全 文 :51※基础研究 食品科学 2009, Vol. 30, No. 09
大孔树脂纯化藤茶黄酮及主要成分结构鉴定
陈玉琼,李安琪,孟 燕
(农业部亚热带农业资源与环境重点开放实验室,华中农业大学园艺林学学院,湖北 武汉 430070)
摘 要:选用11种大孔树脂对藤茶黄酮进行了静态吸附与解吸附实验。结果表明,1号树脂适宜于藤茶黄酮的分
离纯化,对黄酮的吸附量可达41.41mg/g,解析率达到89.5%。通过动态吸附实验对1号树脂有关参数进行了优化。
结果表明,2.5×50cm层析柱,黄酮加样浓度7mg/ml,加样体积为50~60ml,流速1.8ml/min,用95%的乙醇进
行洗脱,可达到较好的洗脱与纯化效果,黄酮的洗脱率可达90%左右,洗脱出的黄酮纯度达65%左右。进一步
利用重结晶方法得到较纯的产品,经紫外可见光谱、红外光谱、HPLC-Ms分析表明,黄酮中的主要成分为二氢
杨梅素。
关键词:藤茶;黄酮;大孔吸附树脂;纯化;结构
Study on Purification of Ampelops s grossedentataFlavones wi h Macroporous Adsorption Resin and Structural
Identification of Main Composition in Them
CHEN Yu-qiong,LI An-qi,MENG Yan
(Key Laboratory of Subtropical Agriculture Resource and Environment, Ministry of Agriculture, College of Horticulture and Forestry
Sciences, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)
Abstract :The static adsorption and desorption properties among 11 kinds of macroporous adsorption resins to Ampelopsis
grossedentata flavones were compared, respectively. The results showed that resin NO.1 is the best for the purification of flavones
with an adsorption capability of 41.41 mg/g and a desorption rate of 89.5%. Furthermore, the dynamic adsorption and desorption
process parameters of resin NO.1 were optimized. The results indicated that when the concentration of crude flavones is 7 mg/
ml, the volume of sample is 50 to 60 ml on resin NO.1 column of 2.5 × 50 cm, the flow rate is 1.8 ml/min and the eluent is 95%
ethanol, the elution rate of flavones is 90% and the purity of obtained flavones is about 65%. Finally, the above flavones product
was further purified by means of recrystallization. The main composition of Ampelopsis grossede tataflavones is identified as
dihydromyricetin via UV-Vis spectrum, IR spectrum, and LC-MS chromatography analysis.
Key words:Ampelopsis grossedentata;flavones;macroporous adsorption resin;purification;structure
