利用大孔樹脂吸附純化頭花蓼總多酚工藝的研究

李瀟彬

顧曼琦1

鄭奎玲1

衛(wèi) 鋼2

廖莉玲1

(1. 貴州師范大學化學與材料科學學院，貴州 貴陽 550001；2. 聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織材料科學與工程分部，澳大利亞 新南威爾士州 2070)

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利用大孔樹脂吸附純化頭花蓼總多酚工藝的研究

李瀟彬1

顧曼琦1

鄭奎玲1

衛(wèi) 鋼2

廖莉玲1

(1. 貴州師范大學化學與材料科學學院，貴州 貴陽 550001；2. 聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織材料科學與工程分部，澳大利亞 新南威爾士州 2070)

采用Folin-Ciocalteu比色法測定多酚含量，研究10種大孔樹脂對頭花蓼總多酚的吸附和解吸效果，篩選出適合分離純化頭花蓼總多酚的樹脂，并以總多酚的吸附率和解吸率為指標對HPD-722純化頭花蓼總多酚的工藝進行了研究。結(jié)果表明：HPD-722為純化頭花蓼總多酚的最佳樹脂。確定其最佳工藝條件為：上樣濃度控制在2.0～4.5 mg/mL，上樣流速2 BV/h，用體積為7.5 BV的50%乙醇溶液集中洗脫。純化后總多酚的含量可達到59.02%。

頭花蓼；總多酚；大孔樹脂；純化

頭花蓼(Polygonumcapitatum)為蓼科蓼屬植物頭花蓼(PolygonumcapitatumBuch.-han.exD.Don)干燥的全草或者是地面上的部分，又名小紅要、小紅藤、 骨蟲草、沙灘子，具有清熱利濕、解毒止痛、活血散瘀、利尿通淋的功能，是著名的苗藥[1-2]。

眾多研究表明頭花蓼的主要成分為黃酮類和酚酸類，而且多酚具有較強的抗氧化[3]及抑菌效果[4]，但是，已有的研究主要集中于酚酸類的含量測定[5-6]，從頭花蓼中分離純化多酚類鮮見報道。因此對頭花蓼總多酚進行提取分離等進一步的深入研究具有較高的研究價值。大孔樹脂用于多酚的分離純化已有較多的文獻報道[7-8]，該方法工藝簡單，成本較低。本試驗擬通過靜態(tài)試驗和動態(tài)試驗對頭花蓼多酚利用大孔樹脂純化的工藝條件進行研究，優(yōu)化出最佳純化條件，以期為頭花蓼的進一步研究提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

頭花蓼：施秉三元威門公司GAP種植基地；

FC試劑、D296、D301、SA-1、SA-2、LSA-10、HPD-100、HPD-600、聚酰胺、AB-8、HPD-722：滄州寶恩吸附材料科技有限公司；

其余試劑均為分析純；

試驗所用水均為二次蒸餾水；

電熱鼓風干燥箱：101-1A 型，天津市泰斯特儀器有限公司；

電子天平：A 200S 型，德國科恩公司；

循環(huán)水式多用真空泵：SHB-IIIA型，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；

控溫電熱套：KDM 型，山東鄄城華魯電熱儀器有限公司；

分光光度計：U V 2300型，上海天美科學儀器有限公司；

微型植物粉碎機：FZ 102 型，天津市泰斯特儀器有限公司。

1.2 標準曲線的繪制

稱取0.050 0 g的沒食子酸配成0.050 0 g/L的標準沒食子酸溶液。分別取1，2，3，4，5 mL標準沒食子酸溶液，分別加入2.5 mL的FC試劑、7 mL 12%的碳酸鈉溶液，以試劑空白做參比，均定容在25 mL的棕色容量瓶中，反應(yīng)溫度為35 ℃，反應(yīng)時間為40 min，在波長為760 nm處測定各溶液的吸光度，繪制標準曲線(見圖1)。

圖1 沒食子酸標準曲線圖Figure 1 Standard curve for the determination of gallic acid

1.3 大孔吸附樹脂的預處理

將樹脂放在水中浸泡24 h后，用蒸餾水反復洗滌，再用乙醇浸泡24 h，除去醇溶物，用蒸餾水洗至無醇味；4%鹽酸浸泡3 h，用蒸餾水洗滌至中性， 4%氫氧化鈉浸泡3 h，用蒸餾水洗至中性[9]。將處理好的樹脂用蒸餾水浸泡備用。

1.4 頭花蓼提取液的制備

將頭花蓼用植物粉碎機粉碎過60目篩，按料液比1∶25(g/mL)用40%乙醇回流提取2次，一次1.5 h，抽濾合并濾液，濾液蒸發(fā)除去大部分乙醇后得到樣液，測樣液多酚的濃度[10-12]，備用。

