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利用大孔树脂吸附纯化头花蓼总多酚工艺的研究



全 文 :基金项目:贵州省科技厅_2014年度贵州省科技厅与贵州师范大学
联合基金计划项目(编号:黔科合LH字【2014】7064号)
作者简介:李潇彬,女,贵州师范大学在读硕士研究生。
通信作者:廖莉玲(1963—),女,贵州师范大学教授。
E-mail:ll6383@163.com
收稿日期:2016-09-13
第32卷第11期
2 0 1 6年1 1月 食 品 与 机 械
OOD&MACHINERY Vol.32,No.11
Nov.2 0 1 6
DOI:10.13652/j.issn.1003-5788.2016.11.037
利用大孔树脂吸附纯化头花蓼总多酚工艺的研究
Purification of total polyphenols in polygonum capitation
by macroporous adsorption resins
李潇彬1
LI Xiao-bin1
 
顾曼琦1
GU Man-qi1
 
郑奎玲1
ZHENG Kui-ling1
 
卫 钢2
WEI Gang2
 
廖莉玲1
LIAO Li-ling1
(1.贵州师范大学化学与材料科学学院,贵州 贵阳 550001;
2.联邦科学与工业研究组织材料科学与工程分部,澳大利亚 新南威尔士州 2070)
(1.School of Chemistry and Materal Science,Guizhou Normal University,Guiyang,Guizhou 550001,China;
2.Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation,Materials
Science and Engineering,New South Wales 2070,Australia)
摘要:采用Folin-Ciocalteu比色法测定多酚含量,研究10种
大孔树脂对头花蓼总多酚的吸附和解吸效果,筛选出适合分
离纯化头花蓼总多酚的树脂,并以总多酚的吸附率和解吸率
为指标对 HPD-722纯化头花蓼总多酚的工艺进行了研究。
结果表明:HPD-722为纯化头花蓼总多酚的最佳树脂。确定
其最佳工艺条件为:上样浓度控制在2.0~4.5mg/mL,上样
流速2BV/h,用体积为7.5BV的50%乙醇溶液集中洗脱。
纯化后总多酚的含量可达到59.02%。
关键词:头花蓼;总多酚;大孔树脂;纯化
Abstract:The total content of polyphenols in polygonum captitatum
was determined by Folin-Cioculteu colorimetry.10types of macro-
porous resins were tested by static adsorption and desorption experi-
ments for purifying polyphenols in polygogum captitatum and purif-
ying conditions by the best resin were investigated.The results
showed that HPD-722was the best resin.Purifying conditions were
as folows:concentration of adcorption sample 2.0~4.5mg/mL,
2BV/h adsoption velocity,7.5BV 50%ethanol solution as eluent,
the content of the total polyphenol sample was up to 59.02%.
Keywords:polygonum capitatum;total polyphenol;macroporous
resin;purification
头花蓼(Polygonum capitatum)为蓼科蓼属植物头花蓼
(Polygonum capitatum Buch.-han.ex D.Don)干燥的全草或
者是地面上的部分,又名小红要、小红藤、骨虫草、沙滩子,
具有清热利湿、解毒止痛、活血散瘀、利尿通淋的功能,是著
名的苗药[1-2]。
众多研究表明头花蓼的主要成分为黄酮类和酚酸类,而
且多酚具有较强的抗氧化[3]及抑菌效果[4],但是,已有的研
究主要集中于酚酸类的含量测定[5-6],从头花蓼中分离纯化
多酚类鲜见报道。因此对头花蓼总多酚进行提取分离等进
一步的深入研究具有较高的研究价值。大孔树脂用于多酚
的分离纯化已有较多的文献报道[7-8],该方法工艺简单,成
本较低。本试验拟通过静态试验和动态试验对头花蓼多酚
利用大孔树脂纯化的工艺条件进行研究,优化出最佳纯化条
件,以期为头花蓼的进一步研究提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂与仪器
