全 文 ：广东农业科学 2015 年第 23 期122
收稿日期：2015-08-10
基金项目：海南省自然科学基金（314146）
作者简介 ：吴秋生（1990-），男，在读硕士生，
E-mail ：wuqiusheng88@163.com
通讯作者 ：赵松林（1965-），男，研究员，E-mail ：
zhaosonglin@21cn.com
大孔树脂分离纯化槟榔花多酚研究
吴秋生1，2，宋 菲2，黄玉林2，王 挥2，赵松林2，陈卫军2
（1. 华中农业大学食品科技学院，湖北 武汉 430070 ；
2. 中国热带农业科学院椰子研究所，海南 文昌 571339）
摘 要 ：采用大孔吸附树脂对槟榔花多酚进行分离纯化，确定其分离纯化条件。通过静态吸附试验和动态
吸附解吸试验，考察 AB-8、SP700、SP850、XAD-7HP、D101 和 HP2MG 等 6 种型号树脂对槟榔花多酚的吸附
量和解吸率，筛选出吸附效果最好的树脂，并得出最佳的吸附条件。结果表明，AB-8 树脂的吸附和解吸效果
最好，可以用准二级动力学方程较好地描述 AB-8 树脂对槟榔花多酚的吸附。最佳的分离纯化条件为 ：槟榔花
多酚粗提液 pH 为 4，上样初始浓度为 0.4 mg/mL，洗脱剂乙醇浓度为 60%，上样流速和洗脱流速均为 3 BV/h。
AB-8 型大孔树脂在所确定的工艺条件下，树脂的吸附—解吸附性能稳定，且能较好地分离纯化槟榔花多酚，多
酚纯度在纯化前为 2.7%、纯化后为 34.6%。
关键词：槟榔花；多酚；大孔树脂；分离纯化
中图分类号：S567.1+ 9 ；TQ914 文献标识码：A 文章编号：1004-874X（2015）23-0122-05
Separation and purification of polyphenols from
areca inflorescence by macroporous resin
WU Qiu-sheng1，2，SONG Fei2，HUANG Yu-lin2，WANG Hui2，ZHAO Song-lin2，CHEN Wei-jun2
（1. College of Food Science and Technology，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China ；
2. Coconut Research Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Wenchang 571339，China）
Abstract：Macroporous resins were used to separate and purify polyphenols from the extract of areca
inflorescence，and the conditions of separation and purification were determined. The adsorption capacity and desorption
rate of six kinds of resins，SP850，XAD-7HP，SP700，D101 and HP2MG，were compared to select the most suitable
one，through static adsorption experiment and dynamic adsorption and desorption experiment. The results showed
that AB-8 resin was the best one and the kinetic data fitted the pseudo-second-order kinetics model better. Optimal
conditions were as follows：the sample pH was 4.0，concentration of ethanol used as elution agent was 60%，initial
sample concentration was 0.4 mg/mL，adsorption rate and desorption rate was 3 BV/h. AB-8 resin performed great in
separating and purifying polyphenols from areca inflorescence，and the purification of polyphenols was 2.7% at first and
increased to 34.6% after purification.
