虎杖中白藜蘆醇的吸附特性和穩(wěn)定性研究

杜蘇萌 王媛 任勇 李建鵬 王燕子

摘要 [目的]研究用大孔樹脂吸附分離虎杖中白藜蘆醇的特性及其穩(wěn)定性。[方法]分析大孔樹脂對白藜蘆醇的吸附曲線，分析流速、乙醇體積分?jǐn)?shù)、提取時(shí)間、提取溫度、pH等因素對大孔樹脂吸附白藜蘆醇的影響。[結(jié)果]AB-8樹脂對虎杖中白藜蘆醇的吸附更接近單分子層吸附。以1.5 mL/min流速通過層析柱時(shí)吸附率更高，用70%乙醇提取虎杖中白藜蘆醇時(shí)提取率最高，3 h是最佳提取時(shí)間；60 ℃是最佳提取溫度；pH為4時(shí)白藜蘆醇提取率最高。穩(wěn)定性研究表明，白藜蘆醇在酸性條件下保存濃度基本不變。[結(jié)論]用大孔樹脂吸附分離白藜蘆醇具有一定的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞 虎杖；白藜蘆醇；吸附；穩(wěn)定性；大孔樹脂

中圖分類號(hào) S567.23+6；Q599 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）13-0130-03

Research on the Adsorption Characteristics and Stability of Resveratrol from Polygonum cuspidatum

DU Su-meng， WANG Yuan， REN Yong et al

（Department of Environmental and Safety Engineering，Taiyuan Institute of Technology，Taiyuan，Shanxi 030008）

Abstract [Objective]The research aimed to study the adsorption characteristics and stability of resveratrol from Polygonum cuspidatum by macroporous resin adsorption.[Method]The adsorption curve of resveratrol was analyzed by macroporous resin.The effects of flow rate，ethanol volumn fraction，extraction time，extraction temperature and pH on the adsorption of resveratrol by macroporous resin were analyzed.[Result]The adsorption of AB-8 resin for resveratrol was more close to the monolayer adsorption.When the flow rate was 1.5 mL/min， the adsorption rate was higher； extraction rate of resveratrol from Polygonum cuspidatum with 70% ethanol was the highest；3 h was the optimum extraction time； 60 ℃ was the optimum extraction temperature； when the pH was 4， extraction rate of resveratrol was highest.Stability research showed that resveratrol concentration kept unchanged under acidic conditions.[Conclution]Adsorption and separation of resveratrol by macroporous resin has some advantages.

Key words Polygonum cuspidatum；Resveratrol；Adsorption；Stability；Macroporous resin

白藜蘆醇是植物受到外界刺激而產(chǎn)生的一種植物抗毒素[1-2]，1940年首次從毛葉藜蘆根部分離得到[3-5]，目前已在虎杖、葡萄、花生等至少72種植物中發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇的存在[6-7]。研究表明，白藜蘆醇具有多種藥理活性[1-2]，可預(yù)防癌癥的發(fā)生及發(fā)展，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，市場需求量大。白藜蘆醇的提取方法有微波輔助法、超聲提取法、超臨界CO2萃取法、酶法、有機(jī)溶劑提取法[8-10]。大孔樹脂是20世紀(jì)60年代末發(fā)展起來的一類新型樹脂[11]，具有物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、吸附和交換容量大、比表面積大、吸附速度快、選擇性好、吸附條件溫和、再生容易、強(qiáng)度好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于天然植物中各種活性成分的提取與純化[12]。筆者研究AB-8樹脂吸附葡萄和虎杖中白藜蘆醇的吸附特性、吸附的影響因素，尋找AB-8大孔樹脂吸附白藜蘆醇的最優(yōu)條件，為更好地提取和分離白藜蘆醇提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試材?；⒄龋s華大藥房）；葡萄（市售）；AB-8大孔樹脂（食品級，天津南大樹脂科技有限公司）。

