全 文 ：Science and Technology of Food Industry 研究与探讨
2012年第13期
菥蓂（Thlaspi arvense Linn）属于双子叶植物纲
十字花科，分布于中国大部分地区[1]。全草可入药，具
有清肝明目，清热利尿等功效，主治肾炎、子宫内膜
炎等[2-3]。黄酮类化合物是菥蓂中很有价值的一类化
学成分，具有较强的抗氧化活性，能起到广谱抑菌、
消炎和抗毒素的作用[4]。目前对菥蓂化学成分方面的
研究仅仅在其特殊成分黑芥子苷上，而对菥蓂总黄酮
的研究还不充足和深入。大孔树脂是一种较常见的
分离纯化材料，近年来其在许多物质的分离纯化中都
显示出了巨大的优势，大孔树脂具有表面积大，交换
速度快，机械强度高，抗污染能力强，物理化学性质
稳定，再生简便，解吸条件温和，使用周期长，易于构
成闭路循环，节省费用等诸多优点，目前已经在天然
产物工业化提取分离中得到广泛应用[5-9]。本文选用
10种树脂，比较其对菥蓂总黄酮的吸附和解吸性能，
并对吸附和解吸性能较好的树脂作了进一步的研
究，以期为大孔吸附树脂在菥蓂总黄酮分离纯化的工
业生产中提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
菥蓂 广西壮族自治区花红药业股份有限公
司；大孔吸附树脂DM301、DM130、X-5、DA201、AB-8、
S-8 南开和成科技有限公司；HPD722、HPD826、
D101、ADS-17 沧州宝恩吸附材料有限公司；芦丁标
准品 中国药品生物制品检定所；硝酸钠、氢氧化钠、
硝酸铝等 均为分析纯。
UV-2550型紫外可见分光光度计 日本岛津；
RE-2000型旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂；摇
床振荡器 江苏太仓市实验设备厂；DZF-6020真空
干燥箱 上海博迅实业有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 大孔树脂预处理[10] 无水乙醇浸泡树脂24h，
使其充分溶胀，用无水乙醇洗至流出液加水无白色浑
浊现象出现，蒸馏水洗至无乙醇味。再用质量分数为
1%的HCl浸泡4h，蒸馏水洗至近中性。然后用质量分
数为4%的NaOH浸泡4h，蒸馏水洗至近中性。最后用
含质量分数为4%的NaCl和4%的Na2CO3的混合溶液
浸泡4h，蒸馏水洗至中性，待用。
1.2.2 菥蓂总黄酮样品液的制备 称取500g菥蓂粉
末，按料液比为1∶10加入蒸馏水，加热回流提取2次，
每次4h，过滤，合并滤液，用旋转蒸发仪浓缩至膏状，
加入体积分数为70%的乙醇醇沉，静置24h，抽滤，浓
收稿日期：2011－11－07 * 通讯联系人
作者简介：马荣锴（1988-），男，研究方向：天然产物化工。
基金项目：广西自然科学基金重点项目（2010GXNSFD013040）；广西
科技攻关项目（桂科攻11107010-3-5）。
大孔树脂对菥蓂总黄酮的
静态吸附分离特性研究
马荣锴，王立升*，黎铉海*，刘 旭，杨 华
（广西大学化学化工学院，广西南宁 530004）
摘 要：采用静态法考察了10种大孔树脂对菥蓂总黄酮的吸附和解吸性能，筛选出较优的3种树脂HPD722、D101和
AB-8，并进一步研究这3种树脂的静态吸附和解吸动力学特性，其中HPD722树脂略优于另外2种树脂。 HPD722树脂
静态吸附行为结果表明，平衡数据符合Langmuir等温吸附方程和Langmuir平衡吸附速率方程。
关键词：菥蓂，总黄酮，大孔树脂，静态吸附
Study on absorption properties of the macroporous resin for
flavonoids from Thlaspi arvense Linn
MA Rong-kai，WANG Li-sheng*，LI Xuan-hai*，LIU Xu，YANG Hua
（School of Chemistry and Chemical Engineering，Guangxi University，Nanning 530004，China）
Abstract：Ten types of macroporous resin were selected to compare their adsorbing and desorbing performances
for flavonoids from Thlaspi arvense Linn，and 3 of them，namely HPD722，D101 and AB-8 resins showed good
behaviors and were selected to investigate the static adsorption and desorption properties. And HPD722 resin，
which was better than the other 2 resins，showed that the equilibrium datas were fitted to the Langmuir isotherm
and Langmuir adsorption rate equation.