1.5 大孔樹脂的篩選

1.5.1 靜態(tài)吸附解析試驗 分別在10種處理好的樹脂中稱取2 g置于干燥的錐形瓶中，加入1.106 6 mg/mL頭花蓼多酚樣液100 mL，靜置24 h，按FC比色法測定大孔樹脂吸附后各樣液中頭花蓼多酚含量，計算各樹脂對頭花蓼多酚的吸附率。然后洗去樹脂表面殘余樣液，加入100 mL 70%乙醇溶液浸泡洗脫，靜置24 h，使其充分解吸。測定各解吸溶液中頭花蓼多酚含量，計算各樹脂的解吸率。

(1)

(2)

式中：

R1——吸附率，%；

R2——解吸率，%；

m0——起始量，mg；

m1——平衡量，g；

m2——解吸量，g。

1.5.2 動態(tài)吸附解析試驗 將處理好的HPD-722、AB-8、SA-2、SA-1 4種大孔樹脂裝入層析柱中，裝柱體積為30 cm3(1 BV)。用濃度為3.373 3 mg/mL的頭花蓼多酚試液以2 BV/h的流速緩慢流過層析柱使其達到吸附飽和。收集過濾液，測量頭花蓼多酚含量并計算吸附率。用蒸餾水將層析柱中樹脂洗滌至流出液無色，用150 mL 50%的乙醇溶液以2 BV/h的流速緩慢流過層析柱，收集樹脂洗滌液并旋干稱重。計算解吸率和多酚含量。

(3)

式中：

Q——多酚含量，mg；

m3——純化后旋干物的量，mg；

m4——旋干物中頭花蓼多酚的質(zhì)量，mg。

1.6 HPD-722大孔樹脂純化總多酚條件

1.6.1 上樣濃度對動態(tài)吸附率的影響 將已處理好的HPD-722樹脂等體積(30 cm3)分別裝入5根規(guī)格相同的層析柱中，將濃度分別為0.999 9，2.371 3，2.839 9，4.635 5，5.345 mg/mL的總多酚提取液以2 BV/h流速上樣。吸附飽和后收集流出液，并測定其流出液多酚含量，計算吸附率。

1.6.2 上樣流速及吸附泄漏曲線的考察試驗 取3份濃度為2.839 9 mg/mL的總多酚試液100 mL，分別以2，3，4 BV/h的流速通過層析柱。每10 mL收集一瓶流出液，并以積累上樣溶液的體積與各瓶溶液的濃度為坐標繪制曲線圖。

1.6.3 洗脫劑濃度的選擇 取2.839 9 mg/mL的總多酚試液100 mL以2 BV/h流速通過層析柱，充分吸附，然后依次用100 mL蒸餾水、10%乙醇、30%乙醇、50%乙醇、70%乙醇、90%乙醇以2 BV/h流速進行梯度洗脫，每25 mL收集一次洗脫液。收集洗脫液時需排盡樹脂中原有的溶液即加入洗脫劑流出25 mL溶液后開始收集第一瓶洗脫液。測定每瓶洗脫液中總多酚的含量，并以瓶子編號和總多酚的含量為坐標繪制曲線圖。

1.6.4 洗脫劑用量的選擇 4.035 5 mg/mL的總多酚試液100 mL以2 BV/h流速通過層析柱，充分吸附后，先用蒸餾水沖洗層析柱至流出液為無色，再用50%乙醇溶液對樹脂進行洗脫。流速同樣控制在2 BV/h，每25 mL收集一次洗脫液，測定每管洗脫液中總多酚的含量，并以累積洗脫體積和總多酚的含量為坐標繪制曲線圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 樹脂靜態(tài)吸附解析篩選試驗結(jié)果

由表1可知，由于樹脂的極性、孔徑、比表面、孔容等不同，不同類型樹脂對頭花蓼多酚的吸附程度不同。從吸附率上看聚酰胺最大為72%，但其解吸率為22%，解吸率低。綜合吸附率和解吸率，吸附率比較接近的有SA-2、SA-1、AB-8、HPD-722這4種樹脂，并有良好的解吸率，因此進一步做動態(tài)吸附試驗。

表1 靜態(tài)吸附解析篩選結(jié)果Table 1 Results of static adsorption and desoption %

2.2 動態(tài)吸附解析篩選結(jié)果

由表2可知，HPD-722大孔樹脂對頭花蓼多酚的吸附率和解吸率都比較高，經(jīng)過HPD-722吸附解吸后，頭花蓼多酚含量最高。結(jié)合靜態(tài)吸附和動態(tài)吸附結(jié)果，可以確定HPD-722為適合純化頭花蓼總多酚的大孔吸附樹脂。

表2 動態(tài)吸附解析篩選結(jié)果Table 2 Results of dynamic adsorption and desoption %

2.3 HPD-722大孔樹脂動態(tài)工藝參數(shù)的確定

2.3.1 上樣濃度對樹脂吸附率的影響 由圖2可知，上樣濃度對頭花蓼總多酚的吸附率影響較為明顯，濃度為0.99 mg/mL左右時，吸附效果最好，但是達到吸附飽和的時間較長，耗工耗時。濃度在2.0～4.5 mg/mL時，吸附效果較好且相差不大。濃度大于4.64 mg/mL后吸附率下降較快。綜合考慮，上樣濃度應(yīng)控制在2.0～4.5 mg/mL。

