D101樹脂對紅景天黃酮的吸附和解吸特性研究

王黎明，劉建華，王 凡，趙文秀,穆宏文，王軍民

(吉林醫(yī)藥學院:1.藥學院,2.附屬醫(yī)院，吉林 吉林 132013)

紅景天屬景天科植物紅景天(Gladiola Hosea)或大花紅景天(R.granulate)(多年生草本或亞灌木植物)的根及根狀莖的干燥根或根莖。其中總黃酮為其主要有效成分。黃酮類化合物有抗氧化、清除自由基、抗菌、降壓等生物學活性[1-3]。黃酮類化合物是植物界分布最廣的一類成分，是指兩個苯環(huán)通過中央三碳鏈相互聯(lián)結而成，基本母核為C6-C3-C6的天然產(chǎn)物，主要是指以2-苯基色原酮為母核的化合物，分為黃酮類、黃酮醇類、二氫黃酮類、二氫黃酮醇類等15種，其中最多的是黃酮醇和黃酮[4-7]。大孔吸附樹脂利用大孔樹脂的多孔結構和選擇性吸附功能從天然藥物中分離純化有效成分，目前已經(jīng)廣泛應用于中藥化學成分研究[8-11]。本實驗通過考察上樣量、pH、解吸劑、質(zhì)量濃度和溫度對紅景天黃酮的吸附和解吸的影響，確定了適宜D101樹脂吸附解吸紅景天黃酮的工藝條件，并繪制D101樹脂對黃酮的吸附動力學曲線和動力學模型，為紅景天中黃酮類成分的分離純化提供理論依據(jù)。

1 儀器與試劑

1.1 儀 器

T6新世紀紫外可見分光光度計(北京普析通用儀器有限責任公司)，THZ-D臺式恒溫振蕩器(太倉市實驗設備廠)，RE3000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠)。

1.2 試 劑

紅景天黃酮，本室自制。蕓香葉苷：國藥集團化學試劑有限公司(批號：F20130930);無水乙醇，氫氧化鈉，硝酸鋁，亞硝酸鈉;實驗用水為二次蒸餾水。

2 結果與分析

2.1 D101樹脂的預處理

商品樹脂存在惰性溶劑，在使用前進行預處理。將樹脂放入層析柱內(nèi)，加入高于樹脂層20 cm的95%乙醇浸泡4 h，然后放凈洗滌液，反復洗滌至出口洗滌液無乙醇味為止，然后用蒸餾水淋洗至無乙醇味即可。

2.2 吸附率和解析率的計算方法[12]

Q1=(C0V0-C1V1)/W,

E1(%)=(C0V0-C1V1)/C0V0×100%;

Q2=C2V2/W,

E2(%)=C2V2/(C0V0-C1V1)×100%

式中：Q1—吸附量(mg/g);

E1—吸附率(%);

Q2—解吸量(mg/g);

E2—解析率(%);

C0—吸附前樣液中總黃酮質(zhì)量濃度(g/L);

C1—吸附后殘留黃酮質(zhì)量濃度(g/L);

C2—吸附后料液中總黃酮質(zhì)量濃度(g/L);

V0—吸附前料液體積(mL)；

V1—吸附后料液體積(mL);

V2—解吸后料液體積(mL);

W—濕樹脂質(zhì)量(g)

2.3 上樣量對D101樹脂吸附和解吸的影響

吸附：準確稱取預處理后的D101濕樹脂1.0 g，于100 mL具塞磨口三角瓶中，分別精密加入已配好的紅景天總黃酮提取液，體積分別為22、24、26、28、30、32 mL，溫度為30 ℃，轉(zhuǎn)速為100 r/min，振蕩5 h，待反應完全后，測定料液中總黃酮濃度，并計算吸附量和吸附率。

