100 电脑全自动部份收集器，上
海青浦沪西仪器厂;紫外分光光度计，上海欣茂仪器
有限公司;KQ-200KDE型高功率数控超声波清洗器，
昆山市超声仪器有限公司;数显恒温水浴锅，国华电
器有限公司。
1. 3 实验方法
1. 3. 1 胡椒碱粗提液的制备［31］
称取适量白胡椒置于 50 ℃烘箱中恒温干燥 48
h，粉碎并过 100 目筛，得到白胡椒粉备用。将白胡椒
粉和无水乙醇按料液比 1∶ 20(g∶ mL)加入 250 mL 锥
形瓶中浸泡，暗处静置 1 h，超声提取后抽滤得到滤
液，即为胡椒碱提取液。
1. 3. 2 标准曲线的制备
准确称取 15 mg 胡椒碱标品，无水乙醇定容至
100 mL，分别取 200、400、600、800、1 000、1 200、1 400
μL于 25 mL容量瓶中，无水乙醇定容，得到浓度分别
为 1. 2、2. 4、3. 6、4. 8、6. 0、7. 2、8. 4 μg /mL 的胡椒碱
醇溶液，以无水乙醇作参比，于波长 342 nm处测吸光
度，绘制标准曲线，如图 1 所示。
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图 1 胡椒碱吸光度标准曲线
Fig． 1 piperine absorbance standard curve
稀释至一定倍数的提取液于波长 342nm 处测吸
光度，根据标准曲线方程计算出胡椒碱质量浓度。
1. 3. 3 静态吸附与解析
1. 3. 3. 1 树脂类型对胡椒碱静态吸附-解析的影响
根据胡椒碱的理化特性和大孔树脂的吸附性能，
选用 HPD 100、HPD 400、HPD 722、HPD 750、HPD
950 五种大孔树脂进行试验。分别称取 4 g预处理好
的树脂(湿重)置于 100 mL锥形瓶中，加入 1. 94 mg /
mL的胡椒碱原液 30 mL，常温下避光吸附 12 h，测定
吸附后胡椒碱溶液的质量浓度。分别向滤出的树脂
中加入 30 mL pH 3 的无水乙醇，30 ℃避光解析 12 h，
测定解析后溶液中胡椒碱质量浓度，计算吸附率、解
析率和胡椒碱得率。
吸附率 /% =
c0 － c1
c0
× 100
解析率 /% =
c2
c0 － c1
× 100
得率 /% =
c2
c0
× 100
吸附量 /(mg·g －1)=
(c0 － c1)V
m
c0:胡椒碱原液的质量浓度，mg /mL;c1:吸附后
胡椒碱的质量浓度，mg /mL;c2:解析后溶液中胡椒碱
的质量浓度，mg /mL;m:树脂质量，g;V:原液体积，mL。
1. 3. 3. 2 原液质量浓度对胡椒碱静态吸附的影响
称取 4 g预处理好的树脂(湿重)置于 100 mL锥
形瓶中，分别加入 30 mL 质量浓度为 1. 5、1. 9、2. 2、
2. 6、3. 0、3. 4、3. 8 mg /mL的胡椒碱原液，常温下避光
吸附 5 h，测定吸附后胡椒碱溶液的质量浓度，计算吸
附率和吸附量。
1. 3. 3. 3 解析液乙醇体积分数对胡椒碱静态解析的
影响
预处理好的树脂(湿重)中加入一定量 2. 6 mg /
mL的胡椒碱原液，常温下避光吸附 5 h，测定吸附后
胡椒碱溶液的质量浓度。称取 5 份 4 g 滤出的树脂，
分别加入 30 mL pH 3 体积分数为 20%、40%、60%、
80%、95%、100%的乙醇，30 ℃避光解析 5 h，测定解
析后溶液中胡椒碱质量浓度，计算解析率。
1. 3. 4 动态吸附与解析
1. 3. 4. 1 上柱液流速对胡椒碱动态吸附的影响
选用 Φ1. 6 cm × 50 cm 的玻璃层析柱，称取 35
g HPD 722 大孔树脂，湿法装柱，有效柱高约 25 cm。
调节恒流泵，使质量浓度为 2. 6 mg /mL 的胡椒碱原
液分别以 1、3、6 mL /min的流速进样，每 5 mL收集一
管，测定试管中胡椒碱浓度，计算吸附率。
1. 3. 4. 2 HPD 722 树脂动态解析胡椒碱
质量浓度为 2. 6 mg /mL 的胡椒碱原液以 3 mL /
min的流速进样，HPD 722 树脂充分吸附后，用 pH 3
的无水乙醇洗脱，每 5 或 10 mL 收集一管，测定试管
中胡椒碱浓度，计算解析率。
2 结果与分析
2. 1 静态吸附与解析
2. 1. 1 树脂类型对胡椒碱静态吸附-解析的影响
