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大孔树脂纯化金毛狗脊叶黄酮的工艺研究



全 文 :第 3 期
收稿日期:2010-09-20
基金项目:韩山师范学院青年基金项目(LQ200812)
作者简介:林燕如(1982-),女,广东揭阳人,实验师,硕士,从事天然产物提取与纯化研究,(电话)0768-2318515(电子信箱)lyrhuaxue@163.com;
通讯作者,曹迁永,副教授,博士,(电子信箱)cqyong@ncu.edu.cn。
第 50 卷第 3期
2011 年 2 月
湖北农业科学
Hubei Agricultural Sciences
Vol. 50 No.3
Feb.,2011
金毛狗脊(Cibotium barometz(L)J.Sm.)又名金
毛狗,为蚌壳蕨科(Dicksoniaceae)金毛狗属植物,广
泛分布在我国南方和西南地区,其根茎为常用中药
狗脊[1]。
据前人研究, 金毛狗脊嫩叶具有清热凉血、利
尿通淋等功效,可治疗肠炎、痢疾等症[2]。 金毛狗脊
叶也含有丰富的活性物质, 主要为黄酮类物质 [3,4]。
黄酮类化合物广泛分布于植物药中,其主要作用有
抗菌、抗突变、降压、消热解毒、镇静、利尿、抗氧化、
抗癌,以及降血糖、降血脂、抗病毒、抗衰老等[5]。 但
金毛狗脊叶却常常被丢弃,造成资源浪费,为了更
好地开发金毛狗脊叶的药用价值,笔者对金毛狗脊
叶总黄酮的分离纯化工艺进行了初步研究。
大孔吸附树脂是近十几年来发展起来的一类
有机高分子聚合物吸附剂, 它的物理化学稳定性
高,吸附选择性独特,不受无机物存在的影响,再生
简便,解吸条件温和,使用周期长,易于构成闭路循
环,节省费用等被广泛用于生化物质的分离纯化[6,7]。
本试验选择了 4 种大孔吸附树脂对金毛狗脊
叶中总黄酮粗提物进行静态吸附解吸,从中筛选出
选择性好、吸附率高、易解吸的适合金毛狗脊叶总
黄酮粗提物分离纯化的大孔树脂,并对其纯化的方
法和条件做了进一步的研究,为今后工业化研究和
开发金毛狗脊叶黄酮类产品奠定了基础。
大孔树脂纯化金毛狗脊叶黄酮的工艺研究
林燕如 1,2,曹迁永 1
(1.南昌大学化学系,江西 南昌 330031;2.韩山师范学院化学系, 广东 潮州 521041)
摘要:比较 4 种大孔树脂纯化金毛狗脊叶总黄酮的性能及工艺,结果表明,DA-201 树脂对金毛狗脊叶总
黄酮有良好的吸附及解吸性能。其静态分离纯化工艺的最佳参数为 DA-201 大孔树脂与提取液的比例为
1∶5(W∶V,g∶mL)、提取液 pH 值为 3、恒温振荡时间 2 h、解吸液为 60%的乙醇。 动态分离纯化工艺的最佳
参数为吸附和解吸最佳流速均为 1 mL / min、解吸液体积为 4 倍柱体积。
关键词:大孔树脂;金毛狗脊叶;总黄酮;纯化
中图分类号:R284.2 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2011)03-0583-04
Study on the Purification of Flavonoid from the Leaves of Cibotium barometz(L)J. Sm.
by Macroporous Resin
LIN Yan-ru1,2,CAO Qian-yong1
(1. Department of Chemistry,Nanchang Normal University,Nanchang 330031,Jiangxi,China;
2. Department of Chemistry,Hanshan Normal University,Chaozhou 521041,Guangdong,China)
Abstract: The characteristics and technology of four types of macroporous resins were compared to separate tota l flavonoids
extracted from Cibotium barometz (L)J. Sm. The results showed that DA-201 resin with good absorbability and desorption
properties was the best for purifying the total flavonoids in C. barometz (L)J. Sm. The best technical parameters of its static
adsorption were: the ratio of resins and extracts at 1∶5 (W∶V,g∶mL), pH value at 3, shake at constant temperature for 2h,
and 60% alcohol as eluant. In dynamic desorption, the best technical parameters were: both the absorption and desorption
eluant flow speed were at 1 mL / min and the volume of the eluant was 4 times of the resin bed.
Key words: macroporous resin; Cibotium barometz(L)J. Sm.; flavonoid; purification
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2011.03.051
湖 北 农 业 科 学 2011 年
图 3 金毛狗脊叶的黄酮得率
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0


