大孔吸附樹脂純化荔枝殼總黃酮的工藝研究

鄭韻英，韋藤幼（.欽州學(xué)院石油與化工學(xué)院，廣西欽州535099；.廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣西南寧530004）

大孔吸附樹脂純化荔枝殼總黃酮的工藝研究

鄭韻英1，韋藤幼2
（1.欽州學(xué)院石油與化工學(xué)院，廣西欽州535099；2.廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣西南寧530004）

以提純荔枝殼黃酮類化合物為目的，通過內(nèi)部沸騰法得到荔枝殼總黃酮提取液，采用大孔吸附樹脂對其進(jìn)行純化研究。結(jié)果得到AB-8樹脂最適合純化荔枝殼總黃酮，而最優(yōu)純化工藝為上樣液濃度為0.5 mg/mL，用量為24.0 mL；吸附流速為1 mL/min，洗脫液為80%乙醇，洗脫劑用量為30.0 mL，洗脫流速為1 mL/min。在該工藝條件下，荔枝殼總黃酮的吸附量達(dá)5.18 mg/g，解吸率為99.0%，荔枝殼總黃酮的含量從31.4%提高到了82.7%，荔枝殼總黃酮回收率達(dá)92.1%。采用AB-8大孔吸附樹脂純化內(nèi)部沸騰法得到的荔枝殼提取液效果較好，且樹脂更方便回收與利用。

大孔樹脂，內(nèi)部沸騰法，純化，荔枝殼總黃酮

荔枝因其有較高營養(yǎng)和經(jīng)濟(jì)價值而成為我國食品行業(yè)的重要原料以及外貿(mào)出口最具競爭力的水果之一。同時各種荔枝加工產(chǎn)品也暢銷國內(nèi)外，比如：荔枝干、荔枝罐頭、荔枝汁與荔枝酒等［1］。然而在荔枝加工和消費(fèi)過程中，荔枝殼通常直接被遺棄，并未得到重視。實(shí)際上，荔枝殼含有多種活性成分，如黃酮類、酚酸和多糖類物質(zhì)［2］。而這些黃酮類生理活性物質(zhì)，具有很高的藥用價值［3］。在《本草綱目》中也早有荔枝殼的記載：“果殼、果核可入藥，治鼻衄，療疝氣”。而在日常生活中，也有用荔枝殼煮水服用來解決因?yàn)樾迈r荔枝果肉吃多而上火的問題。因此，將荔枝殼收集并加以開發(fā)研究以提高其利用價值具有重要意義。

目前，國內(nèi)外對荔枝殼總黃酮研究相對較少，主要集中在提取工藝方面，如楊寶［4］采用響應(yīng)面分析方法分析了醇提荔枝殼總黃酮的影響，涂華等［5-6］采用超聲波和超聲波微波雙輔助對荔枝殼總黃酮進(jìn)行了提取，阮尚全等［7］采用了超聲波協(xié)同酶法提取荔枝殼中總黃酮并對抗氧化性進(jìn)行了研究。而荔枝殼總黃酮的純化工藝目前只有涂華等［8］通過乙醇回流提取得到荔枝殼提取液，然后采用D101大孔吸附樹脂對其進(jìn)行純化，雖然獲得較好的總黃酮含量，但含量數(shù)據(jù)含糊，同時從圖中可看出其解吸率稍低，而且純化前荔枝殼總黃酮提取液的制備時間過長。文獻(xiàn)［9-11］提出了一種對天然產(chǎn)物有效成分提取的方法內(nèi)部沸騰法。該方法提取時間短，提取效率高，溶劑用量少且提取液雜質(zhì)含量少。而文獻(xiàn)［12］中指出該方法提取的提取液對大孔樹脂的回收再利用更為有利，而且純化效果也較好。本實(shí)驗(yàn)通過內(nèi)部沸騰法獲得荔枝殼總黃酮提取液，然后采用大孔吸附樹脂對其進(jìn)行純化，旨在為荔枝殼總黃酮的進(jìn)一步研究提供參考。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