头花蓼:施秉三元威门公司GAP种植基地;
FC试剂、D296、D301、SA-1、SA-2、LSA-10、HPD-100、
HPD-600、聚酰胺、AB-8、HPD-722:沧州宝恩吸附材料科技
有限公司;
其余试剂均为分析纯;
试验所用水均为二次蒸馏水;
电热鼓风干燥箱:101-1A 型,天津市泰斯特仪器有限
公司;
电子天平:A 200S型,德国科恩公司;
循环水式多用真空泵:SHB-IIIA型,郑州长城科工贸有
限公司;
控温电热套:KDM 型,山东鄄城华鲁电热仪器有限
公司;
361
分光光度计:U V 2300型,上海天美科学仪器有限
公司;
微型植物粉碎机:FZ 102型,天津市泰斯特仪器有限
公司。
1.2 标准曲线的绘制
称取0.050 0g的没食子酸配成0.050 0g/L的标准没食
子酸溶液。分别取1,2,3,4,5mL标准没食子酸溶液,分别
加入2.5mL的FC试剂、7mL 12%的碳酸钠溶液,以试剂空
白做参比,均定容在25mL的棕色容量瓶中,反应温度为
35℃,反应时间为40min,在波长为760nm处测定各溶液
的吸光度,绘制标准曲线(见图1)。
图1 没食子酸标准曲线图
Figure 1 Standard curve for the determination of galic acid
1.3 大孔吸附树脂的预处理
将树脂放在水中浸泡24h后,用蒸馏水反复洗涤,再用
乙醇浸泡24h,除去醇溶物,用蒸馏水洗至无醇味;4%盐酸
浸泡3h,用蒸馏水洗涤至中性,4%氢氧化钠浸泡3h,用蒸
馏水洗至中性[9]。将处理好的树脂用蒸馏水浸泡备用。
1.4 头花蓼提取液的制备
将头花蓼用植物粉碎机粉碎过60目筛,按料液比125
(g/mL)用40%乙醇回流提取2次,一次1.5h,抽滤合并滤
液,滤液蒸发除去大部分乙醇后得到样液,测样液多酚的浓
度[10-12],备用。
1.5 大孔树脂的筛选
1.5.1 静态吸附解析试验 分别在10种处理好的树脂中称
取2g置于干燥的锥形瓶中,加入1.106 6mg/mL头花蓼多
酚样液100mL,静置24h,按FC比色法测定大孔树脂吸附
后各样液中头花蓼多酚含量,计算各树脂对头花蓼多酚的吸
附率。然后洗去树脂表面残余样液,加入100mL 70%乙醇
溶液浸泡洗脱,静置24h,使其充分解吸。测定各解吸溶液
中头花蓼多酚含量,计算各树脂的解吸率。
R1 =
m0-m1
m0
×100% , (1)
R2 =
m2
m0-m1
×100% , (2)
式中:
R1———吸附率,%;
R2———解吸率,%;
m0———起始量,mg;
m1———平衡量,g;
m2———解吸量,g。
1.5.2 动态吸附解析试验 将处理好的 HPD-722、AB-8、
SA-2、SA-1 4种大孔树脂装入层析柱中,装柱体积为30cm3
(1BV)。用浓度为3.373 3mg/mL的头花蓼多酚试液以
2BV/h的流速缓慢流过层析柱使其达到吸附饱和。收集过
滤液,测量头花蓼多酚含量并计算吸附率。用蒸馏水将层析
柱中树脂洗涤至流出液无色,用150mL 50%的乙醇溶液以
2BV/h的流速缓慢流过层析柱,收集树脂洗涤液并旋干称
重。计算解吸率和多酚含量。
Q =
m3
m4
×100% , (3)
式中:
Q———多酚含量,mg;
m3———纯化后旋干物的量,mg;
m4———旋干物中头花蓼多酚的质量,mg。
1.6 HPD-722大孔树脂纯化总多酚条件
1.6.1 上样浓度对动态吸附率的影响 将已处理好的
HPD-722树脂等体积(30cm3)分别装入5根规格相同的层
析柱中,将浓度分别为0.999 9,2.371 3,2.839 9,4.635 5,
5.345mg/mL的总多酚提取液以2BV/h流速上样。吸附
饱和后收集流出液,并测定其流出液多酚含量,计算吸附率。
1.6.2 上样流速及吸附泄漏曲线的考察试验 取3份浓度
为2.839 9mg/mL的总多酚试液100mL,分别以2,3,
4BV/h的流速通过层析柱。每10mL收集一瓶流出液,并
以积累上样溶液的体积与各瓶溶液的浓度为坐标绘制曲
线图。
1.6.3 洗脱剂浓度的选择 取2.839 9mg/mL的总多酚试
液100mL以2BV/h流速通过层析柱,充分吸附,然后依次
用100mL蒸馏水、10%乙醇、30%乙醇、50%乙醇、70%乙
醇、90%乙醇以2BV/h流速进行梯度洗脱,每25mL收集
一次洗脱液。收集洗脱液时需排尽树脂中原有的溶液即加
入洗脱剂流出25mL溶液后开始收集第一瓶洗脱液。测定
每瓶洗脱液中总多酚的含量,并以瓶子编号和总多酚的含量
为坐标绘制曲线图。
1.6.4 洗脱剂用量的选择 4.035 5mg/mL的总多酚试液
100mL以2BV/h流速通过层析柱,充分吸附后,先用蒸馏
水冲洗层析柱至流出液为无色,再用50%乙醇溶液对树脂进
行洗脱。流速同样控制在2BV/h,每25mL收集一次洗脱
液,测定每管洗脱液中总多酚的含量,并以累积洗脱体积和
总多酚的含量为坐标绘制曲线图。
2 结果与讨论
2.1 树脂静态吸附解析筛选试验结果
由表1可知,由于树脂的极性、孔径、比表面、孔容等不
同,不同类型树脂对头花蓼多酚的吸附程度不同。从吸附率
