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大孔吸附树脂纯化黄花柳花总黄酮工艺研究



全 文 :·贮藏保鲜加工· 北方园艺2016(06):120~124
第一作者简介:方贺(1990-),女,硕士研究生,研究方向为药物新
剂型研究。E-mail:358831940@qq.com.
责任作者:陈文(1967-),男,博士,教授,研究方向为药物新剂型研
究。E-mail:chen-wen2000@126.com.
基金项目:国家“重大新药创制”科技重大专项资助项目
(2011ZX09401-007)。
收稿日期:2015-12-16
DOI:10.11937/bfyy.201606030
大孔吸附树脂纯化黄花柳花
总黄酮工艺研究
方   贺,宋 旺 弟,陈   文
(石河子大学 药学院,新疆 石河子832000)
  摘 要:以黄花柳花为试材,采用紫外分光光度法,选择5种不同型号的树脂进行静态吸附
试验,筛选出对其吸附解吸效性能高的树脂,再通过动态吸附与解吸试验研究上样浓度、树脂上
样量、洗脱剂及流速等条件对黄花柳花总黄酮纯化效果的影响,优化维药黄花柳花总黄酮的大孔
树脂纯化工艺。结果表明:AB-8型大孔吸附树脂对黄花柳花总黄酮具有较好的吸附解吸效果,最
佳纯化条件为黄花柳花待纯化液浓度为3.13g/L,调节上样液pH 4.2,上样量5.5mL/g,以
1.0mL/min流速上样,依次用10BV蒸馏水淋洗,6BV 70%乙醇以2.0mL/min流速洗脱,得纯
化液。经AB-8纯化后的黄花柳花总黄酮纯度达51.99%。AB-8型大孔吸附树脂能有效提高黄
花柳花中总黄酮纯度,并符合中药有效部位研究要求。
关键词:黄花柳花;大孔树脂;总黄酮;纯化工艺
中图分类号:R 284.1 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2016)06-0120-05
  黄花柳(Salix caprea L.)属杨柳科(Salicacea)柳属
(Salix.L)植物,又名羊柳,生于新疆阿尔泰地区的河谷
或林缘,外蒙古、西伯利亚及欧洲各地均有分布[1],其生
长速度快,可防沙固土,是经济实用的维吾尔药材之一。
其维吾尔药名为比地木西克,民间多以嫩枝、叶、根、茎
皮和花入药,且常与玫瑰花、牛舌草、香青兰等维药组方
治疗心血管疾病[2]。其性湿寒、味辛,维吾尔医学认为
    
其具有补脑补心、爽心止痛、生湿止渴、清热解肿、滋补
眼睛、降逆止吐等功效[3]。
药理研究表明黄花柳花具有抗炎,抗癌,抗氧化以
及抑制肿瘤等生物活性[4-6],但其有效成分尚不明确。
黄花柳花化学成分主要为黄酮、黄酮苷类化合物[7]。目
前国内对黄花柳花的总黄酮进行了提取与含量测定等
研究[8-9],故对其总黄酮的富集将为后续有效成分的研
究奠定基础。AB-8大孔吸附树脂为聚苯乙烯型弱极性
聚合物吸附剂,目前已广泛应用在黄酮类化合物的分离
提纯中,具有较好的分离纯化效果[10]。该试验选用AB-8、
D101、HZ841、HPD600以及聚酰胺树脂用于黄花柳花总黄
酮的富集,考察了AB-8大孔吸附树脂分离纯化黄花柳花
黄酮的工艺参数,确定了最佳的吸附、解吸条件,以期为黄
花柳花总黄酮的分离纯化提供相关方法与技术参数
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Abstract:The optimal ethanol reflux extraction conditions of total flavonoids fromLycopodi herba were studied.In order
to increase the extraction yield of total flavonoids,the ethanol reflux extraction conditions of total flavonoids from
Lycopodi herba was optimized by orthogonal test L9(34)based on the single-factor tests.Meanwhile,the antioxidant
activity of total flavonoids fromLycopodi herba was evaluated by means of the scavenging capacity of the hydroxyl free
radical and the DPPH free radical.The results showed that the optimum extraction parameters were 75%of the volume
fraction of ethanol,60∶1mL/g of liquid material ratio,150minutes of extraction time,80℃of extraction temperature,
and under these conditions,the average extraction rate of total flavonoids was 1.82%.When the concentration of total
flavonoids was 0.014 0mg/mL,the scavenging rates of total flavonoids on·OH and DPPH· were 72.65%and
93.02%,respectively,which implied that the total flavonoids had good ability to scavenge·OH and DPPH·.
