大孔吸附樹脂法純化紅皮云杉多酚工藝研究

周芳 趙鑫 張琪斐 王振宇

摘要[目的]獲得大孔吸附樹脂法純化紅皮云杉多酚的最佳工藝條件。[方法]通過靜態(tài)試驗(yàn)篩選大孔吸附樹脂，然后再進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，通過單因素和正交試驗(yàn)，得到純化紅皮云杉多酚的最佳工藝條件。[結(jié)果]以D101為固定相介質(zhì)，紅皮云杉多酚的最佳純化工藝條件為上樣濃度1.5 mg/mL、上樣量25 mL、徑長比1∶25、洗脫劑濃度70%、洗脫流速2.0 mL/min，多酚得率為56.88%。[結(jié)論]該研究為紅皮云杉的開發(fā)利用提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 紅皮云杉多酚；大孔吸附樹脂；純化；最佳工藝

中圖分類號(hào) S789 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2016）09-147-03

Abstract[Objective]To obtain the optimal purification conditions of polyphenol from Picea koraiensis Nakai by macroporous adsorption resin.[Method]Macroporous adsorption resin was screened by static experiment. Dynamic experiment was carried out. Single factor and orthogonal tests obtained the optimal technology of purified polyphenol from P. koraiensis.[Result]With D101 as stationary phase medium， the optimal purification technology was as follows： 1.5 mg/mL sample concentration， 25 mL sample volume， 1∶25 diameterlength ratio， 70% eluent concentration， and 2.0 mL/min elution velocity. The extraction rate of polyphenol was 56.88%.[Conclusion]This research provides theoretical foundation for the development and utilization of P. koraiensis.

Key words Polyphenol from Picea koraiensis Nakai； Macroporous adsorption resin； Purification； Optimal purification

植物多酚是多羥基酚類化合物的總稱，又叫單寧、鞣質(zhì)，廣泛存在于植物體的葉、皮、殼和果肉中，具有抗氧化、抗腫瘤等多種生物活性[1-2]。紅皮云杉（Picea koraiensis Nakai）是松科云杉屬常綠喬木，分布于大、小興安嶺、完達(dá)山、張廣才嶺、吉林長白山等地。研究表明，松科植物的球果、樹皮及種子殼中含有大量的多酚類化合物[3]。前人對(duì)植物多酚的提取和純化工藝的研究較多[4-10]，如董文斌等[4]研究了杜仲葉多酚的提取分離工藝、熊何健等[6]采用大孔吸附樹脂法研究了葡萄多酚的純化工藝。但有關(guān)紅皮云杉多酚的提取和純化工藝研究較少，為此，筆者采用靜態(tài)吸附試驗(yàn)法對(duì)5種大孔吸附樹脂進(jìn)行篩選，再以最佳大孔吸附樹脂作為固定相介質(zhì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，通過單因素和正交試驗(yàn)，得到純化紅皮云杉多酚的最佳工藝條件，為紅皮云杉多酚的進(jìn)一步深入研究和開發(fā)利用奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 原料

紅皮云杉球果（長白山）。

1.2 試劑與儀器

無水乙醇、鹽酸、氫氧化鈉、D101大孔吸附樹脂、AB8大孔吸附樹脂、X5大孔吸附樹脂、NKA2大孔吸附樹脂、ADS7大孔吸附樹脂、Folin酚試劑、NaCl；FW100型高速萬能粉碎機(jī)、ALC1104電子天平、RE52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、超聲波萃取儀、TDL5W臺(tái)式低速離心機(jī)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 原料處理。將干燥的紅皮云杉球果粉碎，過40目篩，用石油醚浸泡24 h去除油脂，再烘干備用。以40%乙醇作溶劑，在料液比為1∶35、溫度為60 ℃、功率為300 W的條件下，將紅皮云杉粉末用超聲波萃取儀處理2.5 h，再將提取液離心10 min，轉(zhuǎn)速為4 000 r/min，取上清液即為紅皮云杉多酚粗提液，采用福林酚法測(cè)定多酚含量[3]。

1.3.2 大孔吸附樹脂的選擇。

稱取大孔吸附樹脂NKA2、 D101、AB8、X5、ADS7各10.0 g，分別加入50 mL濃度為1 mg/mL的紅皮云杉多酚粗提液，室溫條件下振蕩4 h，每0.5 h取樣1.0 mL測(cè)定多酚含量，根據(jù)公式（1）計(jì)算吸附率；再用60%乙醇溶液在室溫條件下振蕩4 h，每0.5 h取樣1.0 mL上清液測(cè)定多酚含量，根據(jù)公式（2）計(jì)算解吸率。

1.3.3 單因素試驗(yàn)。

1.3.3.1 上樣量對(duì)洗脫效果的影響。

在洗脫劑為60%乙醇、洗脫流速為1.5 mL/min、徑高比為1∶25、上樣濃度為1.5 mg/mL，上樣量分別為15、20、25、30、35、40 mL的條件下，測(cè)定洗脫液的吸光度值，計(jì)算紅皮云杉多酚得率。