上看聚酰胺最大为72%,但其解吸率为22%,解吸率低。综
合吸附率和解吸率,吸附率比较接近的有SA-2、SA-1、AB-8、
HPD-722这4种树脂,并有良好的解吸率,因此进一步做动
态吸附试验。
461
提取与活性   2016年第11期
表1 静态吸附解析筛选结果
Table 1 Results of static adsorption and desoption %
树脂种类 吸附率 解吸率 树脂种类 吸附率 解吸率
AB-8  51  71 HPD-722  54  86
SA-1  55  75 D101  45  75
SA-2  56  84 D301  14  10
HPD-100  46  80 LSA-10  45  76
HPD-600  45  60 聚酰胺 72  22
2.2 动态吸附解析筛选结果
由表2可知,HPD-722大孔树脂对头花蓼多酚的吸附率
和解吸率都比较高,经过 HPD-722吸附解吸后,头花蓼多酚
含量最高。结合静态吸附和动态吸附结果,可以确定 HPD-
722为适合纯化头花蓼总多酚的大孔吸附树脂。
表2 动态吸附解析筛选结果
Table 2 Results of dynamic adsorption and desoption%
树脂种类 吸附率 解吸率 含量
AB-8  65.80  77.37  41.77
SA-1  33.36  66.58  33.37
SA-2  34.35  62.02  31.39
HPD-722  82.55  76.03  55.14
2.3 HPD-722大孔树脂动态工艺参数的确定
2.3.1 上样浓度对树脂吸附率的影响 由图2可知,上样浓度
对头花蓼总多酚的吸附率影响较为明显,浓度为0.99mg/mL左
右时,吸附效果最好,但是达到吸附饱和的时间较长,耗工耗
时。浓度在2.0~4.5mg/mL时,吸附效果较好且相差不大。
浓度大于4.64mg/mL后吸附率下降较快。综合考虑,上样
浓度应控制在2.0~4.5mg/mL。
图2 上样浓度对总多酚吸附率的影响
Figure 2 The effect of concentration of total polyphenols
on the absorption rate
2.3.2 上样流速及吸附泄漏曲线的考察试验 由图3可知,
当流速为2,3,4BV/h且上样量为80mL时,开始有10%上
样液总多酚量泄漏,吸附达到饱和;可以看出流速对吸附的
影响不大,考虑到流速过快树脂吸附不完全,因此将进样流
速定为2BV/h。
2.3.3 洗脱剂浓度的选择 由图4可知,总多酚的洗脱量主
要集中在50%的乙醇洗脱的部分,其中水洗脱量较少,考虑
到水洗可将部分水溶性杂质除去。因此,可推出洗脱条件
图3 不同上样流速对吸附的影响
Figure 3 The influence of the velocity of sample on adsorption
1~4号为水洗脱液;5~8号为10%乙醇洗脱液;9~12号为30%乙
醇洗脱液;13~16号为50%乙醇洗脱液;17~20号为70%乙醇洗脱
液;21~24为90%乙醇洗脱液
图4 不同浓度乙醇的总多酚洗脱量曲线图
Figure 4 Different concentrations of ethanol elution volume
curve of total polyphenols
为:先将水溶性杂质用蒸馏水洗去,然后用50%的乙醇溶液
进行洗脱,收集50%的乙醇洗脱部分。
2.3.4 洗脱剂用量的选择 由图5可知,当50%乙醇洗脱用
量超过7.5BV时,洗脱下来的总多酚的量可以忽略,因此从
实际工业生产上考虑,洗脱剂用量保持在7.5BV 为最佳
选择。
图5 洗脱剂用量的考察曲线图
Figure 5 The dosage of eluent graph
2.3.5  验证实验   取浓度为 2.355 mg/mL 提取原液
100mL,上样流速2BV/h,洗脱剂为7.5BV 50%乙醇,对头
花蓼总多酚进行分离纯化,测定纯化后总多酚的质量分数,
结果表明样品中总多酚的含量最高可达59.02%。
3 结论
通过大孔树脂多头花蓼多酚的静态和动态吸附研究对
比得出,大孔树脂静态吸附交换能力以SA-2、SA-1、AB-8、
(下转第216页)
561
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(上接第165页)
HPD-722 4种树脂吸附能力最强。通过动态吸附试验比较
这4种树脂可得出,HPD-722树脂对头花蓼多酚有较高的吸
附量,而且易于解吸,其产物总多酚含量高,HPD-722树脂更
适合于头花蓼总多酚的分离提纯。通过对 HPD-722大孔吸
附树脂进行动态工艺参数研究,可得出体系最佳优化条件
为:上样浓度控制在2.0~4.5mg/mL,上样流速为2BV/h,
用体积为7.5BV树脂体积的50%乙醇溶液集中洗脱。本研
究仅纯化头花蓼总多酚,其总多酚中所含的成分等有待进一
步的检测鉴定。
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