全 文 ：收稿日期:2013-02-20 接受日期:2013-06-17
基金项目:浙江省分析测试科技计划项目(2008F70008)
* 通讯作者 Tel:86-013676655752;E-mail:adaxhd@ tzc． edu． cn
天然产物研究与开发 Nat Prod Ｒes Dev 2013，25:1545-1549，1571
文章编号:1001-6880(2013)11-1545-06
大孔树脂吸附分离乌药叶总黄酮的研究
许海丹1* ，朱 威2，赵 波1，顾霞敏1
台州学院医药化工学院，台州 318000;2 浙江大学工业技术研究院，杭州 310018
摘 要:通过比较 8 种大孔吸附树脂对乌药叶总黄酮的吸附分离性能，筛选出适合分离乌药叶总黄酮的树脂，并
对其动态吸附特性进行研究。结果表明 D101 树脂对乌药叶黄酮有良好的吸附和分离性能，吸附量大，解吸率
高，适合乌药叶黄酮的分离富集。该树脂分离乌药叶黄酮的工艺参数为:以 2 BV /h 流速上样，解吸前先用 3BV
水除杂，再用 3BV、70%乙醇以 2 BV /h的流速洗脱，解吸效果较好。经 D101 树脂吸附富集后，样品总黄酮含量
达到了 47． 48%，是粗提物(11． 05%)的 4． 3 倍。D101 大孔吸附树脂适合用于乌药叶黄酮的吸附分离，且其吸
附平衡数据符合 Langmuir和 Freundlich等温吸附模型。
关键词:乌药叶;总黄酮;大孔树脂;吸附;分离
中图分类号:Ｒ284. 2 文献标识码:A
Study on Adsorption and Separation of Total Flavonoids from
Lindera aggregata Leaves by Macroporous Ｒesin
XU Hai-dan1* ，ZHU Wei2，ZHAO Bo1，GU Xia-min1
1School of Pharmaceutical and Chemical Engineering，Taizhou University，Taizhou 318000，China;
2 Industrial Technology Ｒesearch Institute of Zhejiang University，Hangzhou 310018，China
Abstract:In this study，eight types of macroporous resins were selected for adsorption and separation of total flavonoids
from Lindera aggregata leaves． The results showed that D101 resin was an excellent adsorbent with higher adsorption and
desorption capacity． The purification conditions of the investigated macroporous resin were also studied and optimized u-
sing the static-dynamic adsorption and desorption characteristics． The results showed that the optimal adsorption condi-
tions of D101 resin were as follows:2 BV /h as sampling flow rate，removing impurities by 3 BV water and eluting the to-
tal flavonoids with 3 BV of 70% ethanol-water at flow rate of 2 BV /h． The content of total flavonoids of the product after
the adsorption concentrating on D101 resin achieved 47． 48%，which was 4． 3 times of crude extract (11． 05%)． Macro-
porous resin D101 was suitable to separate and purify the total flavonoids from Lindera aggregata leaves． The adsorption
