大孔樹脂對大青葉有機酸的純化工藝研究

摘要：通過靜態和動態相結合的方法，以鄰氨基苯甲酸的吸附率、解吸率為指標，優化大孔樹脂純化大青葉提取液中有機酸的工藝參數。結果表明，大孔樹脂Ｘ－５對鄰氨基苯甲酸的吸附為快速平衡型，適宜的吸附條件為大青葉提取液上樣濃度０．１８ ｍｇ／ｍＬ，靜態吸附時間３ ｈ，ｐＨ ４；體積分數６５％的乙醇作洗脫劑洗脫效果較好。

關鍵詞：大青葉（Ｆｏｌｉｕｍ Ｉｓａｔｉｄｉｓ）；鄰氨基苯甲酸；大孔吸附樹脂；靜態吸附；動態吸附

中圖分類號：Ｒ２８４．２ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０12）17－3832-04

Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ of Ｏｒｇａｎｉｃ Ａｃｉｄｓ ｆｒｏｍ Ｆｏｌｉｕｍ Ｉｓａｔｉｄｉｓ ｂｙ Ｍａｃｒｏｐｏｒｏｕｓ Ｒｅｓｉｎｓ

ＭＡＯ Ｘｉａｏ－ｆａｎｇ１，２，ＬＩＡＮＧ Ｊｉａｎ－ｐｉｎｇ２，ＬＩ Ｘｕｅ－ｈｕ３，ＴＡＯ Ｌｅｉ３，ＳＨＩ Ｇｕａｎｇ－ｌｉａｎｇ１

（１.Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｖｅｔｅｒｉｎａｒｙ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ， Ｇａｎｓｕ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００７０， Ｃｈｉｎａ；

２．Ｌａｎｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｎｉｍａｌ Ｈｕｓｂａｎｄｒｙ ａｎｄ Ｖｅｔｅｒｉｎａｒｙ Ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｙ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ；

３．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｏｄｅｒｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００００， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ａｎｔｈｒａｎｉｌｉｃ ａｃｉｄ ｆｒｏｍ Ｆｏｌｉｕｍ Ｉｓａｔｉｄｉｓ ｅｘｔｒａｃｔ ｗｅｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔａｔｉｃ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｅｔｈｏｄ， with the adsorption rate and desorption rate of anthranilic acid as indicators． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ Ｘ－５ ｒｅｓｉｎ ｂｅｌｏｎｇｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｆａｓｔ ｂａｌａｎｃｅｄ ｍｏｄｅｌ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｏｌｉｕｍ Ｉｓａｔｉｄｉｓ ｅｘｔｒａｃｔ， ０．１８ ｍｇ／ｍＬ； ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｉｍｅ， ３ ｈ； ｐＨ ４． Ｇｏｏｄ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｆｆｉｅｃｉｅｎｔ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｉｆ ｕｓｉｎｇ ６５％ ｅｔｈａｎｏｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ（ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ） ａｓ ｅｌｕｅｎｔ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｆｏｌｉｕｍ Ｉｓａｔｉｄｉｓ； ａｎｔｈｒａｎｉｌｉｃ ａｃｉｄ； ｍａｃｒｏｐｏｒｏｕｓ ｒｅｓｉｎ； ｓｔａｔｉｃ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ； ｄｙｎａｍｉｃ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ

大青葉（Ｆｏｌｉｕｍ Ｉｓａｔｉｄｉｓ）為十字花科植物菘藍（Ｉｓａｔｉｓ ｉｎｄｉｇｏｔｉｃａ Ｆｏｒｔ．）的干燥葉，其味苦性寒，歸心、胃經，主要功能是清熱解毒、涼血消斑，用于溫邪入營、高熱神昏、發斑發疹、黃疸、熱痢、痄腮、喉痹、丹毒、癰腫［１］。靛藍和靛玉紅歷來被認為是大青葉的主要藥效成分［２］，但也有研究表明，有機酸可能是大青葉抗炎解熱的有效成分之一［３］，其中鄰氨基苯甲酸含量最高，占總酸含量的７０％以上，可作為藥材評價的指標［４］。大孔吸附樹脂具有理化穩定性高、吸附選擇性強、富集效果好、解吸條件溫和、再生簡單、使用周期長、提取工藝簡便、有機溶媒的耗用少、分離效率高、分離得到的有效成分純度高等優點，近十年來被廣泛用于藥材有效成分的分離提取［５］。本研究選?。贩N大孔吸附樹脂，比較其對鄰氨基苯甲酸的吸附率、解吸率及動力學特性，從中篩選出合適的樹脂，對其靜態吸附進行系統研究分析，并結合動態吸附優化有機酸的純化工藝條件，為大青葉有機酸的工業化生產提供一定的參考。