Key words：Thlaspi arvense Linn；flavonoids；macroporous resin；static adsorption
中图分类号：TS201.2 文献标识码：A 文 章 编 号：1002-0306（2012）13-0096-04
96
研究与探讨
2012年第13期
Vol . 33 , No . 13 , 2012
缩，置于水浴锅上挥干，最后用真空干燥箱干燥，得
干样品。取一定量干样品，加蒸馏水溶解定容，制备
样品液，待用。
1.2.3 菥蓂总黄酮含量的测定
1.2.3.1 标准曲线的绘制[11] 准确称取芦丁对照品
0.0320g，用体积分数为60%的乙醇溶解定容至100mL，
分别取1、2、3、4、5、6、7mL置于25mL的容量瓶中，加
入质量分数为5%的NaNO2溶液1mL，摇匀，间隔6min
后加入1mL质量分数为10%的Al（NO）3溶液，再隔6min
后加入5mL质量分数为4%的NaOH溶液，用体积分数
为60%的乙醇定容至25mL。以空白溶液为参比液。于
505nm波长处测其吸光度。以吸光度值A为纵坐标，
芦丁对照品溶液的浓度C为横坐标，绘制标准曲线，得
回归方程A=8.8217C-0.0065，R2=0.9998。
1.2.3.2 各样品溶液中总黄酮含量的测定 取1mL待
测样品溶液置于25mL容量瓶中，加入1mL质量分数为
5%的NaNO2溶液并摇匀，间隔6min后加入1mL质量分
数为10%的Al（NO）3溶液，再隔6min后加入5mL质量
分数为4%的NaOH溶液，最后用体积分数为60%的乙
醇定容至25mL。以空白溶液为参比液，测其吸光度，
通过标准曲线计算出样品液的浓度。
1.2.4 树脂的筛选
1.2.4.1 大孔吸附树脂理化性质 所用十种大孔吸
附树脂的部分特性见表1。
1.2.4.2 静态吸附与解吸实验 准确称取预处理好
的十种大孔树脂各5g于具塞锥形瓶中，加入一定量
的菥蓂总黄酮水溶液，置于摇床中在室温下振荡吸
附24h，测定吸附液的吸光度，并计算其吸附率与吸
附量。
将上述吸附过的树脂用蒸馏水洗涤后，放回锥形
瓶中，加入一定体积的体积分数为60%的乙醇溶液，
置于摇床中在室温下振荡解吸24h，测定洗脱液的吸
光度，并计算解吸率。
吸附率、吸附量以及解吸率的计算公式如下：
吸附率（%）= C0-CrC0
×100
吸附量=（C0-Cr）Vm
解吸率（%）= CdVdC0-Cr
×100
式中：C0为菥蓂总黄酮水溶液初始浓度（mg/mL）；
Cr为吸附液中总黄酮浓度（mg/mL）；Vd为吸附液体积
（mL）；m为抽虑抽干的树脂的质量（g）；Cd为洗脱液浓
度（mg/mL）；V为洗脱液体积（mL）。
1.2.4.3 温度对树脂静态吸附解吸性能的影响 根
据吸附率和解吸率的测定结果选择三种较理想的大
孔树脂，准确称取所选的三种大孔树脂各5g于具塞锥
形瓶中，加入一定量的菥蓂总黄酮水溶液，置于摇床
中分别在恒温20、30、40、50℃的条件下振荡吸附24h，
测定吸附液的吸光度，并计算其吸附率。
将上述吸附过的树脂用蒸馏水洗涤后放回锥形
瓶中，加入一定体积的体积分数为60%的乙醇溶液，
置于摇床中相应的分别在恒温20、30、40、50℃的条
件下振荡解吸24h，测定洗脱液的吸光度，并计算解
吸率。
1.2.4.4 静态吸附解吸动力学实验 准确称取
1.2.4.3中用到的三种大孔树脂各5g，置于具塞锥形瓶
中，加入一定量的菥蓂总黄酮水溶液，置于摇床中在
恒温30℃下振荡吸附，分别在0、0.25、0、5、1、2、3、4、
6、8、10.75、23h取样测定吸附液的吸光度，并计算其
吸附量。以不同时刻大孔树脂的吸附量为纵坐标，时
间为横坐标作图，绘制大孔树脂的静态吸附动力学
曲线。
将上述吸附过的树脂用蒸馏水洗涤后放回具塞
锥形瓶中，加入一定体积的体积分数为60%的乙醇
溶液，置于摇床中在恒温30℃下振荡解吸，分别在0、
