大孔樹脂分離純化柚子皮多酚研究

夏昊云，湯小芳，許晨東，陳飛

（南京理工大學泰州科技學院，江蘇泰州225300）

大孔樹脂分離純化柚子皮多酚研究

夏昊云，湯小芳，許晨東，陳飛

（南京理工大學泰州科技學院，江蘇泰州225300）

以柚子皮為原料，采用乙醇浸提法提取、大孔樹脂分離純化其中的多酚類物質，建立了一套簡單易行的柚子皮多酚提取、分離純化的方法。比較了S-8，AB-8，D101 3種不同極性的大孔樹脂對柚子皮多酚的吸附分離效果，研究了其對柚子皮多酚的靜態與動態的吸附及解析性能。結果顯示，AB-8樹脂的吸附和解析性能良好，可用于柚子皮多酚的分離純化。

柚子皮；多酚；大孔吸附樹脂；靜態吸附；動態吸附

日常生活中柚子皮經常作為廢物而被丟棄，但是柚子皮不僅營養豐富，而且含有多種可以預防及治療疾病的生理活性物質，其中多酚類是柚子皮中含量最為豐富的一類活性物質［1］。

目前，多酚的提取和分離純化方法有溶劑萃取法［2］、超臨界CO2萃取法［3］、超聲波輔助提取法［4］、微波輔助提取法［5］、樹脂層析分離法［6-9］等，大孔樹脂吸附法屬于層析分離法，其利用不同組分在給定的兩相中具有不同的分配系數而使得混合物實現分離與測定。實驗室或工業化采用層析柱分離純化多酚可以有利于固定相的再生。

文中研究了3種不同極性的大孔樹脂對柚子皮多酚的吸附及解析性能，優化其分離純化工藝，對柚子皮中的多酚類物質進行分離純化，合理開發利用柚子皮，延長產業鏈，達到變廢為寶、廢物利用的目的。

1 實驗方法

1.1 柚子皮多酚的提取流程（圖1）

圖1 柚子皮多酚的提取流程

1.2 福林酚試劑法測定柚子皮總多酚含量［10］

1.3 大孔樹脂的預處理

選用極性大孔樹脂S-8，弱極性樹脂AB-8及非極性樹脂D101，常溫下在無水乙醇中密封浸泡8 h，使其充分溶脹，然后用無水乙醇沖洗至無白色渾濁后用蒸餾水洗至中性。再用5%的鹽酸溶液浸泡8 h后用蒸餾水沖洗至中性，最后用5%的氫氧化鈉溶液浸泡8 h后，用蒸餾水沖洗至中性。

1.4 大孔吸附樹脂的靜態吸附研究

1.4.1 最佳樹脂的選擇［11］

將不同型號預處理后的樹脂用濾紙吸干，準確稱取1.0 g，放入250 mL錐形瓶中，加入100 mL已知濃度的柚子皮多酚粗提液，避光振蕩24 h，達到吸附平衡后取上層清液，測量多酚濃度。剩余物過濾，樹脂用蒸餾水沖洗2次，濾紙吸干，在相同條件下用100 mL 70%的乙醇進行解析實驗，解析平衡后測定解析液的多酚濃度。以吸附率、解析率為指標進行綜合評價，從中篩選出性能最好的樹脂進行后續試驗。吸附率、解析率的計算公式如下：

吸附率=（C0-C1）/C0

式中：C0——吸附前溶液中多酚濃度，mg/mL；

C1——吸附后溶液中多酚濃度，mg/mL。

解析率=C2V2/（C0-C1）×V1

式中：C2——解吸液中多酚濃度，mg/mL；

V2——解析液體積，mL；

V1——吸附液體積，mL。

1.4.2 靜態吸附與解析試驗

通過靜態吸附試驗可以得出在靜態環境下吸附達到平衡所需要的時間，解析試驗能夠確定解析劑的最佳濃度，以及考察溫度對解析試驗的影響。

（1）吸附試驗：準確稱取預處理后的干樹脂1.0 g至錐形瓶中，按照1∶10的料液比，加入已知濃度的柚子皮多酚粗提液，密封，室溫下以120 r/min的振蕩速度進行吸附，每隔半小時取樣，測量吸光度，繪制多酚靜態吸附曲線。