１ 材料與方法

１．１ 材料與試劑

大青葉（產地甘肅，批號：２０１０１００１）；乙腈（天津化學試劑有限公司），０．５％磷酸（天津化學試劑有限公司），鄰氨基苯甲酸對照品（蘭州中科凱特科工貿有限公司）；大孔樹脂D101、ＨＰＤ４００、Ｓ－８、ＡＢ－８、Ｘ－５、ＳＰ８－２５、ＮＫＡ－９（西安藍曉科技新材料股份有限公司）。

１．２ 主要儀器

高效液相色譜儀，美國Ｗａｔｅｒｓ ｅ２６９５；ＤＦＴ－２５０手提式高速萬能粉碎機，溫嶺市林大機械有限公司；ＫＨ－３００ＤＢ型數控超聲清洗器，昆山禾創超聲儀器有限公司；ＳＨＡ－Ｂ水浴恒溫振蕩器，常州國華電器有限公司；旋轉蒸發儀，鞏義市予華儀器有限責任公司；Ｐｉｎｅ－ｔｒｅｅ純水機，北京湘順源科技有限公司。

１．３ 實驗方法

１．３．１ 大青葉提取液的制備 稱取一定量大青葉，粉碎，用７５％的乙醇（體積分數，下同）超聲提?。炒?，每次４０ ｍｉｎ，過濾，旋轉蒸發儀將乙醇揮發出，回收溶液，自然揮干，所得浸膏用３０％的乙醇溶解，即為大青葉提取液，４ ℃冷藏備用。

１．３．２ 大孔樹脂的預處理 將大孔樹脂用無水乙醇浸泡２４ ｈ，使之充分溶脹，用無水乙醇洗至流出液與水混合不產生白色沉淀為止，用去離子水洗至無醇味；然后用５０ ｍＬ／Ｌ ＨＣｌ浸泡４ ｈ，去離子水洗至中性；最后用２０ ｍｇ／ｍＬ ＮａＯＨ浸泡４ ｈ，去離子水洗至中性，備用。

１．３．３ 樹脂含水量的測定 實驗中所用樹脂為濕樹脂，而考察樹脂吸附和解吸需要以樹脂干重為參照，故需要測定樹脂含水量。分別準確稱取已經處理好的各種濕樹脂３份適量，置１１０ ℃烘箱中烘至恒重，根據干燥前后樹脂質量變化計算樹脂含水量［６］。樹脂的物理性質和含水量如表１。

１．３．４ 大孔樹脂對鄰氨基苯甲酸的靜態吸附與解吸 稱取預處理好的大孔吸附樹脂１ ｇ（濕重，下同）置于１００ ｍＬ具塞錐形瓶中，精確加入一定濃度和ｐＨ的大青葉有機酸提取液２０ ｍＬ，１３０ ｒ／ｍｉｎ、２５ ℃恒溫水浴振蕩１２ ｈ，使樹脂充分吸附；吸附結束后減壓過濾除去殘留液，加入５０ ｍＬ ８０％的乙醇，１３０ ｒ／ｍｉｎ、２５ ℃恒溫水浴振蕩１２ ｈ，進行有機酸的解吸。分別測定各樹脂吸附前與解吸后溶液中鄰氨基苯甲酸的濃度，根據式（１）、式（２）計算各樹脂對鄰氨基苯甲酸的吸附量（Ｑｅ）、解吸量（Ｑｄ）；根據式（３）計算解吸率（Ｅ）。

