全 文 ：第 37 卷第 5 期
2009 年 10 月
浙 江 工业 大 学 学 报
JOURNAL OF ZH EJIANG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
Vol.37 No.5
Oct.2009
收稿日期:2008-09-28
基金项目:浙江工业大学重中之重学科开放研究基金资助项目(20050617)
作者简介:陈建军(1967—),男 ,浙江台州人 ,工程硕士研究生 ,工程师 ,主要从事生物制药及其分离研究.通讯联系人:钱俊青教授 , 博导 ,
E-mai l:qjq@zjut.edu.cn.
大孔吸附树脂纯化乌药叶黄酮化合物研究
陈建军1 , 2 ,钱俊青1 ,范长春1 , 2
(1.浙江工业大学 药学院 ,浙江杭州 310032;2.台州职业技术学院 ,浙江 台州 318000)
摘要:通过比较 XDA-1 ,HPD-300 , HPD-600 ,X-5 , NKAII , D101 , AB-8 , HP-20等 8种大孔吸附树
脂对乌药叶中黄酮类化合物的吸附及解吸性能的影响 ,筛选出效果较好的 HP-20树脂进行了分离
纯化实验研究.实验表明 ,HP-20树脂能够有效地吸附和解吸乌药叶中黄酮类化合物 ,并确定了其
最佳的吸附和解吸工艺参数.采用最佳的工艺条件分离纯化乌药叶中黄酮类化合物 ,其含量由
18%提高到 71%,为进一步开展乌药叶中黄酮类化合物纯化工艺的研究打下了基础.
关键词:大孔吸附树脂;乌药叶;黄酮类化合物;纯化
中图分类号:O647.3　　　　　文献标识码:A 文章编号:1006-4303(2009)05-0530-05
Study of purifying properties of macroporous adsorption resins for flavonoids
in leaves of Lindera aggregate(Sims)Kosterm
CHEN Jian-jun1 , 2 , QIAN Jun-qing1 , FAN Chang-chun1 , 2
(1.College of Pharmacut ical Science , Zhejian g Universi ty of T echnology , Hangzhou 310032 , C hina;
2.Taizhou Vocational T ech nology Col lege , Taizhou 318000 , China)
Abstract:Based on comparing adso rption and desorption characterist ics of macropo rous
adso rption resins XDA-1 , HPD-300 , HPD-600 , X-5 , NKAII , D101 , AB-8 , HP-20 fo r f lavonoids
in Leaves of Lindera aggregata (Sims)Kosterm , HP-20 resin , one of the best macroporous adsorption
resins , is chosen and used to do separation and purification studies.The results show that HP-20 resin
can adsorb and deso rb f lavonoids well.The best technological parameters of adsorption and desorption
are obtained.When the samples are purified by HP-20 resin under the best conditions , the content of
flavonoids is increased from 18%to 71%.This provides a solid backg round on the further study of
purifying process of flavonoids in leaves of lindera agg regate(Sims)kosterm.
Key words:macroporous adsorption resin;leaves of Lindera agg regata (Sims)Kosterm;flavonoids;
purification
0　前　言
乌药叶为樟科山胡椒属植物乌药(Linde ra
agg regata(Sims)Kosterm)的干燥叶 ,根据文献记
载乌药的叶 、根 、茎皆可入药 ,将乌药叶捣碎敷治乳房
炎 、急性蜂窝组织炎及臀痈取得了满意的效果 ,乌药
叶加入益胃止痛方中可治疗慢性胃炎 ,乌药鲜叶捣碎
酒炒后治疗风湿性关节炎[ 1] 疗效较好.为研究乌药叶
抗病毒 、抗炎 、抑菌的有效成分和开发新药用资源 ,张
朝凤等对乌药叶的化学成分进行了研究 ,分离并鉴定
了18个己知化合物 ,主要为倍半萜类和黄酮醇及其
苷类化合物.其中黄酮类化合物有 10余种[ 2-4] .
大孔吸附树脂是 20世纪 60年代发展起来的一
类新型高分子材料 ,具有良好的吸附性能 ,进入 90
年代后 ,大孔吸附树脂的应用日趋广泛 ,尤其在分离
纯化中草药活性成分方面显示出极大的优越性[ 5-6] .
为此 ,笔者进行了应用大孔吸附树脂分离纯化乌药
叶中黄酮类化合物工艺的研究 ,取得了较为满意的
结果.
