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第 35 卷第 5 期 湖南农业大学学报(自然科学版) Vol.35 No.5
2009 年 10 月 Journal of Hunan Agricultural University (Natural Sciences) Oct.2009
文章编号:1007-1032(2009)05-0497-04
大孔树脂分离纯化鼠曲草中黄酮类化合物研究
陆 英 a,李 洁 b,邱文敏 b,汤玉其 b,周兴凤 b,刘仲华 a*
(湖南农业大学 a.天然产物研究中心;b.园艺园林学院,湖南 长沙 410128)
摘 要:考察 7 种大孔吸附树脂对鼠曲草中黄酮类化合物的吸附分离性能,确定大孔树脂分离鼠曲草中黄酮类
化合物的最佳工艺条件.结果表明,树脂对鼠曲草黄酮有良好的吸附分离性能,其最佳工艺条件为:ADS-21 质
量浓度 1.28~1.78 mg/mL;pH 3.0;鼠曲草原料液以 4 BV/h 的流速上柱吸附后,再用 8 倍树脂体积的 30%乙醇以
3 BV/h 的流速解吸,解吸率为 95.5%;湿树脂的饱和吸附量为 49.57 mg/mL;纯化产品中黄酮含量为 82.23%.
关 键 词:鼠曲草;黄酮;大孔吸附树脂;分离纯化
中图分类号:R284.2 文献标识码:A
Separation and purification for flavones from Gnaphlium affine
D. Don by macroporous resin
LU Yinga,LI Jieb,QIU Wen-minb,TANG Yu-qib,ZHOU Xing-fengb,LIU ZHong-huaa*
( a.Research Center of Natural Products;b. College of Horticulture and Landscape,HNAU,Changsha 410128,China)
Abstract:In order to set up a technique for adsorbing and separating flavones from Gnaphlium affine D. Don with
macroporous adsorption resin,7 types of resin were investigated. The results showed that ADS-21 resin was the best for
adsorbing and separating flavones in the following technological conditions:the concentration of sample of extract,
1.28~1.78 mg/mL;pH3.0;the flow rate of fluid 4 BV/h,the eluting regent,30% ethanol,8 folds of the volume of the
resin,elution rate 3 BV/h,desorbing rate was 95·5%;the maximum adsorbing capacity of ADS-21 resin for flavones
was 49.57 mg/mL;the content of flavons in the purified products was 82.23%.
Key words:Gnaphlium affine D. Don;flavones;macroporous adsorption resin;separation and purification
鼠曲草(Gnaphlium affine D. Don)又名佛耳草、
清明菜,系菊花科鼠曲草属植物,具有降血脂、降
血糖、降血压、抗衰老、消炎抑菌、增强免疫力等
多种功效[1].清明节前后,民间广泛利用鼠曲草嫩
尖叶加工饵料,故有“清明菜”之称.有研究表明,
鼠曲草中含较多的黄酮类化合物.黄酮类化合物具
有抗氧化、抗过敏、抗炎、抗菌、抗突变、抗肿瘤、
保肝作用,具有保护心脑血管系统和抗病毒等广泛
的生理活性[2-5],且毒性较低,可以用作食品、化妆
品的天然添加剂.大孔吸附树脂是一类有机高聚物
吸附剂,兼具吸附和分子筛作用,对有机化合物具
有良好的吸附分离性能,已广泛应用于中草药化学
成分的分离纯化[6-8].笔者考察 7 种大孔吸附树脂对
鼠曲草中黄酮类化合物的吸附分离性能,确定大孔
树脂分离鼠曲草中黄酮类化合物的工艺条件,旨在
提取鼠曲草中的黄酮类化合物作为保健品、药品的
原料.
1 材料与方法
1.1 材 料
鼠曲草于 2009 年 4 月采自湖南农业大学校园
内(采集后洗净,按根、茎、叶、花及地上部分分开,
60 ℃干燥,粉碎过 0.4 mm 筛网).
大孔吸附树脂 ADS-21、AB-8、NKA-9 购于南
开大学化工厂;XAD-2 购于北京北实纵横科技发展
有限公司;HP-20 购于日本三菱公司;D-101 购于蚌
埠天星树脂有限公司;聚酰胺购于上海摩速公司.
试剂芦丁由中国药品生物制品检定所提供.
收稿日期:2009-08-27
基金项目:湖南省科学技术厅项目(2009NK3099)
作者简介:陆 英(1970-),女,湖南省古丈县人,讲师,
主要从事植物功能成分的分离纯化工程研究,luying960522
@163.com;*通讯作者,larkin-liu@163.com.