中图分类号:TS201 文献标识码:A 文章编号:1002-6630(2009)09-0051-04
收稿日期:2008-07-15
基金项目:农业部农业结构调整重大技术研究专项项目(06-08-02B)
作者简介:陈玉琼(1968-),女,副教授,博士,主要从事茶用植物功能化学功能及化学及综合利用研究。
E-mail:chengq@mail.hz u.edu.cn
大孔吸附树脂是20世纪70年代发展起来的一类吸附
分离材料,由于其自身具有多孔结构,可根据空隙大
小对化学成分进行机械筛分,同时又带有极性基团,可
通过范德华力和形成氢键对极性相近的化学成分进行选
择性吸附[1]。黄酮类化合物多含羟基、糖苷键等极性基
团,易与大孔树脂通过范德华力和氢键而被吸附,经
适当溶剂(洗脱)解吸附而获得有效的分离。因此,广泛
应用于黄酮类化合物的分离纯化[2-3]。藤茶(Ampelopsis
grossedentata(Hand-Mazz)W.T.Wang),为我国特有茶
用、药用植物,富含二氢杨梅素等黄酮类物质,具有
多种保健功能。有关藤茶黄酮的的纯化大多采用水提重
结晶法[4]。张友胜曾采用D-16大孔树脂吸附杂质法来间
接纯化藤茶中的二氢杨梅素[5-6]。因此,藤茶黄酮的大
孔树脂纯化法还有待深入研究。本实验选用11种大孔树
脂在静态吸附实验的基础上筛选一种适合藤茶黄酮纯化
的大孔树脂。
1 材料与方法
1.1材料与试剂
藤茶粗黄酮:取一定量藤茶,按1:20(W/V)加入石
2009, Vol. 30, No. 09 食品科学 ※基础研究52
油醚回流两次,每次1h,去石油醚,晾干后加入75%
的含水乙醇,80℃下回流提取100 min,趁热抽滤,滤
液于45℃下真空浓缩,冷冻干燥得粗黄酮粉。
1号、HPD450、HPD600大孔树脂 沧州宝恩化
工厂;D101-1、DA201、DM301大孔树脂 天津海光
化工有限公司;AB-8、D101、NKA-9、S-8、NKA-
Ⅱ大孔树脂 南开大学化工厂。
二氢杨梅素由实验室自制,经鉴定纯度为98.7%;
甲醇(色谱纯) Fisher公司;其他试剂为国产分析纯。
1.2仪器与设备
横流泵、分步收集仪 上海仪器厂;RE-52AA旋
转浓缩仪 上海亚荣生化仪器厂;冷冻干燥机 美国
Labconco公司;Avatar 330傅立叶红外分光光度计 美
国Thermo Nicolet公司;Cary50紫外扫描仪 美国;
LC-MS(Agilent 1100 series LC/MSD Trap)。
1.3方法
1.3.1黄酮含量测定
AlCl3比色法[7]。
1.3.2树脂的预处理与再生
用95%乙醇浸泡48h后用1mol/ml氢氧化钠溶液浸泡
8h,蒸馏水洗至中性,再用1mol/ml盐酸溶液浸泡8h,
用蒸馏水洗至中性。
1.3.3静态实验
预处理后的树脂过滤后吸干表面水,称取5.0g于
250ml三角瓶中,加入50ml浓度为8mg/ml的粗黄酮液,
避光密封,振荡1d,静置48h后过滤,收集滤液。滤
出的树脂加一定量的蒸馏水洗涤,合并滤液,测滤液
中黄酮含量。滤出的树脂加50ml 95%的乙醇浸泡1h后
过滤,测滤液的黄酮含量,作为树脂解吸的黄酮量。
原液中黄酮的量(mg)-第一次滤出液黄酮的量(mg)
吸附量(mg/g) =——————————————————————
树脂的重量(g)
解吸液中黄酮的总量(mg)
解吸率(%) =———————————————————————————×100
原液中黄酮的总量(mg)-第一次滤出液黄酮的量(mg)
1.3.4动态实验
取静态吸附实验选出的树脂,预处理后湿法装入
2.5cm×50cm层析柱中,蒸馏水平衡,加入定量的黄
酮提取液,先用蒸馏水洗,再用相应乙醇溶液洗脱,
分部收集,合并含黄酮的部分,冷冻干燥,称重,得
洗脱量和洗脱率并测黄酮含量。
洗脱量(mg)
树脂对黄酮的洗脱率(%) =———————×100
吸附量(mg)
1.3.5二氢杨梅素的纯化及结构鉴定
经大孔树脂初步纯化的黄酮用水重结晶,重结晶的
样品冷冻干燥,用于紫外、红外、LC-MS分析。
红外测定:KBr压片法。
HPLC条件:色谱柱:Agilent ODSC18柱(25cm×
4.6mm,5μm);流动相:乙腈:2%冰乙酸(23:77,V/
V),检测波长:275nm;进样量20μl,柱温30℃,