圖2 上樣濃度對總多酚吸附率的影響Figure 2 The effect of concentration of total polyphenols on the absorption rate

2.3.2 上樣流速及吸附泄漏曲線的考察試驗 由圖3可知，當流速為2，3，4 BV/h且上樣量為80 mL時，開始有10%上樣液總多酚量泄漏，吸附達到飽和；可以看出流速對吸附的影響不大，考慮到流速過快樹脂吸附不完全，因此將進樣流速定為2 BV/h。

2.3.3 洗脫劑濃度的選擇 由圖4可知，總多酚的洗脫量主要集中在50%的乙醇洗脫的部分，其中水洗脫量較少，考慮到水洗可將部分水溶性雜質(zhì)除去。因此，可推出洗脫條件為：先將水溶性雜質(zhì)用蒸餾水洗去，然后用50%的乙醇溶液進行洗脫，收集50%的乙醇洗脫部分。

圖3 不同上樣流速對吸附的影響

Figure 3 The influence of the velocity of sample on adsorption1～4號為水洗脫液；5～8號為10%乙醇洗脫液；9～12號為30%乙醇洗脫液；13～16號為50%乙醇洗脫液；17～20號為70%乙醇洗脫液；21～24為90%乙醇洗脫液圖4 不同濃度乙醇的總多酚洗脫量曲線圖Figure 4 Different concentrations of ethanol elution volume curve of total polyphenols

2.3.4 洗脫劑用量的選擇 由圖5可知，當50%乙醇洗脫用量超過7.5 BV時，洗脫下來的總多酚的量可以忽略，因此從實際工業(yè)生產(chǎn)上考慮，洗脫劑用量保持在7.5 BV為最佳選擇。

圖5 洗脫劑用量的考察曲線圖Figure 5 The dosage of eluent graph

2.3.5 驗證實驗 取濃度為2.355 mg/mL提取原液100 mL，上樣流速2 BV/h，洗脫劑為7.5 BV 50%乙醇，對頭花蓼總多酚進行分離純化，測定純化后總多酚的質(zhì)量分數(shù)，結(jié)果表明樣品中總多酚的含量最高可達59.02%。

3 結(jié)論

通過大孔樹脂多頭花蓼多酚的靜態(tài)和動態(tài)吸附研究對比得出，大孔樹脂靜態(tài)吸附交換能力以SA-2、SA-1、AB-8、HPD-722 4種樹脂吸附能力最強。通過動態(tài)吸附試驗比較這4種樹脂可得出，HPD-722樹脂對頭花蓼多酚有較高的吸附量，而且易于解吸，其產(chǎn)物總多酚含量高，HPD-722樹脂更適合于頭花蓼總多酚的分離提純。通過對HPD-722大孔吸附樹脂進行動態(tài)工藝參數(shù)研究，可得出體系最佳優(yōu)化條件為：上樣濃度控制在2.0～4.5 mg/mL，上樣流速為2 BV/h，用體積為7.5 BV樹脂體積的50%乙醇溶液集中洗脫。本研究僅純化頭花蓼總多酚，其總多酚中所含的成分等有待進一步的檢測鑒定。

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Purification of total polyphenols in polygonum capitation by macroporous adsorption resins

LI Xiao-bin1

GUMan-qi1

ZHENGKui-ling1

WEIGang2

LIAOLi-ling1

(1.SchoolofChemistryandMateralScience,GuizhouNormalUniversity,Guiyang,Guizhou550001,China;2.CommonwealthScientificandIndustrialResearchOrganisation,MaterialsScienceandEngineering,NewSouthWales2070,Australia)

The total content of polyphenols in polygonum captitatum was determined by Folin-Cioculteu colorimetry. 10 types of macroporous resins were tested by static adsorption and desorption experiments for purifying polyphenols in polygogum captitatum and purifying conditions by the best resin were investigated. The results showed that HPD-722 was the best resin. Purifying conditions were as follows: concentration of adcorption sample 2.0～4.5 mg/mL, 2 BV/h adsoption velocity, 7.5 BV 50% ethanol solution as eluent, the content of the total polyphenol sample was up to 59.02%.

polygonum capitatum; total polyphenol; macroporous resin; purification

貴州省科技廳_2014 年度貴州省科技廳與貴州師范大學聯(lián)合基金計劃項目(編號：黔科合LH字【2014】7064號)

李瀟彬，女，貴州師范大學在讀碩士研究生。

廖莉玲(1963—)，女，貴州師范大學教授。 E-mail：lll6383@163.com

2016-09-13

10.13652/j.issn.1003-5788.2016.11.037