虎杖中白藜蘆醇的吸附特性和穩定性研究

杜蘇萌 王媛 任勇 李建鵬 王燕子

摘要 [目的]研究用大孔樹脂吸附分離虎杖中白藜蘆醇的特性及其穩定性。[方法]分析大孔樹脂對白藜蘆醇的吸附曲線，分析流速、乙醇體積分數、提取時間、提取溫度、pH等因素對大孔樹脂吸附白藜蘆醇的影響。[結果]AB-8樹脂對虎杖中白藜蘆醇的吸附更接近單分子層吸附。以1.5 mL/min流速通過層析柱時吸附率更高，用70%乙醇提取虎杖中白藜蘆醇時提取率最高，3 h是最佳提取時間；60 ℃是最佳提取溫度；pH為4時白藜蘆醇提取率最高。穩定性研究表明，白藜蘆醇在酸性條件下保存濃度基本不變。[結論]用大孔樹脂吸附分離白藜蘆醇具有一定的優勢。

關鍵詞 虎杖；白藜蘆醇；吸附；穩定性；大孔樹脂

中圖分類號 S567.23+6；Q599 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）13-0130-03

Research on the Adsorption Characteristics and Stability of Resveratrol from Polygonum cuspidatum

DU Su-meng， WANG Yuan， REN Yong et al

（Department of Environmental and Safety Engineering，Taiyuan Institute of Technology，Taiyuan，Shanxi 030008）

Abstract [Objective]The research aimed to study the adsorption characteristics and stability of resveratrol from Polygonum cuspidatum by macroporous resin adsorption.[Method]The adsorption curve of resveratrol was analyzed by macroporous resin.The effects of flow rate，ethanol volumn fraction，extraction time，extraction temperature and pH on the adsorption of resveratrol by macroporous resin were analyzed.[Result]The adsorption of AB-8 resin for resveratrol was more close to the monolayer adsorption.When the flow rate was 1.5 mL/min， the adsorption rate was higher； extraction rate of resveratrol from Polygonum cuspidatum with 70% ethanol was the highest；3 h was the optimum extraction time； 60 ℃ was the optimum extraction temperature； when the pH was 4， extraction rate of resveratrol was highest.Stability research showed that resveratrol concentration kept unchanged under acidic conditions.[Conclution]Adsorption and separation of resveratrol by macroporous resin has some advantages.

Key words Polygonum cuspidatum；Resveratrol；Adsorption；Stability；Macroporous resin

白藜蘆醇是植物受到外界刺激而產生的一種植物抗毒素[1-2]，1940年首次從毛葉藜蘆根部分離得到[3-5]，目前已在虎杖、葡萄、花生等至少72種植物中發現白藜蘆醇的存在[6-7]。研究表明，白藜蘆醇具有多種藥理活性[1-2]，可預防癌癥的發生及發展，具有廣泛的應用價值，市場需求量大。白藜蘆醇的提取方法有微波輔助法、超聲提取法、超臨界CO2萃取法、酶法、有機溶劑提取法[8-10]。大孔樹脂是20世紀60年代末發展起來的一類新型樹脂[11]，具有物理化學性質穩定、吸附和交換容量大、比表面積大、吸附速度快、選擇性好、吸附條件溫和、再生容易、強度好等優點，廣泛用于天然植物中各種活性成分的提取與純化[12]。筆者研究AB-8樹脂吸附葡萄和虎杖中白藜蘆醇的吸附特性、吸附的影響因素，尋找AB-8大孔樹脂吸附白藜蘆醇的最優條件，為更好地提取和分離白藜蘆醇提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試材。虎杖（榮華大藥房）；葡萄（市售）；AB-8大孔樹脂（食品級，天津南大樹脂科技有限公司）。

1.1.2 主要儀器。蠕動泵（蘭格恒流泵有限公司），離心機（無錫市龍泰化工機械設備有限公司），pH酸度計（PHS-3C，上海平軒科學儀器有限公司），紫外分光光度計（上海美析儀器），層析柱（規格1.5 cm×20 cm，太原興昌盛儀器有限公司）。

1.1.3 主要試劑。白藜蘆醇對照品（德斯特生物，純度98%以上），乙醇（分析純），水為去離子水，其他試劑為分析純。

1.2 方法

1.2.1 白藜蘆醇標準曲線的繪制。精密吸取白藜蘆醇對照品溶液5 mg/mL，分別稀釋成0.05、0.10、0.20、0.40、0.60、0.80 mg/mL的溶液，依次在紫外分光光度計306 nm處測定各濃度的吸光值，平行測定3次，求平均值，以白藜蘆醇標準品濃度（mg/L）為橫坐標、吸光度為縱坐標繪制標準曲線，得出線性回歸方程。