Key words ：areca inflorescence ；polyphenols ；macroporous resin ；separation and punification
槟榔（Areca catechu L.）为棕榈科槟榔属常绿
乔木，是典型的热带经济植物，目前主要分布在海
南。槟榔位居我国四大南药之首，综合利用经济效
益高。槟榔花是槟榔的雄花，花期为每年 3~10 月，
开花多，花期长，产量高［1］，且富含多酚、多糖、
生物碱等多种生理活性物质以及对人体有益的微
量元素，具有独特的食疗和保健功效，素以“微型
营养品”、“长寿食品”著称［2］。酚类化合物广泛
存在于植物中，具有较好的抗突变、抗病毒、抗衰
老等多种功能［3-5］。许多研究表明，酚类化合物对
抗氧化、保护脱氧核糖降解等具有重要作用［6-8］。
对槟榔花提取物的研究表明，其具有清除 DPPH
和·OH 自由基、还原 Fe3+ 的能力［9］，以及抗衰
老［10］、抗疲劳等功效［11］。提取分离槟榔花多酚的
研究将为槟榔花多酚的进一步深入研究提供理论
基础。大孔树脂是一种不溶于酸、碱及各种有机溶
剂的有机高分子聚合物，孔径与比表面积较大，广
泛用于天然产物的提取分离，具有吸附容量大、选
123
择性好、吸附速度快、解吸条件温和、再生处理方
便、使用周期长、节省费用等优点［12］。本试验采用
大孔树脂分离纯化槟榔花多酚，确定大孔吸附树脂
吸附槟榔花多酚的动力学吸附模型，并通过静态和
动态试验得到合适的吸附和洗脱条件。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 主要试剂 槟榔花由中国热带农业科学
院椰子研究所半岛基地提供。大孔树脂 AB-8、
SP700、SP850、XAD-7HP、D101 和 HP2MG 购自郑
州勤实科技有限公司，没食子酸（纯度≥ 98％）
购自美国 Sigma 公司，Folin-酚试剂、无水碳酸钠
等均为分析纯。
1.1.2 主要仪器 恒温振荡器（德国 Eppendorf 股
份有限公司产品）、UVLine 9400 紫外可见分光光
度计（德国 SCHOTY 仪器公司产品）、HH-6 型数
显恒温水浴锅（上海康仪有限公司产品）、旋转
蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂产品）、超声波清
洗机（宁波海曙五方超声设备有限公司产品）、
电热鼓风干燥箱（上海博迅实业有限公司医疗设
备厂产品）。
1.2 槟榔花总酚提取与指标测定
1.2.1 材料预处理 槟榔花采收后，于 55℃条件
下烘干 48 h，粉碎后过筛（孔径 178 μm）；所有
大孔吸附树脂均用无水乙醇浸泡 24 h 后，用水冲
洗至无醇味，用 3% HCl 处理 3~4 h，用水洗至中
性；再用 3% NaOH 浸泡 3~4 h，用水洗至中性后浸
泡在无水乙醇中或直接使用［13］。
1.2.2 槟榔花总酚提取 采用 100℃沸水水浴提取
槟榔花总酚，提取时间为 30 min，料液比为 1∶10
（W/V）。过滤收集滤液，继续沸水提取滤渣 ；反复
提取 2 次后，合并滤液，旋转蒸发浓缩后于 4℃冷
藏备用［14］。
1.2.3 总酚含量测定 采用 Folin-Ciocalteu 法测
定总酚含量［15］，样品中总酚含量以没食子酸当量
（Gallic Acid Equivalent，GAE）表示。
1.2.4 多酚纯度测定 取一定体积的多酚提取液，
按照 1.2.3 中的方法测定多酚液浓度，再乘以体
积，得到提取液中多酚的质量。将提取液中的水分
蒸发完全，得到提取液总的干燥质量，由此计算出
提取液中多酚的纯度。计算公式如下：
多酚纯度（%）=A/B×100
式中，A 为多酚质量（mg），B 为提取液干燥后质
量（mg）。
1.3 树脂筛选
取 AB-8、SP700、SP850、XAD-7HP、D101 和
HP2MG 等 6 种型号的抽干树脂各 1 g（相当于 0.40
g 干树脂），分别装入加有 25 mL 0.8 mg/mL 多酚
提取液（pH4.46）的锥形瓶中，水浴振荡（25℃、
115 r/min）吸附 24 h，测上清液的吸附平衡的多酚
质量浓度 Ce（mg/mL）。滤去上清液后树脂经蒸馏
水冲洗两次，再放入 25 mL 70% 乙醇中，于相同条