荔枝產(chǎn)地廣西靈山，將新鮮荔枝去果肉留果皮，果皮洗凈曬干粉碎，過100目分子篩備用；大孔樹脂S-8、AB-8、D-101、D-4020和NKA-9南開大學(xué)化工廠；蘆丁對照品國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；無水乙醇、氫氧化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁西隴化工股份有限公司；以上化學(xué)試劑均為分析純試劑。

SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵鄭州長城儀器有限公司；HZS-H型恒溫振蕩水槽上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上海亞榮生化儀器廠；PC2501紫外分光光度計(jì)日本島津公司；BPZ-6090LC真空干燥箱上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1提取液制備用4 mL 80%的乙醇溶液解吸1.00 g荔枝殼粉末15 min，然后迅速加入85℃20 mL 25%乙醇，提取4 min，減壓抽濾，收集提取液；再重復(fù)提取一次，合并兩次提取液，得到內(nèi)部沸騰提取液。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將提取液濃縮后置于真空干燥箱內(nèi)干燥得荔枝殼總黃酮粗產(chǎn)物。稱取一定量的粗產(chǎn)物，用蒸餾水溶解并定容于250 mL容量瓶中，搖勻后于波長為510 nm下測定其吸光值，再根據(jù)蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線所得的回歸方程計(jì)算溶液的總黃酮質(zhì)量濃度從而計(jì)算總黃酮含量，然后再計(jì)算出提取液中總黃酮含量為31.4%，以純水為溶劑配制荔枝殼總黃酮質(zhì)量濃度為1.50 mg/mL的樣品液，備用。

1.2.2蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作將蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品置于105℃烘箱內(nèi)干燥至恒重。準(zhǔn)確稱取0.1008 g蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品于30%乙醇溶液中溶解，定容至250 mL，分別移取0.00、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液于7個25 mL容量瓶中，分別加入30%乙醇溶液，使容量瓶中的溶液體積約為12.5 mL，搖勻后分別加入0.7 mL 5%NaNO2溶液，搖勻，放置5 min，分別加入0.7 mL 10%Al（NO3）3溶液搖勻，放置6 min后分別加入5 mL 4%NaOH溶液，用30%乙醇溶液定容，搖勻后放置10 min。以空白試劑作為參比，在波長為510 nm下測定溶液吸光值，以吸光度為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線［13］。

1.2.3樹脂的吸附量、吸附率、解吸量及解吸率的測定根據(jù)蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線得到總黃酮質(zhì)量濃度，再根據(jù)以下公式計(jì)算吸附量、吸附率、解吸量、解吸率［14］和總黃酮回收率。

式中：C0為上樣液初始質(zhì)量濃度（mg/mL）；C1剩余液質(zhì)量濃度（mg/mL）；C2洗脫液濃度（mg/mL）；V1上樣液體積（mL）；V2洗脫體積（mL）；M為干樹脂的質(zhì)量（g）。

1.2.4樹脂預(yù)處理將樹脂浸泡在95%乙醇中24 h裝柱，然后用95%乙醇進(jìn)行清洗至流出乙醇溶液清澈，再用蒸餾水洗盡乙醇至流出液為中性，樹脂預(yù)處理完畢并保存，用時抽干。

1.2.5靜態(tài)吸附與解吸實(shí)驗(yàn)

1.2.5.1樹脂的篩選分別稱取預(yù)處理過的AB-8、S-8、D-101、D-4020和NKA-9樹脂2.00 g置于具塞磨口三角瓶中，加入0.5 mg/mL提取液20 mL，25℃恒溫振蕩12 h，測定吸附后剩余液中荔枝殼總黃酮的濃度。將吸附平衡的樹脂用30 mL 95%乙醇在溫度為25℃下振蕩解吸12 h，再根據(jù)1.2.3的公式計(jì)算平衡時各樹脂的吸附率和解吸率進(jìn)而篩選出合適于純化荔枝殼總黃酮的樹脂。

