全 文 :金荞麦提取液的大孔树脂分离纯化工艺研究
盛华刚,朱立俏,张 超,林桂涛
(山东中医药大学 药学院,山东 济南 250355)
[摘要] 目的:研究大孔树脂分离纯化金荞麦提取液的工艺,为工业化生产提供实验依据。方法:以金E比吸
附量为指标,动态吸附法考察3种树脂的吸附效果并系统研究大孔树脂分离纯化金荞麦提取液的吸附性能和洗脱
参数。结果:D-101型树脂对金E有较好的吸附分离性能,适合于金荞麦提取液的提纯。结论:采用大孔树脂分
离纯化金荞麦提取液是可行的。
[关键词] 金荞麦;大孔树脂;分离纯化
[中图分类号]R283 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)15183204
[收稿日期] 20080122
[通讯作者] 林桂涛,Tel:(0531)89628590,Email:linguitaoli
@sohu.com
金荞麦为蓼科植物 Fagopyrum dibotrys(D.
Don)Hara.的干燥根茎,功效清热解毒,排脓祛
瘀[1],主治咽喉肿痛、痈疮、瘰疬、肝炎、肺痈、胃痛、
菌痢、痛经、闭经等。金荞麦提取物具有明显的抗肿
瘤作用[24],其抗肿瘤活性成分是一类原花色素缩合
性单宁混合物,称为金E,对多种癌细胞有明显的杀
伤和抑制作用,且毒性较小。本实验采用大孔树脂
吸附技术纯化富集金荞麦中的抗肿瘤活性部位金
E,现将有关工艺研究报道如下。
1 材料
U-3010紫外可见光谱仪(日本日立公司);D
-101大孔树脂、DA-201大孔树脂、DM-301大孔
树脂(天津海光化工有限公司)。
表儿茶素对照品(中国药品生物制品检定所,
批号8782001102);金荞麦药材购于济南建联中药
店,经山东中医药大学中药鉴定教研室周凤琴教授
鉴定。所用试剂为分析纯。
2 方法与结果
2.1 提取液的制备
金荞麦粉碎成粗粉,加70%乙醇,加热回流提
取3次,第1次加10倍量,提取3h,第2次加5倍
量,提取15h,第3次加5倍量,提取15h,合并提
取液,回收乙醇,浓缩,加水定容至浓度为06g·
mL-1,摇匀,作为上柱溶液。
2.2 大孔树脂的处理方法
2.2.1 大孔树脂的预处理方法 取大孔树脂,用
95%乙醇浸泡至充分溶胀后装柱,继续用95%乙醇
洗涤,洗涤至洗涤液在试管中用水稀释不混浊时为
止,然后用蒸馏水反复洗涤至无醇味,备用。
2.2.2 大孔树脂的再生方法 在树脂柱内加入高
于树脂层的2%~3%盐酸溶液浸泡2~4h,然后用
同样浓度的5倍于树脂体积的盐酸溶液通柱淋洗,
再用水淋洗至洗液接近中性,继用5%氢氧化钠溶
液同盐酸溶液操作再处理1次,再用水淋洗至洗液
接近中性,树脂即再生并可投入使用。
2.3 含量测定
2.3.1 表儿茶素标准曲线的绘制 精密称取表儿
茶素对照品335mg,置5mL量瓶中,加无水乙醇
溶解并稀释至刻度,量取适量置5mL量瓶中,加无
水乙醇至刻度,摇匀,200~400nm波长扫描,结果
最大吸收波长为280nm,所以选用280nm为检测
波长。再分别精密量取上述对照品溶液01,02,
04,06,08mL置5mL量瓶中,加无水乙醇定容
至刻度,于280nm处测定吸收度,结果表儿茶素在
134~1072mg·L-1有良好的线性关系(Y=
007047+001034X,r=09996)。
2.3.2 金 E的含量测定 精密量取上柱溶液 2
mL,经过D-101大孔树脂柱(15cm×13cm),用
100mL水洗脱,水洗脱液三氯化铁反应呈阴性,继
用100mL70%乙醇洗脱,收集70%乙醇洗脱液,蒸
干,残渣用无水乙醇溶解并转移至50mL量瓶中,加
无水乙醇至刻度,摇匀,精密量取05mL置10mL
量瓶中,加无水乙醇至刻度,摇匀,200~400nm波
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长扫描,结果最大吸收波长为280nm,所以选用280
nm为检测波长。方法学研究结果表明以表儿茶素
为对照品采用紫外分光光度法可以用于金 E的含
量测定。按2.3.1项下方法进行测定,计算含量,结
果金E含量以表儿茶素计为2722g·L-1。
2.4 大孔树脂型号的选择
选择非极性的 D-101、中等极性的 DM-301、
极性的DA-2013种型号的大孔树脂,以有效成分
的比吸附量和洗脱率[5]为指标,优选出具有较好吸
附和洗脱能力的最佳型号的大孔树脂。