流速0.2ml/min。
ESI-MS条件:离子化条件:毛细管温度320℃,
喷雾器压力与流速:30.0 psi,8.0L/min;扫描范围m/z
150~500。轰击气体为氦气,轰击能力调节在100%。
负离子模式。
2 结果与分析
2.1大孔树脂对藤茶黄酮的纯化
2.1.1大孔树脂的选择
用11种大孔树脂预处理后,进行藤茶黄酮的静态
吸附实验,测得各种树脂对黄酮的吸附与解吸结果见表
1。结果表明,树脂NKA-Ⅱ吸附黄酮效果最好,其吸
附黄酮量除与S-8、1号树脂无显著差异外,显著或极
显著高于其他树脂的黄酮吸附量。其次是S-8和1号树
脂,每克吸附黄酮量都在40mg以上。每种树脂对黄酮
的解析结果分析表明,除S-8、NKA-Ⅱ两种树脂的黄
酮解析率较低外,其余9种树脂对黄酮的解析效果都较
好。结合树脂对藤茶黄酮的吸附与解吸附效果,选择1
号树脂进行动态吸附实验。
树脂 树脂对黄酮吸附量(mg/g) 黄酮解吸率(%)
1号 41.41ABCabc 89.45ABa
HPD450 33.73Cdf 92.78Aa
HPD600 37.81ABCbcd 85.71ABa
AB-8 34.37BCdf 83.84ABab
S-8 43.62ABba 59.48Cc
D101 32.25Cdf 90.55ABa
D101-1 37.61ABCbcd 91.70Aa
DA201 34.71BCcdf 88.67ABa
DM301 38.04ABCDbcd 90.54ABa
NKA-9 30.47Df 90.93Aa
NKA-Ⅱ 46.12Aa 68.41BCbc
表1 不同树脂对藤茶黄酮的吸附与解吸结果
Table 1 Adsorption capabilities and desorption rates of 11 kinds of
macroporous resins to Ampelopsis grossedentata flavones
注:同列不同大写字母表示在p<0.01水平差异极显著;不同小写字
母表示在p<0.05水平差异显著。
2.1.2洗脱方式的确定
经预处理后的1号树脂湿法装柱,层析柱2.5×
50cm,待床体平衡后,加入浓度为5mg/ml的粗黄酮液
50ml静置平衡,用蒸馏水以1BV/h的流速洗脱至检测无
53※基础研究 食品科学 2009, Vol. 30, No. 09
黄酮流出。洗脱方式1:依次用20%(V/V)、40%、60%、
80%、95%不同浓度的乙醇洗脱,每种浓度洗至检不出
黄酮为止。洗脱方式2:从乙醇浓度40%开始洗脱;
洗脱方式3:从60%乙醇浓度开始洗脱;洗脱方式4:
从80%乙醇浓度开始洗脱,最后直接用95%的乙醇洗
脱。收集含黄酮的洗脱液,45℃条件下真空浓缩至少
量,然后冷冻干燥,称重并测定黄酮含量。实验结果
见表 2。
黄酮 洗脱用乙醇浓度(%)
实验号
洗脱效果(%)20 40 60 80 95
总洗脱率(%)
1
洗脱率 58.498.962.020.180.3570.00
纯度 50.5422.4712.6449.8710.77
2
洗脱率 63.312.070.350.2065.93
纯度 49.536.563.1016.33
3
洗脱率 71.570.310.4772.35
纯度 58.922.735.31
4
洗脱率 75.991.9377.92
纯度 66.8938.15
5
洗脱率 70.3470.34
纯度 73.69
表2 乙醇溶液不同洗脱方式藤茶黄酮洗脱率及黄酮纯度
Table 2 Elution rates and purities of Ampelopsis grossedentate
flavones in different ethanol elution ways
流速(ml/min)0.6 1.2 1.8 2.4 3.0
黄酮洗脱率(%) 62.08 66.0079.1380.0561.13
黄酮纯度(%) 84.38 85.1088.2385.1784.67
表3 乙醇不同洗脱流速洗脱藤茶黄酮的结果
Table 3 Effects of different flow rates of 95% ethanol on elution
rate and purity of Ampelopsis grossedentata flavones
由表2可见,每种方式洗脱的黄酮都主要集中在最
