大孔樹脂分離純化柚子皮多酚研究

夏昊云，湯小芳，許晨東，陳飛

（南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院，江蘇泰州225300）

大孔樹脂分離純化柚子皮多酚研究

夏昊云，湯小芳，許晨東，陳飛

（南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院，江蘇泰州225300）

以柚子皮為原料，采用乙醇浸提法提取、大孔樹脂分離純化其中的多酚類物質(zhì)，建立了一套簡(jiǎn)單易行的柚子皮多酚提取、分離純化的方法。比較了S-8，AB-8，D101 3種不同極性的大孔樹脂對(duì)柚子皮多酚的吸附分離效果，研究了其對(duì)柚子皮多酚的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的吸附及解析性能。結(jié)果顯示，AB-8樹脂的吸附和解析性能良好，可用于柚子皮多酚的分離純化。

柚子皮；多酚；大孔吸附樹脂；靜態(tài)吸附；動(dòng)態(tài)吸附

日常生活中柚子皮經(jīng)常作為廢物而被丟棄，但是柚子皮不僅營(yíng)養(yǎng)豐富，而且含有多種可以預(yù)防及治療疾病的生理活性物質(zhì)，其中多酚類是柚子皮中含量最為豐富的一類活性物質(zhì)［1］。

目前，多酚的提取和分離純化方法有溶劑萃取法［2］、超臨界CO2萃取法［3］、超聲波輔助提取法［4］、微波輔助提取法［5］、樹脂層析分離法［6-9］等，大孔樹脂吸附法屬于層析分離法，其利用不同組分在給定的兩相中具有不同的分配系數(shù)而使得混合物實(shí)現(xiàn)分離與測(cè)定。實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)化采用層析柱分離純化多酚可以有利于固定相的再生。

文中研究了3種不同極性的大孔樹脂對(duì)柚子皮多酚的吸附及解析性能，優(yōu)化其分離純化工藝，對(duì)柚子皮中的多酚類物質(zhì)進(jìn)行分離純化，合理開發(fā)利用柚子皮，延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，達(dá)到變廢為寶、廢物利用的目的。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 柚子皮多酚的提取流程（圖1）

圖1 柚子皮多酚的提取流程

1.2 福林酚試劑法測(cè)定柚子皮總多酚含量［10］

1.3 大孔樹脂的預(yù)處理

選用極性大孔樹脂S-8，弱極性樹脂AB-8及非極性樹脂D101，常溫下在無水乙醇中密封浸泡8 h，使其充分溶脹，然后用無水乙醇沖洗至無白色渾濁后用蒸餾水洗至中性。再用5%的鹽酸溶液浸泡8 h后用蒸餾水沖洗至中性，最后用5%的氫氧化鈉溶液浸泡8 h后，用蒸餾水沖洗至中性。

1.4 大孔吸附樹脂的靜態(tài)吸附研究

1.4.1 最佳樹脂的選擇［11］

將不同型號(hào)預(yù)處理后的樹脂用濾紙吸干，準(zhǔn)確稱取1.0 g，放入250 mL錐形瓶中，加入100 mL已知濃度的柚子皮多酚粗提液，避光振蕩24 h，達(dá)到吸附平衡后取上層清液，測(cè)量多酚濃度。剩余物過濾，樹脂用蒸餾水沖洗2次，濾紙吸干，在相同條件下用100 mL 70%的乙醇進(jìn)行解析實(shí)驗(yàn)，解析平衡后測(cè)定解析液的多酚濃度。以吸附率、解析率為指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從中篩選出性能最好的樹脂進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。吸附率、解析率的計(jì)算公式如下：

吸附率=（C0-C1）/C0

式中：C0——吸附前溶液中多酚濃度，mg/mL；

C1——吸附后溶液中多酚濃度，mg/mL。

解析率=C2V2/（C0-C1）×V1

式中：C2——解吸液中多酚濃度，mg/mL；

V2——解析液體積，mL；

V1——吸附液體積，mL。

1.4.2 靜態(tài)吸附與解析試驗(yàn)