1　仪器与材料
玻璃层析柱 φ10 ×300 mm(径高比 1 ∶30),
W201恒温水浴锅(北京医疗设备厂), LABORO-
TA4000旋转蒸发仪(德国 Heido lph 公司), T HZ-8
恒温水浴振荡器(浙江嘉兴电热仪器厂),电子天平
(北京赛多利斯天平有限公司), PHSJ-A 精密酸度
计(北京光学仪器厂), Spectrumlab54 紫外-可见分
光光度计(上海棱光技术有限公司).乌药叶购自浙
江天台医药材公司 ,芦丁对照品购自中国药品生物
制品检定所 , XDA-1 , HP-20 大孔吸附树脂购自西
安蓝深公司 , HPD-300 , HPD-600 大孔吸附树脂购
自河北沧州宝恩化工有限公司 ,D101大孔吸附树脂
购自四川晨光化工研究院 , NKAII , AB-8 ,X-5 大孔
吸附树脂购自天津南开大学化工厂.
2　方法与结果
2.1　树脂的预处理
树脂先用 95%乙醇浸泡 12 h ,并不时搅动充分
溶胀 ,再用无水乙醇于索氏提取器内提取 6 h 以除
去树脂中所含有的低聚物 、填加剂等杂质.湿法装柱 ,
用90%的乙醇以 3 BV/h的流速通过树脂层 ,洗至流
出液加水不出现白色浑浊为止 ,用水洗尽乙醇.将
5%的 HCl溶液以 2 BV/h 流速通过树脂层进行酸
洗 ,而后用水洗至中性.再用 2%的 NaOH 以 2 BV/h
的流速进行碱洗 ,用水洗至中性 ,即处理完毕.
2.2　样品预处理及测定方法
2.2.1　乌药叶黄酮类化合物的提取
乌药叶打碎成粉过 60目筛.称取一定量乌药叶
粉 ,加入 15倍量的 75%乙醇于 70 ℃下提取 2次 ,
每次 2 h.提取液过滤 ,浓缩后加两倍量的无水乙醇
静置 24 h ,充分沉淀后过滤除去蛋白质等大分子杂
质.减压回收乙醇 ,浓缩后转入水相 ,配制成用于树
脂吸附的乌药叶提取液.
2.2.2　黄酮浓度测定
2.2.2.1　工作曲线的绘制
采用以芦丁为对照品的分光光度法 ,显色测定
吸光度 A[ 7] ,用最小二乘法得到回归方程为:C(μg/
mL)=97.121A-2.921 3 , r=0.999 7 ,回归方程在
质量浓度 4.00 ～ 62.00 μg/mL 范围内呈线性关系.
2.2.2.2　样品的测定
乌药叶溶液稀释到一定倍数 ,吸取稀释液 1 mL
于 25 mL 容量瓶中 ,按上述方法显色测定吸光度 ,
计算出黄酮的浓度.
2.3　树脂筛选
测定 8种树脂对乌药叶黄酮类化合物的静态吸
附量 、静态吸附率和解吸率以筛选树脂.称取经预处
理过的各种湿树脂各 500 mg 分别置于 250 mL 磨
口三角锥形瓶中 ,加入黄酮质量浓度为 865 mg/L
的乌药叶浸出液 50 mL ,于室温 25 ℃下振荡(220
r/min)24 h至吸附平衡 ,测定吸附前后黄酮质量浓
度的变化 ,按照式(1 ,2)计算各树脂的静态吸附量和
吸附率.用 75%乙醇溶液进行洗脱 ,测定解吸液中
黄酮的浓度 ,按式(3)计算解吸率.
吸附量 Q=(C0 -Ce)×V
M
(1)
吸附率=(C0 -Ce)
C0
×100% (2)
解吸率= V1C1(C0 -C3)V ×100% (3)
其中:C0 为起始质量浓度;Ce 为平衡质量浓度;V 为
吸附液体积;M 为树脂重量;C1 为解吸液质量浓度;
V1 为解吸液体积.
2.4　静态吸附和静态解吸实验
称取预处理的树脂 500 mg 于具塞的磨口锥形
瓶中 ,加入黄酮质量浓度为 865 mg/L 的乌药叶提
取液 50 mL ,室温 25 ℃下振荡(220 r/min)24 h 至
吸附平衡.定时取样进行分析 ,计算吸附量和吸附
率 ,绘制出静态吸附动力学曲线.