件下解吸，测定解吸液中的多酚质量浓度 Cd（mg/
mL）。分别按以下公式计算吸附量、吸附率、解吸
量和解吸率：
吸附率 A=（C0－Ce）/C0
吸附量 Qe=（C0－Ce）×V0/M
解吸率 D=Cd×Vd/（C0－Ce）×V0
解吸量 =Cd×Vd/M
式中，C0 为提取物溶液中多酚质量浓度（mg/mL），
V0 为提取物溶液体积（mL），Vd 为解吸液体积
（mL），M 为树脂质量（g）。比较每种型号树脂
的吸附率和解吸率，选择出合适的树脂用于后续
试验。
1.4 吸附动力学
取 1 g 上述筛选出的抽干树脂置于 25 mL 多酚
提取液中，振荡吸附，每 30 min 取上清液 100 μL
计算多酚质量浓度，持续 5 h，依据以下准一级动
力学方程［16］、准二级动力学方程［17］进行拟合：
准一级动力学方程：ln（qe- qt）=lnqe-kft
准二级动力学方程：t/qt=1/ksqe2+t/qe
式中，qe 为平衡吸附量拟合值（mg/g），t 为时间
（h），qt 为 t 时刻吸附量（mg/g），kf 为准一级吸
附速率常数（min-1），ks 为准二级吸附速率常数
〔g/（mg·min）〕
1.5 静态试验
1.5.1 pH 值对吸附的影响 分别取 1 g 抽干树脂
置于 25 mL 不同 pH 值的多酚提取液（pH4、6、8、
10，初始浓度为 0.8 mg/mL）中，振荡吸附，每小时
取上清液 100 μL 测定槟榔花多酚浓度，连续 8 h，
得到最佳的吸附 pH 值，作为后续试验条件［18］。
1.5.2 洗脱剂乙醇浓度对解吸的影响 将 1 g抽干
树脂放于 25 mL 多酚提取液中，振荡吸附 24 h 至
平衡后取上清液测得其浓度为 Ce，过滤出树脂，用
超纯水充分冲洗除去未吸附的多酚液，抽滤干燥
之后分别置于 25 mL 不同浓度（20%、40%、60%、
80%、100%）乙醇中，振荡解吸 24 h，取上清液计
124
算其解吸平衡的多酚质量浓度，比较解吸量，得到
最合适的乙醇浓度作为后续试验条件。
1.6 动态试验
1.6.1 上样流速对吸附的影响 取 15 mL 树脂
（相当于 2.90 g 干树脂），湿法装柱（1.6 cm×30
cm）。将 160 mL 浓度为 0.4 mg/mL 的提取物溶液以
不同的上样流速（1、2、3、4 BV/h）过柱。收集流
出液，测定其浓度。比较不同上样流速对吸附量的
影响，得到最佳上样流速作为后续试验条件。
1.6.2 上样浓度对吸附的影响 将 160 mL 不同浓
度（0.15、0.40、0.60、0.80 mg/mL）的提取物溶液
上样过柱，收集流出液，测定其浓度。比较不同上
样浓度对吸附量的影响，得到最佳上样浓度作为后
续试验条件。
1.6.3 解吸流速对解吸的影响 按照前面所得的
参数条件对槟榔花多酚进行吸附。吸附结束后，用
100 mL 蒸馏水洗脱，除去树脂上未吸附的残液。用
120 mL 浓度为 60% 的乙醇溶液以不同流速（1、
2、3、4 BV/h）进行洗脱。按照一定的体积间隔收
集流出液，测定其浓度。比较不同洗脱流速对解吸
量的影响，得到最佳上样流速。
2 结果与分析
2.1 大孔树脂的选型
通过吸附和解析试验，得到不同大孔树脂的
吸附和解吸情况，如图 1 所示。由图 1 可知，吸
附率较高的是 AB-8 和 SP850 树脂、吸附率分别
为 50.32% 和 49.30%，其次为 D101 和 XAD-7HP，
而 SP700 和 HP2MG 树脂吸附率均不足 40%，故
不作考虑。解吸率最高的为 D101 和 AB-8，分别
为 81.68% 和 77.92%，但从最终的解吸量上来看，
AB-8 的解吸量最高、为 22.02 mg/g。综合考虑树脂
的吸附率与解吸率，选择 AB-8 树脂对槟榔花多酚
进行吸附。
2.2 吸附动力学
图 2 为 AB-8 树脂的吸附速率曲线。从图 2 可
以看出，吸附 4 h 已基本达到平衡。
吸
附
量
（
mg
/g
）
30
25
20
15
10
5
0
0 1 2 3 4 5
时间（h）
图 2 AB-8 树脂的吸附速率曲线
以 -ln（1-qt/qe）对时间 t 作图可以得到准一
级反应动力学方程模型，r12=0.9861 ；以 t/qt 对时
间 t 作图可以得到准二级反应动力学方程模型，
t/qt=0.0350t+0.0144，r22=0.9953，qe=28.57 mg/g，