由表 1 可知，HPD 系列不同极性的树脂对胡椒
碱的吸附-解析效果不同。试验中 HPD 950 的吸附率
最高，但解析率很低，故其胡椒碱得率最低;而 HPD
722、HPD 100 和 HPD 750 的得率相对较高，这可能是
由于胡椒碱属于弱碱性物质，但又有一定的极性和亲
水性，有利于某些弱极性或非极性树脂的吸附，故对这
3种树脂作进一步比较，试验结果见图 2和图 3。
表 1 不同树脂对胡椒碱静态吸附-解析效果的影响
Table 1 Adsorption and desorption capabilities of different macroporous resins to piperine
树脂类型 极性 吸附率 /% 解析率 /% 得率 /%
HPD 100 非极性 50. 259 ± 1. 413 70. 269 ± 0. 707 35. 316 ± 1. 271
HPD 950 非极性 65. 442 ± 0. 990 21. 345 ± 0. 424 13. 968 ± 0. 482
HPD 722 弱极性 50. 776 ± 1. 414 73. 268 ± 0. 848 37. 203 ± 0. 605
HPD 400 中极性 43. 012 ± 1. 556 68. 416 ± 1. 839 29. 427 ± 2. 041
HPD 750 中极性 42. 150 ± 4. 243 81. 386 ± 1. 414 34. 304 ± 1. 831
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由图 2 可知，胡椒碱吸附率随着吸附时间的延长
而增大，当吸附时间超过 5 h 后，HPD 100 和 HPD
722 吸附率逐渐达到饱和，分别为 52. 157% 和
53. 019%，HPD 750 的吸附率在吸附 3 h 后达到最大
值 43. 012%。由图 3 可知，1 ～ 5h 内解析率逐渐增
加，此后再延长解析时间，解析率几乎无变化。虽然
HPD 750 解析率高达 82. 155%，但其解析率最低，综
合考虑吸附率和解析率 2 个参数，本试验选用 HPD
722 大孔树脂对胡椒碱进行纯化，且静态解析和吸附
的时间均采用 5 h。
图 2 三种树脂静态吸附动力学曲线
Fig． 2 Static adsorption kinetic curves of 3
types of macroporous resins
图 3 三种树脂静态解析动力学曲线
Fig． 3 Static desorption kinetic curves of
3 types of macroporous resins
2. 1. 2 原液质量浓度对胡椒碱静态吸附的影响
由图 4 可知，树脂吸附效率随着胡椒碱原液质量
浓度的增加而增大，当浓度为 2. 6 mg /mL 时，吸附率
达到最大，53. 332%。此后再增加浓度，吸附率明显
降低。同样树脂的吸附量随着原液浓度的增加而增
大，当浓度超过 2. 6 mg /mL后，吸附率的增加幅度明
显减小。这可能是因为大孔树脂吸附为物理吸附，随
着原液质量浓度的提高，树脂吸附的杂质量也有所增
加，对胡椒碱的吸附量趋于饱和甚至下降，同时还会
产生多层吸附，导致树脂微孔堵塞，降低内孔的利用
度，导致吸附率降低。综上所述，试验选取胡椒碱原
液的质量浓度为 2. 6 mg /mL。
2. 1. 3 解析液乙醇体积分数对胡椒碱静态解析影响
图 4 胡椒碱质量浓度对静态吸附的影响
Fig． 4 Effect of concentration of piperine
on static adsorption
由图 5 可以看出，随着乙醇体积分数的增加，胡
椒碱的解析率也显著增加，说明乙醇浓度对解析的影
响很大，这可能是因为胡椒碱易溶于乙醇，故试验选
用无水乙醇进行解析。
图 5 乙醇体积分数对静态解析的影响
Fig． 5 Effect of ethanol concentration on static desorption
2. 2 动态吸附与解析
2. 2. 1 上柱液流速对胡椒碱动态吸附的影响
由图 6 可知，上柱液流速为 6 mL /min时，吸附效
率最低，这可能是由于流速过快，树脂与胡椒碱分子
不能充分接触，胡椒碱直接随着上柱液流出层析柱，