behavior of D101 was proved to consistent with the Langmuir and Freundlich isotherms．
Key words:Lindera aggregata leaves;total flavonoids;macroporous resin;adsorption;separation
乌药叶为樟科植物乌药 Lindera aggregata
(Sims)Kosterm． 的叶，被卫生部公告 2012 年第 19
号文件列为新资源食品。乌药叶在民间及临床上也
被广泛使用，天台山区域民间常采其嫩叶作茶饮，能
补中行气、健胃消食。多种本草典籍记载及现代研
究表明，乌药叶具有较高的食、药用价值［1］。最新
研究表明，乌药叶主要含有黄酮类物质［2，3］，有抗
菌、抗氧化、降脂等药理作用［4，5］。
大孔树脂由于具有强大的吸附能力，并且具有
稳定性好、选择性强、操作简单、再生方便等优点，被
广泛地应用于制药及天然植物中活性成分的分离纯
化［6，7］。有关乌叶黄酮的分离，目前国内报道较少，
特别是关于乌药黄酮在大孔树脂上的吸附热力学研
究尚未见报道。本实验研究了 HPD-100、HPD-300、
HPD-600、HP-20、AB-8、D101、S-8 和 X-5 八种大孔
吸附树脂对乌药叶总黄酮的吸附与分离性能，以期
寻找对乌药叶总黄酮进行精制纯化的一种较为有效
的方法，从而为乌药叶黄酮类化合物的工业化生产
提供理论参考和技术支持。
1 材料与方法
1． 1 材料和仪器
乌药叶:采自浙江省台州市天台县，经台州学院
植物生理教研室陈珍博士鉴定为樟科山胡椒属植物
乌药 Lindera aggregata (Sims)Kosterm． 的嫩叶;
HPD-100、HPD-300、HPD-600、HP-20、AB-8、D101、S-
8 型大孔树脂:上海五维化工科技有限公司，X-5 型
大孔树脂:天津南开大学化工厂;芦丁标准品(生化
试剂) :中国药品生物制品检定所;其他试剂均为分
析纯。
UV-2450PC 型紫外分光光度计:日本岛津公
司;BS124S型分析天平:赛多利科学仪器有限公司;
HZ-9211K空气恒温振荡器:江苏金坛市盛蓝仪器制
造有限公司;DF-101S 型集热式恒温加热磁力搅拌
器:巩义市予华仪器有限责任公司;ＲE-52AA 型旋
转蒸发器:上海亚荣生化仪器厂;DELTA320 型 pH
计:梅特勒托利多仪器有限公司。
1． 2 实验方法
1． 2． 1 大孔树脂的预处理及含水量测定
8 种大孔树脂先分别用体积分数 95%乙醇浸泡
24 h，使之充分溶胀，装入层析柱用无水乙醇洗至流
出液加蒸馏水不显白色浑浊为止，再用蒸馏水洗至
无醇味，备用。称取经预处理后的树脂各三份，抽干
水分，放入 80 ℃真空干燥箱中干燥至恒重，并计算
各树脂含水量［8］，以保证树脂各项性能和出厂时性
能的相近似性。
1． 2． 2 样品溶液的制备
取乌药叶粉末(40 目)适量，经石油醚脱脂后，
于 70 ℃下用 20 倍量 60%乙醇提取两次，每次 2 h。
合并提取液，减压浓缩后配制成用于树脂吸附的乌
药叶总黄酮提取液。
1． 2． 3 芦丁标准曲线的绘制
参照文献［9］以芦丁为标准品，按照以下方法制
作标准曲线:精密称取芦丁标准品 50 mg，用无水甲
醇溶解定容至 50 mL，得质量浓度为 1． 0 mg /mL 的
芦丁标准液。准确吸取芦丁标准液 0． 5、1． 25、2． 5、
3． 75、5． 0 mL 于 25 mL 容量瓶中，甲醇定容。分别
移取上述 5 种不同浓度的芦丁标准液 1 mL 于 10
mL 容量瓶中，加 0． 5 mol /L AlCl3 溶液 1 mL，摇匀显
色 15 min，再用 pH 6． 0 的 HAc-NaAc缓冲液定容至
10 mL，摇匀后超声 5 min，以相应溶液为空白参比，
于 415 nm 处测定其吸光度 A，得芦丁含量 ρ(mg /
mL)与吸光度 A的回归方程作为工作曲线。
1． 2． 4 吸附液总黄酮含量的测定
吸取吸附液或者解吸液 1 mL 按照显色法［9］测
定总黄酮的方法测定其吸光度值，根据芦丁标准曲
线计算出其相应的黄酮浓度。
1． 2． 5 大孔树脂的筛选
1． 2． 5． 1 大孔树脂对乌药叶黄酮吸附率的测定
精密称取不同湿树脂各约 1． 0 g，置于 100 mL