称取预处理的树脂 500 mg 于具塞的磨口锥形
瓶中 ,加入不同黄酮质量浓度的乌药叶提取液 50
mL ,室温 25 ℃下振荡(220 r/min)24 h 至吸附平
衡 ,测定吸附平衡时乌药叶提取液中黄酮的含量 ,计
·531·第 5 期 陈建军 ,等:大孔吸附树脂纯化乌药叶黄酮化合物研究
算出吸附量和吸附率 ,绘制出吸附等温线.
黄酮类化合物溶于甲醇 、乙醇 、丙酮等有机试
剂 ,考虑到甲醇的毒性和丙酮的挥发性 ,故实验选择
乙醇-水体系作为洗脱体系[ 8] .室温 25 ℃下选择不
同浓度的乙醇溶液 50 mL 对已吸附黄酮化合物的
树脂进行静态解吸 24 h ,测定解吸液中黄酮化合物
的含量 ,计算解吸率.
2.5　动态吸附和动态解吸实验
室温 25 ℃下乌药叶提取液以一定的流速通过
装有树脂的层析柱 ,测定流出液中黄酮类化合物的
浓度 ,绘出树脂的动态吸附曲线.考察上柱液的 pH
值 、黄酮浓度 、流速等因素对树脂吸附性能的影响 ,
确定最佳的吸附工艺条件.对已吸附样品的树脂用
不同浓度的乙醇进行动态解吸实验 ,考察乙醇浓度 、
洗脱流速等对树脂解吸性能的影响 ,测定不同条件
下解吸液中黄酮的浓度 ,计算出相应的解吸率 ,确定
最佳的解吸工艺条件.
3　结果与讨论
3.1　树脂筛选结果
为了有效地分离纯化乌药叶中黄酮类化合物 ,
选择以下几种大孔吸附树脂在相同试验条件下进行
吸附试验 ,树脂筛选结果见表 1.
表 1　八种大孔树脂对于黄酮类化合物吸附及解吸特征
Table 1　Construction parameter of eight resins and their adsorption and desorption properties on flavonoids
树脂型号 粒径/ mm 比表面积/(m2 · g -1) 平均孔径/ nm 极性 吸附量/(mg· g -1)吸附率/ % 解吸率/ %
XDA-1 0.3～ 1.2 200 10 非极性 30.5 35.3 84.2
HPD-300 0.3～ 1.2 800～ 870 5.0～ 5.5 非极性 51.8 59.9 90.1
HPD-600 0.3～ 1.2 550～ 600 8.0 极性 50.1 57.9 94.1
X-5 0.3 ～ 1.25 500～ 600 29.0～ 30.0 非极性 42.4 49.0 79.9
NKAII 0.3 ～ 1.25 160～ 200 14.5～ 15.5 极性 22.6 26.1 98.1
D101 0.2～ 0.6 400～ 600 10.0～ 12.0 弱极性 52.2 60.3 82.6
AB-8 0.3 ～ 1.25 480～ 520 13.0～ 14.0 弱极性 46.3 53.5 95.2
HP-20 0.3～ 1.2 600 26 非极性 68.5 79.2 94.8
　　影响大孔吸附树脂的吸附性能的因素有很多 ,
包括树脂的结构 、极性 、比表面积 、粒径 、孔径以及与
被吸附分子的极性 、分子大小.一般来说 ,树脂的极
性与被吸附分子的极性相同或相近时吸附效果更
好;树脂有较大比表面积时吸附量更大;树脂孔径是
被吸附分子大小的 5 ～ 6倍时吸附性能最好 ,因此筛
选树脂时要综合考虑树脂的极性 、比表面积和孔径
等因素.多数黄酮类化合物分子极性不太高 ,在弱极
性或非极性树脂上会有更好的吸附效果[ 8] .从表 1
中看到 NKAII 是极性树脂 , 比表面积最小 , 故
NKAII树脂的吸附效果最差;XDA-1树脂虽然为非
极性树脂 ,但其比表面积较小 ,故 XDA-1树脂的吸
附效果也较差;虽然 X-5树脂比表面积稍大于 D101
树脂 ,但 D101树脂为弱极性树脂 ,极性比 X-5树脂
大 ,因此 D101 树脂对黄酮化合物的吸附量更大;
HPD-600树脂是极性树脂 ,由于其比表面积要大很
多 ,因此吸附量相对 AB-8还是高一些 ,但是仍低于
非极性 、比表面积更大的 HP-20和 HPD-300树脂.