吸附量Ｑｅ（ｍｇ／ｇ）＝（Ｃ０－Ｃｅ）×Ｖ１／Ｗ （１）

解吸量Ｑｄ（ｍｇ／ｇ）＝C１Ｖ２／Ｗ （２）

解吸率Ｅ（％）＝Ｃ１Ｖ２／（Ｃ０－Ｃｅ）Ｖ１ （３）

式中，Ｃ０為大青葉提取液中鄰氨基苯甲酸的濃度（ｍｇ／ｍＬ），Ｃｅ為吸附平衡后溶液中鄰氨基苯甲酸的濃度（ｍｇ／ｍＬ），Ｖ１為被吸附液體積（ｍＬ）；Ｖ２為解吸液體積（ｍＬ）；Ｗ為大孔吸附樹脂干重（ｇ）；Ｃ１為解吸液中鄰氨基苯甲酸的濃度（ｍｇ／ｍＬ）。

１．３．５ 鄰氨基苯甲酸的含量測定 ①色譜條件。色譜柱為ＳｕｎＦｉｒｅＴＭ Ｃ１８柱（５ μｍ，４．６ ｍｍ×１５０ ｍｍ），流動相為乙腈—０．５％的磷酸（體積比８０∶２０），檢測波長２５４ ｎｍ，流速１ ｍＬ／ｍｉｎ，進樣量１０ μＬ，柱溫３０ ℃。②標準曲線的繪制。?。罚?ｍｇ鄰氨基苯甲酸置于２５０ ｍＬ容量瓶中，用甲醇溶解定容。準確吸取儲備液２．５、５．０、１０．０、１５．０、２０．０、２５．０ ｍＬ于５０ ｍＬ容量瓶中，用甲醇定容，得濃度分別為０．０１４、０．０２８、０．０５６、０．０８４、０．１１２、０．１４0 ｍｇ／ｍＬ的系列標準溶液。將標準溶液按由低到高的濃度梯度依次注入高效液相色譜儀中，按上述色譜條件測定。以進樣濃度Ｘ（ｍｇ／ｍＬ）為橫坐標、峰面積Ｙ為縱坐標進行線性回歸，結果顯示鄰氨基苯甲酸對照品在０．0１４～0.１４0 ｍｇ／ｍＬ范圍內濃度與峰面積呈現良好的線性關系，回歸方程為Ｙ＝９６９ ２９６Ｘ－６９９ ０５６，ｒ２＝０．９９２ ５。

２ 結果與分析

２．１ 大孔吸附樹脂的篩選

大孔吸附樹脂的吸附量大小與樹脂的極性、空間結構（孔徑、比表面積、孔容等）及被吸附物質的性質、分子結構、分子大小等有著重要的關系。采用不同大孔樹脂吸附鄰氨基苯甲酸，吸附量、吸附率、解吸率如圖１。由圖１可以看出，各種樹脂對鄰氨基苯甲酸均有吸附作用。其中Ｘ－５、Ｄ１０１樹脂對鄰氨基苯甲酸的吸附量和解吸率均較高，ＮＫＡ－９與ＳＰ８－２５解吸率高但吸附量小。綜合考慮樹脂的吸附量、解吸量和解吸率，選擇Ｘ－５、Ｄ１０１和ＮＫＡ－９ ３種樹脂用于后續實驗。

２．２ 樹脂靜態吸附動力學曲線

吸附速度是樹脂吸附性能的重要參考指標。稱取預處理的大孔樹脂１ ｇ，加入３０ ｍＬ大青葉提取液，每隔１ ｈ取樣測定溶液中的鄰氨基苯甲酸濃度，８ ｈ內的樹脂吸附動力學曲線如圖２。由圖２可以看出，隨著吸附時間的延長，樹脂對鄰氨基苯甲酸的吸附量先呈上升趨勢，各種樹脂吸附達到平衡的時間分別是Ｘ－５，３ ｈ；Ｄ１０１和ＮＫＡ－９，４～５ ｈ。樹脂的吸附動力學特性與吸附效率密切相關，在有充分吸附時間的情況下，有些樹脂可能具有相近的飽和吸附量，但是由于各樹脂化學和物理結構的差別，其吸附動力學過程是有差異的。Ｘ－５樹脂對鄰氨基苯甲酸具有較好的吸附動力學特性，可以較快地達到吸附平衡，更適于工業化生產。

２．３ 提取液ｐＨ對吸附的影響

稱取預處理好的Ｘ－５型大孔吸附樹脂１ ｇ，置于１００ ｍＬ具塞錐形瓶中，加入濃度相同、ｐＨ不同的大青葉提取液３０ ｍＬ，１３０ ｒ／ｍｉｎ、２５ ℃恒溫水浴振蕩１２ ｈ，比較ｐＨ對樹脂吸附量的影響，結果如圖３。ｐＨ為４時Ｘ－５型大孔吸附樹脂對鄰氨基苯甲酸的吸附量最大，表明此條件下鄰氨基苯甲酸較多地保持了分子狀態，易被大孔樹脂吸附。