锥形瓶中，分别加入样品液 25 mL，在 25 ℃恒温摇
床中振摇 24 h(130 rpm)至吸附平衡，测定吸附前后
黄酮浓度的变化，计算树脂的吸附量和吸附率。以
上操作平行三次。
静态吸附容量 E =(C0-Ca)Va /m
吸附率 ε =(C0-Ca)/ C0
式中:C0 为样品溶液中总黄酮的初始浓度，mg /
mL;Ca 为吸附平衡和溶液中的总黄酮浓度，mg /mL;
Va 为加入样品溶液体积，mL;m为树脂干重，g。
1． 2． 5． 2 大孔树脂对乌药叶黄酮解吸率的测定
将上述吸附饱和的树脂滤出，吸干其表面水分，
加入体积分数 70%乙醇 25 mL，置 25 ℃恒温摇床中
振摇 24 h(130 rpm)后，测定解吸液中总黄酮含量，
计算解吸量和解吸率。以上操作平行三次。
解吸率 δ =(Cd × Vd)/(E ×m)
式中:Cd 为洗脱液中总黄酮浓度，mg /mL;Vd 为
洗脱液体积，mL。
1． 2． 6 大孔树脂吸附动力学与热力学研究
1． 2． 6． 1 大孔树脂静态吸附动力学
称取一定量预处理好的 D101 树脂，加入一定
质量浓度的乌药叶黄酮溶液，以 25 ℃、130 rpm振摇
8 h，测定不同时间下溶液中总黄酮的含量，绘制静
态吸附动力学曲线。并将实验数据用准二级动力学
模型进行处理［10］。
1． 2． 6． 2 吸附等温线
准确称取相同质量的 D101 树脂于 100 mL 锥
形瓶中，加入一定量不同浓度的乌药叶黄酮溶液，分
别在 25、35、45 ℃下振摇吸附 24 h，测定溶液的平衡
浓度 ρe，计算平衡吸附量 qe，绘制吸附等温线。并
计算其吸附熵变及焓变。
1． 2． 7 分离工艺条件优化
1． 2． 7． 1 洗脱剂浓度的筛选
配制体积分数 10% ～ 100%的乙醇溶液，对吸
附饱和的树脂进行解吸，在 25 ℃下以 130 rpm在恒
温摇床中振荡 24 h，测定解吸液中黄酮的含量，计算
解吸率。优选出具有良好解吸效果的乙醇浓度。
6451 天然产物研究与开发 Vol. 25
1． 2． 7． 2 上样量及洗脱速度的优化
采用不同的进样速度进样，定时收集流出液进
行分析，绘制出动态吸附曲线，考察上样条件。树脂
充分吸附总黄酮后，先用 3 BV的水洗柱(弃去) ，再
用优选出的洗脱剂浓度进行洗脱，绘制出解吸曲线，
考察洗脱速度及洗脱体积。
1． 2． 8 产物纯度计算
收集前 3 个床层体积的洗脱液，浓缩干燥，得到
纯化物浸膏，测得其总黄酮含量。
2 结果与讨论
2． 1 大孔树脂的性质和含水量
大孔树脂测定结果见表 1。8 种树脂的含水量
均在出厂值范围内，说明树脂在运输、储存等过程中
没有损坏，以此进行后续实验数据是可靠的。
表 1 大孔树脂的性质和含水量
Table 1 Physical properties and water content of macroporous resins
树脂
Ｒesin types
极性
Polarity
比表面积
Surface area
(m2 /g)
平均孔径
Average pore
diameter()
含水量
Water content(%)
实验值
Experimental
出厂值
Data from manufactures
HPD-100 非极性 650 ～ 700 80 ～ 90 66． 39 ± 0． 75 65 ～ 75
HPD-300 非极性 800 ～ 870 50 ～ 55 66． 43 ± 0． 43 65 ～ 75
HPD-600 极性 550 ～ 600 80 ～ 85 71． 49 ± 0． 03 65 ～ 75
HP-20 非极性 500 ～ 600 290 ～ 300 52． 83 ± 0． 74 45 ～ 60
AB-8 弱极性 480 ～ 520 130 ～ 140 64． 05 ± 0． 65 60 ～ 70
D101 弱极性 500 ～ 550 90 ～ 100 69． 45 ± 0． 07 65 ～ 75
X-5 非极性 500 ～ 600 290 ～ 300 57． 47 ± 0． 35 45 ～ 60
S-8 极性 100 ～ 120 280 ～ 300 69． 23 ± 0． 50 60 ～ 70
2． 2 芦丁工作曲线
1． 2． 3 项下得到的芦丁含量 ρ(mg /mL)与吸光
度 A的回归方程:A = 35． 415 7ρ + 0． 001 6，r = 0． 999
9，线性范围为 1． 85 ～ 18． 50 μg /mL。
