全 文 ：2010年 2月
第 25卷第 2期
中国粮油学报
JournaloftheChineseCerealsandOilsAssociation
Vol.25, No.2
Feb.2010
大孔树脂分离纯化花生壳总黄酮的研究
张　斌 1, 2　孙兰萍 1　马　龙 1　赵大庆1　许　晖1
(蚌埠学院食品与生物工程系 1 ,蚌埠　233030)
(合肥工业大学生物与食品工程学院 2 ,合肥　230009)
摘　要　为了分离纯化花生总壳黄酮 ,比较了 8种大孔树脂的静态吸附过程 ,筛选出了适合吸附花生壳
总黄酮的树脂。研究了花生壳总黄酮在大孔吸附树脂上的动态吸附特性 ,并确定分离花生壳总黄酮的适宜工
艺条件 。结果表明:AB-8大孔树脂对花生壳总黄酮有较好的吸附分离性能 ,其对花生壳总黄酮的静态吸附
平衡时间为 4 h;AB-8型大孔树脂对花生壳总黄酮有较好的吸附和解吸效果;较优的吸附分离工艺参数为:
样液 pH值 6.0,上样液流速 1 mL/min,上样液质量浓度 0.5 mg/mL,用 70%乙醇洗脱时 ,解吸率达 94.23%,
3 BV洗脱液基本上能将花生壳总黄酮洗脱下来 。
关键词　花生壳　总黄酮　大孔树脂　分离纯化
中图分类号:TS201　　文献标识码:A　　文章编号:1003-0174(2010)02-0126-05
基金项目:安徽高校省级自然科学研究资助项目(KJ2007B051),
蚌埠学院中青年学科带头人培养对象资助项目(院人
字 [ 2006] 18号)
收稿日期:2009-03-01
作者简介:张斌 ,男 , 1975年出生 ,讲师 ,农产品加工与贮藏
通讯作者:许晖 ,男 , 1969年出生 ,副教授, 食品科学及食品生物
技术
　　花生(ArachishypogaeaL.)属豆科一年生草本
科植物 ,是我国重要经济作物。花生壳是其荚果外
壳 ,在加工过程中每年产生约 450万 t,除了很少部
分被用于饲料加工 、食用菌栽培 、化工原料或药品生
产等外 ,绝大部分都被当作燃料或废弃物 ,资源利用
率非常低 ,其资源开发尚有很大的潜力[ 1-2] 。研究表
明花生壳中除含有碳水化合物和粗纤维外 ,还含有
黄酮类物质 [ 3] 。现代科学研究证明花生壳黄酮具有
抗氧化 、抗菌 、抗病毒 、抗癌症 、抗衰老 、抑制高血压
高血脂及预防心血管疾病等多种药理作用 [ 4-5] 。因
此 ,对花生壳黄酮化合物的研究与利用越来越受到
人们的重视 ,其在食品 、医药 、保健品和化妆品等领
域也将具有广阔的应用前景 [ 6 -7] 。目前花生壳黄酮
类物质主要采用水浸提 ,碱性水浸提和乙醇等溶剂
法提取 [ 8-9] ,粗提物中普遍存在黄酮物质含量较低 、
有机溶剂残留等缺点 ,需进一步分离纯化 ,以提高黄
酮的纯度。
大孔树脂是 20世纪 60年代发展起来的一类新
型高分子材料 , 90年代后其应用日趋广泛。大孔树
脂是国家 “十五 ”期间重点推广的新技术 ,具有吸附
容量大 、吸附速度快 、分离效果好 、再生简便等优
点 [ 10-14] ,广泛应用于植物天然活性成分的分离和纯
化 [ 13-15] 。目前对花生壳有效成分的提取和分离纯
化缺乏系统研究 ,国内外文献报道不多 。在前期对
花生壳总黄酮提取研究的基础上 [ 8, 16] ,选择 8种大
孔树脂 ,比较其对花生壳总黄酮的吸附量和解吸率 ,
从中筛选出较优的大孔树脂并对其动态吸附和解吸
性能进行考察 ,以期为综合利用花生壳资源 ,开发黄
酮类制品奠定基础 。
1　材料与方法
1.1　材料与试剂
花生壳:花生果产于安徽省 ,手工剥壳 ,粉碎后
备用 。芦丁 (生化试剂 ,国药集团化学试剂有限公
司);大孔树脂(树脂 LSA-10、LSA-21):西安深蓝
公司;树脂 AB-8、S-8、DA-201、DM-301、HPD-
100和 X-5:天津南开大学化工厂。 8种大孔树脂的
物理性能见表 1。
表 1　大孔树脂的物理性能
型号 极性 粒径/mm
