全 文 ：广 西 植 物 Guihaia　Jul．２０１４,３４(４):５２５－５２９　　　　　　　　　　 http://journal．gxzw．gxib．cn　
DOI:１０．３９６９/j．issn．１０００Ｇ３１４２．２０１４．０４．０１９
阳小宇,陈志良,郝再彬．大孔树脂对甜菊糖的纯化[J]．广西植物,２０１４,３４(４):５２５－５２９
YangXY,ChenZL,HaoZB．PurificationofsteviosideSTandRAbymacroporousresin[J]．Guihaia,２０１４,３４(４):５２５－５２９
大孔树脂对甜菊糖的纯化
阳小宇１,陈志良２,郝再彬２∗
(１．湖南化工职业技术学院,湖南 株洲４１２００４;２．桂林理工大学 化学与生物工程学院,广西 桂林５４１００４)
摘　要:通过静态吸附比较三种大孔树脂对甜菊糖中莱鲍迪甙A(RA)和甜菊甙(ST)的吸附和解吸能力,利
用高效液相色谱对结果进行检测,从中筛选出对RA和ST吸附效果最佳的LXＧ６８M树脂.纯化工艺为３０℃
下,LXＧ６８M树脂对RA和ST在６h后达到吸附饱和,吸附量分别为干树脂RA８５．００mg/g和ST１２１．５０
mg/g.动态洗脱结果表明:以５５％的乙醇为洗脱液,在２BV/h的洗脱速度下,经LXＧ６８M树脂处理后的甜菊
糖溶液纯度由７５．５％提高到７７．８％.表明LXＧ６８M树脂对于甜叶菊糖苷工业生产的应用前景较好.
关键词:大孔树脂;莱鲍迪甙A;甜菊甙;分离纯化;高效液相色谱
中图分类号:TQ４６１　　文献标识码:A　　文章编号:１０００Ｇ３１４２(２０１４)０４Ｇ０５２５Ｇ０５
PurificationofsteviosideSTandRAbymacroporousresin
YANGXiaoＧYu１,CHENZhiＧLiang２,HAOZaiＧBin２∗
(１．HunanChemicalIndustryProfessionalandTechnologyCollege,Zhuzhou４１４００２,China;２．Chemicaland
BiologicalEngineeringCollege,GuilinUniversityofTechnology,Guilin５４１００４,China)
Abstract:TheadsorptionanddesorptioncapacitiesofthreekindsofmacroporousresinsforRAandSTcontainedin
steviosidewereinvestigatedthroughstaticadsorptionexperiment．TheadsorptionanddesorptioncapacitieswasquanＧ
tifiedusinghighperformanceliquidchromatography(HPLC),andtheresultsindicatedthattheLXＧ６８Mhadthebest
adsorptionanddesorptioncapacities．Under３０℃,theabsorptionequilibriumofLXＧ６８MresinwasachievedforRA
(８５．０mg/gdryresin)andST(１２１．５mg/gdryresin)after６h,respectively．Thedynamicdesorptionwascarriedout
under２BV/helutingemploying５５％ (V％)ethanol/wateraseluent,andtheresultsshowedthatthepurityofstevia
glycosidesincreasedfrom７５．５％to７７．８％．Onthebasisofthesefindings,itwasbelievedthattheLXＧ６８Mresinhad
industrialapplicationpromiseforsteviaglycosides．
Keywords:macroporousresin;rebaudiosideA;stevioside;purification;HPLC
　　甜叶菊又名甜菊、糖草,原产地是南美地区,目
前在我国的江苏、福建、山东等地有种植,是目前已
知甜度较高的糖料植物之一(滕祥金等,２００７;张志
等,２００９),已从甜叶菊中发现的甜味成分有８种,即
甜菊甙(ST)、莱鲍迪甙A(RA)、B、C、D、E、杜尔可
甙A和斯替维伯甙总称为甜菊糖,其中甜菊甙、莱
鲍迪甙A是甜菊糖中的主要成分.其中RA的甜
度最高,约为蔗糖的４５０倍,ST的甜度约为蔗糖的
３００倍,是一种无毒、天然的有机甜味剂,它具有热
量低、甜度高、口感佳,稳定性好等优点,因此甜菊糖
将会是一种很有潜力的甜味替代品(胡献丽等,
２００５;丁宁等,２００５).此外甜菊糖还具有清热、利
尿、调节胃酸的功效,对高血压、糖尿病、动脉硬化、
龋齿等患者也有一定的辅助疗效.人体在代谢甜菊
收稿日期:２０１３Ｇ０９Ｇ２１　　修回日期:２０１３Ｇ１０Ｇ１３
基金项目:湖南省高等学校科研项目(１１C０４６５);湖南省科技厅项目(２０１２SK３１８０).