通過靜態(tài)吸附試驗(yàn)可以得出在靜態(tài)環(huán)境下吸附達(dá)到平衡所需要的時(shí)間，解析試驗(yàn)?zāi)軌虼_定解析劑的最佳濃度，以及考察溫度對(duì)解析試驗(yàn)的影響。

（1）吸附試驗(yàn)：準(zhǔn)確稱取預(yù)處理后的干樹脂1.0 g至錐形瓶中，按照1∶10的料液比，加入已知濃度的柚子皮多酚粗提液，密封，室溫下以120 r/min的振蕩速度進(jìn)行吸附，每隔半小時(shí)取樣，測(cè)量吸光度，繪制多酚靜態(tài)吸附曲線。

（2）解析試驗(yàn)：準(zhǔn)確稱取吸附達(dá)到飽和的樹脂10.0 g至錐形瓶中，按照1∶10的料液比，加入不同濃度的乙醇溶液，密封，室溫下以120 r/min的振蕩速度進(jìn)行解析，定時(shí)從上層清液中取樣測(cè)量吸光度，考察解析劑濃度對(duì)解析率的影響。

1.5 動(dòng)態(tài)吸附與洗脫試驗(yàn)

1.5.1 動(dòng)態(tài)吸附條件的選擇

將處理好的AB-8大孔樹脂10 g裝入玻璃柱（柱長(zhǎng)徑比約20∶1）中，然后以一定流速將100 mL已知濃度的柚子皮多酚粗提液上柱進(jìn)行吸附，收集流出液，測(cè)量其中多酚濃度，以吸附率為指標(biāo)，對(duì)上柱流速、料液濃度等影響因素進(jìn)行考察，繪制動(dòng)態(tài)吸附曲線。

1.5.2 洗脫曲線

樹脂吸附達(dá)到飽和后，用一定量的蒸餾水洗去樹脂同時(shí)吸附的糖和水溶性半纖維素等雜質(zhì)。然后用不同濃度乙醇溶液以不同流速進(jìn)行洗脫，分段收集洗脫液，測(cè)量多酚含量，考察乙醇濃度和洗脫流速對(duì)多酚洗脫的影響，并繪制洗脫曲線。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 最佳樹脂的選擇

大孔吸附樹脂的吸附性能取決于吸附劑與吸附物質(zhì)之間的氫鍵和范德華力，與其被吸附物的溶解度、表面性質(zhì)和孔結(jié)構(gòu)等特性有關(guān)［12］。

經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn)弱極性和非極性樹脂對(duì)柚子皮多酚的吸附效果較好。從吸附量、解析率2個(gè)因素綜合考慮，AB-8樹脂的吸附率和解析率都較高，因此選擇AB-8樹脂進(jìn)行進(jìn)一步研究。

2.2 靜態(tài)吸附動(dòng)力學(xué)曲線

從圖2中可以看出，樹脂吸附速率隨時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸下降，2 h后基本達(dá)到吸附平衡，屬于快速吸附，飽和吸附量可達(dá)2.1 mg/g。

2.3 解析劑濃度的影響

圖2 靜態(tài)吸附動(dòng)力學(xué)曲線

隨著乙醇濃度的增加，多酚解析率逐漸提高，當(dāng)乙醇濃度為70%時(shí)，解析率最大達(dá)到80%左右，當(dāng)乙醇濃度進(jìn)一步升高時(shí)，解析率趨于平衡。乙醇濃度太低，不能破壞樹脂與多酚形成的氫鍵，多酚解析率低，乙醇濃度增大，溶液極性與多酚極性相差增大，根據(jù)極性相似相溶原理，多酚解析率趨于平衡，所以試驗(yàn)中采用70%乙醇作為解析劑。

2.4 大孔吸附樹脂的動(dòng)態(tài)吸附研究

2.4.1 上柱流速對(duì)吸附率的影響

隨著流速的增加，大孔樹脂的吸附率隨之降低。但流速過慢，則吸附時(shí)間較長(zhǎng)，不利于利用，當(dāng)流速增大時(shí)，柚子皮多酚還沒有完全被大孔樹脂吸附就因流速過快而流出層析柱。所以綜合考慮，在流速為1 mL/min下，吸附柚子皮多酚效果最佳。

