李 健,吳佳慧,黎晨晨
(哈爾濱商業(yè)大學食品工程學院,哈爾濱 150076)
豆角作為膳食蛋白質(zhì)的重要來源,其中毒事件的頻繁發(fā)生使很多人對其食用的安全性產(chǎn)生了置疑[1].目前僅我國國內(nèi)的豆角品種就多達數(shù)千種,由于毒素成分復(fù)雜而難以進行全面系統(tǒng)的研究調(diào)查[2].國內(nèi)外對以上方面的研究報道極為少見.當前國內(nèi)外學術(shù)界一般認為,豆角中主要含有血細胞凝集素和皂苷兩種毒素[3].皂苷是苷類中結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的化合物.它們廣泛存在于植物體內(nèi),種類繁多,組成復(fù)雜[4].前期確定了豆角皂苷的提取工藝,本實驗采用大孔樹脂純化分離等手段,以得率和質(zhì)量比為主要考查指標,就豆角皂苷的提取分離純化進行研究,旨在能給豆角皂苷的結(jié)構(gòu)研究提供一些可參考的微觀指標和實驗的依據(jù).
材料:溶劑浸提超聲輔助法制得的豆角皂苷粗提液
試劑:人參皂苷Rg1,購于黑龍江省藥檢所;D101型大孔吸附樹脂;無水乙醇、甲醇、氫氧化鈉、鹽酸、香草醛、冰乙酸、高氯酸等均為分析純試劑.
植物粉碎機FZ102型 天津泰斯特儀器有限公司;電子天平FA2004N 上海精密科學儀器有限公司;RE52-98旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠;KQ型數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;722E分光光度計 上海光譜儀器有限公司.
1)靜態(tài)吸附方法
精確稱取經(jīng)預(yù)處理6 g的濕樹脂3份,置于具塞磨口三角瓶中,加入豆角皂苷質(zhì)量比為4.314mg/g的豆角皂苷粗提液各50mL,蓋緊瓶塞,于室溫下振蕩,充分吸附后過濾,測定濾液中剩余皂苷質(zhì)量分數(shù),按下式計算吸附率和吸附量:
其中:C0為吸附前質(zhì)量濃度(mg/mL);Ce為吸附后質(zhì)量濃度(mg/mL);E為吸附率(%);Q為吸附量(mg/g);V為溶液體積(mL);W為樹脂干重(g).
2)靜態(tài)解吸方法
向濾去吸附液并達到吸附平衡的樹脂中加入50mL 70%的乙醇,室溫下連續(xù)振蕩,充分解吸后過濾,測定濾液的皂苷質(zhì)量濃度,按下式計算解吸率:
其中:C1為解吸后溶液質(zhì)量濃度(mg/mL);V1為解吸后溶液體積(mL);C0為吸附前溶液質(zhì)量濃度(mg/mL);Ce為吸附后溶液質(zhì)量濃度(mg/mL);V為吸附液體積(mL).
1)上樣pH值的確定
將豆角皂苷粗提物水溶液調(diào)至不同的pH值,上柱,靜置一段時間后,測定流出液的皂苷質(zhì)量比,計算吸附量,確定吸附液的最適pH值.
2)洗脫劑及其體積分數(shù)的選擇
準確吸取一定量的提取液上柱,靜置后,先用水洗脫,再依次用同體積的20% ~90%的乙醇溶液進行洗脫,收集洗脫液并測定其中皂苷的體積分數(shù),以確定最佳的洗脫劑體積分數(shù).
3)最佳吸附時間的確定
將豆角皂苷的粗提取液加入到樹脂柱中,靜置20、30、40、50、60、70、80min 時間后,測定流出液的總皂苷質(zhì)量比,確定最佳的解析時間.
4)最佳上樣量的確定
將精確稱取的10 g濕樹脂裝柱后,取不同于樹脂體積比例為 1、2、4、6、8、10、12 的豆角皂苷粗提液吸附一定時間,通過對流出液中的總皂苷質(zhì)量比的測定,確定最佳上樣量.
5)洗脫劑用量的確定
精確吸取一定量提取液上柱,靜置一定時間后,依次用蒸餾水,低體積分數(shù)乙醇溶液,再用與樹脂體積比為2、4、6、8、10、12 的乙醇溶液進行解吸,測定流出液總皂苷質(zhì)量比,計算解吸率,確定洗脫劑的最佳用量.
6)最佳解吸時間的確定
將達到吸附飽和的樹脂用蒸餾水沖洗,用一定體積分數(shù)的乙醇洗脫,洗脫液每10min收集1次,收集8份,測定總皂苷質(zhì)量比,確定解吸時間.
2.3.1 標準曲線的繪制
人參皂苷Rg1標準液的配制:準確稱取干燥至恒重的人參皂苷Rg1標準品5.0mg,加甲醇溶解并定容至10mL,搖勻.分別準確吸取標準溶液0.060、0.120、0.180、0.240、0.300、0.360mL 于具塞試管中,水浴揮干溶劑,加入新配制的5%香草醛-冰乙酸溶液0.20mL,高氯酸0.80mL,蓋塞,混勻,在60℃水浴中加熱25min,冰水冷卻5min,加入冰醋酸5mL,搖勻,靜置10min,在波長546 nm處測定吸光度,進行空白對照.以皂苷質(zhì)量比為縱坐標,吸光度(A)為橫坐標,繪制標準曲線,擬合得回歸方程:y=0.2485 x-0.0012(R2=0.9981)
圖1 人參皂苷Rg1標準曲線
2.3.2 豆角皂苷質(zhì)量比測定
準確稱取豆角總皂苷提取物10.0mg,加甲醇定容至10mL,搖勻.準確移取0~20mL于具塞試管中,其余步驟與標準曲線的制作方法相同,測其吸光度[5-6].