2． 3 8 种大孔吸附树脂的吸附和解吸性能比较
实验结果表明对乌药叶总黄酮吸附量最大的三
种树脂依次是 HPD-100、S-8 和 D101 型树脂。但前
两种树脂的解吸能力很差，尤其 S-8 的解吸率为 8
种树脂中最低。而 D101 树脂不但有较高的吸附量
(84． 1 ± 2． 8 mg /g) ，其解吸量(76． 4 ± 2． 8 mg /g)亦
达到最高，具有较佳的综合性能，因而是分离纯化乌
药叶总黄酮的理想树脂，因此选择 D101 来分离纯
化乌药叶总黄酮。具体结果见图 1。
2． 4 大孔树脂吸附动力学与热力学
2． 4． 1 D101 静态吸附动力学
D101 的静态吸附动力学曲线见图 2。由图 2
可以看出，D101 树脂对乌药叶黄酮的吸附为快速平
衡型，在起始阶段 90 min 内吸附速率很快，30 min
时吸附量已在 50． 0 mg /g以上，120 min后几乎达到
吸附平衡。
7451Vol. 25 许海丹等:大孔树脂吸附分离乌药叶总黄酮的研究
将实验数据用准二级动力学模型进行处理［10］，
其线性形式如下:
t
qt
= 1
kq2e
+ 1qe
t
式中:qt 和 qe 分别为反应时间 t 和平衡时树脂
的吸附量(mg /g 干树脂) ，k 为表观吸附速率常数
［g /(mg·min) ］。以 t /qt 对 t 作图，经线性拟合后
得回归方程 y = 0． 011 4x + 0． 234 7，r = 0． 999 5，且
计算值 qe，cal(87． 7 mg /g)和实验值 qe，exp(84． 1 ± 2． 8
mg /g)的误差也很小，表明准二级动力学方程能较好地
描述 D101树脂对乌药叶中黄酮的吸附过程，表观吸附
速率常数 k25 ℃ =5． 54 ×10
-4 g /(mg·min)。
2． 4． 2 D101 对乌药叶黄酮的吸附等温线
D101 对乌药叶黄酮的吸附等温线结果见图 3。
由图 3 可知，D101 树脂对黄酮的吸附量随着温度的
升高而减少，该吸附过程属于放热过程，降低温度有
利于吸附。
Langmuir 和 Freundlich 方程是应用最为广泛的
等温吸附方程，其经验表达式分别为:
qe =
KLqmρe
1 + KLρe
qe = KFρ
1 /n
e
式中:qe 为平衡吸附量(mg /g) ，ρe 为平衡浓度
(mg /mL) ，KL 为 Langmuir常数(mL /mg) ，qm 为饱和
单位吸附量(mg /g) ，KF、n为 Freundlich常数。
将图 3 中实验数据用上述经典模型进行处理，
结果见表 2。从表 2 可以看出，Langmuir和 Freundli-
ch方程都能较好地拟合实验数据。由相关系数 r可
知，采用 Langmuir 方程更合适，吸附过程更趋于单
分子层吸附。随着温度的升高，其饱和单位吸附量
下降，可能的原因是放热吸附过程在较高温度下会
抑制黄酮分子与树脂表面活性位点的结合［11］。在
实验浓度范围内 Langmuir 等温方程常数 KL ＞ 0，
Freundlich常数 n ＞ 1，1 /n介于 0． 1 ～ 0． 5 之间，都说
明了乌药叶黄酮在 D101 树脂上的吸附为优惠型吸
附，吸附过程易进行。
表 2 Freundlich和 Langmuir拟合方程
Table 2 Ｒegression equations of Langmuir and Freundlich adsorption isotherms
T / ℃ Langmuir方程Langmuir equation r
Freundlich方程
Freundlich equation r
25 qe =
215． 0536ρe
1 + 1． 4043ρe
0． 9856 qe = 87． 5307ρ0． 4909e 0． 9539
35 qe =
223． 7136ρe
1 + 1． 7987ρe
0． 9882 qe = 78． 0469ρ0． 4278e 0． 9577
45 qe =
246． 9138ρe
1 + 2． 4914ρe
0． 9943 qe = 69． 1342ρ0． 3579e 0． 9743
2． 4． 3 D101 对乌药叶黄酮的吸附热力学计算
根据 Clausius-Clapeyron 方程［12］可得:lnρe =
－ lnK0 +△H /ＲT，式中:ρe 为温度 T 时平衡吸附量
达到 qe 时溶液中黄酮的平衡浓度，K0 为常数，Ｒ 为