作者简介:阳小宇(１９６４Ｇ),女,硕士,高级实验师,从事功能材料制备与应用,(EＧmail)chengzhiliang０４１１＠１６３．com.
∗通讯作者:郝再彬,教授,博士生导师,主要从事生物活性物质的开发与利用,(EＧmail)hao１１７３０４２＠１６３．com.
糖的过程中不需要胰岛素的参与,对于糖尿病患者
来说甜菊糖将会是一种非常受欢迎的甜味替代品
(王一凡等,１９９７;Aehleetal．,２００４).
大孔树脂分离技术是２０世纪６０年代末发展起
来的一种新型分离纯化技术之一(罗艳玲等,２００５;
王瑞,２００８;胡静等,２００８;刘金磊等,２０１２),大孔树
脂具有物理、化学性质稳定、比表面积大、吸附和交
换容量大、速度快、选择性好、吸附条件温和、再生处
理方便、强度好等优点,是甜菊糖分离纯化中的一种
常用方法,因此大孔树脂对甜菊糖的分离纯化在甜
菊糖的商业开发上得到了广泛认可(Bouzidetal．,
２００５;杨丹等,２００５;刘超等,２００７).目前主要的研
究工作集中于寻找更好的大孔树脂以提高对甜菊糖
的分离纯化效率.本文考查了三种最新的大孔树脂
对甜菊糖中RA和ST这两种主要成分的吸附和解
吸特性,从中筛选出吸附和解吸综合性能较好的大
孔树脂,并利用高效液相色谱对分离纯化结果进行
表征,结果表明大孔树脂LXＧ６８M 对甜菊糖有较大
的吸附容量和较好的解吸性能,同时该大孔树脂还
能一定程度的提高甜菊糖的纯度,有在工业生产上
应用的前景.
１　材料与仪器
１．１材料
大孔树脂:LXAＧ８、LXＧ２２、LXＧ６８M由西安蓝晓
科技有限公司提供.甜菊糖:纯度为(RA３２．３％,
ST４３．２％)由奥星甜菊制品有限公司提供.标准
品:纯度为(ST９９．０％,RA９８．３％)由日本和光纯药
工业株式会社提供.
１．２仪器与设备
岛津高效液相色谱仪LCＧ２０A,SPDＧ２０A紫外
检测器(岛津仪器有限公司);DBSＧ１００电脑全自动
部分收集器;HLＧ２B恒流泵(上海青浦沪西仪器
厂);HXＧ１回旋振荡器(哈尔滨市东明医疗仪器
厂);玻璃层析柱Ø１．０cm×３０．０cm(北京慧德易科
技有限责任公司).
２　实验部分
２．１检测方法
２．１．１色谱条件　色谱柱为５μm氨基柱;流动相为
乙腈/水(V/V＝８０/２０);流速为１．２mL/min;柱温
为４０℃;SPDＧ２０A紫外检测波长为２１０nm.
２．１．２标准曲线的绘制　将甜菊甙(ST)和莱鲍迪甙
A(RA)标准样品置于１０５℃干燥箱中恒温２h,分
别称取４份RA和ST２．１０、１．５０、０．９０、０．３０mg分
别混合,用８０/２０(V/V)的乙腈/水溶解配成１mL
溶液.分别测定不同浓度的标准溶液的峰面积,以
峰面积对浓度(mg/mL)作图,得到ST和RA的回
归方程式如下:
RA:y＝２０５８６９６．０００x＋８８６３．８００,R２＝０．９９９４
ST:y＝２５５８８９２．５００x＋８４０４４．７５０,R２＝０．９９９１
２．２大孔树脂的预处理
大孔树脂均用无水乙醇浸泡２４h后,用水充分
冲洗,用４％HCl处理４h,用水洗至中性;再用４％
NaOH浸泡４h,用水洗至中性;用４％HCl处理４
h,用水洗至中性后浸泡在无水乙醇中或直接使用.
２．３树脂的静态吸附
取预处理后的三种树脂各１．０００g,分别加入２５
mL１５．００mg/mL甜叶菊糖溶液２５mL,在３０℃下
中速振荡２４h后测定上清液中各组分含量,分别计
算吸附量.