0.167、0.5、1、1.5、2.5、4.5、7.5、10.25、22.25、23.75h取样
测定解吸液的吸光度，并计算其解吸率。以不同时刻
的解吸率为纵坐标，时间为横坐标作图，绘制大孔树
脂的静态解吸动力学曲线。
1.2.5 吸附等温线的测定 根据静态吸附与解吸动
力学实验结果选出最优的一种大孔树脂，取5个具塞
锥形瓶，分别准确称取该大孔树脂5g置于其中，再加
入一定体积不同浓度的菥蓂总黄酮水溶液，置于摇床
中恒温30℃振荡吸附24h，测定平衡吸附液吸光度，并
计算平衡浓度和大孔树脂平衡吸附量。以大孔树脂
平衡吸附量为纵坐标，平衡浓度为横坐标，绘制吸附
等温线。
2 结果与讨论
2.1 大孔树脂的筛选
2.1.1 不同树脂对菥蓂总黄酮的静态吸附和解吸实
验 准确称取预处理好的树脂各 5g，分别加入
0.026mg/mL的菥蓂总黄酮水溶液40mL，测得各树脂
对菥蓂总黄酮的静态吸附率和解吸率如图1、图2
所示。
在选择的十种树脂中，X-5和D101树脂为非极
性树脂，HPD722和AB-8树脂为弱极性树脂，这4种树
脂的吸附率均较大，可能是由于被吸附的黄酮类物
质与这几种树脂的极性较接近，且这4种树脂的比表
面积均较大。S-8树脂吸附率最高，但其解吸率太低。
解吸率的大小主要取决于吸附树脂与被吸附物质的
结合力的强弱，X-5、D101、HPD722和AB-8树脂吸附
极性较弱的物质的结合力为范德华力，结合力较弱，
解吸率较高。S-8树脂吸附极性较大的物质的吸附力
为氢键，结合力太强，解吸率低。综合吸附率和解吸
树脂类型 X-5 D101 HPD722 AB-8 DM130 DM301 DA201 S-8 HPD826 ADS-17
极性 非极性 非极性 弱极性 弱极性 中极性 中极性 极性 极性 氢键 氢键
比表面积（m2/g） 500~600 ≥400 485~530 480~520 500~550 ≥330 ≥150 100~120 500~600 90~150
平均孔径（nm） 29~30 10~11 13~14 13~14 9~10 28~30 9~10 25~30
表1 各树脂的主要理化性质
Table 1 Characteristics of the macroporous resins
97
Science and Technology of Food Industry 研究与探讨
2012年第13期
图2 10种大孔树脂的解吸率
Fig.2 The desorption rate of 10 types of macroporous resins
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
解
吸
率
（
%）
X-5 D101 HPD722 AB-8 DM130 DM301 DA201 S-8 HPD826 ADS-17
树脂种类
图1 10种大孔树脂的吸附率
Fig.1 The adsorption rate of 10 types of macroporous resins
100
90
80
70
60
50
40
吸
附
率
（
%）
X-5 D101 HPD722 AB-8 DM130 DM301 DA201 S-8 HPD826 ADS-17
树脂种类
率，根据图1、图2结果，选取D101、HPD722和AB-8
进行吸附动力学特性测定，对这3种树脂进行进一步
筛选。
2.1.2 温度对树脂静态吸附解吸性能的影响 以吸
附率作为评价指标，温度对D101、HPD722和AB-8三
种树脂的吸附性能影响见图3。图3表明，在20～50℃
范围内三种树脂均随着温度的升高吸附率降低。以
解吸率作为评价指标，温度对这三种树脂的解吸性能
影响见图4。图4表明，在20～50℃范围内三种树脂均
随着温度的升高解吸率升高。故吸附温度宜控制在
20～30℃之间，解吸温度宜控制在30～50℃之间。
2.1.3 静态吸附与解吸动力学特性测定 仅用吸附
率与解吸率来评价一种树脂的分离特性是不够的，