//%
FL-1 FL-3 AB-8 DA-201
树脂型号
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 金毛狗脊叶与试剂 金毛狗脊叶采于潮州
市西湖山上,洗净,自然晾干,60℃烘干,粉碎,备用。
芦丁对照品 (国药集团化学试剂有限公司);FL-1、
FL-3、AB-8、DA-201 大孔吸附树脂(天津欧瑞生物
科技有限公司);其他试剂均为分析纯。
1.1.2 主要仪器设备 752S 紫外可见分光光度计
(上海棱光技术有限公司);格兰仕电脑型烧烤微波
炉(顺德市格兰仕电器实业有限公司);BT-100B 数
显恒流泵 (上海泸西分析仪器厂);ET-Q 型气浴恒
温振荡器 (常州荣冠实验分析仪器厂);PHS-3C 精
密酸度计。
1.2 方法
1.2.1 标准曲线的绘制 参照文献[8]中的方法,
以吸光值(A)为纵坐标,芦丁质量浓度(C)为横坐
标,绘制标准曲线,得到芦丁质量浓度(C)与吸光值
(A)关系曲线的回归方程为 A=8.454 1C+0.009 5,
r=0.998 8。
1.2.2 树脂的预处理[9] 新购吸附剂含有未聚合单
体、致孔剂、分散剂等残留的杂质成分,使用前必须
加以处理。 具体操作如下:用足量的 95%乙醇浸泡
24 h,抽滤,再用大量去离子水洗涤至无乙醇味即可。
处理完毕后装入广口瓶中,用去离子水浸泡,备用。
1.2.3 金毛狗脊叶总黄酮粗提液的制备及含量测
定 称取 5.0 g 金毛狗脊叶样品,加入 20.0 mL 去离
子水,微波 1 min 后,冷却至室温,加入 110.0 mL 去
离子水及 90.0 mL 95%乙醇,混合均匀后,于 90℃恒
温槽中回流 1 h。 得到萃取液,减压抽滤,收集滤液,
备用。 按照标准曲线的方法测定总黄酮含量。
1.2.4 树脂对金毛狗脊叶黄酮吸附率的测定 [10]
准确称取预处理好的树脂 1.0 g, 置于 50.0 mL具塞
磨口三角瓶中,加入一定浓度的金毛狗脊叶黄酮粗
提液 10.0 mL,置于气浴恒温振荡器中 (25℃ ,120
r / min),充分振荡 12 h,至吸附平衡,取上层清液,测
定其黄酮含量,并按照下式算出吸附率。
吸附率=
提取液浓度-吸附平衡后溶液浓度
提取液浓度
×100%
1.2.5 树脂对金毛狗脊叶黄酮解吸率的测定 [10]
将 1.2.4 中充分吸附后的树脂用去离子水清洗至树
脂表面无黄酮溶液残留,滤纸吸干树脂表面残留的
溶液,然后置于 50.0 mL具塞三角瓶中,加入 10.0 mL
60%乙醇,置于气浴恒温振荡器中(25℃,120 r / min)
振荡解吸 12 h, 至解吸平衡,取上层清液测定总黄
酮含量,并按照下式算出解吸率和得率。
解吸率=(解吸液浓度×解吸液体积) / [(提取液
浓度-吸附平衡后溶液浓度)×提取液体积]×100%;
得率=(解吸液浓度×解吸液体积) / (提取液浓度×提
取液体积)。
2 结果与分析
2.1 不同树脂对金毛狗脊叶黄酮的静态吸附率和
解吸率[10]
FL-1、FL-3、AB-8、DA-201 大孔树脂对金毛狗
脊叶黄酮粗提液中金毛狗脊叶总黄酮的静态吸附
率见图 1,静态解吸率见图 2,黄酮得率结果见图 3。
从图 1~3可以看出,FL-1对金毛狗脊叶提取液
中的黄酮类物质具有极高的吸附能力,但解吸率很
低, 说明金毛狗脊叶中黄酮的极性较大,FL-1 树脂
与其的结合能力较强,不利于后续黄酮类物质的解
吸。 DA-201 对金毛狗脊叶总黄酮的吸附率和解吸
率都较高,得率可达 40.1%,而 FL-3 和 AB-8 树脂
虽有一定的吸附和解吸能力, 但效果均不如 DA-
201树脂。 因此,选用 DA-201树脂纯化金毛狗脊叶
总黄酮。
图 1 4 种大孔树脂对金毛狗脊叶黄酮的静态吸附率
100
80
60
40
20
0