２．４树脂的静态洗脱
取吸附饱和后的三种树脂过滤去除上清液,用
去离子水洗去残留的甜菊糖溶液,然后分别加入
５５％乙醇２５mL(陈天红等,１９９８),３０℃下摇床中
速振荡２４h,测定洗脱液中各组分的含量,计算洗
脱量和洗脱率.
２．５温度对树脂吸附的影响
取LXＧ６８M树脂１．０００g放入２５mL浓度为
１５．００mg/mL甜菊糖溶液中,在２５、３０、３５、４０℃４
个温度下绘制静态吸附曲线,比较四个温度下树脂
的吸附量和吸附速度.
２．７吸附动力学实验
取LXＧ６８M树脂１．０００g放入２５mL浓度为
１５．００mg/mL的甜菊糖溶液中,３０℃下中速振荡吸
附,在吸附１、２、４、６、８、１２、２４h后取上清液测定含
量,绘制吸附动力学曲线.
２．８静态解吸曲线制作
取体积分数为５５％的乙醇２５mL加到１．０００g
已经吸附饱和的LXＧ６８M 树脂中,３０℃振荡解吸,
在吸附１、２、４、６、８、１２、２４h后取解吸液测定含量,
绘制静态解吸曲线.
２．９动态吸附和动态解吸
先取浓度为１５．００mg/mL的甜菊糖溶液以速
６２５ 广　西　植　物　　　 　　　　　　　　　　　　　　３３卷
度２BV/h上样,然后用５５％乙醇以２BV/h的流速
进行洗脱,分段收集,每１BV一管,绘制泄露曲线以
及解吸曲线.
３　结果与分析
３．１三种树脂吸附性能的比较
树脂的吸附量是评价树脂性能的一项重要指
标,通过比较LXＧ６８M等３种大孔树脂对甜菊糖溶
液的静态吸附和静态解吸效果来评价三种树脂的性
能,通过HPLC检测三种树脂在相同条件下对原糖
液中两种主要成分RA和ST的吸附和解吸情况,
结果见表１所示.
表１　不同大孔树脂对甜菊糖的静态吸附和静态解吸能力
Table１　Staticadsorptioncapacityandstaticdesorption
capacityofsteviosideofdifferentmacroporousresins
树脂种类
Typeof
macroporous
resins
吸附量 (mg/g)
Adsoprtion
RA ST
解吸量 (mg/g)
Desorption
RA ST
解吸率 (％)
Desorptionrate
RA ST
LXＧ６８M ８５．０ １２１．５ ７５．０ １１７．０ ８８ ９６
LXＧ２２ ８３．７ １１８．５ ７０．５ １０９．０ ８４ ９２
LXAＧ８ ６１．７ ８８．５ ５５．５ ８２．３ ８９ ９３
　　从表１看出,在所选的３种新型树脂中,LXＧ
６８M对甜菊糖中两种主要成分RA和ST的吸附性
能和解吸性能明显优于另外两种树脂.每１mg干
树脂对RA和ST的吸附量分别达８５mg和１２１．５
mg,解吸率分别达８８％和９６％.因此后续试验均
选择LXＧ６８M进行.由表１还发现５５％的乙醇对
ST的洗脱率明显大于RA,且在三种树脂中都有这
种趋势.这可能是由于RA和ST的分子结构不同
所导致.静态吸附结果表明,树脂LXＧ６８M 对RA
和ST的吸附不具有选择性.
３．２不同温度对树脂吸附量的影响
大孔树脂对甜菊糖的吸附属于物理吸附,有很
多因素会对大孔树脂的吸附性能产生影响,其中温
度是非常重要的一个因素.为了考察温度对甜菊糖
吸附的影响,研究了 LXＧ６８M 在２０、２５、３０、３５℃
４个不同温度下对RA和ST吸附量和吸附速度的
影响,结果如图１,２所示.
图１,２显示,较高或较低的温度都不利于树脂
的吸附.最适温度是３０℃,在此温度下,最大吸附
量ST为１２５．００mg/g(干树脂),而 RA 为９１．００
mg/g(干树脂).从图１,２中还可发现,相对其他三
个温度,在３０℃时树脂LXＧ６８M不仅具有较大的吸
图１　不同温度对ST吸附的影响　
Fig．１　Efectsofdiferenttemperatures
ontheadsorptionforST
图２　不同温度对RA吸附的影响
Fig．２　Efectsofdiferenttemperatures
ontheadsorptionforRA
附量,而且其吸附时间也是最短的,对RA和ST的
吸附都能较快达到平衡,其中ST比RA达到吸附
平衡的时间稍短.在较低温度下虽具有较大的吸附
量,但达到吸附饱和的时间变长,而高温虽能更快的
达到吸附平衡,但饱和吸附量减少.因此后继实验
均选用在３０℃下操作.