从而损失较大。考虑到流速过小，吸附时间较长，故
选用 3 mL /min为上柱液流速。
图 6 上柱液流速对动态吸附的影响
Fig． 6 Effect ofsample flow velocity on
dynamic adsorption
2. 2. 2 HPD 722 树脂动态解析曲线
生产与科研经验
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图 7 为 HPD 722 树脂动态解析胡椒碱曲线。由
图 7 可知，洗脱液中胡椒碱浓度随着解析液体积的增
加而增大，当体积达到 50 mL 时，胡椒碱含量达到最
大值，之后逐渐减少，当体积为 200 mL 时，洗脱液中
胡椒碱含量几乎为 0。故选用洗脱液体积 200 mL。
图 7 动态解析曲线
Fig． 7 Dynamic desorption curves of piperine
质量浓度为 2. 6 mg /mL 的胡椒碱原液以 3 mL /
min的流速上样 110 mL，HPD 722 树脂充分吸附后，用
200 mL、pH 3的无水乙醇进行洗脱，重复 3 次平行试
验。结果显示，吸附率 53. 059%，解析率 69. 012%，胡
椒碱得率 36. 617%。
3 结论
本实验对 HPD系列 5 种型号的大孔树脂进行筛
选，选用 HPD 722 大孔树脂纯化胡椒碱。通过考察
胡椒碱原液质量浓度、解析液乙醇体积分数及上柱液
流速对静态和动态纯化效果的影响，初步确定胡椒碱
的吸附-解析条件为:上柱液胡椒碱质量浓度 2. 6 mg /
mL，流速 3 mL /min，上样体积 110 mL，HPD 722 树脂
充分吸附后，pH 3 无水乙醇洗脱，洗脱液体积 200
mL。此条件下，吸附率 53. 059%，解析率 69. 012%，
胡椒碱得率可达 36. 617%。HPD 722 大孔树脂对胡
椒碱有较好的纯化效果，选择性好，效率高，操作简单
且无毒害作用。
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Purification of piperine from white pepper
by HPD macroporous resin
LIU Xiao1，HOU Shun-chao1，GU Lin1
(School of Food Science and Engineering，Yangzhou University，Yangzhou 225000，China)
ABSTRACT HPD 722 resin was selected from 5 types of HPD macroporous resins to purify the piperine extracted
from white pepper． The effects of piperine concentration，ethanol concentration and sample flow velocity on adsorption
and desorption capabilities through the static and dynamic test were studied． The results showed that the optimum
process conditions for purifying piperine using HPD 722 resin were as follows:sample concentration 2. 6 mg /mL，flow
velocity 3 mL /min，the maximum injection volume 110 mL，and amount of absolute ethanol as desorption solvent 200
mL． Under such conditions，the adsorption ratio was 53. 059%，the desorption ratio was 69. 012%，the yield of pip-
erine could reach to 36. 617% ．
Key words macroporous resin;purification;adsorption;desorption;piperine