SA-3大孔樹脂純化甜茶素的研究

吳婕，鮑晨陽，杜瑩，廖莉玲，*

（1.貴州師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，貴州貴陽550018；2.貴州師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，貴州貴陽550001）

SA-3大孔樹脂純化甜茶素的研究

吳婕1，鮑晨陽2，杜瑩2，廖莉玲2，*

（1.貴州師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，貴州貴陽550018；2.貴州師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，貴州貴陽550001）

通過比較9種大孔樹脂對(duì)甜茶素的吸附和解吸效果，篩選出適合甜茶素分離純化的樹脂，并對(duì)其純化工藝條件進(jìn)行了探討。結(jié)果表明，SA-3型大孔吸附樹脂最適合甜茶素純化。最佳吸附條件為：上柱液甜茶素濃度控制在1.00mg/mL~3.00mg/mL，上樣流速3BV/h，上樣液體積控制在17BV以內(nèi)；最佳洗脫條件為：70%乙醇3BV/h洗脫，洗脫體積為13BV。經(jīng)SA-3型大孔吸附樹脂純化純度甜茶素可達(dá)到45%左右。

大孔樹脂；SA-3；甜茶素

甜茶素是一種高甜度低熱值的非糖甜味劑，其甜度是蔗糖的300倍，而熱值僅為蔗糖的1%，故可作為蔗糖和糖精的替代品，廣泛用于醫(yī)藥、食品等行業(yè)。甜茶素味質(zhì)好、耐高溫，并具有降血糖、降血脂、降低膽固醇含量、抗菌等多種保健功能[1-2]。分離純化甜茶素的方法主要有水提醇沉法、重結(jié)晶法、大孔吸附樹脂法等[3]，由于大孔樹脂具有化學(xué)物理性質(zhì)穩(wěn)定、吸附選擇性強(qiáng)、易再生、解吸條件溫和、可以循環(huán)使用、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)[4-5]，因此大孔吸附樹脂法更適合于工業(yè)化生產(chǎn)。為進(jìn)一步研究大孔樹脂對(duì)甜茶素的分離純化效果，以期獲得更適合于工業(yè)化分離純化甜茶素的大孔樹脂，本文對(duì)九種大孔樹脂對(duì)甜茶素的吸附和解吸效果進(jìn)行研究，并對(duì)其純化工藝條件進(jìn)行了探討。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

甜茶葉：貴州健康茶有限公司；甲醇（色譜純）：德國進(jìn)口；SA-1、SA-2、SA-3、LSA-10、LSA-40大孔樹脂：天津歐瑞生物科技有限公司；ADS-7、ADS-17大孔樹脂：滄州寶恩吸附材料科技有限公司；D-101、AB-8大孔樹脂：天津市關(guān)復(fù)精細(xì)化工研究所。

Aglient1200高效液相色譜儀；FZ102微型植物粉碎機(jī)：天津泰斯特有限公司；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠；恒溫振蕩儀SHA-B：金壇市富華儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 甜茶提取液的制備

稱取干燥粉碎的甜茶葉40 g，以料液比為1∶10回流提取兩次（第一次回流2 h，第二次回流1 h），趁熱抽濾，合并濾液，定容于1 000mL容量瓶中備用。

1.2.2 大孔樹脂的預(yù)處理

分別稱取9種大孔樹脂，先用無水乙醇浸泡24 h，并用蒸餾水洗去醇溶性雜質(zhì)，再用3%的NaOH溶液浸泡2 h洗去堿溶性雜質(zhì)，用3%的HCl溶液浸泡2 h洗去酸溶性雜質(zhì)，最后用去離子水洗至pH中性。

1.2.3 甜茶素含量的測(cè)定[6]

高效液相色譜法測(cè)定甜茶素含量。檢測(cè)器：Aglient1200；色譜柱：迪馬C18（250mm*4.6mm*5μm）；柱溫：30℃；流動(dòng)相：色譜甲醇：水=85∶15；流速：1.0 mL/min；檢測(cè)波長：210 nm；進(jìn)樣量：10μL。

1.2.4 大孔樹脂對(duì)甜茶素的靜態(tài)吸附

在上處理好的大孔樹脂中，加入甜茶提取液90 mL，恒溫振蕩浸泡24 h，測(cè)定大孔樹脂吸附后溶液中甜茶素濃度大小，計(jì)算大孔樹脂對(duì)甜茶素的吸附量（Qe）。

式中：Co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為溶液體積，mL；Qe為吸附量，（mg/g）；m為樹脂干質(zhì)量，g。

1.2.5 大孔樹脂對(duì)甜茶素的靜態(tài)解析

在靜態(tài)吸附完畢的大孔樹脂中，加入100mL 95%乙醇溶液浸泡脫附，并在恒溫震蕩儀上常溫下振蕩48 h。測(cè)定相同條件下各解析溶液中甜茶素濃度，計(jì)算各大孔樹脂的解析率（D）。