1.1.2 主要儀器。蠕動(dòng)泵（蘭格恒流泵有限公司），離心機(jī)（無錫市龍?zhí)┗C(jī)械設(shè)備有限公司），pH酸度計(jì)（PHS-3C，上海平軒科學(xué)儀器有限公司），紫外分光光度計(jì)（上海美析儀器），層析柱（規(guī)格1.5 cm×20 cm，太原興昌盛儀器有限公司）。

1.1.3 主要試劑。白藜蘆醇對照品（德斯特生物，純度98%以上），乙醇（分析純），水為去離子水，其他試劑為分析純。

1.2 方法

1.2.1 白藜蘆醇標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。精密吸取白藜蘆醇對照品溶液5 mg/mL，分別稀釋成0.05、0.10、0.20、0.40、0.60、0.80 mg/mL的溶液，依次在紫外分光光度計(jì)306 nm處測定各濃度的吸光值，平行測定3次，求平均值，以白藜蘆醇標(biāo)準(zhǔn)品濃度（mg/L）為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出線性回歸方程。

1.2.2 白藜蘆醇的提取。把虎杖烘干粉碎，過40目篩，準(zhǔn)確稱取2 g置于250 mL錐形瓶中，每次加入50 mL體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇，60 ℃下水浴加熱3 h，多次提取，直至提取液中不含白藜蘆醇為止，合并各次提取液，測定吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算出白藜蘆醇濃度。提取率的計(jì)算公式如下：

式中，m1為2 g虎杖中總白藜蘆醇的質(zhì)量；m2為每次從2 g虎杖中提取出的白藜蘆醇的質(zhì)量。

1.2.3 白藜蘆醇的吸附。取經(jīng)預(yù)處理的AB-8型濕樹脂2.0 g，裝入15 mm×200 mm層析柱中，加入白藜蘆醇提取液25 mL，置于恒溫振蕩器上振蕩（45 ℃、180 r/min）吸附白藜蘆醇，4 h后過濾，得濾液1，測定濾液1中白藜蘆醇質(zhì)量濃度，計(jì)算吸附量Q。濾去粗提液后的樹脂經(jīng)蒸餾水洗2次，濾干，精密加入70%乙醇溶液50 mL，在相同的條件下解吸2 h后過濾，得濾液2，測定濾液2中白藜蘆醇的質(zhì)量濃度。根據(jù)吸附量計(jì)算吸附率和解吸率，研究樹脂的吸附動(dòng)力學(xué)，相關(guān)計(jì)算公式如下：

式中，Q為白藜蘆醇吸附量（mg/g濕樹脂）；C0為起始質(zhì)量濃度（mg/mL）；C1為濾液1的質(zhì)量濃度（mg/mL）；C2為濾液2的質(zhì)量濃度（mg/mL）；V1為吸附溶液體積（mL）；V2為解吸溶液體積（mL）；m為樹脂質(zhì)量（g）。

1.2.4 白藜蘆醇吸附等溫線。吸附等溫線是在293 K溫度下，分別用50 mL 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 mg/mL的白藜蘆醇溶液，以1.5 mL/min的流速通過裝有20 g樹脂的層析柱進(jìn)行吸附試驗(yàn)，收集50 mL流出液，測定白藜蘆醇濃度。

1.2.5 各因素對白藜蘆醇吸附率的影響。

1.2.5.1 白藜蘆醇溶液流速。把50 mL濃度為1 mg/mL的白藜蘆醇溶液，分別以流速為1.5、2.7、3.5、6.0、7.2 mL/min通過裝有20 g的AB-8大孔樹脂的層析柱，收集50 mL流出液，測定吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算出白藜蘆醇濃度，并根據(jù)公式（3）計(jì)算吸附率。

1.2.5.2 乙醇體積分?jǐn)?shù)。將95%乙醇溶液分別用水稀釋至30%、40%、60%、70%、80%，稱取5份虎杖粗粉，每份5 g，分別加入50 mL不同濃度的乙醇水溶液，在60 ℃下提取1 h，測定不同乙醇體積分?jǐn)?shù)的白藜蘆醇提取率。

1.2.5.3 提取時(shí)間。稱取6份虎杖粗粉，每份5 g，分別在0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 h提取白藜蘆醇，計(jì)算白藜蘆醇提取率。