比表面积
/m2· g-1
孔径
/nm 外观
AB-8 弱极性 0.3～ 1.25 480 ～ 520 13 ～ 14 乳白色
LSA-10 弱极性 0.3 ～ 0.6 550 7 ～ 8 微红色
S-8 中极性 0.3～ 1.25 100 ～ 120 28 ～ 30 微黄色
LSA-21 中极性 0.3～ 1.25 700 5.5 乳白色
DA-201 极性 0.3～ 1.25 >150 — 乳白色
DM-301 极性 0.3～ 1.25 >330 — 乳白色
HPD-100 非极性 0.3～ 1.25 650 ～ 700 8.5 ～ 9.0 白色
X-5 非极性 0.3～ 1.25 500 ～ 600 29 ～ 30 乳白色
第 25卷第 2期 张　斌等　大孔树脂分离纯化花生壳总黄酮的研究
1.2　仪器
UV1102型紫外可见分光光度计:北京瑞利分析
仪器公司;RE-52A旋转蒸发器:上海亚荣生化仪器
厂;BSZ-160自动部分收集器:上海青浦沪西仪器
厂;HL-2恒流泵:上海青浦沪西仪器厂 。
1.3　试验方法
1.3.1　花生壳黄酮提取液的制备
将新鲜成熟的花生壳清洗 ,晾干 ,粉碎过 40目
筛 ,称取粉碎花生壳 200 g,置于 1 000 mL圆底烧瓶
中 ,注入占烧瓶 1 /2体积的乙醇 ,接上回流冷凝管 ,
于水浴中加热回流 3h,过滤后残渣再用 1 000mL乙
醇提取 2次 ,合并滤液 ,用旋转蒸发器浓缩至无乙醇
味 ,过滤得到花生壳总黄酮粗提液。
将样品溶液稀释至一定浓度 ,准确吸取 1 mL于
25 mL容量瓶中 ,与标准曲线同法操作测定吸光度 ,
带入回归方程计算样品溶液总黄酮含量。
1.3.2　标准曲线和回归方程的建立
采用 NaNO2 -Al(NO3)3 -NaOH比色法 [ 15] 。准
确称取干至恒重的芦丁标准品 0.020g,用 60%乙醇
溶解 ,定容于 100 mL容量瓶 ,得质量浓度为 0.20
mg/mL芦丁标准液。准确吸取芦丁标准溶液 0、1.0、
2.0、3.0、4.0、5.0 mL于 10 mL容量瓶中 ,加入 5%
的 NaNO2溶液 0.3 mL还原 6 min,加入 10%的 Al
(NO3)3溶液 0.3 mL络合 6 min,加入质量分数为
4%(即 1 mol/L)的 NaOH溶液 4mL,最后用 30%乙
醇定容 ,摇匀 ,显色 15min,在波长 510nm处测定吸
光度 ,计算得芦丁溶液浓度 C(mg/mL)相对于吸光
度 A间的回归方程为:A=11.589 0 C+0.010 2 , R2
=0.998 1。
1.3.3　大孔树脂的预处理
将新大孔树脂用 95%的乙醇浸泡 24 h使其充
分溶胀 ,然后用乙醇洗至洗出液加适量水无白色浑
浊现象 ,用蒸馏水除去乙醇;再用 5%盐酸浸泡 12 h,
除去破碎的颗粒 ,用 3 BV(柱床体积)的 5% HCl溶
液以 5 BV/h的流速冲洗树脂 ,用蒸馏水洗至中性;
最后用 5% NaOH浸泡 12 h,除去破碎的颗粒 ,用
3 BV的 5% NaOH溶液以 5 BV/h的流速冲洗树脂 ,
蒸馏水洗至 pH值为中性 [ 15, 17] 。
1.3.4　静态吸附解吸试验 [ 15, 18]
1.3.4.1　吸附量的测定
准确称取经预处理后抽干的 8种树脂各 0.5 g
装入具塞磨口三角瓶中 ,分别加入一定浓度花生壳
总黄酮水溶液 50 mL,于电动振荡器中 ,在室温下以
100r/min的频率振荡吸附 24 h,过滤 ,测定滤液中
剩余花生壳总黄酮浓度 ,按式(1)计算各种树脂室温
下的吸附量。
Q=[ (C0 -Ce)×V] /W (1)
式中:Q为吸附量 /mg/g;C0 为起始浓度 ,
mg/mL;Ce为平衡浓度 /mg/mL;V为加入样品液体
积 /mL;W为树脂湿重 /g。
1.3.4.2　解吸率的测定
将吸附处理好的 8种树脂置锥形瓶中 ,分别加