（2）解析試驗：準確稱取吸附達到飽和的樹脂10.0 g至錐形瓶中，按照1∶10的料液比，加入不同濃度的乙醇溶液，密封，室溫下以120 r/min的振蕩速度進行解析，定時從上層清液中取樣測量吸光度，考察解析劑濃度對解析率的影響。

1.5 動態吸附與洗脫試驗

1.5.1 動態吸附條件的選擇

將處理好的AB-8大孔樹脂10 g裝入玻璃柱（柱長徑比約20∶1）中，然后以一定流速將100 mL已知濃度的柚子皮多酚粗提液上柱進行吸附，收集流出液，測量其中多酚濃度，以吸附率為指標，對上柱流速、料液濃度等影響因素進行考察，繪制動態吸附曲線。

1.5.2 洗脫曲線

樹脂吸附達到飽和后，用一定量的蒸餾水洗去樹脂同時吸附的糖和水溶性半纖維素等雜質。然后用不同濃度乙醇溶液以不同流速進行洗脫，分段收集洗脫液，測量多酚含量，考察乙醇濃度和洗脫流速對多酚洗脫的影響，并繪制洗脫曲線。

2 試驗結果與討論

2.1 最佳樹脂的選擇

大孔吸附樹脂的吸附性能取決于吸附劑與吸附物質之間的氫鍵和范德華力，與其被吸附物的溶解度、表面性質和孔結構等特性有關［12］。

經過比較發現弱極性和非極性樹脂對柚子皮多酚的吸附效果較好。從吸附量、解析率2個因素綜合考慮，AB-8樹脂的吸附率和解析率都較高，因此選擇AB-8樹脂進行進一步研究。

2.2 靜態吸附動力學曲線

從圖2中可以看出，樹脂吸附速率隨時間的延長逐漸下降，2 h后基本達到吸附平衡，屬于快速吸附，飽和吸附量可達2.1 mg/g。

2.3 解析劑濃度的影響

圖2 靜態吸附動力學曲線

隨著乙醇濃度的增加，多酚解析率逐漸提高，當乙醇濃度為70%時，解析率最大達到80%左右，當乙醇濃度進一步升高時，解析率趨于平衡。乙醇濃度太低，不能破壞樹脂與多酚形成的氫鍵，多酚解析率低，乙醇濃度增大，溶液極性與多酚極性相差增大，根據極性相似相溶原理，多酚解析率趨于平衡，所以試驗中采用70%乙醇作為解析劑。

2.4 大孔吸附樹脂的動態吸附研究

2.4.1 上柱流速對吸附率的影響

隨著流速的增加，大孔樹脂的吸附率隨之降低。但流速過慢，則吸附時間較長，不利于利用，當流速增大時，柚子皮多酚還沒有完全被大孔樹脂吸附就因流速過快而流出層析柱。所以綜合考慮，在流速為1 mL/min下，吸附柚子皮多酚效果最佳。

2.4.2 料液濃度對吸附率的影響

根據吸附平衡理論，濃度減小，達到平衡時所用粗提液體積增大，殘留在流出液中的多酚增多，吸附率降低；但濃度太高時，會發生多層吸附，并堵塞微孔，降低內孔利用率，吸附率也將下降。隨著料液中多酚含量增加，大孔樹脂的吸附能力較低，說明提取溶液中多酚含量較高時，其他物質含量也較高，大孔樹脂對多酚的吸附受到影響，吸附效率降低。因此，綜合考慮，多酚最佳濃度為2～4 mg/mL。

2.4.3 動態吸附曲線的研究

AB-8樹脂的動態吸附曲線見圖3。

圖3 AB-8樹脂的動態吸附曲線

如圖3所示，當流出液體積達到10 mL時開始有多酚泄漏，隨著流出液體積的增大，流出液中的多酚濃度逐漸增加，當流出液體積達到200 mL時，流出液中多酚濃度幾乎不再改變，即基本達到吸附平衡。因此，選用200 mL作為上樣體積。

2.4.4 動態解析曲線的研究

柚子皮多酚的動態洗脫曲線，如圖4所示。從圖4可知，流出液體積達到10 mL時開始有多酚流出。并且隨著流出液體積增加，洗脫液中的多酚濃度快速上升，當流出液體積達到25 mL左右，可達到最大值約為6.3 mg/mL；隨后流出液體積再增大，多酚濃度降低。當流出液體積60 mL左右時，多酚濃度已接近為零，可認為此時柚子皮多酚基本洗脫完全。因此選用60 mL作為洗脫劑使用體積。