取已处理好的 D-101,DA-201,DM-3013
种型号的大孔树脂装柱18mL(15cm×105cm),
金荞麦提取液40mL,通过大孔树脂柱,流速05mL
·min-1,收集流出液;继以100mL水洗脱,流速为
05mL·min-1,收集水洗脱液;再以100mL70%乙
醇洗脱,流速为05mL·min-1,收集洗脱液。测定
流出液、水洗脱液和乙醇洗脱液中金 E的含量,以
金E的比吸附量和洗脱率为指标优选出具有较好
吸附和洗脱能力的大孔树脂。
流出液、水洗脱液和乙醇洗脱液中金 E的含量
测定 精密量取适量,按2.3.2项下的方法测定金 E
的含量,计算比吸附量和洗脱率。结果见表1。
比吸附量=(吸附前药液的金E-流出液的金 E-水洗
脱液的金E)/树脂体积
表1 3种型号树脂对金E比吸附量和洗脱率比较
树脂型号 比吸附量/g·L-1 洗脱率/%
D-101 5506 9630
DA-201 5572 8846
DM-301 5454 9060
由表1可以看出,以金 E为指标,树脂吸附能
力大小排列顺序为 DA-201>D-101>DM-301,
洗脱率大小排列顺序为 D-101>DM-301>DA-
201。综合考察,D-101大孔树脂对金 E有较好的
吸附和洗脱效果,因此采用D-101大孔树脂。
2.5 上柱条件的研究
采用大孔树脂进行精制的过程中,药液浓度、流
速、pH等因素会对成分的吸附产生影响[6],以金 E
的比吸附量为指标,考察了三方面因素对其的影响,
优选出最佳的上柱条件。因素水平见表2。
2.5.1 试验方法 量取015g·mL-1的药液160
mL,030g·mL-1的药液80mL,060g·mL-1的药
液40mL,通过D-101大孔树脂柱18mL(15cm×
表2 金荞麦提取药液上柱条件考察因素水平
水平
A1)
质量浓度/g·mL-1
B2)
流速/BV·h-1
C3)
pH
1 015 2 50
2 030 4 60
3 060 6 70
注:1)预处理药液060g·mL-1,可加水稀释至015,030g·
mL-1;2)每小时流出液为树脂体积的2,4,6倍;3)原药液pH50,用
10%氢氧化钠调至pH60,70
105cm),流速、pH按正交表中的设计操作,收集流
出液;继以水100mL洗脱,流速为2BV·h-1,收集
水洗脱液。测定流出液、水洗脱液中金 E的含量,
以金 E的比吸附量为指标优选出最佳的上柱条件。
结果见表3,4。
表3 金荞麦提取药液上柱条件考察 g·L-1
No. 金E No. 金E
1 5688 6 5688
2 5325 7 5346
3 5104 8 5745
4 5376 9 5525
5 5222
表4 金E方差分析
方差来源 SS V MS F P
A 4294 2 2147 8486 <005
B 0258 2 0129 0510
C 35639 2 17820 70433 <001
误差 0750 4 0253
注:F005(2,4)=694,F001(2,4)=18
由直观分析可知,极差 R值大小显示各因素主
次为C>A>B,以A3B1C1为最佳上柱工艺。方差分
析结果表明,上柱药液浓度、药液pH为影响金E比
吸附量的主要因素,药液 pH对吸附效果有极显著
性影响,药液浓度对吸附效果有显著性影响,流速对
吸附效果无显著性影响。因此选择最佳上柱条件为
A3B1C1,即上柱药液质量浓度为0.60g·mL
-1,流
速为2BV·h-1,pH为5.0。
2.5.2 验证试验 通过正交试验优选出最佳的工
艺,在验证试验中进行验证。结果3批样品金 E质
量浓度分别为5847,5902,5796g·L-1。
由结果可知,正交试验优选出的最佳上柱条件
是可行的。结合上述试验,可以确定上样量与大孔
树脂量比例为金E≤57g·L-1树脂,为了保证成分
的有效吸附,防止泄漏现象的发生,需对上样量进行
控制。按照试验中上柱药液中的金 E含量,初步确
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定药液上样量为38mL,控制流速为2BV·h-1,用
水100mL洗脱,收集水洗脱液,结果水洗脱液三氯
化铁反应呈阴性且在280nm处无最大吸收,说明上
样量为38mL时不会发生泄漏。
2.6 洗脱溶剂的选择
为了对有效成分的洗脱溶剂有更深入的了解,
采用定量的不同梯度的乙醇进行洗脱。取 D-101