入 95%乙醇 20mL,于吸附相同的条件下振荡 12 h,
过滤 ,测定滤液中花生壳黄酮浓度 ,按式(2)计算树
脂的解吸率。
D=CxVx/QW×100% (2)
式中:D为解吸率 /%;Cx为解吸液中花生壳总
黄酮浓度 /mg/mL;Vx为解吸液体积 /mL。
1.3.4.3　静态吸附动力学特性的测定
在比较各树脂的吸附量和解吸率的基础上 ,选
择 2种较适合的树脂测定其吸附速率。准确称取滤
纸吸干的大孔树脂 0.5g装入具塞磨口三角瓶中 ,精
密加入已知浓度的花生壳总黄酮水溶液 50 mL,置恒
温振荡器上以 100 r/min的频率振荡 ,在 6h内 ,每小
时各取 0.5 mL,测定总黄酮含量 ,绘制静态吸附动力
学曲线。
1.3.4.4　上样液 pH值选择
准确称取静态试验所筛选的树脂 0.5 g于具塞
磨口三角瓶中 ,分别加入不同 pH值的花生壳总黄酮
水溶液 50 mL,其余同 1.3.4.1。
1.3.5　动态吸附 -洗脱工艺参数测定试验
通过静态吸附试验 ,筛选出一种较优的树脂 ,对
其进行上样液流速 、浓度 、洗脱剂浓度及解吸曲线等
的考察 [ 18] 。将预处理好的树脂装入 1.2cm×20 cm
色谱柱中 ,将花生壳总黄酮水溶液调 pH值至最佳范
围 ,然后上柱 ,控制一定流速 ,分步收集(5 mL/管),
当流出液的总黄酮浓度达泄漏点 (即达上样液总黄
酮浓度的 1 /10)时 ,认为总黄酮已透过 ,停止上样 。
2　结果与讨论
2.1　大孔树脂静态吸附解吸试验结果
2.1.1　不同大孔树脂的吸附量和解吸率
由表 2可以看出 ,弱极性和极性树脂的吸附能
力较强 ,而非极性树脂的吸附能力较差 ,这与花生壳
黄酮具有的多酚结构和糖苷键结构有关 ,具有一定
的极性和亲水性 ,生成氢键的能力较强 ,有利于弱极
性和极性树脂对其吸附。此外 ,树脂吸附能力还与
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中国粮油学报 2010年第 2期
孔径 、比表面积 、孔容等物理结构参数有关。由表 2
还可以看出 , AB-8、LSA-10、S-8三种树脂的吸附
量都较大 ,其中 S-8树脂吸附量较大 ,但解吸率太
低 ,说明树脂与花生壳黄酮结合能力较强 ,不利于后
续黄酮类物质的解吸;综合比较 , AB-8、LSA-10对
花生壳总黄酮的吸附量和解吸率都较高 ,所以 AB-
8、LSA-10是较适用于花生壳总黄酮吸附分离的大
孔树脂类型 。
表 2　不同树脂的吸附量与解吸率
树脂
种类
吸附前总
黄酮质量分数
/mg· mL-1
吸附后总
黄酮质量分数
/mg· mL-1
吸附量
/mg· g-1
AB-8 0.412 0.107 30.5
LSA-10 0.412 0.138 27.4
S-8 0.412 0.146 26.6
LSA-21 0.412 0.165 24.7
DA-201 0.412 0.153 25.9
DM-301 0.412 0.191 22.1
HPD-100 0.412 0.229 18.3
X-5 0.412 0.218 19.4
树脂
种类
解吸前吸附的
总黄酮量
/mg
解吸液质量
分数 /mg· mL-1
解吸率
/%
AB-8 15.25 0.282 92.5
LSA-10 13.70 0.235 85.8
S-8 13.30 0.105 39.5
LSA-21 12.35 0.197 79.8
DA-201 12.95 0.183 70.7
DM-301 11.05 0.160 72.4
HPD-100 9.15 0.138 75.4
X-5 9.70 0.135 69.6
2.1.2　大孔树脂的静态吸附动力学特性
选择较为合适的 AB-8、LSA-10树脂进行静
态吸附动力学试验 ,其静态吸附动力学曲线如图 1
所示。
图 1　大孔树脂的静态吸附动力学曲线
从静态吸附动力学曲线可以看到 , AB-8和