解吸：取已經(jīng)吸附飽和的樹脂，精密加入體積分數(shù)為95%的乙醇40 mL，30 ℃溫度，轉(zhuǎn)速為100 r/min振蕩5 h，待其充分解吸后，測定料液中黃酮濃度，并計算解吸量和解析率。結果見表1。由表1可見，樹脂D101對紅景天黃酮有較好的吸附和解吸性能，但吸附率在總體上呈下降趨勢。

表 1 上樣量對D101樹脂的吸附和解吸紅景天黃酮的影響

2.4 料液質(zhì)量濃度對D101樹脂吸附的影響

吸附：準確稱取預處理后的D101濕樹脂1.0 g，于100 mL具塞磨口三角瓶中，分別精密加入不同質(zhì)量濃度紅景天黃酮提取液25 mL，在溫度為30 ℃、轉(zhuǎn)速為100 r/min中振蕩6 h，待反應完全后，測定料液中總黃酮濃度，并計算吸附量和吸附率。

解吸：取已經(jīng)吸附飽和的樹脂，精密加入體積分數(shù)為95%的乙醇40 mL，在30 ℃、轉(zhuǎn)速為100 r/min振蕩6 h，待其充分解吸后，測定料液中黃酮濃度，并計算解吸量和解析率。

紅景天料液黃酮不同濃度1.22、1.50、1.90、2.20 g/L處分別測定其吸附量及吸附率，結果見表2：隨著紅景天料液質(zhì)量濃度的增加，D101樹脂對紅景天黃酮的吸附量也隨之增加；而吸附率隨著紅景天料液濃度增加而降低，因此選擇料液濃度為1.22。

表 2 料液質(zhì)量濃度對D101樹脂吸附的影響

2.5 溫度對D101樹脂吸附的影響

準確稱取預處理后的D101濕樹脂1.0 g，于100 mL具塞磨口三角瓶中，分別精密加入已配好的紅景天總黃酮提取液25 mL，在不同溫度下，轉(zhuǎn)速為100 r/min中振蕩6 h，待反應完全后，測定料液中總黃酮濃度，并計算吸附率。

考察溫度對黃酮的存在狀態(tài)的影響和對樹脂D101的吸附的影響，結果當溫度20、30、40 ℃時，吸附率分別為74.45%、80.21%、81.11%，可見隨著溫度的升高，樹脂D101對紅景天黃酮的吸附率逐漸升高。

紅景天提取液在溫度低時有沉淀析出，紅景天濃度越高，此現(xiàn)象越明顯，適當升高吸附溫度，有利于紅景天黃酮的溶解。

2.6 pH對D101樹脂吸附的影響

準確稱取預處理后的D101濕樹脂1.0 g，于100 mL具塞磨口三角瓶中，分別精密加入已配好的紅景天總黃酮提取液30 mL，在溫度為30 ℃，不同pH下，轉(zhuǎn)速為100 r/min中振蕩6 h，待反應完全后，測定料液中總黃酮濃度，并計算吸附率。

在天然產(chǎn)物中有一些具有酸堿性成分，在不同的酸堿性溶液中溶解度不同，在大孔吸附樹脂中，酸堿性的影響比較大。一般原則為：酸性物質(zhì)在酸性溶液中進行吸附，在堿性溶液中解吸。

紅景天黃酮偏堿性，在酸性條件下更容易吸附。由圖1所示，D101樹脂對紅景天黃酮的吸附率隨pH的增大而降低。pH在1～3時，吸附率大于80%，pH在4～5時，吸附率大于78%，紅景天提取液pH為4，有較高的吸附性能，因此pH可以不調(diào)。但當pH過低時黃酮已形成“徉鹽”，所以pH不宜過低。