在吸附时间足够长的情况下可能很多树脂都有较大
的吸附率，但可能有些达到平衡需要的时间很长，在
实际生产中将降低生产效率，不适合工业生产。D101、
HPD722和AB-8树脂对菥蓂总黄酮的静态吸附动力
学曲线如图5所示。从图5可以看出，三者对菥蓂总黄
酮的吸附过程类似，均为快速平衡型，三者在3h内均
基本达到平衡，但三者中HPD722树脂的吸附量要稍
高于其它两种树脂。
D101、HPD722和AB-8树脂对菥蓂总黄酮的静
态解吸动力学曲线如图6所示。从图6可以看出，三者
均在很短时间内（10min）便解吸完全，且解吸率都很
高，并且相差很小。
综合考虑，HPD722树脂为吸附分离菥蓂总黄酮
较为理想的树脂。该树脂的解吸是一个极快速的过
程且解吸率很高，故在后续实验中着重研究其吸附
过程。
2.2 HPD722型大孔吸附树脂静态吸附等温线测定
通过上述实验优选出了HPD722树脂进行进一
图3 温度对大孔树脂吸附菥蓂总黄酮的影响
Fig.3 Influence of temperature on the absorption rate of flavonoids
90
88
86
84
82
80
吸
附
率
（
%）
10 20 30 40 50 60
温度（℃）
HPD722
D101
AB-8
图4 温度对大孔树脂解吸菥蓂总黄酮的影响
Fig.4 Influence of temperature on the desorption rate of flavonoids
100
90
80
70
60
50
解
吸
率
（
%）
10 20 30 40 50 60
温度（℃）
HPD722
D101
AB-8
图5 大孔树脂吸附时间-吸附量关系
Fig.5 The relation between absorption capacity and time
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
吸
附
量
（
m
g/
g）
0 5 10 15 20 25
时间（h）
HPD722
D101
AB-8
图6 大孔树脂解吸时间-解吸率关系
Fig.6 The relation between desorption rate and time
100
80
60
40
20
0
解
吸
率
（
%）
0 5 10 15 20 25
时间（h）
HPD722
D101
AB-8
图7 HPD722树脂吸附等温线
Fig.7 Adsorption isothermal curve on resin HPD722
4.2
4
3.8
3.6
3.4
3.2
3
吸
附
量
（
m
g/
g）
0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16
平衡浓度（mg/mL）
98
研究与探讨
2012年第13期
Vol . 33 , No . 13 , 2012
[20] Hadfield JR ， Holker SE . The biosynthesis of fungal
metabolites ， Part Ⅱ ， The β -oxo - lactone equivalents in
rubropunctatin and monascorubrin [J]. J Chem Soc （C），1967：
751-755.
[21] Xu Ganrong， Chen Yun， Yu Huiling. HPLC fluorescence
method for determination of citrinin from Monascus cultures [J].
Archiv fur Lebensmittelhygiene，2003（4）：82-84.
[22] 周波，吴吉林，朱明军，等. 基于代谢途径提高红曲黄色素
生成及控制桔霉素产生的研究 [J]. 食品科技 ，2011，36（2）：
242-247.