LSA-10树脂对花生壳总黄酮的吸附随时间延长而
吸附效果明显增强 ,花生壳总黄酮在这 2种树脂上
的动力学过程基本相似 ,但在吸附量上有一定差别;
由图 1同时可以看出 , 2种树脂对花生壳总黄酮的吸
附为快速平衡型 ,即起始阶段吸附量都较大 ,到 4 h
后 ,吸附量变化平稳 ,其静态吸附基本达到平衡。但
从总体上来看 , AB-8树脂的吸附量优于 LSA-10
树脂 。
2.1.3　上液样 pH值的影响
选择 AB-8大孔树脂 ,考察花生壳总黄酮水溶
液 pH值为 3.0、4.0、5.0、6.0、7.0和 8.0时对吸附
性能的影响 ,结果如图 2所示。可以看出 ,一定的酸
性条件有利于花生壳黄酮的吸附 ,其原因可能是当
pH值较小时 ,溶液中黄酮类物质的糖苷键容易水
解 ,影响树脂对它们的吸附;随着 pH值增大 ,黄酮类
化合物在酸性条件下以分子状态存在 ,主要以范德
华力与树脂进行物理吸附;而在碱性条件下 ,以离子
状态存在 ,不易与树脂发生物理吸附作用 ,因此确定
吸附 pH值 6.0为宜 。
图 2　pH值对吸附特性的影响
2.2　大孔树脂动态吸附 -洗脱工艺参数优化
2.2.1　上液样流速的影响
花生壳总黄酮水溶液质量浓度为 0.5 mg/mL,
温度 20℃, pH值 6.0,分别控制柱流速为 0.5、1.0、
2.0、3.0 mL/min,每 10mL收集流出液 ,测定流出液
中花生壳总黄酮的质量浓度 ,绘制动态动力学曲线 ,
如图 3所示 ,研究流速对树脂吸附动态动力学曲线
的影响 ,确定合适的操作流速 。
图 3　不同流速下总黄酮在 AB-8树脂上的动态吸附曲线
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第 25卷第 2期 张　斌等　大孔树脂分离纯化花生壳总黄酮的研究
　　由图 3可以看出 ,吸附流速为 0.5 mL/min和
1.0mL/min时泄漏点出现较晚 ,在 180 mL附近 ,其
原因可能是流速较慢时花生壳总黄酮与树脂接触的
时间较长 ,有利于其从液相扩散到树脂内部 ,从而提
高了吸附率 。随着流速增大到 2.0 mL/min,漏出点
出现较早 ,大约在 140 mL附近 ,可能是由于流速过
快 ,花生壳总黄酮来不及被树脂吸附就随渗透液流
出 ,因此流速慢有利于吸附 ,但流速过慢 ,导致生产
周期长 ,吸附效率低 ,不利于工业化生产。综合考
虑 ,选择流速为 1 mL/min为较佳吸附流速 。
2.2.2　上样液质量浓度的影响
流速 1.0mL/min,温度 20℃, pH6.0,上样液黄
酮质量浓度分别为 0.3、0.5、0.7 mg/mL,测定吸附
后流出液中花生壳总黄酮的质量浓度 ,绘制动态动
力学曲线 ,如图 4所示 ,研究花生壳总黄酮质量浓度
对树脂吸附动态动力学曲线的影响。
图 4　不同样液浓度下总黄酮在AB-8树脂上的动态吸附曲线
由图 4可以看出 ,当花生壳总黄酮质量浓度为
0.3mg/mL和 0.5 mg/mL时 ,吸附动态动力学曲线
比较靠近 ,在一定范围内 ,吸附量随花生壳总黄酮质
量浓度的增大而增大 ,但随黄酮质量浓度继续增大 ,
传质速度变慢 ,且树脂周围的黄酮分子过多 ,使得部
分黄酮没来得及被吸附就流出来 ,且泄漏提前 ,树脂
的吸附量降低。在实际工作中 ,选择合适的花生壳
总黄酮浓度将有利于提高 AB-8大孔树脂的吸附性
能 。因此 ,上样质量浓度确定为 0.5mg/mL。
2.2.3　洗脱剂体积分数的影响
将吸附花生壳总黄酮饱和了的树脂 0.5 g装入
三角瓶中 ,分别加入 30%、40%、50%、70%和 95%
乙醇 20 mL,置于恒温摇床中振摇 24 h后 ,测定各解
吸液中总黄酮量 ,计算解吸率 ,结果如图 5所示 。可
以看出 ,随着乙醇体积分数增加 ,树脂吸附的黄酮脱
附量开始迅速增加 ,到乙醇体积分数 60%后 ,增加幅
度缓慢 ,当乙醇体积分数 70%时 , 解吸率达到 94.