DOI:10.13331/j.cnki.jhau.2009.05.025
498 湖南农业大学学报(自然科学版) 2009 年 10 月
主要仪器为 HY-4 调速振荡仪(江苏金坛中大仪
器 厂 ) 、 恒 温 水 浴 锅 ( 北 京 国 华 医 疗 器 械 厂 ) 、
1-20Freeze Dryer(美国热电公司)、UV-2100 型紫外
分光光度计(北京莱伯泰科仪器有限公司)、循环水
式多用真空泵(河南巩义英峪予华仪器厂).
1.2 方 法
1.2.1 鼠曲草中黄酮含量的测定
(1) 标准曲线的制作[9].精密称取干燥至恒重
的芦丁对照品(纯度98%)10.0 mg,加甲醇溶解后定
容到50.0 mL.分别准确移取上述溶液0、1.0、2.0、
3.0、4.0、5.0 mL置于25.0 mL容量瓶中,均用水补
至6.0 mL;然后各加5%NaNO2 1.0 mL,静置6 min;
再各加10% Al(NO3)3 溶液1.0 mL,静置6 min;最
后各加1 mol/L NaOH溶液10.0 mL,并以水定容至
刻度.在510 nm波长下,以试剂空白为参比,测定
不同浓度芦丁溶液的吸光度.将吸光度与芦丁含量
进行线性回归处理,绘制标准曲线:y=0.515 1x-
0.013 4 (R2=0.999 7).
(2) 供试液制备.取鼠曲草干燥原料1.0 g,加
入200 mL70%乙醇,80 ℃回流提取,滤液定容至250
mL,取2 mL按前叙方法测定吸光度,根据标准曲
线计算鼠曲草原料中黄酮含量.
1.2.2 大孔吸附树脂上样原料液制备
鼠曲草地上部分干燥原料粉末用质量 30 倍的
70%乙醇在 80 ℃下回流提取 2 次,每次 1 h.将提
取液减压浓缩到原体积的 1/10,离心即得鼠曲草黄
酮原料液,取样测定黄酮含量.上样前用蒸馏水调
节至所需浓度.
1.2.3 大孔吸附树脂预处理
树脂先用 95%乙醇浸泡 24 h,湿法装柱[10],用
95%乙醇在柱上流动洗脱,至乙醇液与水混合(体积
比为 1 5)∶ 至不呈白色混浊为止,然后用去离子水
洗至无醇味.
1.2.4 树脂的筛选
将预处理好的 7 种大孔吸附树脂去表面水后,
各精密取 1 g,放置于具塞磨口锥形瓶中,分别加
入 100 mL 质量浓度为 1.36 mg/mL 的鼠曲草黄酮原
料液,在振荡仪振荡 24 h,过滤,测定滤液中黄酮
浓度.吸附饱和的树脂再各用 100 mL 70%乙醇解
吸 24 h,测定解吸液中黄酮浓度,计算树脂的吸附
量和解吸率(树脂吸附量以单位质量湿树脂吸附的
黄酮量表示).
1.2.5 吸附条件的选择
(1) 原料液 pH 值对吸附量的影响.按 1.2.2 中
原料液的制备方法,得到 pH 5.5,黄酮质量浓度 2.72
mg/mL 的水溶液,取 4 份,每份 100 mL,用 6 mol/L
盐酸分别调 pH 值为 3.0,3.5,4.5,5.0,5.5,离心,
上清液分别加入到 5 份 1.0 g 的已去表面水的
ADS-21 树脂中,在振荡仪振荡吸附 24 h,测定吸
附后溶液中黄酮含量,计算树脂的吸附量.
(2) 料液浓度对吸附量的影响.取质量浓度为
4.28 mg/mL 的原料液分成 5 份,每份 50 mL,分别
用蒸馏水稀释成不同质量浓度(0.78、1.28、1.78、
2.28、2.78 mg/mL)的料液,同时调 pH 为 3.0,分别
加到 5 份 1.0 g 已去表面水的 ADS-21 树脂中吸附
3.0 h,计算树脂对黄酮的吸附量.
(3) 上柱流速对吸附量的影响.取 pH 值 3.0,
黄酮质量浓度 1.28 mg/mL 的原料液 4 份,每份 100
mL,分别按 2、3、4、5 BV/h 的流量通过装柱体积
为 30 mL 的树脂柱,检测流出液中的黄酮含量,计
算树脂的吸附量.