开始用的洗脱剂的洗脱液里,以后的洗脱剂洗脱的量都
很少,所以,藤茶黄酮不宜分步洗脱。洗脱用乙醇浓
度对藤茶黄酮的洗脱率及洗脱黄酮的纯度影响较大。洗
脱用乙醇浓度越大,黄酮的洗脱率越高,洗脱出的黄
酮纯度也越高。80%乙醇对黄酮的洗脱率达最高。95%
乙醇对黄酮的洗脱率略低于80%乙醇的洗脱率,但洗脱
出的黄酮纯度较高,可达到73%以上。且95%乙醇洗
脱的黄酮液浓缩干燥方便,回收溶剂容易,因此,用
95%浓度的乙醇作洗脱液可行,也适合工业化生产。
2.1.3乙醇不同洗脱速度对黄酮洗脱效果的影响
率较低,而3.0ml/min的洗脱流速黄酮的洗脱率也较低,
说明,洗脱流速过低过高都不利于黄酮的洗脱。1.8、
2.4ml/min的洗脱流速,黄酮洗脱率和黄酮纯度都接近,
两者都可选用,在工业上可选用2.4ml/min 的流速以提
高生产效率。
2.1.4不同加样浓度的洗脱效果
加样浓度(mg/ml)黄酮洗脱量(mg)黄酮洗脱率(%) 黄酮纯度(%)
3 54.15 68.42 51.46
4 79.81 78.01 55.85
5 112.57 80.19 64.59
6 125.12 80.27 64.41
7 175.53 90.33 64.89
8 188.34 82.19 69.13
表4 不同加样浓度洗脱黄酮效果
Table 4 Effects of different concentrations of Ampelopsis
grossedentata flavones on their elution rate and purity
加样量(ml)黄酮洗脱率(%) 黄酮纯度(%) 黄酮洗脱量(mg)
30 89.03 64.76 111.18
40 90.03 66.85 157.15
50 95.90 64.89 201.73
60 89.86 65.29 219.93
70 78.96 65.15 239.15
表5 不同加样量黄酮洗脱结果
Table 5 Effects of different sampling amounts of Ampelopsis
grossedentata flavones on their elution rate and purity
配制不同浓度的粗黄酮液50ml上柱平衡,调节流
速为1.8ml/min,先用蒸馏水洗脱至检测无黄酮流出,再
用95%的乙醇以同样的流速洗脱,收集含黄酮的洗脱
液。45℃真空浓缩后冷冻干燥,秤重,测黄酮含量。
从表4可以看出,随着加样浓度的增加,黄酮的洗脱量
增加,洗脱、和黄酮的纯度也有增加的趋势,当达到
7mg/ml时,黄酮的洗脱量最高,加样量为8mg/ml,洗
脱的黄酮纯度较高,但该浓度的粗黄酮溶解较困难,因
此,7mg/ml 的加样浓度较适宜。
2.1.5不同加样量的洗脱效果
配制7mg/ml浓度的粗黄酮液上柱,调节流速为
1.8ml/min,先用蒸馏水洗脱至检测无黄酮流出,再用
95%的乙醇以1.8ml/min的流速洗脱,收集含黄酮的洗脱
液。45℃真空浓缩后冷冻干燥,秤重,测黄酮含量。
表5表明,30~60ml的加样量,黄酮的洗脱率无较大差
异,加样量为70ml时,洗脱率下降,主要是因加样量
过大,随水流出的黄酮量增加。各加样量洗脱出的黄酮
纯度差异不大。综合各因素,以加样量为50~60ml为宜。
2.2藤茶黄酮的进一步纯化与结构鉴定
2.2.1黄酮紫外-可见光谱分析
配制浓度为5mg/ml的粗黄酮液50ml上柱静置平衡,
调节流速,先用蒸馏水洗脱至检测无黄酮流出,再用
95%的乙醇以同样的流速洗脱,收集含黄酮的洗脱液。
45℃真空浓缩后冷冻干燥,秤重,测黄酮含量。分析
结果表明(表3),洗脱流速对洗脱黄酮的纯度影响不大,
但流速为0.6、1.2ml/min时,洗脱时间长,黄酮洗脱
2009, Vol. 30, No. 09 食品科学 ※基础研究54
图1 黄酮及与AlCl3作用后紫外-可见扫描图
Fig.1 UV-visible spectrum of Ampelopsis grossedentata flavones-
AlCl3 reaction system in methanol solution
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
2
9
6
n
m
吸
光
度
波长(nm)
250300350 400450
