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蕤核叶总黄酮分离纯化工艺的研究



全 文 :蕤核叶总黄酮分离纯化工艺的研究
韩蕾1,赵国建2,李雪姣1,邰源临3,魏学智1,*
(1.山西师范大学生命科学学院,山西临汾 041004;2.山西师范大学工程学院,山西临汾 041004
3.水利部水土保持植物开发管理中心,北京 100083)
摘 要:采用可见分光光度计测定蕤核叶总黄酮的含量,以总黄酮的吸附率、解析率为指标,比较分析 AB-8、DM-
130、HPD-100、HPD-600 4种树脂对蕤核叶总黄酮的分离纯化效果,确定最佳树脂型号及其最佳工艺条件。结果表
明:AB-8对蕤核叶总黄酮吸附性能最好,吸附率为 76.93 %,解吸率为 81.93 %;最佳工艺条件为提取液 pH为 4.0,上
样液的浓度为 1 mg/mL~2 mg/mL,上样量与树脂的比例 8 ∶ 1;洗脱剂选用 60 %乙醇,用量 4 BV(柱体积)。蕤核叶总黄
酮的含量在未纯化之前为 15.3 %,在最佳条件纯化之后可达到 48.6 %。
关键词:蕤核叶片;总黄酮;大孔吸附树脂;分离纯化
Separation and Purification Process of Total Flavonoids from Prinsepia uniflora Leaves
HAN Lei1,ZHAO Guo-jian2,LI Xue-jiao1,TAI Yuan-lin3,WEI Xue-zhi1,*
(1.College of life Science,Shanxi Normal University,Linfen 041004,Shanxi,China;2. Project Academy,
Shanxi Normal University,Linfen 041004,Shanxi,China;3. Plant Development Center for Soil and Water
Conservation Ministry of Water Resources,Beijing 100083,China)
Abstract:The visible spectrophotometer to measure the content of total flavonoids brought Prinsepia uniflora
Batal. leaves ,the adsorption rate and desorption rate of AB-8,DM-130,HPD-100,HPD-600 four kinds of
macroporous resins were analysed to determine the suitable resin and its optimum process conditions. The results
indicated:AB -8 resin was best absorbent for the total flavonoids in Prinsepia uniflora Batal.leaves, the
adsorption rate was 76.93 % ,the desorption rate was 81.93 %.The optimum technical conditions were that the
pH of extracts was 4.0, the concentration of sample solution was 1 mg/mL-2 mg/mL, the ratio of absorbing
solution to resin was 8 ∶ 1,the eluting solution was 60 % ethanol, the volume of the eluting solution was 4 BV.
The content of total flavonoids brought Prinsepia uniflora leaves in not before purification for 15.3 %, in the best
condition after purification can reach 48.6 %.