(4) 穿透曲线的考察.按上述所确定的吸附条
件,取 pH 3.0,质量浓度 1.48 mg/mL 的鼠曲草原料
液以 3 BV/h 的流速通过装柱体积为 30 mL 的
ADS-21 树脂柱,分步收集流出液,对流出液进行
检测,绘制树脂穿透曲线.
1.2.6 树脂静态吸附动力学
将 100 mL 黄酮含量为 2.25 mg/mL 的鼠曲草提
取液(pH 3.0)加入到 1.0 g 预处理好的树脂中,在振
荡仪振荡吸附,于不同时间测定溶液中黄酮浓度,
直至吸附平衡,计算不同时间的吸附量,绘制吸附
量-时间变化曲线.
1.2.7 解吸条件的选择
(1) 解吸剂的选择.取 50 mL 黄酮含量为 1.28
mg/mL 的原料液以 4 BV/h 的流速通过装柱体积为 30
mL 的树脂柱,吸附完,依次用 150 mL 的去离子水
及 210 mL 不同质量分数(10%,30%,50%,70%)的
乙醇溶液进行梯度洗脱,分别收集各部分洗脱液,检
第 35 卷第 5 期 陆 英等 大孔树脂分离纯化鼠曲草中黄酮类化合物研究 499
测洗脱液中黄酮含量,计算各种洗脱剂的洗脱率.
(2) 洗脱流速的选择.取 4 份各 100 mL 的黄酮
浓度为 1.30 mg/mL 原料液(pH 值 3.0),以 4 BV/h
的流速通过 30 mL 的树脂柱,吸附后,先用 150 mL
去离子水洗至流出液无色,再用 120 mL 的 30%乙醇
溶液分别以 2、3、4、5 BV/h 的流速进行洗脱,测
定洗脱液中黄酮含量,计算不同流速下的洗脱率.
(3) 洗脱曲线的确定.按上述所确定的吸附、
洗脱条件,取原料液 100 mL(黄酮质量浓度为 1.30
mg/mL,pH 值 3.0)通过 30 mL 树脂柱进行吸附.吸
附后用水洗至流出液无色,再用 30%乙醇洗脱,以
30 mL 为一流分收集洗脱液,测定其中的黄酮含量,
制作洗脱曲线.
1.2.8 样品纯度测定
按上述工艺条件进行 2 次重复试验,将洗脱液
浓缩后冷冻干燥,得到棕黄色产品.取样适量用
70%溶解,按 1.2.1 方法检测样品中黄酮含量.
2 结果与分析
2.1 鼠曲草不同部位的黄酮含量
检测结果表明,鼠曲草根、茎、叶、花、地上
部分黄酮含量分别为 86.02、68.41、235.06、143.50、
104.44 mg/g,可见,鼠曲草植物全草都含有较高的
黄酮化合物,以叶中含量最高,其次是花,根、茎
部含量较低.
2.2 树脂的确定
鼠曲草黄酮的吸附及解吸结果(表 1)表明,
D-101 与聚酰胺虽然吸附量较大,但洗脱率较低.综
合考虑,选择 ADS-21 树脂作为工作树脂.
表 1 每 1 g 大孔吸附树脂的吸附与解吸情况
Table 1 Adsorbing capacity and desorbing rate of the resins
树脂型号 吸附量/mg 解吸量/mg 解吸率/%
ADS-21
XAD-2
AB-8
HP-20
NKA-9
D-101
聚酰胺
36.02
38.48
35.07
38.72
30.48
40.37
45.12
34.41
31.85
28.79
32.49
26.82
27.99
34.28
95.53
82.77
82.10
83.92
87.77
69.34
75.97
2.3 吸附条件的确定
2.3.1 原料液 pH 值对吸附量的影响
检测结果表明,不同 pH 值原料液的吸附量不
同,pH 值为 3.0,3.5,4.5,5.0,5.5 时,每 1 g 大
孔树脂对黄酮的吸附量分别为 45.95、43.95、16.50、
12.30、5.42 mg,可见当原料液 pH 值为 3.0~3.5 时
树脂的吸附量较大.根据大孔吸附树脂吸附原理,
吸附过程中吸附介质以分子状态被吸附,因此要达
到较好的效果必须使吸附质保持分子状态.一般情
况下,酸性化合物在适当酸性溶液中充分吸附,但
是酸度过大可能导致化合物结构变化,因此,酸性
不宜太强,原料液在上柱前的适宜 pH 值为 3.0~3.5.