式中：Cd為洗脫液質(zhì)量濃度，（mg/mL）；V2為洗脫液體積，mL；Qd為洗脫量，（mg/g）。

1.2.6 大孔樹脂SA-3的動(dòng)態(tài)吸附

將預(yù)處理好的30 mL的大孔樹脂SA-3裝入1.5 cm×15 cm層析柱中。分別測(cè)定大孔樹脂SA-3吸附柱在不同的甜茶原液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、pH和流速等條件下，對(duì)甜茶素吸附效果。收集流出液（15mL/瓶），當(dāng)流出液的質(zhì)量濃度達(dá)到上樣甜茶原液質(zhì)量濃度的1/10時(shí)，認(rèn)為大孔樹脂SA-3吸附柱已經(jīng)吸附飽和，可以停止進(jìn)樣，并且計(jì)算吸附量及吸附率。

1.2.7 大孔樹脂SA-3的動(dòng)態(tài)解吸

在室溫下，以3BV/h（BV為層析柱中大孔樹脂的體積）的流速，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%、70%、80%的乙醇對(duì)已吸附飽和的SA-3大孔樹脂層析柱進(jìn)行洗脫，收集洗脫液（30mL/瓶）分別測(cè)定洗脫液中甜茶素的濃度，計(jì)算甜茶素的解析率。

2 結(jié)果與討論

2.1 大孔樹脂的靜態(tài)吸附及解吸效果

當(dāng)甜茶原液質(zhì)量濃度為0.636 7mg/mL時(shí)，9種大孔樹脂對(duì)甜茶素的吸附量、解析量和解吸率實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 大孔樹脂對(duì)甜茶素吸附和解吸的效果Table1 Adsorption and desorption capacity of Rubusoside on differentmacroporous resins

從表1可以看出，在9種大孔樹脂中SA-3的對(duì)甜茶素的吸附量、解析量和解吸率都是最高，它是一種較為理想分離和純化甜茶素的樹脂。

2.2 大孔樹脂SA-3的動(dòng)態(tài)吸附條件

2.2.1 甜茶原液的pH對(duì)吸附的影響

甜茶素濃度為1.4620mg/mL的原液，流速為3BV/h，大孔樹脂SA-3在不同pH條件下對(duì)甜茶素吸附效果見表2。由表2可以看出，當(dāng)pH等于7.0時(shí)，大孔樹脂SA-3對(duì)甜茶素的吸附效果最好，這主要是因?yàn)樵趐H 7.0時(shí)，甜茶素既保持了分子狀態(tài)，又不會(huì)形成佯鹽（佯鹽的結(jié)構(gòu)為R—OH+），容易以氫鍵的方式被吸附[7]。

2.2.2 流速對(duì)吸附效果的影響

將質(zhì)量濃度為2.201mg/mL、pH為7.0的甜茶素提取液，以不同流速通入大孔樹脂SA-3層析柱，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1和表2所示。

當(dāng)甜茶原液的流速過大，會(huì)出現(xiàn)提早泄漏，大孔樹脂層壓頭損失增加。由表2可知，在3 BV/h的流速下，大孔樹脂SA-3的吸附率最大。盡管降低流速可以提高吸附率，但流速愈低耗時(shí)愈長；鑒于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)，既要求吸附過程耗時(shí)不能太長，又要求吸附效率高。綜合考慮得出，大孔樹脂SA-3對(duì)甜茶素的吸附以3BV/h的流速為佳，在此流速下吸附達(dá)到飽和時(shí)上樣體積可達(dá)17倍柱體積。

表2 大孔樹脂SA-3在不同條件下對(duì)甜茶素的吸附率Table2 Adsorp tion rateof Rubusosideon themacroporous resin SA-3 on different conditions

圖1 大孔樹脂SA-3在不同流速下的吸附曲線Fig.1 Adsorptive cureof Rubusosideon them acroporous resin SA-3 at different flow rates

2.2.3 甜茶素原液質(zhì)量濃度對(duì)吸附率的影響

將不同質(zhì)量濃度、pH為7.0的甜茶素提取液，以3BV/h的流速通入大孔樹脂SA-3層析柱，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。由表2可知，在甜茶原液質(zhì)量濃度較低時(shí)對(duì)吸附有利；如果甜茶原液質(zhì)量濃度偏高，甜茶原液在層析柱中會(huì)過早泄漏，導(dǎo)致大孔樹脂SA-3的吸附率較低。大孔樹脂SA-3在較低原液質(zhì)量濃度下吸附效率較好，但濃度過低耗時(shí)耗工，綜合考慮以1.00mg/mL~ 3.00mg/mL為宜。

2.2.4 大孔樹脂SA-3的動(dòng)態(tài)解析效果

在室溫下，對(duì)已用甜茶素吸附飽和的SA-3大孔樹脂用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)乙醇溶液進(jìn)行脫附。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2和圖3。

