全 文 :《食品工业》2015 年第36卷第 11 期 155
工艺技术
覆盆子总酚酸纯化工艺研究
钟方丽1,徐秀杰2,王晓林1*
1. 吉林化工学院化学与制药工程学院(吉林 132022);2. 中国石油吉林石化公司电石厂(吉林 132022)
摘 要 探索了覆盆子总酚酸的大孔树脂纯化工艺。以总酚酸的吸附率与解吸率为考察指标, 通过单因素和正
交试验确定了AB-8型大孔树脂纯化覆盆子总酚酸的最佳工艺条件: 上样量为1.152 g·g-1 (生药量/树脂量), 上柱液
生药质量浓度为0.08 g·mL-1, 上柱液pH调为5~6, 上柱吸附后静置30 min, 上柱吸附速率为0.90~1.35 mL/min, 解吸
液为50%乙醇, 解吸速率为0.45~0.90 mL/min, 解吸液用量为5 BV, 在上述最佳纯化条件下覆盆子总酚酸的吸附率为
91.70%, 解吸率为91.49%, 覆盆子提取干浸膏中总酚酸含量由15.44%提高到54.18%。试验结果表明AB-8型大孔树脂
可用于覆盆子总酚酸的纯化。
关键词 覆盆子; 总酚酸 (TPA); 纯化; 大孔树脂
Study on the Purification Technology of Total Phenolic Acid in Raspberry
Zhong Fang-li1, Xu Xiu-jie2, Wang Xiao-lin1*
1. School of Chemistry and Pharmaceutical Engineering, Jilin Institute of Chemical Technology (Jilin 132022);
2. Petro China Jilin Petrochemical Co. Calcium Carbide Plant (Jilin 132022)
Abstract The purifi cation technology of total phenolic acid (TPA) in raspberry with macroporous resin was investigated.
Using absorption and desorption ratio as evaluating indicators, the optimum purifi cation conditions of TPA in raspberry with
AB-8 type macroporous resin were obtained according to the single factor and orthogonal test. The loading quantity of sample
(crude drugs weight/resin weight) was 1.152 g·g-1, the concentration was 0.08 g·mL-1, the pH of the sample was 5~6, static
time after adsorption was 30 min, adsorption rate was 0.90~1.35 mL/min, concentration of ethanol as eluants was 50%, desorption
rate was 0.45~0.90 mL/min and the volume of eluants was 5 BV. The absorption and desorption rate of TPA in raspberry
was 91.70% and 91.49% under the optimum condition. The purity of TPA in dry extracts could be changed from 15.44% to
54.18%, which indicated that AB-8 type macroporous resin could be applied for the purifi cation of TPA in raspberry.
Keywords raspberry; total phenolic acid (TPA); purifi cation; macroporous resin
覆盆子为蔷薇科悬钩子属植物华东覆盆子Rubus
Chingii Hu 的干燥果实[1],富含氨基酸、矿质元素、黄
酮、皂苷、酚酸、有机酸、香豆素类等活性成分[2-5],
目前研究资料表明覆盆子具有对下丘脑-腺垂体-性腺
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工艺技术
轴的作用、温肾助阳作用、免疫增强作用、延缓衰老