1.3.3.2 洗脫劑濃度對(duì)洗脫效果的影響。

在洗脫流速為1.5 mL/min、徑高比為1∶25、上樣量為25 mL，洗脫劑分別為40%、50%、60%、70%、80%、90%乙醇的條件下，測(cè)定洗脫液的吸光度值，計(jì)算紅皮云杉多酚得率。

1.3.3.3 洗脫流速對(duì)洗脫效果的影響。

在洗脫劑為60%乙醇、徑高比為1∶25、上樣量為25 mL，洗脫流速分別為0.5、 1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mL/min的條件下，測(cè)定洗脫液的吸光度值，計(jì)算紅皮云杉多酚得率。

1.3.3.4 徑長比對(duì)洗脫效果的影響。

在洗脫劑為60%乙醇、洗脫流速為1.5 mL/min、上樣量為25 mL，徑高比分別為1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶40的條件下，測(cè)定洗脫液的吸光度值，計(jì)算紅皮云杉多酚得率。

1.3.4 正交試驗(yàn)。

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇徑長比、洗脫劑濃度、洗脫流速3個(gè)因素設(shè)計(jì)L9（33）的正交試驗(yàn)（表1），優(yōu)化紅皮云杉多酚的純化工藝條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 大孔吸附樹脂的選擇

由圖1可知，5種大孔吸附樹脂中ADS7的吸附率和解吸率最低，AB8、X5和D101的吸附率和解吸率均較高，其中AB8和D101的效果好于X5，且二者的效果比較接近，但D101更好，因此該試驗(yàn)選用D101對(duì)紅皮云杉多酚進(jìn)行純化。

2.2 單因素試驗(yàn)

2.2.1 上樣量對(duì)洗脫效果的影響。由圖2可知，在上樣量為15～25 mL，隨著上樣量的增加，多酚得率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，且有明顯的線性關(guān)系；在上樣量為25～40 mL，隨著上樣量的增加，多酚得率反而明顯下降，說明上樣量過多，可能使大孔吸附樹脂處于過飽和狀態(tài)，且多酚損失也隨之增加。因此，選擇25 mL為最佳上樣量。

2.2.2 洗脫劑濃度對(duì)洗脫效果的影響。由圖3可知，洗脫劑濃度在40%～60%，多酚得率明顯增加，且呈現(xiàn)出明顯的線性關(guān)系；洗脫劑濃度在60%～70%，多酚得率增加趨勢(shì)緩慢，在70%時(shí)多酚得率最高；洗脫劑濃度在70%～90%，多酚得率有所下降，說明乙醇濃度過高，極性下降較多，不能有效地溶解具有極性的多酚。因此，選擇70%為最佳洗脫劑濃度。

2.2.3 洗脫流速對(duì)洗脫效果的影響。由圖4可知，洗脫流速在0.5～1.5 mL/min，多酚得率明顯增加，且有一定的線性關(guān)系；洗脫流速在1.5～2.0 mL/min，多酚得率增加緩慢，在2.0 mL/min處多酚得率最高；洗脫流速在2.0～3.0 mL/min，多酚得率有所下降，說明洗脫流速過快不利于多酚從大孔吸附樹脂中解吸出來。因此，選擇2.0 mL/min為最佳洗脫流速。

2.2.4 徑長比對(duì)洗脫效果的影響。由圖5可知，徑長比在1∶15～1∶25，多酚得率明顯增加，且有一定的線性關(guān)系，徑長比為1∶25時(shí)，多酚得率最高；徑長比在1∶25～1∶40，多酚得率明顯下降。因此，選擇1∶25為最佳徑長比。

2.3 正交試驗(yàn)

從表2可看出，各因素對(duì)洗脫效果影響的主次順序?yàn)橄疵摿魉?徑長比>洗脫劑濃度，多酚得率最高的組合為A2B1C2；根據(jù)極差分析，最佳組合為A2B2C2。因此，在A2B2C2條件下，進(jìn)行3次平行驗(yàn)證試驗(yàn)，紅皮云杉多酚得率結(jié)果分別為56.48%、56.82%、57.35%，平均得率為56.88%，高于A2B1C2的得率。因此，選擇A2B2C2為純化紅皮云杉多酚的最佳工藝條件，即徑長比為1∶25、洗脫劑濃度為70%、洗脫流速為2.0 mL/min。

3 結(jié)論

該試驗(yàn)采用大孔吸附樹脂法純化紅皮云杉多酚，通過靜態(tài)試驗(yàn)從5種大孔吸附樹脂中篩選出效果最好的D101；再以D101為固定相介質(zhì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，通過單因素和正交試驗(yàn)，得到了純化紅皮云杉多酚的最佳工藝條件：上樣濃度1.5 mg/mL、上樣量25 mL、徑長比1∶25、洗脫劑濃度70%、洗脫流速2.0 mL/min，在此最佳條件下多酚得率為56.88%。

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