Key words:Prinsepia uniflora Batal.leaves;total flavonoids;macroreticular absorption resin;separation and
purification
基金项目:国家自然科学基金(30972396)
作者简介:韩蕾(1987—),女(汉),硕士,从事植物中活性成分的
研究。
*通信作者:魏学智(1956—),男(汉),教授,从事植物学研究。
食品研究与开发
Food Research And Development
2013年 11月
第 34卷第 21期
DOI:10.3969/j.issn.1005-6521.2013.21.009
蕤核(Prinsepia uniflora Batal.)又名蕤李子(救荒
本草),扁禾木(树木分类学),茹茹(山西)等,属蔷薇科
(Rosaceae) 李亚科(Prunnoideae focke) 扁核木属
(Prinsepia Royle)的落叶灌木。主要分布于河南、山西、
陕西、内蒙古等省区,生长在 900 m~1 100 m山坡阳处
或山脚下,是喜光、耐旱、耐寒的阳性树种。果实风味
独特,酸甜适口,果仁可入药,养肝明目,是一种具有经
济价值野生植物资源[1]。黄酮类化合物(flavonoids)是高
等植物体内普遍存在的一大类重要的次生代谢产物,
对人类的衰老、肿瘤、心血管等疾病的预防和治疗具
有重要意义[2-3]。
目前有关蕤核黄酮类物质的研究报道甚少[4],对总
黄酮分离纯化的工艺条件未见报道,因此本试验选取
4种大孔树脂进行静态吸附解吸及静态动力学研究,
筛选出最佳的树脂类型并确定其最佳工艺条件,为蕤
核叶总黄酮的分离纯化奠定了理论基础。
分离提取
29
1 材料与方法
1.1 材料
供试材料蕤核叶片,于 2011年 8月采自山西省
临汾市龙祠村。叶片除杂、洗净、烘干,用粉碎机粉碎,
过 60目筛置于塑封袋中备用。
1.2 仪器
RE-52A型旋转蒸发仪:上海青浦沪西仪器厂;
SHB-Ⅱ型循环水式多用真空泵:郑州长城科工贸有限
公司;721型可见分光光度计:上海天普分析仪器有限
公司;101- 3BS型电热鼓风干燥箱:金坛市荣华仪器
有限公司。
1.3 方法
1.3.1 树脂的预处理
用无水乙醇浸泡 24 h,使树脂充分溶脂,以湿法
装柱,乙醇洗脱至流出液乙醇-水(1 ∶ 5)不成白色浑浊
为止,然后用蒸馏水洗至无醇味,取出树脂备用[5]。
1.3.2 蕤核叶总黄酮提取液制备和含量测定
取叶片粉末适量,按料液比 1 ∶ 25,体积分数为
60 %乙醇在 70 ℃超声波仪器中,辅助提取 50 min 后
抽滤,重复 3 次,合并滤液浓缩,用石油醚反复萃取
直到醚相基本无色,去除色素等脂溶性的杂质,水
相用 3 倍~4 倍量 95 %乙醇沉淀去除多糖、蛋白质
等杂质 [6]。
测定含量参照梁晓华[7]的方法,以芦丁为标准品,
510 nm处测吸光值,绘制标准曲线,得到回归方程:A =
0.011 3C + 0.000 5(R2=0.999 8),式中:C为总黄酮浓度,
(mg/L);A为吸光度。
1.3.3 静态吸附与解析
准确称取处理好的 4种树脂 1 g置于 100 mL锥
形瓶中,加入黄酮提取液 45 mL,封口后,室温下振荡
24 h,使其充分吸附后,吸取上层液按 1.3.2的方法测
定黄酮浓度。将静态吸附饱和后的 4种树脂抽滤干,
转至另 4个干净的 100 mL锥形瓶中,加入 60 %乙醇
溶液 45 mL,封口后,室温下振荡解吸 24 h,同法测定
解吸液中黄酮浓度。计算各大孔树脂对蕤核叶片黄酮
的静态吸附量、解吸率[8]。
吸附量(mg/g)=(提取液浓度-吸附后剩余溶液浓
度)×上样液体积/树脂质量
解吸率=[解吸液浓度×洗脱液体积/(提取液浓度-
吸附后剩余溶液浓度)×上样液体积] ×100 %
1.3.4 静态吸附动力学分析
准确称取处理好的大孔树脂 1.00 g于 100 mL锥
形瓶中,加入 45 mL提取液后振荡至吸附平衡,每隔
1 h取上层液测定吸光值,绘制吸附动力学曲线。
1.3.5 最适树脂分离纯化黄酮的工艺条件
1.3.5.1 提取液 pH的筛选
取 2 g预处理后的树脂于 100 mL锥形瓶中,分别
加入 pH2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0的提取液,吸附饱
和后测定黄酮的浓度,计算不同 pH条件下树脂的吸
附量。
1.3.5.2 上样液浓度的筛选