1.2.5.2靜態(tài)吸附曲線的繪制室溫條件下，在50 mL具塞錐形瓶加入預(yù)處理好的樹脂2.00 g，然后加入20.0 mL 0.5 mg/mL提取液，置于搖床上，以轉(zhuǎn)速為120 r/min振搖12 h，期間每隔30 min吸取上層溶液測定黃酮含量，計(jì)算樹脂的吸附量，并繪制出樹脂靜態(tài)動力學(xué)曲線。

1.2.6動態(tài)吸附與解吸實(shí)驗(yàn)

1.2.6.1上樣液濃度對樹脂吸附性能的影響準(zhǔn)確稱量預(yù)處理好的樹脂5份各2.00 g，分別加入0.25、0.5、0.75、1.00、1.25 mg/mL提取液各20 mL，室溫下置于轉(zhuǎn)速為120 r/min的搖床中振蕩360 min，測定樹脂的吸附率。繪制上樣液濃度對樹脂吸附性能的影響曲線。

1.2.6.2吸附流速對吸附效果的影響5份20.0 mL相同濃度的樣品液分別以1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL/min的流速自上而下通過5個AB-8樹脂柱，流出液每2 mL收集一管，分別測定每管的總黃酮濃度至流出液中總黃酮濃度為樣品液濃度的1/10，即泄露點(diǎn)［15］為止。然后以流出液濃度為縱坐標(biāo)，流出液體積為橫坐標(biāo)，繪制泄漏曲線。

1.2.6.3上樣體積對樹脂吸附的影響將濃度為0.5 mg/mL的荔枝殼提取液加入裝有2.00 g預(yù)處理好的AB-8樹脂柱，以1 mL/min的速度經(jīng)過柱子，然后每2 min收集一管流出液，分別測定其吸光值，計(jì)算吸附量，并以吸附量為縱坐標(biāo)，流出液體液為橫坐標(biāo)，繪制動態(tài)吸附曲線，確定上樣體積。

1.2.6.4洗脫劑濃度對樹脂解吸的影響于2.0 g吸附飽和的樹脂中分別加入30 mL濃度為40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%的乙醇溶液進(jìn)行洗脫，收集洗脫液，測定吸光值，計(jì)算不同濃度洗脫劑下的解吸率。

1.2.6.5洗脫流速對樹脂動態(tài)解吸的影響分別將5份已經(jīng)吸附飽和的樹脂2.00 g上柱，加入30 mL 80%乙醇洗脫劑，流速分別設(shè)置為1、2、3、4、5 mL/min，每2 mL一管分段收集流出液，測定其吸光值，計(jì)算流出液濃度，繪制洗脫流速曲線。

1.2.6.6洗脫劑用量對樹脂解吸的影響分別將已經(jīng)吸附飽和的樹脂2.00 g上柱，加入80%乙醇進(jìn)行洗脫，洗脫速度為1 mL/min，洗脫劑用量分別設(shè)置為10.0、15.0、20.0、25.0、30.0、35.0 mL，收集流出液，測定吸光值，計(jì)算不同洗脫劑用量的解吸率。

2　結(jié)果與分析

2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的確定

根據(jù)1.2.2蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到溶液中吸光度（A）與蘆丁質(zhì)量濃度（c，mg/mL）的回歸方程為：A=9.7154C+0.0028（R2=0.9996），A為吸光度，C為濃度，單位mg/mL。蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1。

圖1　蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1　The standard curve of sophorin

2.2靜態(tài)吸附與解吸實(shí)驗(yàn)

2.2.1樹脂的篩選通過樹脂篩選實(shí)驗(yàn)，得到荔枝殼總黃酮的吸附和解吸性能均具有良好純化效果的樹脂見表1。

表1　不同樹脂對荔枝殼總黃酮的吸附和解吸能力Table 1　The ability of adsorption and desorption of total flavonoids in Litchi Pericarp of different resins