２．４ 樹脂靜態吸附等溫曲線

在大孔吸附樹脂中各吸附點以范德華力與游離分子相結合，由于吸附樹脂的比表面積有限，吸附點有限；隨著濃度增大，各吸附點逐漸被有機酸和雜質分子占據，樹脂吸附容量逐漸趨向飽和，吸附率則隨著提取液濃度的增加逐漸下降，因此等溫吸附曲線可以反映被吸附物質與吸附樹脂之間親和力的信息。配制濃度分別為０．０６、０．０９、０．１２、０．１５、０．１８和０．２１ ｍｇ／ｍＬ的大青葉提取液，使樹脂達到吸附平衡后測定鄰氨基苯甲酸濃度，得到Ｘ－５樹脂于２５ ℃時的等溫吸附曲線如圖４。由圖４可以看出，大青葉提取液濃度小于０．１８ ｍｇ／ｍＬ時，樹脂吸附量隨著其濃度的增加而增加；當提取液濃度大于０．１８ ｍｇ／ｍＬ時，樹脂吸附量達到飽和。

２．５ 大孔樹脂的動態洗脫

２．５．１ 洗脫劑的選擇 將吸附完全的大孔樹脂分成４份，每份１ ｇ放入１００ ｍＬ錐形瓶中，分別加入甲醇、９５％的乙醇、乙酸乙酯、丙酮各５０ ｍＬ，１３０ ｒ／ｍｉｎ、２５ ℃恒溫水浴振蕩４ ｈ，測定其中鄰氨基苯甲酸的濃度，結果見圖５。由圖５可看出，甲醇的解吸能力最強，乙醇和丙酮次之。但甲醇具有毒性，不適合大量使用；而乙醇價格便宜且無毒，因此選擇乙醇作為洗脫劑。

２．５．２ 洗脫劑濃度的選擇 稱?。保?ｇ大孔樹脂，經處理后濕法上柱，上樣吸附，流速為２ ＢＶ／ｈ。蒸餾水快速沖洗，依次以１０％、３０％、６５％、７５％、９５％的乙醇洗脫，流速２ ＢＶ／ｈ，收集各濃度乙醇洗脫液，測定其鄰氨基苯甲酸的含量。結果表明，６５％的乙醇洗脫效果最好，７５％的乙醇洗脫液中鄰氨基苯甲酸含量較低，其余均不含有。

２．５．３ 泄露曲線 取經處理的大孔樹脂１０ ｇ濕法上柱，緩慢加入濃度為０．５ ｍｇ／ｍＬ的大青葉提取液，流速２ ＢＶ／ｈ，收集流出液，每１０ ｍＬ收集１次，測定鄰氨基苯甲酸的濃度。以流出液體積為橫坐標、鄰氨基苯甲酸濃度為縱坐標，繪制泄露曲線如圖６。從圖６可以看出，當流出液體積大于５０ ｍＬ時，流出液中鄰氨基苯甲酸的濃度顯著升高，表明此時鄰氨基苯甲酸開始泄露，在此濃度下最大上樣量是５０ ｍＬ。

３ 小結與討論

大孔樹脂具有選擇性好、吸附容量大、解吸容易、可再生等優點，被廣泛應用于天然產物的分離。對于大青葉生物堿的研究已經很多，但有機酸研究還很缺乏。通過靜態吸附研究，得出非極性樹脂Ｘ－５對大青葉有機酸吸附和解吸作用最好，達到吸附平衡的時間為３ ｈ左右，適宜上樣濃度為０．１８ ｍｇ／ｍＬ，上樣溶液最佳ｐＨ為４。通過動態實驗確定Ｘ－５大孔樹脂最佳洗脫劑為體積分數６５％的乙醇。通過繪制泄露曲線發現大青葉提取液濃度為０．５ ｍｇ／ｍＬ時，上樣體積超過５０ ｍＬ則鄰氨基苯甲酸開始泄露。本研究為大青葉有機酸富集工藝的進一步研究提供了理論依據。

參考文獻：

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