的作用及抗诱变、抗肿瘤、降血糖血脂作用等[6-12]。
酚酸是一类在植物的根、叶、径、果、皮中在广泛存
在的多酚类物质,植物酚酸类物质具有抗血栓、抗氧
化、抗癌、抗衰老、抑菌、抗病毒等作用,近年来植
物酚酸类的研究已成为热点之一[13-18]。为了进一步全
面开发利用覆盆子,该试验以覆盆子为原料,通过大
孔吸附树脂对其活性成分总酚酸进行纯化工艺研究,
以期为覆盆子的综合开发提供研究基础。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
1.1.1 材料与试剂
覆盆子,购于吉林敖东世航药业股份有限公
司;没食子酸对照品(批号:0831-9501),购于中
国食品药品检定研究院;大孔吸附树脂(LSA-21,
LX-1,AB-8,LX-36,D-101,LX-28),购于西安
蓝晓科技有限公司;水为重蒸馏水;钨酸钠、钼酸
钠、硫酸锂、无水乙醇、无水碳酸钠等试剂,均为分
析纯。
1.1.2 仪器与设备
TU-1810型紫外可见分光光度计:北京普析通用
仪器有限责任公司;W5-100SP型恒温水浴锅:上海
申生科技有限公司;DNZ-9076A型电热鼓风干燥箱:
上海精宏实验设备有限公司;SHA-B型水浴恒温振
荡器:金坛市科析仪器有限公司;FA2004N型电子天
平:上海精密科学仪器有限公司;RE-52C型旋转蒸
发仪:上海亚荣生化仪器厂。
1.2 工艺流程
覆盆子→干燥→总酚酸提取→过滤→覆盆子总酚
酸提取液→测总酚酸含量→上柱吸附→解吸附→解吸
液浓缩→干燥→干浸膏
1.3 操作要点
1.3.1 大孔树脂预处理
取大孔吸附树脂D-101,LX-28,LX-1,LSA-
21,LX-36,AB-8各40 g加入柱内,按参考文献[19]进
行处理,处理完成后置于密闭容器中,备用。
1.3.2 覆盆子上柱提取液的制备
称取干燥的覆盆子40 g,以料液比1︰20(g/mL)
加入50%乙醇,水浴80 ℃提取2次,每次1.0 h,过
滤,合并滤液,减压浓缩除去乙醇,然后用蒸馏水定
容至500 mL,取样测定含量,备用。
1.3.3 标准曲线的绘制及样品含量测定
精密称取没食子酸对照品2.1 mg,置50 mL棕色容
量瓶中,加蒸馏水溶解并定容,作为对照品溶液。精
密吸取没食子酸对照品溶液0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,
3.0和3.5 mL于25 mL棕色容量瓶中,加入1 mL磷钼钨
酸溶液,然后加蒸馏水至5 mL[20],29%的无水碳酸
钠溶液定容,摇匀,放置30 min,以相应的试剂为空
白,照分光光度法,在768 nm处测吸光度,以没食子
酸浓度C为横坐标,吸光度A为纵坐标,绘制标准曲
线,回归方程为A=0.083 02C+0.019 04,R=0.999 8,
结果表明没食子酸在0.84~10.08 μg·mL-1范围内呈良
好的线性关系。精密吸取覆盆子上柱提取液,树脂吸
附后液和解吸液各适量,于25 mL棕色容量瓶中,按
上述方法于768 nm处测定吸光度,根据标准曲线计算
总酚酸的含量。
1.3.4 树脂类型的选择
分别称取6种已完成预处理的大孔树脂各4.0 g于6
个100 mL具塞三角瓶中。各加入40 mL覆盆子上柱提
取液,在水浴恒温振荡器中调至室温振荡2 h,然后静
置24 h,滤过,分别吸取吸附后的溶液,按“1.3.3”
项下的方法,于768 nm处测定吸光度,计算各树脂对
覆盆子总酚酸的吸附率。将静态吸附的树脂抽滤,于
室温条件下加入50 mL 50%乙醇,在水浴恒温振荡器
中调至室温振荡2 h进行解吸,然后静置24 h,分
别吸取解吸液各适量,按“1.3.3”项下的方法,于
768 nm处测定吸光度,计算各树脂对覆盆子总酚酸的
解吸率。
试验以树脂对总酚酸的吸附率,解吸率作为指标
来考察6种树脂对覆盆子总酚酸的选择性。计算公式
如式(1)~式(2)[21-22]:
吸附率=(C0×V0-C1×V1)/(C0×V0)×100%
(1)
解吸率=V2×C2/(C0×V0-C1×V1)×100% (2)
干浸膏总酚酸含量=m2/m1×100% (3)
式中:C 0-起始样品液中总酚酸质量浓度,
mg·mL-1;C 1-吸附后溶液中总酚酸质量浓度,
m g·m L - 1; C 2 - 解吸液中总酚酸质量浓度,
mg·mL-1;V1-覆盆子上柱提取液体积,mL;V2-解吸
液体积,mL;m1-解吸液干燥后固体的称样量,mg;
m2-解吸液中总酚酸的测定量,mg。
1.3.5 AB-8型大孔树脂纯化覆盆子总酚酸工艺的优化
1) 泄漏曲线考察:取处理好的AB-8型大孔树脂15
g,湿法装柱,吸取总酚酸质量浓度为2.99 mg·mL-1覆
盆子上柱提取液,以1.35 mL·min-1流速缓慢上柱进