皂苷質(zhì)量比(mg/g)=測得豆角皂苷質(zhì)量比/所用脫脂豆角粉量
經(jīng)計算得出D101型大孔樹脂的吸附量約為38.56mg/g(樹脂),解析率約為 86.84%.
1)上樣pH值
結(jié)果見圖2,當pH值呈弱堿性時,大孔樹脂對豆角皂苷的選擇吸附性能好(色素吸附少,有明顯的脫色效果),這可能和豆角皂苷是非離子性物質(zhì)有關(guān).在提取豆角皂苷時,色素也會被抽提出來,這些色素多為酚類物質(zhì),和豆角皂苷極性相似,難以分離.在堿性條件下,色素轉(zhuǎn)換為鹽而溶于水,不易被樹脂吸附;另外,豆角皂苷在堿性條件下比較穩(wěn)定,因此,豆角皂苷溶液的pH值選8.
2)最佳吸附時間
將調(diào)好pH值為8的提取液以1.0mL/min的流速加入到樹脂柱中,靜置不同時間,測定流出液的總皂苷質(zhì)量比,結(jié)果見圖3.如圖3所示,靜置時間為40~70min時吸附曲線呈上升趨勢,而后即趨勢平緩.時間過短吸附不完全,用水沖洗時,皂苷成分會被帶走,因而吸附率較低;而時間過長又將難以解吸.原因是吸附是以物理吸附為主、伴隨化學吸附的過程,進行的較慢,當時間為70min時吸附即達到平衡.因此靜置時間70min為吸附最佳點.
3)洗脫劑體積分數(shù)
選擇D101大孔樹脂濕法裝柱,將豆角皂苷溶液調(diào)成pH值為8過柱,吸附飽和后,先用蒸餾水水洗脫,然后選用不同體積分數(shù)的乙醇進行解吸.實驗結(jié)果見圖4.由圖4可知,當乙醇體積分數(shù)為20%~30%時,洗脫液中皂苷很少;當乙醇體積分數(shù)為50% ~70%時,洗脫液中皂苷質(zhì)量比較高;而當乙醇體積分數(shù)為80%或更大時,洗脫液中皂苷質(zhì)量比逐漸減少.其中以70%的乙醇洗脫液中的皂苷質(zhì)量比最高.因此優(yōu)選的洗脫條件為依次用蒸餾水,20%乙醇溶液及70%乙醇溶液進行洗脫,收集70%乙醇的洗脫液.
圖4 洗脫劑體積分數(shù)對皂苷質(zhì)量比的影響
4)最佳上樣量
在樹脂柱中加入不同量的豆角皂苷粗提液,吸附70min后,測定解析液中總皂苷的質(zhì)量比.結(jié)果如圖5所示,隨著上樣量的增加,吸附率呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢.在二者比例為1~8時,下降趨勢緩慢;繼續(xù)增大比例,吸附率下降幅度增大,此時已超過了樹脂的飽和吸附量,已有部分皂苷成分損失.而上柱量太少,純化周期過長,因此從出于對實驗周期和濟因素考慮,吸附液量與樹脂的最佳比例為8∶1.
圖5 上樣液量對吸附率的影響
5)洗脫劑的體積
在吸附飽和的大孔樹脂柱中,先用水洗脫,再用20%乙醇溶液洗脫,最后加入不同體積的70%的乙醇溶液測定洗脫液中總皂苷質(zhì)量比,計算解吸率,結(jié)果見圖6.由圖6可知,隨著洗脫劑用量的增大,解吸率提高,但當洗脫劑量大于8時解吸率的增大幅度已不明顯,從節(jié)省溶劑的角度考慮,選擇洗脫劑乙醇的量與樹脂體積比例為8∶1.
圖6 洗脫劑用量對解析率的影響
6)最佳解析時間
在吸附飽和的樹脂柱中,先用水洗脫,再用20%乙醇洗脫,最后用加入8倍于樹脂量70%乙醇進行洗脫,測定靜置不同時間的洗脫液皂苷質(zhì)量比,結(jié)果見圖7.如圖7所示,隨著解析時間的增加,皂苷量也逐漸增大,在解吸時間達到60min后質(zhì)量比無明顯增加,這時解吸基本完全,出于對純化周期的考慮,將最佳解吸時間定為為60min.
圖7 解析時間對皂苷質(zhì)量比的影響
綜上可知,豆角總皂苷純化的最佳工藝條件為:上樣pH值為8,上樣液量為8倍樹脂體積,吸附70min,依次用蒸餾水、20%乙醇溶液、8倍樹脂體積分數(shù)70%的乙醇溶液進行洗脫,解析60min后,收集70%乙醇的洗脫液,減壓濃縮后真空干燥得到豆角皂苷純化物.經(jīng)過大孔樹脂純化后豆角總皂苷純化物的純度為54.61%,比豆角皂苷純度提高了28.47%,為接下來豆角皂苷的繼續(xù)精制及其結(jié)構(gòu)研究奠定了基礎(chǔ).
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