大孔树脂18mL(15cm×105cm),提取液38mL
上柱,控制流速为2BV·h-1,用水100mL洗脱后,
分别采用20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,
90%乙醇各 150mL洗脱,洗脱液流速为 2BV·
h-1,收集乙醇洗脱液,测定金 E含量,计算不同体
积分数乙醇的洗脱率。结果见图1。
图1 乙醇体积分数对洗脱率的影响
从图1可以看出,随着乙醇体积分数的增加,洗
脱率逐渐增大,当乙醇体积分数为30%时,洗脱率
为937%,乙醇体积分数为 40%时,洗脱率为
951%,随着乙醇体积分数的继续增加,洗脱率增加
幅度明显减小。考虑洗脱率和生产成本,洗脱溶剂
应在30%乙醇和40%乙醇之间选择。为此又对二
者进行了比较,测定乙醇洗脱液中金 E含量和浸膏
量,计算干膏中金E含量。结果见表5。
表5 30%乙醇和40%乙醇洗脱效果比较
组别 金E/g·L-1 金E/mg·g-1
30%乙醇 618 40207
40%乙醇 653 42204
由表5可以看出,40%乙醇对金 E的洗脱能力
和所得干膏中金E的含量要高于30%乙醇,所以洗
脱溶剂确定为40%乙醇。
2.7 洗脱溶剂用量的选择
取 D-101大孔树脂 18mL(15cm×105
cm),金荞麦提取液38mL上柱,控制流速为2BV·
h-1,先用水100mL洗脱,继以40%乙醇150mL洗
脱,洗脱液流速为2BV·h-1,洗脱液每25mL收集
1次。测定水洗脱液中浸膏量,乙醇洗脱液中金 E
含量。结果见表6。
表6 金荞麦提取药液上柱洗脱溶剂用量考察
No 浸膏(金E)量/mg No 浸膏(金E)量/mg
1 11501) 6 274392)
2 3301) 7 187742)
3 941) 8 119722)
4 261) 9 47232)
5 345042) 10 4862)
注:1)水洗脱液中浸膏量;2)醇洗脱液中金E量
由表7可以看出,用水洗至75mL,洗脱液中固
形物已经很少,故水洗液的用量可控制在75mL左
右,约为树脂体积的4倍;40%乙醇洗至125mL,有
效成分已呈微量,所以最终确定40%乙醇的用量可
控制在125mL左右,约为树脂体积的7倍。
2.8 验证试验
取 D-101大孔树脂 18mL(15cm×105
cm),金荞麦提取液38mL上柱,控制流速为2BV·
h-1,先以相当于树脂体积4倍量的水洗脱,弃去水
洗脱液,继以相当于树脂体积7倍量的40%乙醇洗
脱,收集洗脱液,洗脱液流速为2BV·h-1,进行验
证试验,测定大孔树脂精制前后干膏率及有效成分
含量,计算精制前后干膏中有效成分含量和精制后
有效成分收率。结果见表7。
有效成分收率(%)=[精制后干膏率 ×精制后有效成
分质量分数/精制前干膏率×精制前有效成分质量分数]×
100%
表7 金荞麦精制前后比较
组别 干膏率/% 金E/mg·g-1 金E收率/%
精制前 1786 24402 -
验证1 976 41948 9394
验证2 955 42962 9414
验证3 969 42413 9430
由表7可以看出金荞麦提取液经过大孔树脂精
制后干膏率明显下降,金 E含量明显提高且收率较
高,说明该工艺稳定可靠。
3 讨论
金荞麦提取药液预处理方法金荞麦的活性成分
金E不易溶于水,70%乙醇提取后回收乙醇可沉淀
析出,参考文献[9],可将其加水混悬后上柱精制。
2005年版《中国药典》一部金荞麦项下尚无金
荞麦的含量测定方法。张雯杰[10]等报道从金荞麦
抗肿瘤有效部位中分离得到6个酚性化合物,其中
(-)表儿茶素、(-)表儿茶素3O没食子酸酯、原
矢车菊素B2、原矢车菊素 C1在280nm附近皆有
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紫外吸收。通过光谱扫描发现表儿茶素对照品同本
文方法制得的供试品溶液在280nm处皆有最大吸
收峰,方法学研究表明该方法准确可行,故以表儿茶
素为对照品测定金荞麦中金E的含量。
在药液以大孔树脂精制的过程中,需对上样量
进行控制,上样量过小,会导致生产周期延长,生产
成本提高;上样量过大,易导致有效成分的泄漏,同
时会污染树脂,给树脂的再生带来困难,缩短树脂使
用寿命。因此,实验中应确定超载条件下上样量的
临界值以及最佳上样量,以保证有效成分损失少,分
离效果好。
[参考文献]
[1] 中国药典.一部[S].2005:151.