2.7 不同pH對D101樹脂解吸的影響

準確稱取預處理后的D101濕樹脂1.0 g，于100 mL具塞磨口三角瓶中，分別精密加入已配好的紅景天總黃酮提取液30 mL，在溫度為30 ℃、轉(zhuǎn)速為100 r/min中振蕩6 h，待吸附反應完全后，測定料液中總黃酮濃度。過濾去溶液，用蒸餾水洗凈殘留料液，在吸附飽和的樹脂中加入30 mL 90%乙醇，并調(diào)節(jié)pH使之在1～14，在溫度為30 ℃，轉(zhuǎn)速為100 r/min中振蕩6 h，待解吸反應完全后，測定料液中總黃酮濃度。堿性天然產(chǎn)物紅景天黃酮在酸性條件下容易吸附，但在堿性條件下易于解吸。從圖2可看出，從總體上看來，用90%乙醇做解吸劑，隨著pH的增大解析率也隨著增大，在pH在7～10間解析率增長最快,在pH=12時，解吸率達到最大。

2.8 解吸劑對D101樹脂解吸的影響

準確稱取預處理后的D101濕樹脂1.0 g，于100 mL具塞磨口三角瓶中，分別精密加入已配好的紅景天總黃酮提取液25 mL，在溫度為30 ℃、轉(zhuǎn)速為100 r/min中振蕩6 h，待吸附反應完全后，測定料液中總黃酮濃度。過濾去溶液，用蒸餾水洗凈殘留料液，在吸附飽和的樹脂中加入30 mL體積分數(shù)為10～100%乙醇，在溫度為30 ℃、轉(zhuǎn)速為100 r/min中振蕩6 h，待解吸反應完全后，測定料液中總黃酮濃度。

解吸劑對紅景天黃酮的存在狀態(tài)影響較大并影響樹脂對紅景天黃酮的吸附性能。由圖3所示，在乙醇體積分數(shù)在10%～80%間，D101樹脂對紅景天黃酮的解析率逐漸升高;當乙醇體積分數(shù)大于60%時，解析率大于70%;在乙醇體積分數(shù)為80%時達到最大值，之后變化不太明顯。所以，當乙醇體積分數(shù)為80%時，解析率最好。

2.9 D101樹脂對紅景天黃酮的吸附等溫線

準確稱取預處理后的D101濕樹脂1.0 g，于100 mL具塞磨口三角瓶中，分別精密加入已配好的紅景天總黃酮提取液30 mL，在溫度為40 ℃、轉(zhuǎn)速為100 r/min中振蕩，每隔10 min取樣1次，紫外可見分光光度法測吸光度，計算吸附量并繪制吸附等溫線。

由圖4所示，D101樹脂在1～60 min內(nèi)吸收速度最快，隨后吸收速率增長緩慢，在60 min時吸附量達到最大值,qe為25.58 mg/g。

2.10 D101樹脂對紅景天黃酮的吸附動力學模型

一級動力學方程：ln(qe-qt)=-k1t+lnqe

式中：qt—特定時間吸附量(mg/g)

qe—平衡吸附量(mg/g)

k1—一級動力學參數(shù)

k2—二級動力學參數(shù)

一級動力學線性回歸方程為:

y=-0.040 7x+3.107 1,R2=0.979 5

二級動力學線性回歸方程為:

y=0.031 5x+0.580 7,R2=0.975 2

由表3所示一級、二級動力學模型線性擬合系數(shù)>0.95，所以D101樹脂對紅景天黃酮的吸附符合一級、二級動力學模型。

表 3 40 ℃下樹脂D101對紅景天黃酮吸附的動力學數(shù)據(jù)

3 討 論

本實驗采用D101樹脂純化紅景天中黃酮成分，分別對上樣量、料液質(zhì)量濃度、溫度、pH、解吸劑5個方面進行了優(yōu)化。結果表明，上樣量為32 mL，料液質(zhì)量濃度1.22 g/L，溫度為40 ℃，pH為偏堿性條件，解吸劑乙醇體積分數(shù)80%時，D101樹脂對紅景天中黃酮成分具有較好的吸附和解析附能力。試驗中采用紫外分光光度法測定樹脂處理前后種黃酮成分的含量，能夠準確、科學地反應紅景天黃酮成分在D101樹脂上的吸附與洗脫等特點。該工藝穩(wěn)定、可行，可以為紅景天藥材的進一步研究研究提供理論依據(jù)。

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