由表1可見，AB-8、S-8、NKA-9三種樹脂對荔枝殼總黃酮具有較好的吸附效果，其中S-8樹脂的吸附量最高，AB-8樹脂吸附量次之，而從解吸率上看，AB-8、D101樹脂對荔枝殼總黃酮具有較好的解吸效果，其中D101樹脂解吸率最高，AB-8樹脂的解吸率次之，而S-8樹脂解吸率最低。原因是荔枝殼黃酮類具有一定的極性，但極性不大。根據(jù)樹脂的吸附特性，極性樹脂對極性物質(zhì)具有較強(qiáng)的吸附能力，非極性樹脂對非極性物質(zhì)有較強(qiáng)的吸附能力［16］，而中性樹脂兼有以上兩種能力。所以弱極性和極性的樹脂對荔枝殼總黃酮具有較好的吸附效果。而在洗脫的過程中，可能是因?yàn)镾-8樹脂靠氫鍵作用于荔枝殼總黃酮分子，比較難洗脫下來，所以解吸率較低。而非極性和弱極性的樹脂吸附物質(zhì)主要靠分子間的范德華力，況且D101樹脂的孔徑和比表面積的疏水性較強(qiáng)，所以富集在樹脂表面的荔枝殼總黃酮很容易被洗脫，而弱極性的AB-8樹脂也具有疏水性，所以D101和AB-8樹脂的解吸率較高。綜合各樹脂的吸附能力與解吸能力等各方面原因，選擇AB-8樹脂純化荔枝殼總黃酮較為適合。

2.2.2靜態(tài)吸附時間曲線由圖2可知，在0～120 min的范圍內(nèi)吸附較快，120～210 min吸附過程逐漸變慢之后趨于平穩(wěn)。AB-8樹脂對荔枝殼總黃酮的吸附量會隨著時間變化而變化，210 min時間后吸附達(dá)到平衡。樹脂的靜態(tài)吸附特性與工業(yè)生產(chǎn)率相關(guān)，而從AB-8樹脂對荔枝殼總黃酮的吸附平衡時間上看，吸附達(dá)到平衡的時間不長，可為荔枝殼中總黃酮的工業(yè)應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

圖2　AB-8樹脂靜態(tài)吸附時間曲線Fig.2　The static adsorption curve of AB-8 resin

2.3動態(tài)吸附與解吸工藝研究

圖3　上樣液濃度對AB-8樹脂吸附性能的影響Fig.3　Effect of sample concentration on adsorption capacity of AB-8 resin

2.3.1上樣液濃度的確定由圖3可知，上樣液濃度在0.25～0.5 mg/mL時，樹脂吸附率變化較小，當(dāng)濃度超過0.5 mg/mL后，樹脂的吸附率便呈下降趨勢。只因在等溫條件下，吸附量q是溫度和提取液中吸附質(zhì)（荔枝殼總黃酮）濃度的函數(shù)，即q=f（T，C），荔枝殼總黃酮濃度低時，吸附容易達(dá)到平衡且吸附率高，但是吸附量少；而在荔枝殼總黃酮濃度適中時，吸附量與濃度的1/N方成正比，吸附率與吸附量均高；而荔枝殼總黃酮濃度高時，隨著吸附液濃度的增大，而吸附量減少，吸附率也隨之減少［17］。所以，上樣液濃度最佳為0.5 mg/mL。

2.3.2吸附流速的確定由圖4可知，吸附流速為1 mL/min時，約需10 mL才出現(xiàn)泄露點(diǎn)，而吸附流速為5 mL/min時，只需約4.5 mL就出現(xiàn)了泄漏點(diǎn)，樹脂的吸附過程主要是有效成分在樹脂柱中的粒擴(kuò)散和膜擴(kuò)散過程，吸附流速慢，有利于荔枝殼中黃酮類化合物在AB-8樹脂柱中的粒擴(kuò)散和膜擴(kuò)散，促使黃酮類化合物充分吸附到樹脂表面和孔內(nèi)［18］。因此，選擇吸附流速為1 mL/min。