取 2 g预处理后的树脂于 100 mL锥形瓶中,依次
加入 50 mL 不同浓度的提取液 1、2、3、4、5 mg/mL,充
分吸附后测定黄酮浓度。
1.3.5.3 上样量的筛选
取 2 g预处理后的树脂于 100 mL锥形瓶中,分别
加入 10、16、20、26、30 mL的提取液,充分吸附后测定
黄酮的浓度。
1.3.5.4 洗脱剂浓度的筛选
将经过预处理的树脂湿法装柱,按照已确定的最
佳条件上样,充分吸附后,蒸馏水洗至无糖反应
(Molish反应),用浓度分别为 30 %、40 %、50 %、60 %、
70 %、80 %的乙醇溶液洗脱,洗脱流速为 2 mL/min,测
定黄酮的浓度。
1.3.5.5 洗脱剂用量的筛选[9]
按照最佳条件上样、吸附和洗脱,洗脱速度为
2 mL/min,每收集 0.5 BV体积测定其黄酮的浓度,共
收集 6 BV体积,绘制洗脱曲线,确定洗脱剂的用量。
2 结果与分析
2.1 4种树脂的静态吸附率和解析率
4种树脂的静态吸附率和解析率,结果见表 1。
大孔吸附树脂的纯化是利用特殊的吸附剂-大孔
吸附树脂的吸附性和分子筛相结合的原理,从提取液
中有选择地吸附住有效成分,去除杂质[10-11]。不同的树
脂对于黄酮的纯化效果不同,为了更大限度的回收有
效成分黄酮,考察树脂的吸附率和解析率尤为重要。
由表 1可知,大孔树脂 AB-8吸附率为 76.96 %,DM-
130吸附率为 75.44 %,两种树脂的吸附效果接近,从
解析率来看,AB-8的解析率明显的高于另外 3种树
表 1 不同型号树脂饱和吸附率和解析率
Table 1 Adsorption capacity and desorption rate of different kinds
of macroporous resins
树脂型号 吸附率/% 解析率/%
AB-8 76.96 81.93
DM-130 75.44 75.68
HPD-100 72.91 69.43
HPD-600 67.85 66.51
分离提取韩蕾,等:蕤核叶总黄酮分离纯化工艺的研究
30
脂,达到 81.93 %。基于试验结果和综合考虑,初步确
定 AB-8大孔树脂是纯化蕤核叶总黄酮的最佳树脂。
2.2 静态吸附动力学曲线
对大孔树脂进行吸附动力学研究,结果见图 1。
由图 1可知,4种树脂在 4 h内吸附速度较快,4 h~
5 h基本达到饱和,5 h后黄酮浓度趋于平稳,其中大
孔树脂 AB-8对蕤核叶黄酮的吸附能力最强,结合上
述树脂的吸附率和解吸率,适合纯化黄酮类物质不仅
有较好的吸附能力,而且有较好的解吸能力,同时节
约时间,在工业化生产中能提高生产效率。所以选择
AB-8型大孔树脂作为纯化蕤核叶总黄酮的树脂。
2.3 AB-8纯化蕤核叶总黄酮工艺的确定
2.3.1 提取液 pH的筛选
黄酮类化合物是多羟基酚类,成弱酸性,在弱酸
或酸性条件下吸附效果较好[12]。提取液 pH的不同,树
脂对蕤核叶总黄酮的吸附效率也不同,结果见图 2。
由图 2可知,提取液的 pH为 4时吸附率最高,随
着 pH的增大,吸附率降低,所以确定提取液 pH为 4
时吸附效果最好。
2.3.2 上样液浓度的筛选
上样液浓度对吸附量的影响见图 3。
从图 3上样液浓度对吸附量的影响曲线中可以
看出,随着蕤核叶总黄酮提取液浓度的增加,树脂的
吸附量先升后降,当浓度达到 2 mg/mL时,吸附量最
大,之后吸附量出现了降低的趋势,所以蕤核叶总黄
酮的浓度在 1 mg/mL~2 mg/mL时吸附效果最佳。
2.3.3 上样量的筛选
上样液量与树脂比对吸附量的影响见图 4。
由图 4显示,在树脂量一定的情况下,添加同一
浓度不同量的上样量,上样量与树脂的比为 8 ∶ 1时吸
附量最大。上样量少时,吸附量大,但纯化周期长,上
样量多时,达到树脂的饱和吸附量后,会造成部分黄
酮的损失,树脂吸附率降低。所以上样量与树脂的比
例为 8 ∶ 1时吸附效果最佳。
2.3.4 洗脱剂浓度的筛选
洗脱剂浓度对解吸率的影响见图 5。
由图 5可知,不同浓度的乙醇溶液洗脱的效果不
同,乙醇浓度达到 60 %时洗脱率最高,继续增加乙醇
浓度,洗脱率的变化不大,考虑到溶剂成本,确定 60 %
的乙醇溶液是最佳洗脱溶剂。
2.3.5 洗脱剂用量的筛选
洗脱剂用量影响见图 6。
在树脂的洗脱过程中,洗脱剂的用量过少时,黄
0.400
0.350
0.300
0.250
0.200
0.150
0.100
0.050
0.000