2.3.2 料液浓度对吸附量的影响
检测结果表明,当料液质量浓度为 0.78、1.28、
1.78、2.28、2.78 mg/mL 时,每 1 g 树脂对黄酮的吸
附量分别为 33.75、50.09、45.73、28.54、25.61 mg,
可见随着料液浓度的增大,树脂的吸附量先增后减,
在料液质量浓度为 1.28~1.78 mg/mL 时效果较好.
2.3.3 上柱流速对吸附量的影响
检测结果表明,当上样流速为 2、3、4、5 BV/h
时,树脂对黄酮的吸附率分别为 95.17%、92.05%、
91.22%、88.74%,即随着上柱流速的增大,吸附率
降低,但如果流速太慢,工作效率会太低,综合考
虑树脂的吸附性能及工作效率,认为吸附流速以 3
BV/h 为宜.
2.3.4 树脂的穿透曲线
由图 1 可看出,30 mL ADS-21 树脂处理 720
mL(24 BV)的原料液量时泄漏量较少,泄漏液中黄
酮浓度约为上样液浓度的 1/4,此时树脂对鼠曲草
黄酮的吸附量 33.29 mg/mL;上样体积达到 960
mL(32 BV)时,流出液中黄酮浓度与上样液基本一
致,说明树脂达到吸附饱和,此时的吸附量为 49.57
mg/mL.
图 1 泄漏液中黄酮的含量
Fig. 1 Breakthrough curve of ADS-21 resin
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
0 120 240 360 480 600 720 840 960
泄漏液体积 /mL
泄
漏
液
中
黄
酮
含
量
/(
m
g ·
m
L-
1 )
黄酮
含量
/(m
g·m
L-
1 )
500 湖南农业大学学报(自然科学版) 2009 年 10 月
2.4 树脂静态吸附动力学
由图 2 可见,树脂有较快的吸附速度,在 120
min 左右达到吸附平衡.
图 2 不同时间每 1 g 树脂对黄酮的吸附量
Fig.2 Adsorbance of ADS-21 resein in different time
2.5 洗脱条件的确定
2.5.1 洗脱溶剂的确定
由检测结果可知,水基本上不能把吸附的黄酮
洗脱离下来,用 10%、30%、50%、70%乙醇按梯
度洗脱的方式洗脱时,对黄酮的洗脱率分别为
22.75%、70.14%、3.88%、2.06%,可见洗脱液中的
黄酮主要集中在 10%和 30%乙醇洗脱部分.考虑到
乙醇浓度越高,带出的杂质也越多,所以选用 30%
乙醇作为洗脱剂,即水洗后直接用 7 倍体积的 30%
乙醇洗脱,洗脱率可达 92.89%.
2.5.2 洗脱流速的确定
检测结果表明,在 2、3、4、5 BV/h 的流速下
对黄酮的洗脱率分别为 82.51%、78.57%、70.73%、
67.23%,由此可见,用相同体积的洗脱剂洗脱,流
速越慢,洗脱率越高,但流速过慢耗时,不经济,
综合考虑,洗脱流速以 3 BV/h 为宜.
2.5.3 洗脱液用量的确定
从图 3 可以看出,当洗脱液体积达到 240 mL
图 3 洗脱液中黄酮的含量
Fig.3 Flavones contents in eluent adsorption
左右,即 8 倍量树脂体积时,基本上能把吸附的黄
酮洗脱下来,洗脱率为 95.5%.
2.6 产品纯度检测
按上述确定的工艺条件进行 2 次重复试验,将
洗脱液浓缩后冷冻干燥,得到棕黄色产品,经检测,
产 品 中 黄 酮 含 量 为 82.23% . 黄 酮 回 收 率 为
89.92%.上柱原料液经冷冻干燥,同法测定黄酮含
量为 29.16%,表明经 ADS-21 树脂纯化后样品中黄
酮含量提高了 1.8 倍.
3 结 论
ADS-21 树脂对鼠曲草黄酮具有良好的吸附性
能,静态经树脂吸附分离,产品纯度达 82.23%,黄
酮回收率为 89.92%.该工艺操作简单、方便,成本
低,适合工业化生产,为鼠曲草黄酮的进一步开发、
利用奠定了基础.
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责任编辑:王赛群
英文编辑:罗文翠
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0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180
吸附时间/min
吸
附
量
/m
g
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270
洗脱液体积 /mL
黄
酮
含
量
/(
m
g ·
m
L-
1)