Keywords:Lycopodi herba;total flavonoids;extraction process;antioxidant properties
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北方园艺2016(06):120~124 ·贮藏保鲜加工·
1 材料与方法
1.1 试验材料
黄花柳花药材经石河子大学药学院成玉怀高级实
验师鉴定为黄花柳(Salix caprea L.)的干燥花絮,干燥
阴凉处避光保存。
UV-2401紫外分光光度计(日本岛津公司),SENCO
R100旋转蒸发器(上海申生科技有限公司),SHA-C水
浴恒温震荡器(江苏金坛医疗仪器厂),TP-300超声波提
取器(北京天鹏电子新技术有限公司),HI221台式酸度
测定仪(意大利哈纳),常压玻璃柱(φ1.5×H 40cm),
BP211D电子天平(Sartorius)。
芦丁(中国药品生物制品鉴定所,批号100080-200707),
AB-8大孔树脂(天津光复精细化工研究所),HZ841、
HPD600大孔树脂(上海摩速科学器材有限公司),D101
大孔树脂(天津海光化工公司),聚酰胺树脂(北京索莱
宝科技有限公司),其它试剂均为分析纯。
1.2 试验方法
1.2.1 黄花柳花供试液制备 精密称定粉碎后的黄
花柳花500g,采用60%乙醇超声提取2次(料液比
1∶30g/mL),每次30min,合并提取液,离心,取上清液
减压浓缩后得浓缩液,加蒸馏水稀释成吸附所需浓度的
原料液,备用。
1.2.2 黄花柳花总黄酮含量测定方法 精密称取芦丁
标准品20.0mg,用60%乙醇定容至100mL(0.20g/L),
摇匀即得。分别吸取芦丁标准液0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、
5.0mL,置10mL 容量瓶中,加5% NaNO2 溶液
0.3mL,摇匀,静置6min;加入10% Al(NO3)3溶液
0.3mL,摇匀,静置6min;最后加入4% NaOH溶液
4.0mL,用60%乙醇稀释至刻度,摇匀,静置15min,在
501nm处测定其吸收值。以吸光度为纵坐标,以浓度
(g/L)为横坐标,得线性回归方程:y=11.503x+0.020 6,
R2=0.998 3(线性范围0.01~0.10g/L)。精密度相对
标准偏差(RSD)为0.2%(n=5),重复性RSD为0.45%。
黄酮测定的平均回收率为99.04%,RSD为2.79%。方
法学考察结果表明,该方法有效稳定,能够作为测量黄
花柳花总黄酮含量方法的依据。
1.2.3 最大吸收波长测定 分别吸取芦丁标准液
1.0mL、黄花柳花样品1.0mL,置10mL容量瓶中,按
NaNO2-Al(NO3)3-NaOH经典显色法显色,在波长400~
600nm扫全波长,确定最大吸收波长。
1.2.4 树脂预处理 参考程振玉等[11]的方法:树脂用
95%乙醇浸泡24h,用水洗至流出液澄清为止,再以蒸
馏水洗至无乙醇味。用5% HCl冲洗树脂并浸泡4h,
加蒸馏水洗至pH中性,再加4%NaOH冲洗树脂,浸泡
4h,用蒸馏水冲洗至pH中性,备用。
1.2.5 吸附量、吸附率及解吸率[12]的测定 饱和吸附
量=(C0-Ce)Ve/W(1),吸附率(%)=(C0-Ce)/C0×
100(2),洗脱率(%)=CdVd/(C0-Ce)Ve×100(3),总
黄酮纯度(%)=(C×V×稀释倍数)/M×100(4),式中,
C0表示初始浓度(g/L),Ce表示吸附后浓度(g/L),Ve表
示吸附液体积(mL),Cd洗脱液浓度(g/L),Vd洗脱液体
积(mL),W 树脂量(g),C纯化后干物质浓度,V 纯化后
溶解体积(mL),M 干物质重量(mg)。以上各式适用于
静态、动态吸附洗脱试验。
1.2.6 树脂静态筛选 准确称取5份预处理好的树脂
1g,。置于100mL具塞磨口锥形瓶中,加入浓度1.72g/L
黄花柳花总黄酮的待纯化液25mL,25℃下,置于摇床内
(180r/min)振荡24h后取出过滤,测定溶液中的总黄酮
的含量,按(1)式计算树脂饱和吸附量。将吸附后的树
脂用蒸馏水冲洗数次后,加入60%乙醇40mL,25℃水
浴振荡24h,静置2h过滤,测定滤液浓度,按(2)式计算
洗脱率。分别准确称取1g预处理好的AB-8与D101
树脂,置于100mL锥形瓶中,各加25mL待纯化液
(1.72g/L),25℃下振摇(180r/min)12h,每隔1h测1
次溶液中总黄酮的含量,以吸附率为指标,绘制吸附动
力学曲线,考察静态吸附动力学特性。上样液pH考察:
分别称取1g AB-8树脂置于6个100mL的具塞磨口锥
形瓶中,加入pH为2.2、3.2、4.2、5.2、6.2、7.0的25mL
