分離純化甜葉菊甙樹脂的篩選

李洪飛，孫大慶，張麗萍

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 黑龍江省農(nóng)產(chǎn)品加工工程技術(shù)研究中心，黑龍江 大慶 163319)

甜葉菊甙，又稱甜菊糖甙，是從菊科草本植物甜葉菊中提取的由各種雙萜配基構(gòu)成的配糖體混合物，甜度為蔗糖的300倍，是一種天然甜味劑［1，2］，具有高甜度、低熱量、無毒、無副作用等特點(diǎn)，對(duì)高血壓、糖尿病等有顯著療效［3，4］，被譽(yù)為“世界第三糖源”。甜葉菊甙提取液含有大量的雜質(zhì)，需分離純化［5］。在分離純化介質(zhì)中，大孔吸附樹脂的孔徑與比表面積都比較大，樹脂內(nèi)部是三維空間立體孔結(jié)構(gòu)，有很多優(yōu)點(diǎn)［6］。目前最有效的方法是利用大孔吸附樹脂對(duì)甜葉菊甙提取液進(jìn)行提純。本研究對(duì)提純甜葉菊甙樹脂的吸附、脫色及提純性能進(jìn)行綜合分析，以期找到一種適合分離純化甜葉菊甙的固定相。

1 材料與方法

1．1 主要試劑與儀器

大孔吸附樹脂(ADS-7、ADS-8、ADS-17、AB-8、D-06，天津南開大學(xué)樹脂廠)，電子天平(AR2140，梅特勒-托利儀器有限公司)，制備色譜分離系統(tǒng)(DKS24，大慶三星機(jī)械制造有限公司)，紫外可見分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)，安捷倫1200s液相色譜儀(德國(guó))，pH 計(jì)(Seven Multi，梅特勒-托利儀器有限公司)，蒽酮、硫酸、無水乙醇、氫氧化鈉、鹽酸等均為分析純，乙腈為色譜純。

1．2 檢測(cè)方法

1．2．1 甜葉菊甙純度的測(cè)定方法

采用高效液相色譜法［7］。

1．2．2 樹脂吸附量計(jì)算

樹脂吸附量的計(jì)算公式如下:

式中Q為吸附量(mg/mL);ρ0為吸附前樣液中甜葉菊甙的質(zhì)量濃度(mg/mL);ρe為吸附平衡后樣液中甜葉菊甙的質(zhì)量濃度(mg/mL);Vi為樣液的體積(mL);V為濕樹脂的體積(mL)。

1．2．3 解吸率計(jì)算

解吸率的計(jì)算公式如下:

式中 ρd為解吸液中甜葉菊甙的質(zhì)量濃度(mg/mL);Vd為解吸液的體積(mL);Q為樹脂的吸附量;V為樹脂柱中濕樹脂的體積(mL);D為解吸率(%)。

1．2．4 脫色率計(jì)算

采用紫外分光光度計(jì)法［8］，甜葉菊甙提取液的脫色率計(jì)算公式如下:

式中A0為甜葉菊甙提取液脫色前吸光度，A1為脫色后吸光度，X為脫色率(%)。

1．3 實(shí)驗(yàn)方法

1．3．1 大孔吸附樹脂的預(yù)處理

將干樹脂置于95%的乙醇中浸泡24 h，使之充分溶脹，去除上層漂浮的雜質(zhì)和破碎的樹脂，以去離子水充分漂洗至中性，備用。

1．3．2 不同樹脂對(duì)甜葉菊甙靜態(tài)吸附性能的研究

委員會(huì)的工程師，以及撰寫美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局補(bǔ)充公告的工程師（見 Humphrey，1907）很快認(rèn)識(shí)到幾個(gè)原理。第一個(gè)原理是架構(gòu)良好的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑（由私人公司建造的一般商業(yè)建筑）在地震中表現(xiàn)相當(dāng)好，特別是那些在較低樓層有很好支撐的鋼結(jié)構(gòu)（Humphrey，1907）。第二個(gè)原理是深樁作為 “人造土地地基結(jié)構(gòu)的價(jià)值”。盡管軟土中的震動(dòng)強(qiáng)度更強(qiáng)，但他們注意到許多被液化毀壞的街道上的纜車軌道（深樁基礎(chǔ)支撐）通常都保持暢通（并充當(dāng)人行道）。類似的還有，他們報(bào)告說，人造土地上的 “一流現(xiàn)代建筑”“建在深樁上而板架結(jié)構(gòu)并不受其墻或框架損傷的威脅”（Ⅰ卷，235頁(yè)）。

分別稱取預(yù)處理后的濕樹脂ADS-8、ADS-7、ADS-17、AB-8和D-06各10 mL，置于250 mL具塞三角瓶中，加入50 mL甜葉菊甙提取液，于180 r/min、28℃ 的搖床中振搖10 h，使樹脂充分吸附甜葉菊甙，吸附結(jié)束后，減壓過濾，濾出殘液。測(cè)定吸附前后溶液中的甜葉菊甙含量，計(jì)算樹脂吸附量。