实验结果显示 HP-20树脂是非极性树脂 ,比表面积
较大 ,其吸附量和吸附率最高.综合考虑各树脂的吸
附与解吸性能 ,选用 HP-20树脂来分离纯化乌药叶
黄酮类化合物.
3.2　静态吸附和静态解吸实验结果
3.2.1　静态吸附动力学过程
在充分足够时间内用 HP-20 树脂吸附乌药叶
提取液到饱和 ,吸附时定时取样测定黄酮类化合物
的浓度 ,计算吸附率.以时间为横坐标 ,吸附率为纵
坐标 ,绘制静态吸附动力学曲线(图 1).从图 1中可
知 HP-20 树脂在起始阶段 200 min 吸附率变化极
大 ,200 ～ 400 min 间变化缓慢 ,450 min以后吸附几
乎达到平衡.
图 1　黄酮静态吸附动力学曲线
Fig.1　S ta tic adso rption curve of f lavono ids
·532· 浙 江 工 业 大 学 学 报 第 37 卷
3.2.2　吸附等温线
配置不同浓度的乌药叶提取液 ,在室温 25 ℃下
用 HP-20树脂吸附饱和 ,测定吸附平衡时提取液中
黄酮类化合物的浓度 ,计算饱和吸附量 ,作吸附等温
线 ,结果如图 2.图 2表明 ,随着溶液中黄酮类化合物
浓度的升高 , HP-20树脂的吸附量首先增加迅速 ,但
当平衡质量浓度≥400 mg/L 时 ,吸附量增长缓慢.
图 2　黄酮类化合物吸附等温线
Fig.2　Adso rption Iso therm of flav onoids
3.2.3　静态解吸实验
向 3.2.1吸附饱和的 HP-20树脂加入不同浓
度的乙醇溶液进行静态解吸 ,测定解吸液中黄酮类
化合物的浓度 ,计算解吸率 ,结果见表 2.
表 2　不同浓度乙醇溶液静态解吸黄酮类特征
Table 2 　Desorption property of ethanol elute with different
concentration
乙醇质量分数/ % 15 35 55 75 95
解吸率/ % 14.2 36.1 82.3 94.8 92.4
　　实验显示随着乙醇浓度的增加 ,解吸率开始迅速
增加 ,当乙醇质量分数>55%时 ,黄酮类化合物的解吸
率达到 82%以上 ,继续提高乙醇浓度 ,解吸率增加缓
慢 ,当乙醇质量分数达到 75%,解吸率为 95%左右.
3.3　动态吸附和动态解吸实验结果
3.3.1　上柱液 pH 值对动态吸附性能的影响
黄酮类化合物为多羟基酚类化合物 ,具有一定
的极性和酸性 ,所以上柱液 pH 值对乌药叶黄酮类
化合物的吸附效果会有一定影响.室温 25 ℃,采用
黄酮质量浓度为2 864 mg/ L 的乌药叶上柱液 ,调节
上柱液的 pH 为 2.0 , 3.0 , 4.0 , 5.0 , 6.0 , 7.0 , 8.0 ,
在相同条件下以 3 BV/h 的流速进行动态吸附 ,结
果如图3.图3表明上柱液的pH 值对乌药叶黄酮类
化合物吸附有较大的影响 , pH =2.0 时吸附量较
低 ,因为上柱液酸性太强 ,黄酮类化合物容易转变为
佯盐 ,不易被吸附 ,从而影响到吸附量;pH =5.5 左
右时吸附量最大 ,因为此时的酸度正好能使黄酮类
化合物在溶液中保持分子形式 ,容易被吸附.因此动
态吸附时应调节上柱液 pH 为 5.5进行吸附.
图 3　pH 值对黄酮类化合物吸附性能的影响
F ig.3　Effects of pH on adso rption proper ty
3.3.2　流速对树脂动态吸附性能的影响
室温25 ℃采用黄酮质量浓度为 2 864 mg/L 的
乌药叶上柱液 ,调节 pH 为 5.5后 ,在相同实验条件
下将上柱液以 4 BV/h , 3 BV/h , 2 BV/h 的流速通
过树脂柱进行动态吸附 ,结果如图 4.实验表明 3种
流速以 2 BV/h 效果最佳 ,由此可见上柱液的流速
越慢 ,泄漏点出现得越晚 ,树脂吸附效果越好.因此
选择 HP-20树脂吸附乌药叶黄酮类化合物的最佳
流速为 2 BV/h.