圖4　吸附流速對AB-8樹脂動態(tài)吸附性能的影響Fig.4　Effect of adsorbentvelocities on adsorption capacity of AB-8 resin

2.3.3上樣體積的確定由圖5可知，當(dāng)流出液體積從2.0～10.0 mL時，樹脂吸附較快，吸附量也隨之增加，流出液體積從10.0～24.0 mL，樹脂吸附量變化緩慢，24.0 mL以后樹脂吸附量基本保持不變，此時吸附達(dá)到平衡。選擇上樣體積為24.0 mL為宜。在等溫條件下，荔枝殼總黃酮的質(zhì)量濃度較小時，有利于其在樹脂孔徑內(nèi)擴(kuò)散，所以荔枝殼總黃酮溶液流過樹脂的體積小時，樹脂的吸附比較快，而隨著荔枝殼總黃酮質(zhì)量濃度增加，使溶質(zhì)分子附著在樹脂上的吸附密度增大，從而使樹脂有效孔徑變小，導(dǎo)致了擴(kuò)散傳質(zhì)阻力的增加［19-20］，所以隨著樹脂荔枝殼總黃酮溶液流過樹脂的體積的增加，樹脂吸附量也變得緩慢直至吸附飽和。

圖5　AB-8樹脂動態(tài)吸附曲線Fig.5　The dynamic adsorption curve of AB-8 resin

2.3.4洗脫劑濃度的確定由圖6可見，隨著乙醇濃度的增大，解吸率也逐漸升高，當(dāng)乙醇達(dá)到80%時，總黃酮含量最高，解吸率最大，80%之后隨著乙醇濃度的增大，解吸率呈降低的趨勢，原因可能是因?yàn)?0%乙醇的極性與荔枝殼黃酮類化合物的極性相近，根據(jù)有機(jī)化合物相似相溶的原理，80%的乙醇較易溶解樹脂上吸附的荔枝殼黃酮類化合物。因此，選用80%乙醇作為洗脫劑。

圖6　不同洗脫劑濃度的解吸效果Fig.6　The effect of different elution agent concentration of desorption

2.3.5洗脫流速對樹脂動態(tài)解吸的影響由圖7可知，當(dāng)洗脫流速為1 mL/min時，洗脫峰值相對集中且明顯，沒有拖尾現(xiàn)象，洗脫效果較好，而隨著流速的加快，泄漏點(diǎn)出現(xiàn)較快，解吸不夠充分。流速過快，洗脫劑對吸附在樹脂上的荔枝殼總黃酮分子未能充分作用，將其從樹脂上洗脫下來，解吸性能不能充分發(fā)揮。因此，選擇洗脫流速為1 mL/min。

圖7　洗脫流速對AB-8樹脂動態(tài)解吸性能的影響Fig.7　Effect of elution flow rate on adsorption capacity of AB-8 resin

2.3.6洗脫劑用量的確定由圖8可知，解吸率隨著洗脫劑用量的增加而逐漸提高，當(dāng)洗脫劑用量達(dá)到30.0 mL時，解吸基本達(dá)到平衡，再增加乙醇用量解吸率提高不明顯，從乙醇用量、成本及時間效率等方面考慮，選擇洗脫劑用量為30.0 mL。

2.4驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取處理好的大孔樹脂2.00 g，加入0.5 mg/mL樣品液24.0 mL，以1 mL/min的流速過柱，收集流出液，測定吸光度值，計(jì)算吸附率，加入30.0 mL 80%乙醇溶液以1 mL/min進(jìn)行洗脫，收集洗脫液，測定吸光度值，計(jì)算解吸率。進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn)，求取平均值。從而驗(yàn)證樹脂純化工藝的可行性及穩(wěn)定性。結(jié)果見表2。