行动态吸附,当覆盆子上柱提取液流至柱底部时,静
置30 min,前5个流份每27 mL收集1份,第6~第21个流
份每13.5 mL收集1份,计算每份流出液总酚酸浓度。
2) 提取液浓度的考察:取处理好的AB-8型大孔
树脂5份,每份15 g,各湿法装柱,准备5份总酚酸质
量浓度分别为5.91,2.96,1.97,1.48和1.18 mg·mL-1
覆盆子上柱提取液,分别以1.35 mL·min-1流速缓慢
上柱进行动态吸附,当覆盆子上柱提取液流至柱底部
时,静置30 min,分别收集吸附后溶液并记录体积
用于测定。
*通讯作者
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3) 静置时间的考察:取处理好的AB-8型大孔
树脂5份,每份15 g,各湿法装柱,吸取216 mL总酚
酸浓度为2.95 mg·mL-1覆盆子上柱提取液,以1.35
mL·min-1流速缓慢上柱进行动态吸附,当覆盆子上
柱提取液流至柱底部时,分别静置5,15,30,45,
60和90 min,分别收集吸附后溶液并记录体积用于
测定。
4) 提取液pH的考察:取已处理的AB-8型大孔
树脂7份,每份各15 g,各湿法上柱,准备5份总酚
酸质量浓度为2.95 mg·mL-1覆盆子上柱提取液各216
mL,分别调pH为2,3,4,5,6,7和8,分别以1.35
mL·min-1流速缓慢上柱进行动态吸附,分别收集吸
附后溶液并记录体积用于测定。
5) 上柱吸附速率的考察:取已处理的AB-8型大
孔树脂5份,每份各15 g,各湿法上柱,准备5份总酚
酸浓度为3.02 mg·mL-1覆盆子上柱提取液各216 mL,
调pH为5~6,分别以0.45,0.90,1.35,1.80和2.25
mL·min-1流速缓慢上柱进行动态吸附,分别收集吸
附后溶液并记录体积用于测定。
6) 解吸液乙醇体积分数的考察:取已处理的
AB-8型大孔树脂6份,每份各15 g,各湿法上柱,吸
取6份各216 mL总酚酸浓度为2.98 mg·mL-1覆盆子上
柱提取液(pH为5~6),按上述试验确定的方法吸
附,分别收集吸附后溶液并记录体积用于测定。然后
分别用0%,10%,30%,50%,70%和90%乙醇各81
mL以1.35 mL·min-1的流速解吸,分别收集解吸液并
记录体积用于测定。
7) 解吸速率的考察:取已处理的AB-8型大孔
树脂5份,每份各15 g,各湿法上柱,吸取216 mL总
酚酸浓度为2.97 mg·mL-1覆盆子上柱提取液(pH为
5~6),按上述试验确定的方法吸附,分别收集吸附
后溶液并记录体积用于测定。然后用81 mL 50%乙醇
分别以0.45,0.90,1.35,1.80和2.25 mL·min-1的流速
解吸,分别收集解吸液并记录体积用于测定。
8) 解吸液用量的考察:取已处理的AB-8型大孔
树脂5份,每份各15 g,各湿法上柱,吸取216 mL总酚
酸质量浓度为2.96 mg·mL-1覆盆子上柱提取液(pH
为5~6),按上述试验确定的方法吸附,分别收集吸
附后溶液并记录体积用于测定。然后用50%乙醇以
0.90mL·min-1的流速解吸,每27 mL为一个流份,共
收集16个流份,分别计算每个流份的总酚酸浓度。
1.3.6 工艺稳定性验证试验
根据上述单因素试验结果确定了AB-8型大孔树
脂纯化覆盆子总酚酸的工艺条件,为了考察上述工艺
条件的稳定性,进行3次验证试验,取已处理的AB-8
型大孔树脂5份,每份各15 g,各湿法上柱,分别加
入216 mL总酚酸质量浓度为2.96 mg·mL-1覆盆子上柱
提取液(pH为5~6),以1.35 mL·min-1的流速进行
吸附,分别收集吸附后溶液并记录体积用于测定。然
后用135 mL 50%乙醇以0.90 mL·min-1的流速进行解
吸,分别收集解吸液并记录体积用于测定,分别计算
吸附率,解吸率。再取覆盆子上柱提取液,解吸液各
适量,减压蒸发,浓缩干燥至恒重后称质量,计算干
浸膏中总酚酸的含量。
2 结果与分析
2.1 树脂类型的选择试验结果
6种不同类型大孔树脂对覆盆子总酚酸的静态吸
附及解吸附试验结果见表1。结果表明AB-8型大孔树
脂对覆盆子总酚酸的静态吸附率及解吸率均较高,所
以选择AB-8型大孔树脂进行覆盆子总酚酸纯化工艺
的优化研究。
表1 6种大孔树脂对覆盆子总酚酸的吸附率与解吸率
树脂种类
D-101 LX-28 LX-1 LSA-21 LX-36 AB-8
吸附率/% 73.19 69.66 79.79 93.16 76.11 89.56
解吸率/% 89.88 90.52 83.62 76.75 91.21 90.69
2.2 AB-8型大孔树脂纯化工艺优化研究
2.2.1 泄漏曲线的绘制
以流出液中总酚酸的浓度为纵坐标,以流出液的