图 4　不同流速对吸附性能的影响
F ig.4　Dynamic adso rption curve s on different r ates
3.3.3　上柱液黄酮浓度对动态吸附性能的影响
室温 25 ℃,配制不同黄酮浓度的上柱液 ,调节
pH 为 5.5后以 2 BV/h的流速上柱吸附 ,结果如图
5.实验表明上柱液中黄酮浓度对树脂的吸附性能也
有较大影响.上柱液中黄酮类化合物的浓度越低 ,树
脂处理的溶液量就越大.采用黄酮类化合物质量浓
度为2 864 mg/ L 的乌药叶溶液上柱 ,树脂最大处理
量为 20 BV 左右.当树脂处理量为 20 BV 时 ,树脂
泄漏率为 18.7%,吸附率为 81.3%.
3.3.4　脱附剂浓度对树脂动态解吸性能的影响
动态洗脱时先用水淋洗吸附了黄酮类化合物的
树脂直至还原糖反应呈阴性 ,再用乙醇脱附剂洗脱
·533·第 5 期 陈建军 ,等:大孔吸附树脂纯化乌药叶黄酮化合物研究
树脂.图 6表明在流速 1 BV/h 的情况下用 75%或
95%乙醇进行洗脱时 ,洗脱剂用量为 1.0 ～ 1.5 BV
就可将 90%左右的黄酮化合物洗脱下来 ,而用 55%
乙醇解吸时需用 2.0 BV 以上的量解吸率才能达到
75%.同时实验发现用 95%乙醇洗脱树脂时 ,其他
杂质容易一起洗脱下来 ,影响解吸液中黄酮化合物
的含量和最终产品质量 ,因此确定 75%乙醇溶液为
动态洗脱的脱附剂.
3.3.5　脱附剂流速对树脂动态解吸性能的影响
分别采用 1 BV/h , 1.5 BV/h , 2 BV/h 的流速
用 75%乙醇对已经吸附过的树脂进行解吸处理 ,结
果如图 7所示.实验结果表明 ,在进行解吸实验时 ,
速度越慢解吸效果越好 ,但太慢会使工作周期延长 ,
因此选择流速 1 BV/h为宜 ,共用 1.5 BV 的洗脱剂
可将黄酮化合物洗脱完全 ,解吸率达到 94%.
综合上述实验的结果 ,确定 HP-20 树脂分离纯
化乌药叶中黄酮类化合物的最佳工艺条件为:调节
上柱液 pH 为 5.5 ,室温下以流速 2 BV/h 吸附饱
和;解吸时先用水淋洗 ,再用 75%乙醇解吸 ,控制脱
附剂流速为 1 BV/h ,脱附剂的用量为 1.5 BV/批.
采用该工艺条件进行乌药叶黄酮类化合物的分
离纯化 ,收集所需成分 ,浓缩除去有机溶剂后再冷冻
干燥 ,按方法 2.2.2.2 测定树脂纯化后产品中黄酮
类化合物的质量分数为 71%,而粗提物中黄酮类化
合物质量分数为 18%,表明经过树脂的纯化 ,去除
了大量的杂质 ,提高了产品中黄酮化合物的含量 ,为
进一步开发乌药叶黄酮打下了基础.
图 7　洗脱速度对解吸性能的影响
Fig.7　Effects o f e luent rate on deso rption proper ty
4　结　论
大孔吸附树脂能够有效地分离纯化乌药叶中黄
酮类化合物.从 8种大孔吸附树脂筛选出的 HP-20
树脂能够很好地吸附乌药叶黄酮类化合物.使用
75%乙醇为洗脱剂解吸效果较好 , 解吸率达到
94%.采用优化的工艺条件 ,能够满意的分离纯化乌
药叶黄酮类化合物 ,黄酮类化合物质量分数由 18%
提高到 71%.大孔吸附树脂吸附分离法具有有机溶
剂用量少 、节省能源 、降低成本的优点 ,是一种高效
低耗的分离纯化工艺.
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(责任编辑:刘　岩)
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