步的吸附实验。HPD722大孔树脂吸附等温线的测定
见图7。
由图7可以看出在一定范围内大孔树脂对菥蓂
总黄酮的吸附量随着平衡浓度的增加而增加，表明适
当增加样液浓度可以增加大孔树脂的吸附量。用不
同的吸附剂吸附不同的物质时，吸附等温线可有多种
形状。Brunauer等[12]把典型的吸附等温线分为5种。图
7比较符合Langmuir型，说明大孔树脂对菥蓂总黄酮
的吸附可推测为单分子层的物理吸附。
Langmuir等温吸附方程为[13]：CeQe
= CeQmax
+ 1aQmax
式中：Ce为平衡浓度（mg/mL）；Qe为平衡吸附量
（mg/g）；Qmax为树脂最大吸附量（mg/g）；a为吸附作用
的平衡常数。
以 CeQe
对Ce作图得一直线，斜率为 1Qmax
，截距为
1
aQmax
。得到的线性方程为y=0.2036x+0.0052，R2=
0.9845。Langmuir方程对HPD722树脂吸附等温线有
较好的拟合效果，因此在所研究浓度范围内，HPD722
树脂对菥蓂总黄酮的吸附可推测为单分子层吸附，
并可计算得到其最大吸附量为4.912mg/g。
2.3 HPD722型大孔吸附树脂静态吸附动力学特性
测定
图8为HPD722树脂对菥蓂总黄酮吸附量与时间
关系，在0～3h内的吸附速率较快，3h后吸附量增加缓
慢，说明吸附已基本达到平衡，该过程为快速吸附平
衡过程。假设菥蓂总黄酮在HPD722树脂表面的吸附
为单分子层吸附，以Langmuir单分子层吸附模型对
0～3h内的吸附过程进行拟合。
Langmuir平衡吸附速率方程：-ln 1- QtQe! =kt
式中：Qt为t时刻树脂吸附量（mg）；Qe为树脂平衡
吸附量（mg）；k为吸附速率常数；t为吸附时间，（h）。
以-ln 1- QtQe! 对 t做图，拟合得到的直线为y=
0.8359x+0.913，R2=0.9887。线性关系较好，进一步说
明HPD722树脂对菥蓂总黄酮的快速吸附平衡过程
可能为单分子层吸附。
3 结论
对十种大孔吸附树脂的静态吸附和解吸性能进
行比较，筛选得出HPD722型大孔吸附树脂对菥蓂总
黄酮具有较好的吸附和解吸性能。动力学结果表明，
平衡数据能够较好的应用Langmuir等温吸附方程和
Langmuir平衡吸附速率方程进行拟合。
参考文献
[1] 罗鹏，张兆清，杨毅，等. 川西草原十字花科油料植物资源
的研究和利用[J]. 自然资源学报，1993，8（3）：281-285.
[2] 张宗舟. 食用菥蓂的生物学特性与加工 [J]. 特种经济动植
物，2005（8）：25.
[3] 刘邦强，胡建华 .同名异科3种中药的鉴别 [J]. 时珍国医国
药，2004，15（2）：100.
[4] 张鞍灵，刘国强，马琼，等. 黄酮类化合物生物活性与结构
的关系[J]. 西北林学院学报，2001，16（2）：75-79.
[5] 鄢贵龙，纪丽莲.大孔树脂对茄尼醇吸附行为的研究[J]. 离
子交换与吸附，2009，25（4）：346-352.
[6]徐清萍，何培新，朱广存 .大孔树脂分离怀菊花黄酮的研究
[J]. 食品工业科技，2011，32（4）：103-106.
[7]李娜，鲁晓翔.大孔吸附树脂分离纯化红花总黄酮的研究[J].
食品工业科技，2011，32（4）：276-279.
[8]吴亮亮，石雪萍，张卫明 .大孔吸附树脂分离纯化花椒总黄
酮的研究[J]. 食品工业科技，2011，32（7）：260-266.
[9]汪洋，吴剑，曾凡坤 .大孔树脂纯化柑橘皮渣类黄酮的工艺
研究[J]. 食品工业，2011（10）：34-37.
[10] 刘力恒，王立升，冯丹丹，等. 大孔树脂对小叶榕叶的总黄
酮吸附分离特性[J]. 精细化工，2009，26（3）：293-298.
[11] 龙光锦，黄晔，姜林华，等. 榕树叶中总黄酮的提取及鉴别
[J]. 时珍国医国药，2006，17（8）：1425-1426.
[12] 史作清，施荣富 .吸附分离树脂在医药工业中的应用 [M].
北京：化学工业出版社，2008：27-28.
[13] Min Gao，Wei Huang，Chun -Zhao Liu. Separation of
scutellarin from crude extracts of Erigeron breviscapus （vant.）
Hand. Mazz. by macroporous resins [J]. Journal of
Chromatography B，2007，858：22-26.
图8 HPD722大孔树脂吸附时间-吸附量关系
Fig.8 The relation between absorption capacity and time on
HPD722 resin
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
吸
附
量
（
m
g/
g）
0 5 10 15 20 25
吸附时间（h）
##############################################
（上接第95页）
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