1．3．3 不同樹脂對(duì)甜葉菊甙動(dòng)態(tài)吸附性能的研究

分別將 ADS-8、ADS-7、ADS-17、AB-8 和 D-06 吸附樹脂裝入色譜柱(500 mm×16 mm)中，將色譜柱充填飽滿，用乙醇洗至流出液加水不混濁為止，去離子水洗至流出液不含乙醇。以2 BV/h的流速將制備的甜葉菊甙提取液泵入色譜柱中進(jìn)行吸附，待流出液與甜葉菊甙提取液相同時(shí)，停止吸附，此時(shí)樹脂吸附飽和，記錄各樹脂吸附飽和時(shí)間。

1．3．4 不同樹脂對(duì)甜葉菊甙提取液脫色性能的研究濕法填充色譜柱500 mm×10 mm一根，填料分別為 ADS-8、ADS-7、ADS-17、AB-8 和 D-06 樹脂。將甜葉菊甙提取液，以2 BV/h的流速流經(jīng)色譜柱，分段收集流出液，直至樹脂吸附飽和，計(jì)算提取液中呈色物質(zhì)的脫色率。

1．3．5 不同樹脂對(duì)甜葉菊甙提取液提純性能的研究濕法填充色譜柱500 mm×10 mm一根，填料為五種樹脂。將甜葉菊甙提取液，以2 BV/h的流速流經(jīng)色譜柱，直至樹脂吸附飽和，然后用去離子水將色譜柱沖洗干凈，用70%乙醇進(jìn)行解吸，收集解吸液，用高效液相色譜法測(cè)定甜葉菊甙的純度。

2 結(jié)果與分析

2．1 大孔樹脂的篩選結(jié)果

通過靜態(tài)吸附、動(dòng)態(tài)吸附和脫色實(shí)驗(yàn)來選擇最適合的大孔樹脂，技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 大孔樹脂型號(hào)及物理參數(shù)

2．1．1 樹脂靜態(tài)吸附結(jié)果

圖1 五種樹脂對(duì)甜葉菊甙靜態(tài)吸附能力的比較

2．1．2 樹脂動(dòng)態(tài)吸附結(jié)果

在不同樹脂動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)的五點(diǎn)三次重復(fù)的因素分析中，采用SAS8.2統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，得出F=329.01、P＜0.001，說明不同樹脂對(duì)甜葉菊甙吸附量的影響顯著。在樹脂量、甜葉菊甙濃度一定的條件下，達(dá)到飽和吸附的時(shí)間越短，說明樹脂吸附能力越弱，由表2可知，樹脂的吸附能力由強(qiáng)到弱為:AB-8＞ADS-7＞D-06＞ADS-8＞ADS-17。

表2 五種樹脂的飽和吸附時(shí)間

2．1．3 樹脂脫色性能研究結(jié)果

由圖2可知，大孔吸附樹脂對(duì)甜葉菊甙提取液都有一定的脫色效果，其中以強(qiáng)極性樹脂ADS-7脫色效果最好，當(dāng)流出液為1 BV時(shí)脫色率為87.6%，當(dāng)流出液為6 BV時(shí)吸附飽和時(shí)脫色率保持在72.8%，中級(jí)性樹脂ADS-17脫色性能次之，弱極性樹脂AB-8和非極性樹脂ADS-8、D-06較差。樹脂的極性對(duì)脫色率有較大的影響，表明甜葉菊甙提取液中的色素可能以強(qiáng)極性色素為主，ADS-7樹脂的吸附能力最強(qiáng)，在工藝生產(chǎn)中可極大節(jié)省脫色的成本，增加產(chǎn)值。

圖2 五種樹脂脫色性能的比較

2．1．4 樹脂提純性能研究結(jié)果

由表3可知，五種樹脂裝填的色譜柱解吸液中，甜葉菊甙的純度由高到低順序?yàn)锳DS-7＞ADS-17＞AB-8＞ADS-8＞D-06，說明ADS-7樹脂對(duì)色素具有很強(qiáng)的吸附能力，由于其有適量堿性基團(tuán)，在用乙醇解吸時(shí)只有少量的色素被洗脫下來。ADS-7色譜柱解吸液中甜葉菊甙的純度最高為80.23%，提純能力最強(qiáng)。

樹脂靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和脫色提純實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步證明ADS-7樹脂的優(yōu)越性，盡管其吸附量不是最大，但考慮到脫色和提純能力，確定ADS-7樹脂為吸附提純甜葉菊甙的固定相。

表3 五種樹脂提純性能比較

3 結(jié)論

通過對(duì)樹脂的靜態(tài)吸附、動(dòng)態(tài)吸附、脫色與提純能力的考察，以吸附量、脫色率和甜葉菊甙純度為指標(biāo)，確定ADS-7樹脂為提純甜葉菊甙的最佳固定相。實(shí)際上，關(guān)于提純甜葉菊甙的研究成果有很多，其中采用AB-8樹脂［9］對(duì)甜葉菊甙進(jìn)行提純，純度可達(dá)到64.1%;以M-35樹脂為固定相進(jìn)行甜葉菊甙的分離純化，純度可達(dá)到75.6%［10］;采用709型吸附樹脂對(duì)甜葉菊甙提取液進(jìn)行提純［11］，純度可達(dá)到74.1%。本研究采用ADS-7樹脂，分離的甜葉菊甙純度達(dá)到80.23%，比之前的研究有較大提高。

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