2.4.2 料液濃度對(duì)吸附率的影響

根據(jù)吸附平衡理論，濃度減小，達(dá)到平衡時(shí)所用粗提液體積增大，殘留在流出液中的多酚增多，吸附率降低；但濃度太高時(shí)，會(huì)發(fā)生多層吸附，并堵塞微孔，降低內(nèi)孔利用率，吸附率也將下降。隨著料液中多酚含量增加，大孔樹脂的吸附能力較低，說明提取溶液中多酚含量較高時(shí)，其他物質(zhì)含量也較高，大孔樹脂對(duì)多酚的吸附受到影響，吸附效率降低。因此，綜合考慮，多酚最佳濃度為2～4 mg/mL。

2.4.3 動(dòng)態(tài)吸附曲線的研究

AB-8樹脂的動(dòng)態(tài)吸附曲線見圖3。

圖3 AB-8樹脂的動(dòng)態(tài)吸附曲線

如圖3所示，當(dāng)流出液體積達(dá)到10 mL時(shí)開始有多酚泄漏，隨著流出液體積的增大，流出液中的多酚濃度逐漸增加，當(dāng)流出液體積達(dá)到200 mL時(shí)，流出液中多酚濃度幾乎不再改變，即基本達(dá)到吸附平衡。因此，選用200 mL作為上樣體積。

2.4.4 動(dòng)態(tài)解析曲線的研究

柚子皮多酚的動(dòng)態(tài)洗脫曲線，如圖4所示。從圖4可知，流出液體積達(dá)到10 mL時(shí)開始有多酚流出。并且隨著流出液體積增加，洗脫液中的多酚濃度快速上升，當(dāng)流出液體積達(dá)到25 mL左右，可達(dá)到最大值約為6.3 mg/mL；隨后流出液體積再增大，多酚濃度降低。當(dāng)流出液體積60 mL左右時(shí)，多酚濃度已接近為零，可認(rèn)為此時(shí)柚子皮多酚基本洗脫完全。因此選用60 mL作為洗脫劑使用體積。

圖4 AB-8樹脂的動(dòng)態(tài)洗脫曲線

3 結(jié)論

（1）AB-8樹脂對(duì)柚子皮多酚具有良好的吸附和解析性能，適于分離純化柚子皮多酚。

（2）根據(jù)靜態(tài)吸附試驗(yàn)，AB-8大孔樹脂吸附柚子皮多酚2 h左右即可達(dá)到飽和，飽和吸附量為2.1 mg/g。乙醇為洗脫劑的最適宜濃度為70%。

（3）根據(jù)動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)，可知當(dāng)上樣流速為1mL/min，上柱液中柚子皮多酚濃度為2 mg/mL時(shí)，柚子皮多酚的吸附量達(dá)到最大，約為6.3 mg/mL。以體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇為洗脫劑時(shí)，可使柚子皮多酚基本洗脫完全。

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Adsorption and separation of pomelo peel polyphenols by macroporous adsorption resins

XIA Haoyun，TANG Xiaofang，XU Chendong，CHEN Fei
（Nanjing University of Science and Technology，Taizhou Institute of Science and Technology，Taizhou 225300，China）

Alcohol-water was used as solvent to extract polyphenols from pomelo peel.Three kinds of different macroporous reins were studied to adsorb polyphenols by static adsorption and dynamic adsorption.Results indicated that：macroporous resin AB-8 had the best properties of adsorption and desorption.It can be used for the separation and purification of pomelo peel polyphenols.

pomelo peel；polyphenols；macroporous adsorbent resins；static adsorption；dynamic adsorption

X799.3

A

1674-0912（2015）10-0038-03

2015－09－06）

夏昊云（1980-），女，碩士研究生，講師，研究方向：痕量分析及其應(yīng)用研究。