圖4 AB-8樹脂的動態洗脫曲線

3 結論

（1）AB-8樹脂對柚子皮多酚具有良好的吸附和解析性能，適于分離純化柚子皮多酚。

（2）根據靜態吸附試驗，AB-8大孔樹脂吸附柚子皮多酚2 h左右即可達到飽和，飽和吸附量為2.1 mg/g。乙醇為洗脫劑的最適宜濃度為70%。

（3）根據動態吸附試驗，可知當上樣流速為1mL/min，上柱液中柚子皮多酚濃度為2 mg/mL時，柚子皮多酚的吸附量達到最大，約為6.3 mg/mL。以體積分數為70%的乙醇為洗脫劑時，可使柚子皮多酚基本洗脫完全。

［1］張清安，范學輝.多酚類物質抗氧化活性評價方法研究進展［J］.食品與發酵工藝，2011，37（11）：169-170.

［2］Fausto Gironi，Vincenzo Piemonte.Temperature and solvent effects on polyphenol extraction process from chestnut tree wood［J］.Chemical Engineering Research and Design，2011，89（7）：857-862.

［3］Nicola De Zordi，Angelo Cortesi，Ireneo Kikic，et al.The supercritical carbon dioxide extraction of polyphenols from Propoils：A central composite design approach［J］.The Journal of Supercritical Fludies，2014，95：491-498.

［4］Jorge E Wong Paz，Diana B Muniz Marquez，Guillermo C G Martinez Avila，et al.Ultrasound-assisted extraction of polyphenols from native plants in the Mexican desert［J］. Separation and Purification Technology，2014，128：89-95.

［5］Guowen Zhang，Mingming Hu，Li He，et al.Optimization of microwave-assisted enzymatic of polyphenols from waste peanutshellsandevaluationofitsantioxidantand antibacteriaactivitiesinvitro［J］.FoodandBioproducts Processing，2013，91（2）：158-168.

［6］許先猛，董文賓，張增帥，等.蘋果渣多酚大孔樹脂分離及抗氧化性研究［J］.中國食品添加劑，2014（1）：140-146.

［7］陶莎，黃英，康玉凡，等.大孔吸附樹脂分離純化紅小豆多酚工藝及效果［J］.農業工程學報，2013，29（23）：276-285.

［8］呂春茂，宋雨涵，孟憲軍，等.大孔樹脂純化寒富蘋果渣多酚工藝優化［J］.食品工業科技，2012（6）：300-308.

［9］李佳彥，聶波，張壯，等.大孔樹脂富集澤蘭中酚酸類成分［J］.中國實驗方劑學雜志，2010，16（6）：22-23.

［10］郭娟，艾志錄，崔建濤，等.蘋果渣中多酚物質的福林法測定［J］.食品工業科技，2006，27（2）：178-180.

［11］張守文，王紅，張娜.大孔樹脂分離純化燕麥麩皮多酚的研究［J］.農產品加工（學刊），2013（3）：21-24，43.

［12］劉子放，王振江，唐翠明，等.桑椹花青素的大孔樹脂分離純化［J］.廣東蠶業，2008，44（4）：31-33.

Adsorption and separation of pomelo peel polyphenols by macroporous adsorption resins

XIA Haoyun，TANG Xiaofang，XU Chendong，CHEN Fei
（Nanjing University of Science and Technology，Taizhou Institute of Science and Technology，Taizhou 225300，China）

Alcohol-water was used as solvent to extract polyphenols from pomelo peel.Three kinds of different macroporous reins were studied to adsorb polyphenols by static adsorption and dynamic adsorption.Results indicated that：macroporous resin AB-8 had the best properties of adsorption and desorption.It can be used for the separation and purification of pomelo peel polyphenols.

pomelo peel；polyphenols；macroporous adsorbent resins；static adsorption；dynamic adsorption

X799.3

A

1674-0912（2015）10-0038-03

2015－09－06）

夏昊云（1980-），女，碩士研究生，講師，研究方向：痕量分析及其應用研究。