黄花柳花黄酮待纯化液,25℃震荡4h,待吸附平衡后,
分别测定上清液中各pH值吸附后黄酮含量。
1.2.7 AB-8分离纯化黄花柳花总黄酮工艺研究 上
样流速考察:准确称取AB-8树脂20g,装入(φ1.5×H
40cm)玻璃层析柱中,将一定浓度的黄花柳花黄酮待纯
化液分别以0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mL/min的流速通过
层析柱,收集流出液检测其黄酮浓度,按式2计算吸附
率。上样量考察:装柱同上,分别将质量浓度为12.42、
6.21、3.13、1.57、0.70g/L (pH 4.2)的待纯化液,以
1.0mL/min流速上样,按(2)式计算总黄酮吸附量。上
样量考察:取浓度3.13g/L(pH 4.2)样品液通过AB-8
型树脂20g,以1.0mL/min流速进行动态吸附。流出
液按每10mL为单位分份收集,共收集30份,收集液逐
份按总黄酮含量测定的方法测定,以含量为纵坐标,累
积上样体积为横坐标绘制泄漏曲线。洗脱剂乙醇体积
分数考察:以上述优化后条件上样,用蒸馏水洗去杂质,
当水洗至10BV时,盐酸-molish反应呈阴性,故选用
10BV蒸馏水除杂,再分别以30%、50%、60%、70%、
80%的乙醇洗脱,按(3)式计算总黄酮洗脱量,(4)式计算
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纯度。洗脱流速考察:动态吸附除杂试验同上,再用
70%乙醇分别以1.0、2.0、4.0、6.0、8.0mL/min的流速
过层析柱进行洗脱,收集洗脱液,以解吸率为衡量指标。
洗脱剂用量考察:以上相同条件吸附除杂,再用70%乙
醇以2.0mL/min的流速进行洗脱,分份收集洗脱液,测
定总黄酮含量。以总黄酮含量为纵坐标,洗脱剂用量为
横坐标,考察洗脱剂最佳用量。
2 结果与分析
2.1 最大吸收波长确定
由图1可知,芦丁在501nm处有最大吸收,样品在
495nm处有最大吸收,由于黄花柳花总黄酮中存在的其
它黄酮类成分,对其色谱图有一定影响,使最大吸收与
标准品相较,略有偏差,但黄花柳花在501nm处与495nm
  
图1 芦丁对照品与供试品紫外-可见扫描图谱
Fig.1 The UV-visible scanning maps of rutin and
Salix caprea L.extracts
处吸光度值相差小于0.002,故在501nm波长处测其吸
光度值[13]。
2.2 静态吸附试验
2.2.1 树脂筛选 不同类型树脂吸附解吸效果见表1,
吸附效果分别为 AB-8>聚酰胺>D101>HZ841>
HPD600,但从解吸率可以看出,聚酰胺树脂解吸量最
低,而AB-8与D101具有良好的解吸效果。
2.2.2 AB-8与D101静态吸附动力学特性 根据表1
测得各组吸附率和解吸率结果可知,从中选出纯化黄花
柳花黄酮效果较好的2种树脂,进行动力学研究。由图
2可知,AB-8树脂在4h后吸附率逐渐趋于平缓,而
D101树脂在4h后吸附率略有上升趋势。数据表明,
AB-8树脂属于快速吸附平衡型树脂且AB-8吸附率和
解吸率都优于D101树脂,故选择AB-8树脂纯化黄花柳
花提取物。
2.2.3 黄花柳花待纯化液pH值对吸附作用的影响 
上样液pH值为2.2、3.2、4.2、5.2、6.2、7.0时,黄花柳花
对总黄酮吸附率分别为68.56%、69.63%、71.21%、
67.91%、64.32%、58.07%。随着pH值降低,总黄酮吸
附率逐渐增大,这可能是由于黄花柳花待纯化液呈弱酸
性,在酸性条件下多以分子的形式存在,故上样液偏酸
性时,有利于树脂对总黄酮的吸附。因此,选取上样液
pH值为4.2时为最佳吸附条件。
  表1 不同型号树脂物理参数及吸附解吸性能
  Table 1 Adsorption and desorption properties and physical properties of diferent types of macroporous resin
树脂类型
The type of
resin
极性
Polarity
平均孔径
Average pore size
/nm
粒径范围
Range of particle size
/mm
饱和吸附量
Saturated adsorption capacity
/(mg·g-1)
吸附率
Adsorption eficiency
/%
解吸量
Desorption capability
/(mg·g-1)
洗脱率
Desorption eficiency
/%
HPD600 极性 85.0  0.3~1.20  24.58  57.30  17.82  74.54