/(
m
g/
m
L)
1 2 3 10
时间/h
4 5 6 7
HPD-600
HPD-100
DM-130
AB-8
8 9
图 1 静态动力学曲线
Fig.1 Static adsorption curvc of total flavonoids
90
85
80
75
70
65



/%
1 2 3 9
pH
4 5 6 7 8
图 2 提取液 pH对吸附量的影响
Fig.2 Effect of pH value sample solution on adsorption
图 3 上样液浓度对吸附量的影响
Fig.3 Effect of sample concentration on adsorption
100
90
80
70
60



/%
0 2 3
上样液浓度/(mg/mL)
4 5 61
80
79
78
77
76
75
74
73
72



/%
0 5 8 18
上样液量与树脂比例/(mL/g)
10 13 15
图 4 上样液量与树脂比对吸附量的影响
Fig.4 Effect of ratio sample solution to resin on adsorption
80
70
60
50



/%
0 30 40 100
乙醇浓度/%
50 60 70 80
图 5 洗脱剂浓度对解吸率的影响
Fig.5 Effect of eluent concentration on desorption rate
韩蕾,等:蕤核叶总黄酮分离纯化工艺的研究分离提取
31
酮不能完全被洗脱,用量太多,对于后期的浓缩带来
不便,也会造成时间过长和试剂的浪费。由图 6,在收
集的第 3份至第 6份洗脱液为清澈的黄色溶液,此时
总黄酮浓度最大。随着洗脱剂用量的增加,洗脱液颜
色逐渐变浅,当收集到第 8份时洗脱液几乎无色,经检
测黄酮含量极少,即第 8份已被完全洗脱,以树脂体积
计,洗脱剂约为 4 BV。
3 讨论与结论
大孔吸附树脂是由可聚合成分与添加剂经悬浮
或反悬浮聚合反应制备而成,具有大孔结构的高分子
吸附分离材料。其吸附作用源于范德华力或氢键作
用,吸附选择性源于其中的功能基及其网状结构的筛
分性能[13]。因此树脂的筛选至关重要。大孔吸附树脂具
有吸附容量大、吸附速度快、再生方便等优点,已被广
泛应用于医药工业、化学工业、分析化学等领域[14]。
本文通过 4种树脂对蕤核叶总黄酮吸附和解吸
性能的分析,综合考虑吸附率、解析率和静态吸附动
力学三方面因素,筛选出 AB-8型树脂最适合于蕤核
叶总黄酮的分离纯化。接着对影响纯化效果的工艺参
数进行了研究,首次对上样液浓度、上样液用量、洗脱
剂的浓度、洗脱剂的用量等因素的研究,得到 AB-8树
脂最佳纯化工艺条件:提取液 pH为 4,吸附时间 4 h,
上样液的浓度为 1 mg/mL~2 mg/mL,上样量与树脂之
比 8 ∶ 1;洗脱剂选用 60 %乙醇,用量 4 BV。通过实验
结果分析,应用 AB-8型大孔树脂纯化的最佳工艺条
件,蕤核叶总黄酮的纯度由 15.3 %提高到 48.6 %。
本试验在纯化处理之前,对粗提液进行了石油醚
脱脂等预处理,有效防止叶绿素及其杂质造成树脂的
污染和堵塞,提高树脂纯化效果并降低成本。
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收稿日期:2012-11-19
图 6 洗脱剂用量的影响
Fig.6 Effect of eluent solvent amount
12
10
8
6
4
2
0总




/(
m
g/
m
L)
0 2 3 13
收集份数
4 5 6 7 81 9 10 11 12
分离提取韩蕾,等:蕤核叶总黄酮分离纯化工艺的研究
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