３．３吸附动力学
吸附速度是树脂吸附性能的重要参考指标.３０
℃时LXＧ６８M树脂对甜菊糖的静态吸附动力学曲
线见图３.
图３显示,０~６h内LXＧ６８M 树脂对甜菊糖中
RA和ST的吸附量随时间增加而增大,之后吸附量
趋于稳定,说明吸附６h后基本达到饱和,可见LXＧ
６８M树脂对甜菊糖的吸附属快速吸附平衡.图３
还显示LXＧ６８M树脂对甜菊糖中的RA和ST的吸
附不是同时达到吸附平衡的,说明LXＧ６８M树脂对
７２５４期　　　　　　　　　　　　　阳小宇等:大孔树脂对甜菊糖的纯化
图３　３０℃时RA和ST静态吸附动力学曲线
Fig．３　StaticadsorptionkineticcurveforRAandST
图４　甜菊糖静态解吸曲线
Fig．４　Staticdesorptionkineticcurveofstevioside
甜菊糖中RA和ST的吸附速度具有一定差异,这
对甜菊糖中RA和ST的分离可起到一定帮助.
３．４解吸动力学
在３０℃时５５％的乙醇对甜叶菊糖的解吸曲线
见图４.从图４可以看出,经LXＧ６８M 吸附的甜菊
糖,在５５％乙醇的洗脱下,２h时基本解吸完全,而
且５５％乙醇对 RA和ST的洗脱没有选择性,RA
和ST几乎同时达到洗脱终点.
３．５动态吸附与动态解吸
泄露曲线的定义是当留出液质量浓度ρf(mg/
mL)达到其上样液１０％时即认为树脂吸附已经达
到饱和.以ρf对流出液体积(V)作图(图５).
静态吸附可以反映树脂吸附能力大小,但动态
吸附的结果更加接近于工业生产的操作.
从图５可以看出,RA在第６BV时基本到达泄
漏点,而ST的泄漏点则稍微后移一点,大约在第
６．５BV,这个和前面得出的结论LXＧ６８M 树脂对甜
叶菊糖中的RA和ST没有选择性基本相吻合.造
成RA比ST更快到达泄漏点的原因可能是当树脂
的高度增加时,LXＧ６８M树脂会表现出对RA和ST
的弱选择性,或是因为RA和ST吸附速度的不同
导致RA比ST的泄漏点提前.
５５％乙醇对已吸附饱和的树脂以２BV/h速度
洗脱曲线见图６.
由图６可知,甜菊糖在第７BV洗脱液时基本完
全洗脱,但５５％的乙醇对RA和ST的分离效果不
理想,RA和ST几乎同时被洗脱下来,如果想获得
较高浓度的单一组分还需要改变洗脱剂的浓度.
图５　甜菊糖动态吸附曲线
Fig．５　Dynamicadsorptioncurveofstevioside
图６　甜菊糖动态洗脱曲线
Fig．６　Dynamicdesorptioncurveofstevioside
　　按照上述优化的上柱条件,将１５mg/mL的甜
菊糖粗液,以２BV/h的速度上样,上样量为达到泄
漏点为止.树脂装柱量为１∶１１(直径∶高度),用
５５％的乙醇以２BV/h的速度洗脱.洗脱液用喷雾
干燥的方式干燥,经过树脂处理后的甜菊糖的纯度
由原来的７５．５％提高到７７．８％(RA:３２．４％;ST:
８２５ 广　西　植　物　　　 　　　　　　　　　　　　　　３３卷
４５．４％),纯度提高的主要是ST,而RA提高不明显.
４　讨论与结论
本文系统地比较了三种最新的大孔树脂对甜菊
糖的纯化能力,结果显示大孔树脂LXＧ６８M 的吸附
性能和解吸性能都是最优的,它对甜菊糖中RA和
ST的静态吸附容量分别达８５和１２１．５mg/g干树
脂,其静态洗脱率达９２％.该大孔树脂不仅有很大
的吸附容量和优异的洗脱率,而且还能一定程度的
提高甜菊糖的纯度.大孔树脂LXＧ６８M 的吸附性
能和洗脱性能在已经报道的树脂中都是较优异的
(胡静等,２００８;李娜等,２０１１;赵兴华等,２０１２).
可为甜叶菊的进一步研究提供参考.
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