HZ841 非极性 90.0  0.3~1.20  26.57  61.93  23.56  81.16
D101 非极性 25.0~28.0  0.3~1.25  30.07  70.10  27.84  90.42
AB-8 弱极性 13.5  0.3~1.25  31.22  72.77  30.00  97.53
聚酰胺 弱极性 无 0.3~1.25  30.81  71.83  11.70  39.39
图2 AB-8和D101静态吸附曲线
Fig.2 Static absorption curves of AB-8and D101
2.3 AB-8分离纯化黄花柳花总黄酮工艺研究
2.3.1 上样流速对吸附量的影响 当待纯化液上样流
速为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mL/min时,黄花柳花对总黄
酮吸附率分别为75.90%、74.55%、72.43%、66.57%、
61.50%。由此可知,当上样流速不断增大时,树脂吸附
的黄酮在逐渐减少,这可能是由于上样流速过快,导致
样品未充分吸附在树脂上就已流出,其上样流速越慢,
吸附效果越好[14],但0.5mL/min与1.0mL/min上样
流速相比,二者的吸附率相差较小。为了节省时间,选
择1.0mL/min作为最佳的上样速度。
2.3.2 上样液质量浓度对吸附的影响 当上样液浓度
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为12.42、6.21、3.13、1.57、0.70g/L(pH 4.2),黄花柳花
对黄酮的吸附率分别为65.70%、69.97%、73.75%、
70.40%、68.52%;随着上样浓度不断增大,待纯化液粘
度增大,形成传递阻滞,不利于上样液的吸附,而样品溶
液浓度过低时,也不易吸附在树脂上,故选择3.13g/L
为最佳上样浓度。
2.3.3 样品最大吸附量确定 对其泄漏曲线考察,可最
大限度的充分利用树脂的吸附效果,一般泄漏量为上样
浓度的1/10时,吸附效果较好,故选择合适的上样量,能
有效利用树脂。由图3可知,初始阶段吸附效果较好,
当待纯化液上样量为110mL开始发生明显泄漏,此时
树脂上样量为20g,故选择黄花柳花树脂上样量为
5.5mL/g。
图3 AB-8动态吸附泄漏曲线
Fig.3 Dynamic adsorption curve of AB-8
2.3.4 洗脱剂乙醇体积分数筛选 由图4可知,随着乙
醇浓度的增大,黄花柳花总黄酮解吸率随之增加,当乙
醇浓度70%时,解吸率与黄酮纯度均达到最大值,但乙
醇浓度继续增大时,洗脱液中非极性杂质增多,黄酮纯
度降低,解吸效果也随之减弱。故选择乙醇浓度为70%
作为洗脱溶剂。
图4 乙醇浓度-解吸率、纯度关系
Fig.4 Alcohol concentration with desorption rate,
purity relationship
2.3.5 洗脱速率对解吸率的影响 70%乙醇洗脱流速
为1.0、2.0、4.0、6.0、8.0mL/min时,其黄酮解吸率分别
为78.48%、79.63%、74.72%、69.55%、62.49%。说明
随着洗脱剂流速增大解吸率降低,这是因为在乙醇浓度
相同的情况下,乙醇流速过大,洗脱剂还未充分洗脱树
脂上吸附的黄酮就已经流出柱外,因此,洗脱流速应比
较小,但流速过低将导致整个洗脱过程时间变长,生产
周期延长,故选择洗脱速率为2.0mL/min。
2.3.6 洗脱剂用量 由图5可知,洗脱剂用量为2BV
时,洗脱液中黄酮含量最高,洗脱剂用量为6BV时,其
中黄酮含量仅为1.41mg,为节约工艺成本,因此选用
6BV的70%乙醇可以基本洗脱完全。
图5 AB-8的动态解吸曲线
Fig.5 Dynamic desorption curve of AB-8
2.4 AB-8纯化工艺验证
为验证优选工艺的可行性,按照已优选的最佳工艺
条件:待纯化液pH值为4.2,上样质量浓度为3.13g/L,
树脂的上样量5.5mL/g,上样液流速1.0mL/min,依次
用10BV水洗脱,6BV 70%乙醇洗脱,进行5次平行试
验,洗脱液浓缩至干,称重。按(4)式测定计算得总黄酮
的质量分数,结果总黄酮纯度分别为52.18%、52.57%、
51.31%、52.07%、51.82%,结果表明,在上述工艺条件
下 AB-8树脂对黄花柳花总黄酮的吸附纯化效果好,且
总黄酮的纯度稳定。
3 讨论
该试验对线性关系、精密度、回收率等方法学进行
考察,表明该含量测定方法稳定有效,能够作为测定黄
花柳花总黄酮依据。采用以大孔吸附树脂为分离基质
对黄花柳花总黄酮进行了工艺纯化研究的方法,通过静
态下吸附与解吸试验比较了5种不同树脂对黄花柳花