ks=0.0851 g/（mg·min）。结果显示，准一级动力
学方程和准二级动力学方程均可较好地描述大孔
树脂对多酚的吸附动力学，而后者拟合度更高、达
0.9953。
2.3 静态试验
2.3.1 pH 值对吸附的影响 多酚提取液的 pH 值
对吸附量的影响如图 3 所示。当 pH 为 4 时大孔树
脂对槟榔花多酚的吸附效果最好，吸附量最大、为
26.16 mg/g。不同 pH值通过影响多酚在溶液中的解
离，使提取液中多酚的存在形式不同［19］，因此大
孔树脂的吸附能力表现出明显差异。
吸
附
量
（
mg
/g
）
30
20
10
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8
时间（h）
pH4 pH6
pH8 pH10
图 3 pH 值对吸附的影响
2.3.2 乙醇浓度对解吸的影响 乙醇浓度对解吸
吸
附
率
、解
吸
率
（
%）
100
80
60
40
20
0
SP700 XAD-7HP SP850 AB-8 D101 HP2MG
树脂型号
吸附率
解吸率
图 1 大孔树脂吸附和解吸比较
125
的影响如图 4 所示。随着乙醇浓度的增加，解吸率
先增大后减小。当乙醇浓度为 60% 时，解吸率达
到最大值、为 74.23%。而乙醇浓度过高时，可能会
使一些难以洗脱的杂质溶解在乙醇中并沉降到大
孔树脂上，堵塞孔隙，阻碍多酚的溶解洗脱［18］。因
此，选择 60% 乙醇溶液作为洗脱剂。
解
吸
率
（
%）
80
60
40
20
0 20 40 60 80 100
乙醇浓度（%）
图 4 乙醇浓度对解吸的影响
2.4 动态试验
2.4.1 上样浓度对吸附的影响 不同浓度的多酚
提取液吸附率如图 5 所示，浓度为 0.4 mg/mL 时，
大孔树脂的吸附率最高、为 66.91%，其次是浓度
0.6 mg/mL 时吸附率为 64.13%。因此选择 0.4 mg/mL
作为上样浓度。
吸
附
率
（
%）
80
60
40
20
0 0.15 0.4 0.6 0.8
上样浓度（mg/ml）
图 5 上样浓度对吸附的影响
2.4.2 上样流速对吸附的影响 不同上样流速对
大孔树脂吸附效果的影响如图 6 所示。上样流速为
2、3 BV/h 时吸附量最大，且 3 BV/h 时吸附量略大
于 2 BV/h，从生产效率角度考虑，选择 3 BV 作为
上样流速最合适。
2.4.3 洗脱流速对解吸的影响 不同洗脱流速对
大孔树脂动态解吸的影响如图 7 所示。随着洗脱
体积的增加，所有洗脱流速下，流出液多酚浓度在
10 mL 处迅速增加达到最大值，之后又迅速下降。
当洗脱体积为 50 mL 时，洗脱达到平衡。从解吸量
上看，1、3 BV/h 洗脱流速的解吸量最大，分别为
8.51、7.78 mg/g。但是从生产效率上来看，3 BV/h洗
脱流速是 1 BV/h 的 3 倍，而解吸量是其 91.42%，
所以选择 3 BV 作为洗脱流速。
多
酚
浓
度
（
mg
/m
L）
4
3
2
1
0
0 10 20 30 40 50 60 70
洗脱体积（mL）
1BV/h
2BV/h
3BV/h
4BV/h
洗脱流速
图 7 洗脱流速对解吸的影响
3 结语
本试验首次利用大孔树脂研究槟榔花多酚分
离纯化的工艺条件。通过对 6 种型号的大孔树脂对
槟榔花多酚粗提液吸附量和解吸量的比较，结果显
示 AB-8 树脂对槟榔花多酚具有较好的吸附和解吸
性能。对大孔树脂吸附动力学的研究表明，AB-8
树脂对槟榔花多酚的吸附符合拟二级动力学模型，
拟合度较高。槟榔花多酚提取最佳条件为槟榔花
多酚粗提液浓度为 0.4 mg/mL、pH4，上样流速为 3
BV/h，乙醇浓度为 60%，洗脱流速为 3 BV/h。基于
以上条件分离纯化多酚，使多酚纯度达到 34.6%，
为纯化前的 12.81 倍。AB-8 大孔树脂法纯化槟榔
花多酚虽然能使其纯度得到较大程度的提高，但仍
不够理想，若想得到纯度更高的槟榔花多酚，还需
结合其他分离纯化方法。
吸
附
量
（
mg
/g
）
15
10
5
0 1 2 3 4
上样流速（BV/h）
图 6 上样流速对动态吸附的影响
126
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（责任编辑 崔建勋）