体积为横坐标绘制泄露曲线,结果见图1。结果表明
当覆盆子上柱提取液的体积达到216 mL时,流出液中
总酚酸的浓度已达到原浓度的10%,所以确定上样量
为1.152 g·g-1(生药量/树脂量)。
图1 泄漏曲线
2.2.2 覆盆子上柱提取液浓度的考察结果
以覆盆子上柱提取液浓度为横坐标,以总酚酸吸
附率为纵坐标作图,结果见图2。结果表明当覆盆子
上柱提取液质量浓度为2.96 mg·mL-1时(生药质量浓
度为0.08 g·mL-1),总酚酸吸附率最高。
2.2.3 静置时间的考察结果
以总酚酸吸附率为纵坐标,以静置时间为横坐标
作图,结果见图3。结果表明当静置时间30 min时,总
酚酸的吸附率已达到较高值,继续延长静置时间总酚
酸的吸附率增加不明显,所以将静置时间确定为
30 min。
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图2 提取液浓度的考察
图3 静置时间的考察
2.2.4 覆盆子上柱提取液pH的考察结果
以覆盆子上柱提取液pH为横坐标,以总酚酸吸附
率为纵坐标作图,结果见图4。结果表明当覆盆子上
柱提取液pH为5~6时,总酚酸的吸附率最高。
图4 覆盆子上柱提取液pH的考察
2.2.5 上柱吸附速率的考察结果
图5 上柱吸附速率的考察
以覆盆子上柱提取液的上柱吸附速率为横坐标,
以总酚酸吸附率为纵坐标作图,结果见图5。结果表
明当覆盆子上柱提取液的上柱吸附速率越慢,吸附率
越大,在吸附速率为0.45~1.35 mL·min-1范围内,吸
附率较高且变化不明显,但吸附速率越慢耗费的时间
也就越长,所以综合考虑将上柱吸附速率的范围确定
为0.90~1.35 mL·min-1。
2.2.6 解吸液乙醇体积分数的考察
在该项试验中,总酚酸的吸附率在91.02%~
91.85%之间,以解吸液乙醇体积分数为横坐标,以总
酚酸解吸率为纵坐标作图,结果见图6。结果表明当
解吸液乙醇体积分数为50%时,总酚酸的解吸率已达
到最高值,继续提高乙醇体积分数总酚酸的解吸率反
而略有下降增,所以将解吸液确定为50%乙醇。
图6 解吸液乙醇体积分数的考察
2.2.7 解吸速率的考察结果
在该项试验中,总酚酸的吸附率在91.13%~
92.37%之间,以解吸速率为横坐标,以总酚酸解吸
率为纵坐标作图,结果见图7。结果表明在解吸速率
为0.45~2.25 mL·min-1范围内,随着解吸速率的加
快解吸率逐渐下降,但解吸速率越慢耗费的时间也
就越长,而且解吸速率在0.45~0.90 mL·min-1范围内
变化不大,所以将解吸速率的范围确定为0.45~0.90
mL·min-1。
图7 解吸速率的考察
2.2.8 解吸液用量的考察结果
在该项试验中,总酚酸的吸附率为91.87%,以解
吸液体积为横坐标,以每份解吸液中总酚酸的质量为
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纵坐标作图,结果见图8。结果表明在全部解吸液中
总酚酸的总解吸量为565.85 mg,当解吸液为135 mL
时(5 BV)时解吸量为532.97 mg,占全部解吸量的
94.19%,从解吸率和节省解吸液用量综合考虑将解吸
液用量确定为5 BV。
图8 解吸液用量的考察
2.3 工艺稳定性验证试验
3次AB-8型大孔树脂纯化覆盆子总酚酸的吸附
率分别为91.28%,92.15%和91.67%,平均吸附率为
91.70%,解吸率分别为90.89%,91.53%和92.06%,
平均解吸率为91.49%。覆盆子上柱提取液未经纯化
干浸膏中总酚酸的含量为15.44%,3次工艺验证试验
经AB-8型树脂纯化后干浸膏中总酚酸的含量分别为
54.56%,53.97%和54.02%,纯化后干浸膏中总酚酸的
平均含量为54.18%。
3 结论
试验以总酚酸吸附率和解吸率为考察指标,对
AB-8型大孔树脂纯化覆盆子总酚酸的工艺进行了优
化,最佳工艺条件为:上样量为1.152 g·g-1(生药量
/树脂量),覆盆子上柱提取液生药质量浓度为0.08
g·mL-1,覆盆子上柱提取液pH调为5~6,以0.90~1.35
mL·min-1流速缓慢上柱进行动态吸附后静置30 min,
然后用5 BV的50%乙醇以0.45~0.90 mL/min流速缓慢解
吸,在上述最佳纯化工艺条件下覆盆子总酚酸的吸附
率,解吸率分别为91.70%和91.49%,覆盆子提取干浸
膏中总酚酸含量由15.44%提高到54.18%。试验结果表
明AB-8型大孔树脂对覆盆子总酚酸具有一定的纯化
性能。试验结果为覆盆子总酚酸在食品、药品工业的
综合开发应用提供了前期工作基础。
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