总黄酮的吸附效果,选取吸附及解吸量较高的树脂研究
其吸附动力学过程,结果表明,AB-8大孔吸附树脂能实
现总黄酮的快速吸附平衡,且对黄花柳花总黄酮吸附解
吸效果优于其它树脂。根据动态吸附洗脱试验考察了
上柱原液总黄酮浓度、流速、洗脱剂及其用量等条件对
总黄酮纯度的影响,最终得出了最佳纯化工艺。
该试验对比了极性、弱极性及非极性树脂对黄花柳
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花总黄酮吸附性能的影响,结果显示弱极性与非极性类
树脂对黄花柳花总黄酮吸附性能较佳[15]。试验过程中
发现上样液浓度对树脂吸附效果影响较大,若浓度过
大,则溶液粘度增大,容易导致树脂内部对于黄酮的吸
附效果减弱,使得部分黄酮未能及时吸附。而上样液浓
度过低时,虽有利于树脂充分吸附黄花柳花总黄酮,但
同时导致上样体积增大,在一定流速内,引起上样流速
大于传质速度,从而导致吸附未彻底就已流出,故在试
验过程中应选择合适的上样浓度。按上述工艺对黄花
柳花中的总黄酮进行富集,总黄酮由纯化前(4.60±
0.27)%提高至(51.99±0.47)%,该方法能够有效提高
黄花柳花总黄酮含量,为进一步开发黄花柳花药理作用
的有效成分奠定一定物质基础。
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Purification of Total Flavonoids From the Flowers of Salix caprea L.by
the Macroporous Adsorption Resin
FANG He,SONG Wangdi,CHEN Wen
(Colege of Pharmacy,Shihezi University,Shihezi,Xinjiang 832000)
Abstract:Taking Salix caprea L.as material,the optimum technological parameters of the purification process of total
flavones fromSalix caprea L.flowers with macroreticular resins was explored.The contents of total flavonoids were
determined by using UV-Vis spectrum.Five kinds of resins were examined by static test.Purification conditions were
investigated by using dynamic adsorption and desorption experiment.The results showed that AB-8macroporus resin had
good adsorption and desorption properties for favonoids in Salix capreaflowers.The optimal refined conditions were as
folows:the velocity of sample solution 1.0mL/min and pH 4.2,sample concentration of 3.13g/L,the loaded amount of
5.5mL/g,washing with distiled water 10BV,then eluted with 6BV of 70%ethanol at 2.0mL/min.Under those
optimum conditions,the purity of total flavonoids and the recovery was up to 51.99%.AB-8macroreticular absorptive
resin could efectively separate and purify total flavones fromSalix capreaflowers,the purity coeficient thus was over
50%,which was in line with the study of efective components of herbal medicine.
Keywords:Salix capreaflowers;macroporous resin;total flavonoids;purification technology
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