大孔吸附樹脂在分離純化生物堿中的應(yīng)用

★ 徐東峰 李斌 (江西中醫(yī)學(xué)院 南昌330004)

大孔吸附樹脂是20 世紀(jì)60 年代興起的一種有機(jī)高聚吸附劑，具有很好的大孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，吸附容量大、選擇性好、吸附速度快、再生處理方便、使用周期長，且不溶于酸堿及有機(jī)溶劑［1］。因其具有良好的吸附性能，主要應(yīng)用于工業(yè)脫色、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。近年來，大孔吸附樹脂在我國已廣泛用于中草藥有效成分的分離純化工作中，對黃酮、生物堿、苷類等都具有較好的吸附性能，常用來做這幾類成分的富集與分離材料。

1 大孔樹脂吸附原理

大孔吸附樹脂是以苯乙烯和丙酸酯為單體，加入乙烯苯為交聯(lián)劑，以甲苯、二甲苯為致孔劑，它們相互交聯(lián)聚合形成了多孔骨架結(jié)構(gòu)。聚合物形成后，致孔劑被除去，在樹脂中留下了大大小小、形狀各異、互相貫通的孔穴。其性質(zhì)介于天然吸附劑和離子交換劑之間，吸附特性與天然吸附劑類似，比離子交換劑更容易再生［2］。樹脂吸附作用是依靠它和被吸附的分子之間的范德華引力，通過它巨大的比表面積進(jìn)行物理吸附而工作，使有機(jī)化合物根據(jù)其吸附力不同及其分子量大小可以經(jīng)一定溶劑洗脫分開而達(dá)到分離、純化、除雜、濃縮等不同目的。

根據(jù)樹脂表面性質(zhì)，大孔吸附樹脂按其極性強(qiáng)弱分為非極性、中極性和極性三種類型，非極性吸附樹脂是由偶極距很小的單體聚合制得，不帶任何官能團(tuán)，孔表的疏水性較強(qiáng)，可通過與小分子內(nèi)的疏水部分的作用吸附溶液中的有機(jī)物，最適合于由極性溶劑中吸附非極性物質(zhì)。中極性吸附樹脂系含酯基的吸附樹脂，其表面兼有疏水和親水兩部分，既可由極性溶劑中吸附非極性物質(zhì)，又可由非極性溶液中吸附極性物質(zhì)。極性吸附樹脂是指含酰胺基，氰基，酚羥基等含氮、氧、硫極性官能團(tuán)的吸附樹脂，它們通過靜電相互作用吸附極性物質(zhì)［3］。

2 大孔樹脂在分離生物堿類化合物中的應(yīng)用

2.1 大孔樹脂的選擇

大孔吸附樹脂是一種表面活性劑，其吸附能力的大小與樹脂的比表面積、表面電性、孔徑、孔容、能否與被吸附物形成氫鍵有關(guān)，一般非極性吸附樹脂適用于從極性溶液中吸附非極性有機(jī)物，極性吸附劑適用于從非極性溶液中吸附極性有機(jī)物［4］。蓮心堿是一種雙芐基異喹啉類生物堿［5］，劉韶等對比8 種大孔樹脂對蓮心生物堿吸附量與比吸附量，結(jié)果表明LSA－5B 大孔吸附樹脂的吸附量和比吸附量比其他類型的大孔吸附樹脂大幾倍，故選擇該型大孔樹脂對蓮心生物堿進(jìn)行純化［6］。延胡索總生物堿中主要含有的是異喹啉類生物堿［7］。周文威等在分離純化延胡索總生物堿的過程中比較了5 種大孔樹脂的比吸附量，最終選擇了D101 大孔樹脂作為分離純化的填料［8］。郭麗冰等以喹啉類的麻黃總生物堿為指標(biāo)成分對D－151 型、AB－8 型、NKA－9 型3 種大孔吸附樹脂和不同乙醇濃度對麻黃總生物堿的吸附、洗脫結(jié)果進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，針對樹脂吸附洗脫效果而言，其中在D－151 樹脂上最好，其次為AB －8 型、NKA －9型［9］。長春花中含有130 種以上的萜類吲哚生物堿，張琳等用大孔樹脂對長春花中的文多靈、長春質(zhì)堿和長春堿進(jìn)行分離，在比較了11 種樹脂的靜態(tài)吸附容量，解析率和動態(tài)吸附容量后選擇了AB－8 型大孔樹脂作為分離材料［10］。由此可見，應(yīng)用大孔樹脂分離純化不同類型的生物堿需對大孔樹脂進(jìn)行選擇，以得到最佳效果。