[2] 孟凡虹,包 群.金 E体外抗癌作用的初步研究[J].癌症,
1994,13(3):265.
[3] 梁明达.金荞麦根素体外抗癌作用研究[J].云南医药,1991,
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[4] 胡美英.肿瘤防治[M].北京:中国科学技术出版社,1989:
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[5] 朱 浩,侯世祥,孙毅毅,等.大孔吸附树脂吸附纯化不同中
药有效部位特性研究[J].中国中药杂志,2000,25(11):666.
[6] 刘 斌,石任兵,余 超.影响大孔吸附树脂吸附分离中草药
化学成分的因素[J].中草药,2002,33(5),475.
[7] 姚荣成,黄梅芬,吴友仁,等.云南产金荞麦根茎抗肿瘤有效
部位的化学研究[J].云南植物研究,1989,11(2):215.
[8] 张雯杰,李兴从,刘玉青,等.威麦宁的酚性成分[J].云南植
物研究,1994,16(4):354.
StudiesonseparationandpurificationofRhizomaFagopyri
Dibotoryisextractbymacroporousresin
SHENGHuagang,ZHULiQiao,ZHANGChao,LINGuitao
(PharmacySchoolofShandongUniversityofTraditionalChineseMedicine,Jinan250355,China)
[Abstract] Objective:ToestablishatechnicalprocessforpurificationofextractofRhizomaFagopyriDibotoryis.Method:
ThestaticadsorptioncapacityandelutionratioofMixtureofproanthocyanidinstanniccondensationwereusedasevaluationtoselectthe
bestresinin3kindsofmacroporousresin.Theadsorptivecharacteristicsandelutionparametersofselectedresinwerestudied.Re
sult:D-101resinhadgoodseparationperformanceandwassuitedtopurifypriceidinextractofRhizomaFagopyriDibotoryis.Con
clusion:TheprocessofapplyingmacroporousresintoabsorbandpuritypriceidinextractofRhizomaFagopyriDibotoryisisfeasible.
[Keywords] RhizomaFagopyriDibotoryis;macroporousresin;separationandpurification
[责任编辑 鲍 雷]
第十五届全国药学史本草学术研讨会征文通知
中国药学会药学史专业委员会组织的“第十五届全国药学史本草学术研讨会”定于2009年11月在香港召开。
有关征文的具体事宜通知如下。
一、征文范围 1中外药物交流史,中国自古以来特别是自唐代以后,与国外的药物交流十分普遍,很多常用的中药其实
最早都是来源于国外。因此,对于中外药物的交流史及其相关史料的研究将作为本届学术大会的主题;2本草文献学及药学
人物研究:包括对各个时期的历代本草文献及其作者的研究;3药物品种的本草考证研究;4药性理论、炮制沿革、临床应用
的考证研究;5药学史研究:包括①古代药学史;②近代药学史;③药材生产经营厂店史与名优成药史、地方药事史、药商发展
史、药材集散史、药学机构史、药学教育史、单味药药学史;④民族药史研究;⑤与医药有关的民俗研究。
二、论文要求 论文立意要有创新性,引证资料可靠。字数除特约稿外,一般在3000字以内,每篇论文附英文题目及400
字以内的中英文摘要。原则上要求投送电子 Word文档,个别无条件者也可投送手写稿。但要求字迹工整清楚。论文入选
后,将统一编印论文集。以论文参会代表并可按国家相关规定享受继续教育学分。
论文截止日期:2009年8月31日。会议时间:2009年11月。论文纸质文稿请寄:北京东直门南小街16号(100700)中国
中医科学院中国医史文献研究所万芳收;电子文稿请发至:jinda@cpaorgcn。
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