23%,继续提高乙醇体积分数 ,黄酮解吸率反而减
小 ,可能是乙醇体积分数大于 70%后 ,其他杂质容易
一起洗脱下来影响解吸液中黄酮化合物的含量 ,因
此选用 70%乙醇洗脱黄酮。
图 5　洗脱剂体积分数对解吸率的影响
2.2.4　动态解吸曲线
吸附饱和的 AB-8树脂 ,采用 3BV70%的乙醇
洗脱 ,洗脱速度 1.0 mL/min, 收集流出液 (5 mL/
管),分别测定总黄酮浓度 ,结果见图 6。
图 6　动态解吸曲线
由图 6可以看出 ,动态条件下 AB-8树脂上吸
附的花生壳总黄酮极易洗脱 ,只用很少量的洗脱剂
即可使树脂柱上吸附的总黄酮洗脱下来。采用 70%
的乙醇解吸时 ,洗脱峰集中 ,对称性好 ,无拖尾现象 ,
3 BV70%乙醇基本上可将花生壳总黄酮洗脱下来。
3　结论
3.1　通过对 8种大孔树脂的静态吸附研究 ,发现
AB-8型大孔树脂是一种比较理想的树脂 ,吸附率
大 ,解吸率高 ,较适合花生壳总黄酮的分离纯化。
3.2　当上液样 pH值为 6.0,上样液质量浓度为 0.5
mg/mL,上样流速为 1 mL/min时 , AB-8树脂对花
生壳总黄酮的吸附量为 9 mg/mL。
3.3　当用 70%的乙醇作为花生壳总黄酮的洗脱剂
时 ,解吸率达 94.23%,且洗脱峰集中 ,对称性好 ,无
拖尾现象 ,用 3BV的 70%乙醇基本上能将花生壳总
黄酮洗脱下来 。
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SeparationandPurificationofFlavonoidsfrom
PeanutHulbyMacroporousResins
ZhangBin1, 2　SunLanping1　MaLong1　ZhaoDaqing1　XuHui1
(DepartmentofFoodandBioengineering, BengbuColege1 , Bengbu　233030)
(SchoolofBiotechnologyandFoodEngineering;HefeiUniversityofTechnology2 , Heifei　230009)
Abstract　Inordertoseparateandpurifyflavonesfrompeanuthul, thestaticadsorptionbehaviorsofeight
kindsofmacroporousresinforpeanuthulflavonoids(PHF)werestudiedandtheoptimummacroporousresinwas
screenedinthepresentwork.Additionaly, theadsorptionperformanceofthepropermacroporousresinforPHFwas
researchedandtheoptimumparametersoftheadsorptionwereprocured.Results:AB-8macroporousresinisselect-
edastheoptimummacroporousresintoextractandseparatePHFundertheexperimentalcondition, andtheadsorp-
tionequilibriumtimeofAB-8forPHFis4h.Theoptimumtechnologicalparametersoftheadsorptionandsepara-
tionarepH6.0, velocityofflow1 mL/minandsamplesolutionconcentration0.5 mg/mL.When70% ethanolis
usedaseluant, thedesorptioncapacityis94.23%, andeluant3BVcandesorbPHFbasicaly.
Keywords　peanuthul, flavonoids, macroporousadsorptionresins, separationandpurification
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