2.2 樣品溶液pH 對大孔樹脂吸附的影響

樣品溶液pH 值對吸附效果至關(guān)重要，一般而言，酸性化合物在酸性溶液中進(jìn)行吸附，堿性化合物在堿性溶液中進(jìn)行吸附較為合適，中性化合物可在近中性的情況下被吸附［11］。李玉美等在使用AB－8 大孔樹脂分離牛心樸子草中生物堿的試驗(yàn)中，考察了大孔樹脂對pH 分別為1，2，3，4，5，6 的幾份藥液的吸附量，結(jié)果表明在pH=2 時(shí)大孔樹脂對心樸子草中生物堿的吸附能力最強(qiáng)，隨著藥液pH 值的增高吸附能力逐漸降低［12］。許沛虎等用大孔樹脂對黃連總生物堿進(jìn)行純化，以D101、AB －8 等7 種不同的大孔樹脂，不同上樣液pH 值做為大孔樹脂吸附藥液的參考指標(biāo)，結(jié)果選用D101 大孔樹脂，藥液pH 在5.0 －6.0 時(shí)為最佳的吸附條件［13］。楊潔紅在優(yōu)化DA201 大孔樹脂吸附純化烏頭堿工藝的研究中，對影響純化的上樣液濃度、上樣液pH、洗脫液濃度三個因素做了正交設(shè)計(jì)，最終得到上樣液pH =10 為最佳的上樣液pH 值［14］?？梢姴煌琾H 對大孔樹脂吸附的影響較大，應(yīng)根據(jù)化合物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，靈活改變?nèi)芤旱膒H 值，可使提純工作達(dá)到理想效果。

2.3 洗脫劑種類的影響

對非極性大孔吸附樹脂，洗脫劑極性越小，洗脫能力越強(qiáng)，對于中性大孔吸附樹脂或極性較大的大孔吸附樹脂，則用極性較大的洗脫劑洗脫較為適宜。王普等以HPD －100大孔樹脂為分離材料分離純化荷葉中的阿樸菲類生物堿，分別以水、20%、50%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%甲醇水溶液作為洗脫劑，采用70%甲醇水溶液洗去目標(biāo)物以外的雜質(zhì)后，80%甲醇水洗脫液可以洗脫出N－降荷葉堿和O－降荷葉堿，最后95%甲醇水洗脫液洗脫出荷葉堿［15］。趙大洲等使用X －5 大孔樹脂對夏天無總生物堿純化的試驗(yàn)中，首先用10%乙醇、稀鹽水與0.2%氨水洗脫已吸附了夏天無提取液的樹脂，通過HPLC 檢測結(jié)果顯示只有0.2%氨水無法將生物堿洗脫下來，所以首先采用0.2%的氨水洗脫掉吸附在大孔樹脂上的除生物堿以外的其他成分。然后分別用50%乙醇、90%乙醇和95%乙醇洗脫樹脂，95%乙醇洗脫液中原阿片堿的含量相對集中［16］。黃永林等使用D－101 大孔樹脂作為填料分離大葉鉤藤總生物堿，在分離過程中分別考察了以60%乙醇、60%丙酮、60%甲醇、不同濃度(0.02mol/L －0.1mol/L)的HCl 以及不同比例的0.08mol/L 鹽酸:甲醇作為洗脫劑的洗脫效果，結(jié)果1:1 的鹽酸0.08mol/L 甲醇溶液的洗脫效果最佳，達(dá)99.10%［17］。

2.4 不同大孔樹脂的最佳上樣量探討

張鵬等使用D －101 大孔樹脂分離純化湖北貝母總生物堿，藥材以50%乙醇回流提取，提取液經(jīng)減壓回收至流浸膏，用2%HCl 溶解作為樣品溶液。在pH 為9 的條件下，D－101 大孔樹脂對樣品溶液的最大吸附容量為133.5mg/g。但是在考察了不同上樣量得到的生物堿保留率之后發(fā)現(xiàn)，隨著上樣量的增加，生物堿的保留率逐漸降低。最終選擇上樣量為最大吸附容量的50%即66.75mg/g 為最佳上樣量［18］。蔡應(yīng)繁等在使用LSA30 大孔樹脂分離唐松草總生物堿的試驗(yàn)中，將唐松草全草用水加熱煮沸兩次，合并提取液作為樣品溶液。通過對不同濃度的樣品溶液的吸附量進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)濃度為每毫升藥液含生藥0.5g 時(shí)，吸附量達(dá)到最大，然后隨著濃度的增加，吸附量逐漸降低。因此，料液的濃度應(yīng)控制在每毫升藥液含生藥0.5g 為宜［19］。由于不同大孔樹脂吸附容量不同，應(yīng)對不同濃度的樣品溶液的吸附量進(jìn)行比較，以確定最佳上樣量。

3 討論

大孔樹脂作為一種應(yīng)用時(shí)間不長的分離材料，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于中藥成分的分離純化過程中，并日益顯現(xiàn)出它的獨(dú)特作用及優(yōu)勢。但是現(xiàn)在應(yīng)用于分離純化有效部位的大孔樹脂種類比較少，還需要更多新型吸附樹脂的研制。由于自然界中生物堿類成分種類較多，影響大孔樹脂分離純化生物堿類成分的條件也比較復(fù)雜，故在這方面的研究還有待于進(jìn)一步的加強(qiáng)，以便使大孔吸附樹脂能更好的應(yīng)用于藥品研究領(lǐng)域。

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