2
9
2
n
m
3
1
3
n
m
3
7
2
n
m
由图1可知,该物质有两个吸收带,在292nm波
长处(带Ⅱ)有最大吸收峰,在330nm左右(带Ⅰ)有一肩
峰。与AlCl3作用后,带Ⅱ吸收峰红移至313nm处。已
有分析表明[8],黄酮类化合物在带Ⅱ在波长275~295nm
处有强吸收,在带Ⅰ在波长300~330nm处有肩峰往往
是黄烷酮或双氢黄酮醇。这类物质与AlCl3作用后,带
Ⅱ吸收峰红移20~26nm。
2.2.2黄酮红外光谱分析
由图2可见,波数3384cm-1有一强吸收峰,以及
1358.30cm-1有吸收峰,这是缔合的OH伸缩振动引起。
波数1640.41cm-1的吸收峰是由C=O引起。1541.82、
1470.89cm-1为芳环振动吸收引起[9]。推测为多羟基黄酮
类物质。
2.2.3黄酮的LC-MS 图谱
色谱图显示,在2.9min出现单一的色谱峰,说明
样品较纯。经离子源轰击后分子离子化,失去一个质
子,M/Z为319,即原分子量为320。根据已有文献报
道和上述分析结果,可以基本确定该物质为二氢杨梅素。
3 讨 论
大孔吸附树脂是一类不含离子基团的网状结构高分
子聚合物吸附剂,具有吸附性(范德华力和氢键)和分子
筛(多孔性结构)的作用。大孔吸附树脂按性质分为非极
性、弱极性和极性3类,可根据相似相吸原理作为参考
选择树脂[10]。藤茶黄酮的主要成分为二氢杨梅素、杨
梅素,此外,还含有少量槲皮素、山萘酚、芹菜素、
花旗松素以及他们的衍生物[11-13]。大多属中极性物质。
本实验所选用的11种大孔树脂都属极性到弱极性树脂。
静态吸附实验表明,极性的树脂NKA-2和S-8对藤茶黄
酮的吸附性最好,但解析率较差,因此,在生产运用
中会造成原料损失严重,树脂污染也较严重,一般不
宜选用。弱极性的D101和HPD450树脂对藤茶黄酮的解
析效果虽然较好,但吸附性较差,也会造成原料的大
量浪费。中极性的DM301和1号树脂吸附和解吸附效果
都较好,可考虑作为藤茶黄酮纯化的首选树脂。从所
选的1号树脂动态吸附实验分析显示,树脂对藤茶黄酮
的纯化只能达到70%左右,黄酮要达到更高的纯度还需
依赖其他的纯化手段。相关研究有待进一步深入。
4 结 论
从11种大孔树脂中筛选出的1号树脂对黄酮有较高
的的吸附量和解吸率,适宜于藤茶黄酮的分离,其吸附
量可达41.41mg/g,解析率达到89.50%。利用1号树脂
分离藤茶黄酮的适宜参数为:2.5cm×50cm规格的层析
柱上样浓度7mg/ml,加样量50~60ml,95%的乙醇洗脱
液,流速1.8ml/min,黄酮的洗脱率可达90%左右,纯
度达65%左右。经1号树脂纯化的黄酮用水进一步重结
晶,产品经UV、IR和LC-MS分析表明为二氢杨梅素。
参考文献:
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图2 黄酮的红外光谱图
Fig.2 IR-spectrum of Ampelopsis grossedentata flavones
60
50
40
30
20
10
0
透
过
率
(
%
)
波数(cm-1)
4000350030002500200015001000500
3
3
8
4
.
7
9
1
6
4
0
.
4
1 9
5
8
.
7
9
1
4
7
0
.
8
9
1
3
5
8
.
3
0
1
5
4
1
.
8
2
图3 黄酮高效液相色谱图
Fig.3 HPLC chromatogram of Ampelopsis grossedentata flavones
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
m
A
U
时间(min)
0 2 4 6 8 1012141618
2
.
9
2
.
3
2
5
4
.
2
3
1
图4 黄酮的MS图谱
Fig.4 MS spectrogram of Ampelopsis grossedentata flavones
1.5
1.0
0.5
0.0
离
子
峰
强
度
(×
1
09 )
m/z
150200250300350400450500
193.2 340.9
319.0
301.7
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