1.2.5.4 提取溫度。稱取4份虎杖粗粉，每份5 g，用70%乙醇分別在40、50、60、70 ℃下浸提3 h，測定白藜蘆醇濃度，計(jì)算提取率。

1.2.5.5 pH。白藜蘆醇起始濃度一定時(shí)，分別在pH為3、4、5、6、7時(shí)，以1.5 mL/min流速通過層析柱，測定白藜蘆醇吸附率。

1.2.6 pH對蘆醇濃度穩(wěn)定性的影響。用白藜蘆醇標(biāo)準(zhǔn)品配制3份pH分別為3、7、11且初始濃度為10 mg/mL的溶液，并在20、30、50、100、150 min時(shí)測定濃度。

2 結(jié)果與分析

2.1 白藜蘆醇標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 按照“1.2.1”方法操作，以白藜蘆醇標(biāo)準(zhǔn)品濃度為橫坐標(biāo)（x）、吸光度為縱坐標(biāo)（y）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示，計(jì)算線性回歸方程為y=0.193 3x+0354 4（R2=0.955 1），表明白藜蘆醇濃度在0.05～0.80 mg/mL呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。

2.2 白藜蘆醇的提取 按照“1.2.2”方法操作，根據(jù)總提取液的吸光度，由標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算出2 g虎杖中白藜蘆醇含量為45.29 mg。

2.3 白藜蘆醇的吸附等溫線 按照方法“1.2.4”操作，以溶液濃度為橫坐標(biāo)、吸附量為縱坐標(biāo)繪制吸附等溫線（圖2），結(jié)果表明，隨著吸附溶液濃度的增加，吸附量也隨著增加，但當(dāng)溶液濃度增加至0.4 mg/mL時(shí)，再增加溶液濃度吸附量不變，說明大孔樹脂已經(jīng)吸附飽和，根據(jù)曲線特征，AB-8大孔樹脂吸附白藜蘆醇屬于單分子層吸附。

2.4 各因素對白藜蘆醇吸附的影響

2.4.1 白藜蘆醇溶液流速對其吸附的影響。按照“1.2.5.1”方法操作，吸附率計(jì)算參照公式（3）進(jìn)行，以流速為橫坐標(biāo)、吸附率為縱坐標(biāo)繪制曲線。結(jié)果表明（圖3），當(dāng)流速為1.5 mL/min時(shí)吸附率最高，隨著流速的增加吸附率不斷降低，當(dāng)流速達(dá)7.2 mL/min及以上時(shí)，吸附率幾乎降為65%以下。因此，白藜蘆醇溶液的最佳流速是1.5 mL/min。

2.4.2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對白藜蘆醇提取率的影響。按照“1.2.5.2”方法操作，提取率計(jì)算參照公式（1）進(jìn)行，以乙醇體積分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)、提取率為縱坐標(biāo)繪制曲線。結(jié)果表明（圖4），在乙醇體積分?jǐn)?shù)為30%～70%時(shí)，隨著乙醇體積含量的增加提取率也隨著增加，到70%乙醇時(shí)提取率最大，此時(shí)再增加乙醇體積分?jǐn)?shù)提取率反而下降。因此，最適宜的乙醇體積分?jǐn)?shù)為70%。

2.4.3 提取時(shí)間對白藜蘆醇提取率的影響。按照“1.2.5.3”方法操作，提取率計(jì)算參照公式（1）進(jìn)行，以提取時(shí)間為橫坐標(biāo)、提取率為縱坐標(biāo)繪制曲線。結(jié)果表明（圖5），隨著提取時(shí)間的延長，提取率增加，當(dāng)提取時(shí)間為3 h時(shí)，提取率達(dá)到最大，此時(shí)再延長提取時(shí)間提取率不變。因此，最佳提取時(shí)間為3 h。