//%
FL-1 FL-3 AB-8 DA-201
树脂型号
80
70
60
50
40
30
20
10
0



//%
FL-1 FL-3 AB-8 DA-201
树脂型号
图 2 4 种大孔树脂对金毛狗脊叶黄酮的静态解吸率
584
第 3 期
振荡吸附
静置吸附80
70
60
50
40
30
20
10
0



//%
1 2 3 4 5 6 7 8
时间//h
图 4 不同吸附方式下作用时间对黄酮静态吸附的影响
2.2 DA-201大孔树脂纯化条件的确定
2.2.1 DA-201 大孔树脂静态吸附与解吸试验 按
照 1.2.4、1.2.5 的试验方法, 考察各种不同条件下,
DA-201 树脂对提取液的吸附和解吸能力。 ①不同
吸附方式下作用时间对静态吸附的影响 [11]。 准确吸
取两份提取液 20.0 mL,各加入 4.0 g树脂,分别进行
振荡吸附与静置吸附。 每小时吸取 0.5 mL,测定其
黄酮浓度,得出吸附率,绘制静态吸附动力学特征
曲线(图 4)。图 4表明,振荡吸附的效果明显优于静
置吸附,并且当振荡吸附时间达到 2 h 时,吸附量趋
于饱和,故确定静态吸附时间为 2 h。 ②树脂用量对
静态吸附的影响[12]。 将树脂与提取液按照不同的比
例即料液比混合(1∶5、1∶10、1∶20、1∶30),并置于气浴
恒温振荡器中(摇床 120 r / min),充分振荡 3 h,测定
树脂的吸附效果。 结果表明 (图 5), 料液比为 1∶5
时,树脂对黄酮的吸附率最高,可达 81.2%。 ③提取
液 pH 值对静态吸附的影响[13]。 将提取液调成不同
pH值进行静态吸附。 结果表明(图 6),提取液的 pH
值对树脂的吸附作用有很大的影响,在中性条件下
树脂的吸附率较低,在酸性(pH 值为 3)和碱性(pH
值为 12)条件下吸附率较高,分别可达到 83.2%和
81.8%。④解吸液体积浓度对静态解吸的影响。配制
一系列不同体积百分数的乙醇溶液,准确吸取一定
量体积,加入到已吸附饱和的树脂,振荡 12 h 后,测
定解吸率。 结果表明(图 7),60%的乙醇溶液对树脂
的解吸效果最好,乙醇浓度过大或过小都不能达到
最佳的解吸效果。 这是因为,黄酮类物质易溶于乙
醇,而在水中的溶解度较低,乙醇浓度的降低不利
于解吸;当乙醇浓度偏高时,解吸液的极性降低,同
样也不利于解吸。 只有当乙醇浓度适中时才可达到
较好的解吸效果[14]。
2.2.2 DA-201 大孔树脂动态吸附与解吸试验 ①
流速对动态吸附的影响[14]。 将预处理好的树脂装入
层析柱中,柱体积为 15.0 mL,通过恒流泵控制提取
液流速分别为 1、2、3 mL / min, 每 5.0 mL 收集一次
流分,并测定其浓度,得出吸附率。 结果表明(图 8、
图9),流速为 1 mL / min 时的泄漏点较晚出现,且吸
附率较高,其原因可能是流速较慢时提取液与树脂
接触的时间较长,有利于黄酮类物质从液相扩散到
树脂内部,从而提高了吸附率。 因此,动态吸附的最
佳流速为 1 mL / min。 ②流速对动态解吸的影响 [9]。
将已吸附饱和的树脂装入层析柱中, 柱体积为 15.0
mL,用 60%的乙醇溶液进行动态解吸,通过恒流泵
控制乙醇流速分别为 1、2、3 mL / min, 每 5.0 mL 收
集一次流分,并测定其浓度。 结果表明(图 10),以
1 mL / min 的流速进行解吸得到的峰形最窄,峰值最
高,几乎无拖尾现象,解吸效果较好,而以 2 mL / min
和 3 mL / min 的流速解吸得到的峰值较低。 这可能
是由于流速过快时,乙醇溶液与树脂的接触时间较
短, 乙醇分子来不及与树脂充分作用就已流出,导
致解吸曲线的峰值较低,解吸效果较差。 因此,选用
1 mL / min 为解吸流速。 由曲线图也可看出,当解吸
液体积为 4 倍柱体积(60.0 mL)时,树脂中黄酮类物
质已基本被解吸下来。
图 7 解吸液体积百分数对静态解吸的影响
90
80
70
60
50
40
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20
10
0