圖8　洗脫劑用量對樹脂解吸性能的影響Fig.8　The influence of eluent consumption on desorption

表2　驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)Table 2　Verification test

由表2可以得知，AB-8樹脂純化荔枝殼總黃酮的吸附量達(dá)到5.18 mg/g，解吸率為99.0%。而且吸附與解吸的現(xiàn)象較為穩(wěn)定，具有可行性。在該條件下，荔枝殼總黃酮的含量為82.7%，荔枝殼總黃酮回收率達(dá)92.1%。而回收的樹脂顏色較淺，殘留物少，用蒸餾水清洗后，基本上可以得到較白的樹脂，很方便樹脂的再利用。

3　結(jié)論

該實(shí)驗(yàn)研究利用了大孔吸附樹脂對內(nèi)部沸騰法強(qiáng)化提取的荔枝殼總黃酮進(jìn)行了純化，通過靜態(tài)吸附解吸實(shí)驗(yàn)，篩選出AB-8大孔吸附樹脂較為適合純化荔枝殼總黃酮有效成分。進(jìn)而采用AB-8大孔吸附樹脂進(jìn)行動態(tài)吸附解吸實(shí)驗(yàn)，得到純化荔枝殼總黃酮有效成分的最優(yōu)條件為：以0.5 mg/mL 24.0 mL樣品液上柱，吸附流速為1 mL/min，吸附達(dá)到平衡后，用30.0 mL濃度為80%乙醇溶液進(jìn)行洗脫，洗脫流速為1 mL/min。在該工藝條件下，荔枝殼總黃酮的吸附量達(dá)5.18 mg/g，解吸率為99.0%，荔枝殼總黃酮回收率達(dá)92.1%，含量為82.7%，荔枝殼總黃酮含量約為純化前的2.6倍。同時通過對樹脂外觀的觀察，可以看出樹脂上殘留雜質(zhì)非常少，顏色較淺，方便回收再利用。由此可見，AB-8大孔吸附樹脂純化內(nèi)部沸騰法獲得的荔枝殼總黃酮工藝是有效的，可為荔枝殼的進(jìn)一步研究提供理論基礎(chǔ)，同時，從樹脂的回收與利用的角度，推介一種天然產(chǎn)物有效成分的純化工藝。

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Purification technology research of total flavonoids in Litchi Pericarp by macroporous resin

ZHENG Yun-ying1，WEI Teng-you2
（1.College of Petroleum and Chemical Engineering，Qinzhou University，Qinzhou 535099，China；2.School of Chemistry and Chemical Engineering，Guangxi University，Nanning 530004，China）

In order to purify of total falconoids in Litchi Pericarp，the Litchi Pericarp extraction was obtained by inner boiling method.And the purification research of the Litchi Pericarp extraction was carried out by macroporous resin，The results showed that the best macroporous resin was AB-8 to purify total flavonoids in Litchi Pericarp.And the optimal purification process of sample concentration was 0.5 mg/mL，the amount was 24.0 mL；the adsorption velocity of 1 mL/min，the elution concentration of 80%ethanol solution，and the elution volume was 30.0 mL，the elution flow rate was 1 mL/min.Under the process conditions，the adsorption amount of flavonoids from Litchi Pericarp was 5.18 mg/g，the desorption rate was 99.0%，the content of total flavonoids in Litchi Pericarp increased from 31.4%to 82.7%.The recovery rate of total flavonoids as 92.1%.AB-8 macroporous resin purified extractions by inner ebullition method could effectively improve the purification effect was good.And the resin was recovered and utilized more convenient.

macroporous resin；inner boiling；purification；total flavonoids in Litchi Pericarp

TS255.1

B

1002-0306（2015）18-0271-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.18.046

2014－12－19

鄭韻英（1983-），女，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：精細(xì)化工，E-mail：zhengyunying921@126.com。

廣西高校科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（2013LX158）。