2.4.4 提取溫度對白藜蘆醇提取率的影響。按照“1.2.5.4”方法操作，提取率計(jì)算參照公式（1）進(jìn)行，以提取溫度為橫坐標(biāo)、提取率為縱坐標(biāo)繪制曲線。結(jié)果表明（圖6），在提取溫度為40～60 ℃時(shí)，隨著溫度的提升，提取率增加，當(dāng)溫度達(dá)60 ℃時(shí)提取率最高；當(dāng)溫度超過60 ℃時(shí)，提取率出現(xiàn)下降的趨勢。因此，最佳的提取溫度為60 ℃。

2.4.5 pH對白藜蘆醇吸附率的影響。按照“1.2.5.5”方法操作，吸附率計(jì)算參照公式（3）進(jìn)行，以pH為橫坐標(biāo)、吸附率為縱坐標(biāo)繪制曲線。結(jié)果表明（圖7），pH為4時(shí)，吸附率最高，當(dāng)pH低于4或高于4時(shí)，提取率均明顯呈現(xiàn)下降的趨勢。因此，白藜蘆醇吸附的最適pH為4。

2.5 pH對白藜蘆醇濃度穩(wěn)定性的影響 按照“1.2.6”方法操作進(jìn)行，以放置時(shí)間為橫坐標(biāo)、白藜蘆醇濃度為縱坐標(biāo)繪制曲線。結(jié)果表明（圖8），白藜蘆醇溶液pH為3時(shí)，隨著保存時(shí)間的延長，白藜蘆醇濃度出現(xiàn)緩慢下降的趨勢，基本保持不變；當(dāng)白藜蘆醇溶液pH為11時(shí)，隨著溶液保存時(shí)間的延長，白藜蘆醇溶液濃度變化很大，從10.0 mg/mL降至8.7 mg/mL；當(dāng)白藜蘆醇溶液pH為7時(shí)，白藜蘆醇溶液隨著保存時(shí)間的延長，濃度也隨之有所下降，但下降幅度不及pH為11時(shí)。

3 結(jié)論與討論

該研究發(fā)現(xiàn)AB-8樹脂對虎杖中白藜蘆醇的吸附等溫曲線更接近單分子層吸附，所以推測大孔樹脂吸附白藜蘆醇屬于物理吸附，依賴大孔樹脂和白藜蘆醇之間的范德華引力吸附。

研究不同因素對白藜蘆醇吸附的影響發(fā)現(xiàn)，以1.5 mL/min流速通過層析柱時(shí)吸附率最高，流速越高可能導(dǎo)致大孔樹脂和白藜蘆醇之間來不及吸附，便被大的流速?zèng)_擊下來，所以流速對吸附有影響，提取時(shí)要選擇合適的流速；乙醇體積分?jǐn)?shù)對白藜蘆醇提取也有影響，通常70%乙醇提取的白藜蘆醇最高；提取時(shí)間對提取率也有影響，在3 h時(shí)提取率最高，時(shí)間超過3 h時(shí)，提取率基本不變，可能乙醇對白藜蘆醇的提取是一個(gè)慢慢浸提的過程，超過一定時(shí)間可以達(dá)到充分提取，所以在提取白藜蘆醇時(shí)根據(jù)具體稱量的原材料克數(shù)，需要摸索最佳提取時(shí)間；提取溫度對白藜蘆醇提取率也有一定影響，在60 ℃時(shí)提取率最高，高于或低于60 ℃提取率都不佳，可能白藜蘆醇在這個(gè)溫度下溶解性更好，超過這個(gè)溫度可能會(huì)破壞白藜蘆醇的結(jié)構(gòu)；pH為4時(shí)吸附率最高，可能在這個(gè)pH時(shí)白藜蘆醇和大孔樹脂之間的引力最大，所以在提取純化白藜蘆醇時(shí)要控制好pH，否則會(huì)造成白藜蘆醇的流失。

白藜蘆醇溶液在中性和堿性條件下長期保存濃度會(huì)降低，而在酸性條件下保存，濃度基本保持不變。白藜蘆醇是一種多酚類物質(zhì)，可能在酸性條件下保存時(shí)，有助于保護(hù)其結(jié)構(gòu)，所以在具體保存白藜蘆醇溶液時(shí)要控制合理pH，否則會(huì)造成白藜蘆醇損失。

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