//%
1∶5 1∶10 1∶20 1∶30
料液比
图 5 树脂用量对静态吸附的影响
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0



//%
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
提取液 pH 值
图 6 提取液 pH 值对静态吸附的影响
60
50
40
30
20
10
0



//%
40 50 60 70 80 90
乙醇体积百分数//%
林燕如等:大孔树脂纯化金毛狗脊叶黄酮的工艺研究 585
湖 北 农 业 科 学 2011 年
(责任编辑 田宇曦)
图 10 流速对动态解吸的影响
1.600
1.400
1.200
1.000
0.800
0.600
0.400
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0.000


//m
g/
m
L
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
流分体积//mL
3 mL/min
2 mL/min
1 mL/min
3 结论
考察了 4 种不同型号大孔树脂对金毛狗脊叶
黄酮的吸附和解吸能力。 结果表明,DA-201大孔树
脂对金毛狗脊叶黄酮具有良好的纯化作用。 其静态
分离纯化工艺的最佳条件为 DA-201 大孔树脂与提
取液的比例为 1∶5、提取液 pH值为 3、恒温振荡时间
2 h、解吸液为 60%的乙醇。 动态分离纯化工艺的最
佳条件为吸附和解吸最佳流速均为 1 mL / min、解吸
液体积为 4倍柱体积。
金毛狗脊叶植物资源分布广,黄酮类物质含量
较高,利用大孔树脂考察分离纯化金毛狗脊叶黄酮
的最佳工艺,为其在医药和食品加工中的应用提供
了理论基础。
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图 8 泄露曲线
58
57
56
55
54
53
52
51
50
49
48



//%
1 2 3
流速//mL/min
图 9 流速对动态吸附的影响
12.000
10.000
8.000
6.000
4.000
2.000
0.000


//m
g/
m
L
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
流分体积//mL
1 mL/min
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