理想气体常数，8． 314 J /(mol·K)。依据等温吸附
数据，以 lnρe 对 1 /T 作图，由直线斜率可计算出等
量吸附焓变△H。吸附自由能变通过 Gibbs 方程计
算:△G = － nＲT，式中:n 为 Freundlich 常数。又由
Gibbs-Helmholtz方程，可得到吸附熵变的计算式:
△S =(△H －△G)/T。各数据计算结果见表 3。
表 3 乌药叶总黄酮在 D101 树脂上的吸附热力学参数
Table 3 Thermodynamic parameters of the adsorption of flavonoids on D101 resin
平衡吸附量
Equilibrium adsorption
capacity(mg /g)
△H(kJ /mol)
△G(kJ /mol) △S［J /(mol·K) ］
298K 308K 318K 298K 308K 318K
60 － 11． 59 － 5． 05 － 5． 99 － 7． 39 － 21． 94 － 18． 17 － 13． 20
70 － 18． 72 － 45． 85 － 41． 31 － 35． 61
80 － 30． 20 － 84． 35 － 78． 57 － 71． 70
8451 天然产物研究与开发 Vol. 25
表中△H均为负值，说明该吸附过程放热，降低
温度对吸附有利;其绝对值小于 40 kJ /mol，说明该
吸附反应由物理吸附主导。△G 都小于零，表明吸
附容易发生，可以自发进行。吸附过程实质上是水
溶液中的黄酮和已吸附在树脂上的水分子竞争的过
程。△S为负，说明吸附过程使溶质分子的自由度
减小，黄酮分子从原来溶液中的空间自由运动变成
限制在树脂吸附位点上的二维运动，整个体系的混
乱度变小。
2． 5 分离工艺条件优化
2． 5． 1 洗脱剂浓度筛选
不同浓度乙醇的解吸效果见图 4。结果显示，
70% ～90%的乙醇溶液解吸率相近，并且明显高于
其它浓度。从提高效率和经济性的原则出发，选择
70%乙醇为洗脱剂。
2． 5． 2 上样量及洗脱速度的优化
取 D101 树脂湿法装入层析柱，树脂床层体积
为 14 mL(1 BV)。低流速下流动相在树脂床层中停
留时间较长，溶质能较充分进行传质扩散及吸附交
换。在预实验的基础上，选择 2 BV /h 的流速进样，
定时收集流出液进行分析，动态吸附曲线如图 5 所
示，呈现特殊的“S”形。上样开始后即有少量黄酮
成分泄漏，说明水对部分强极性黄酮苷类成分有较
强的洗脱能力;当上样 14 BV时即达穿透点，总黄酮
浓度明显上升;上样 35 BV时，基本达到吸附平衡。
树脂充分吸附总黄酮后，先用 3 BV 的水洗柱
(弃去) ，再用体积分数 70%的乙醇以 2 BV /h 流速
进行洗脱。由图 6 解吸曲线可以看出，峰形集中，没
有明显拖尾，约 3 BV 时已基本解吸完全。
2． 5． 3 产物纯度
收集到洗脱液浓缩干燥的纯化物浸膏总黄酮含
量为 47． 48%，是粗提物含量的 4． 3 倍。
3 结论
从 8 种大孔树脂中筛选出 D101 树脂对乌药叶
黄酮粗提物中总黄酮有良好的吸附和解吸性能，其
优选出的工艺条件为:以 2 BV /h 流速上样后，先用
3 BV水冲洗，再用 3 BV、70%乙醇以 2 BV /h 的流
速进行洗脱。纯化后的乌药叶总黄酮含量是粗提物
的 4． 3 倍。实验表明，经树脂纯化，去除了大量的杂
质，提高了产品中黄酮类化合物的含量，对乌药叶总
黄酮有较好的精制效果。
经过测定不同温度下的乌药叶总黄酮在 D101
树脂上的吸附平衡数据，并用 Langmuir 和 Freundli-
ch等温吸附模型进行模拟，发现其吸附过程可用准
二级动力学方程描述。通过吸附热力学数据计算，
发现吸附过程属于放热过程，降低温度有利于吸附。
本实验结果为利用大孔吸附树脂纯化乌药叶总
黄酮提供理论支持和技术参考。
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(下转第 1571 页)
9451Vol. 25 许海丹等:大孔树脂吸附分离乌药叶总黄酮的研究
成分含量的检测方法，为黄芪药材及其制剂中黄芪
甲苷的免疫检测方法奠定了基础。作者下一步将对
建立的检测方法的灵敏度、交叉反应等进行研究，为
以后研制适合黄芪甲苷的检测试剂盒奠定基础。
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