圖2 大孔樹脂SA-3對(duì)甜茶素的解析曲線Fig.2 Desorption cureof rubusosideon themacroporous resin SA-3

由圖可以看出，70%乙醇和80%乙醇溶液的解吸效果均較好，解吸率達(dá)到90%以上?？紤]到乙醇揮發(fā)性大，易造成溶劑浪費(fèi)，回收成本高等原因，選用70%乙醇作為洗脫劑，洗脫體積為13倍柱體積為佳。

圖3 大孔樹脂SA-3對(duì)甜茶素的解析率曲線Fig.3 Desorption rateof rubusosideon them acroporous resin SA-3

2.3 大孔樹脂SA-3提取分離甜茶素工藝

綜上所述，從甜茶中提取甜茶素的工藝流程可確定為：在室溫下，干甜茶葉40 g粉碎→水回流提取2次→合并滲濾液→濃縮→大孔樹脂SA-3動(dòng)態(tài)吸附→質(zhì)量分?jǐn)?shù)70%乙醇溶液解析→真空旋干（回收乙醇）→甜茶素。按上述工藝進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 大孔樹脂SA-3提取分離甜茶素Table3 Extraction and separation of rubusosideby the macroporous resin SA-3

由表3可見，大孔樹脂SA-3提取分離甜茶素工藝是可行的。

3 結(jié)論

本研究通過9種大孔吸附樹脂對(duì)甜茶素靜態(tài)與動(dòng)態(tài)吸附－解吸的實(shí)驗(yàn)，確定大孔樹脂SA-3適合于甜茶素純化，并對(duì)SA-3樹脂純化甜茶素的工藝條件進(jìn)行了研究。確定工藝條件為首先以質(zhì)量濃度為1.00mg/mL~3.00mg/mL、pH為7溶液和3 BV/h的流速上柱，然后用13倍柱體積的70%乙醇以3BV/h洗脫，收集洗脫液、旋干即得純度約為45%的甜茶素產(chǎn)品。該法工藝簡單，便于操作，提取率可高達(dá)8.72%，適用于工業(yè)化甜茶素分離、提純。

[1]柏蕓,薛淑靜,周明,等.薔薇科甜茶加工應(yīng)用研究進(jìn)展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工·創(chuàng)新版,2010(11):52-55

[2]李祝,陳蓉,李獻(xiàn),等.廣西甜茶中甜茶素的提取工藝研究[J].食品工業(yè),2013,34(2):93-95

[3]何偉平.天然甜味劑甜茶苷的工業(yè)化試驗(yàn)[J].廣西輕工業(yè),1999 (1):1-5

[4]BAUTISTA L F,PLATAM M,ARACIL J,et al.Appliaction of an effectivediffusionmodel to theadsorption ofaspartameon functional divinylbenzenes styrene macroporous resins[J].Food Engineer, 2003,56(9):319-325

[5]李萍.大孔吸附樹脂在中草藥有效成分研究中的應(yīng)用[J]．天津藥學(xué),2002,14(3):9-11

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Studies on Purification of Rubusoside in Sweet Tea by SA-3 M acroporous Resins

WU jie1，BAOChen-yang2，DUYing2，LIAOLi-ling2，*

（1.College of Chemistry and Life Science，Guizhou Normal College，Guiyang 550018，Guizhou，China；2.College of Chemistry and Material Science，Guizhou NormalUniversity，Guiyang 550001，Guizhou，China）

The SA-3wasoptimized from 9 typesofmacroporous resinsby comparing their static adsorption and desorption performanceswith rubusoside in Sweet tea.The purifying conditionsof rubusoside from Sweet tea by SA-3macroporous resinswas investigated.The results showed that SA-3macroporous resinswas the bestone. The optimaladsorption process conditionswere as follows：concentration of sample 1.00mg/mL-3.00mg/mL；3 BV/h adsorption velocity；17times thevolumeof resin assamplevolume；thebestdesorption conditions：70% ethanoland 13 times the volumeof resin aseluent.The contentof rubusoside purified by SA-3macroporous resin wasup to45%.

themacroporous resin；SA-3；rubusoside

2014-08-02

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.23.010

貴州省科學(xué)技術(shù)廳中藥現(xiàn)代化攻關(guān)項(xiàng)目（黔科合ZY字【2012】3012號(hào)）；貴陽市科技局現(xiàn)代藥業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目（筑科合同[2012204]號(hào)）；貴州師范學(xué)院2013年度校級(jí)科研一般項(xiàng)目（甜茶葉中甜茶苷的提?。?/p>

吳婕（1982—），女（土家），副教授，碩士，主要從事化學(xué)天然產(chǎn)物研究。

*通信作者：廖莉玲，漢族，教授，碩士。