1.2.2 白藜蘆醇的提取。把虎杖烘干粉碎，過40目篩，準確稱取2 g置于250 mL錐形瓶中，每次加入50 mL體積分數為70%的乙醇，60 ℃下水浴加熱3 h，多次提取，直至提取液中不含白藜蘆醇為止，合并各次提取液，測定吸光度，根據標準曲線方程計算出白藜蘆醇濃度。提取率的計算公式如下：

式中，m1為2 g虎杖中總白藜蘆醇的質量；m2為每次從2 g虎杖中提取出的白藜蘆醇的質量。

1.2.3 白藜蘆醇的吸附。取經預處理的AB-8型濕樹脂2.0 g，裝入15 mm×200 mm層析柱中，加入白藜蘆醇提取液25 mL，置于恒溫振蕩器上振蕩（45 ℃、180 r/min）吸附白藜蘆醇，4 h后過濾，得濾液1，測定濾液1中白藜蘆醇質量濃度，計算吸附量Q。濾去粗提液后的樹脂經蒸餾水洗2次，濾干，精密加入70%乙醇溶液50 mL，在相同的條件下解吸2 h后過濾，得濾液2，測定濾液2中白藜蘆醇的質量濃度。根據吸附量計算吸附率和解吸率，研究樹脂的吸附動力學，相關計算公式如下：

式中，Q為白藜蘆醇吸附量（mg/g濕樹脂）；C0為起始質量濃度（mg/mL）；C1為濾液1的質量濃度（mg/mL）；C2為濾液2的質量濃度（mg/mL）；V1為吸附溶液體積（mL）；V2為解吸溶液體積（mL）；m為樹脂質量（g）。

1.2.4 白藜蘆醇吸附等溫線。吸附等溫線是在293 K溫度下，分別用50 mL 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 mg/mL的白藜蘆醇溶液，以1.5 mL/min的流速通過裝有20 g樹脂的層析柱進行吸附試驗，收集50 mL流出液，測定白藜蘆醇濃度。

1.2.5 各因素對白藜蘆醇吸附率的影響。

1.2.5.1 白藜蘆醇溶液流速。把50 mL濃度為1 mg/mL的白藜蘆醇溶液，分別以流速為1.5、2.7、3.5、6.0、7.2 mL/min通過裝有20 g的AB-8大孔樹脂的層析柱，收集50 mL流出液，測定吸光度，根據標準曲線方程計算出白藜蘆醇濃度，并根據公式（3）計算吸附率。

1.2.5.2 乙醇體積分數。將95%乙醇溶液分別用水稀釋至30%、40%、60%、70%、80%，稱取5份虎杖粗粉，每份5 g，分別加入50 mL不同濃度的乙醇水溶液，在60 ℃下提取1 h，測定不同乙醇體積分數的白藜蘆醇提取率。

1.2.5.3 提取時間。稱取6份虎杖粗粉，每份5 g，分別在0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 h提取白藜蘆醇，計算白藜蘆醇提取率。

1.2.5.4 提取溫度。稱取4份虎杖粗粉，每份5 g，用70%乙醇分別在40、50、60、70 ℃下浸提3 h，測定白藜蘆醇濃度，計算提取率。

1.2.5.5 pH。白藜蘆醇起始濃度一定時，分別在pH為3、4、5、6、7時，以1.5 mL/min流速通過層析柱，測定白藜蘆醇吸附率。

1.2.6 pH對蘆醇濃度穩定性的影響。用白藜蘆醇標準品配制3份pH分別為3、7、11且初始濃度為10 mg/mL的溶液，并在20、30、50、100、150 min時測定濃度。

2 結果與分析

2.1 白藜蘆醇標準曲線的繪制 按照“1.2.1”方法操作，以白藜蘆醇標準品濃度為橫坐標（x）、吸光度為縱坐標（y）繪制標準曲線如圖1所示，計算線性回歸方程為y=0.193 3x+0354 4（R2=0.955 1），表明白藜蘆醇濃度在0.05～0.80 mg/mL呈現良好的線性關系。

2.2 白藜蘆醇的提取 按照“1.2.2”方法操作，根據總提取液的吸光度，由標準曲線方程計算出2 g虎杖中白藜蘆醇含量為45.29 mg。

2.3 白藜蘆醇的吸附等溫線 按照方法“1.2.4”操作，以溶液濃度為橫坐標、吸附量為縱坐標繪制吸附等溫線（圖2），結果表明，隨著吸附溶液濃度的增加，吸附量也隨著增加，但當溶液濃度增加至0.4 mg/mL時，再增加溶液濃度吸附量不變，說明大孔樹脂已經吸附飽和，根據曲線特征，AB-8大孔樹脂吸附白藜蘆醇屬于單分子層吸附。

2.4 各因素對白藜蘆醇吸附的影響

2.4.1 白藜蘆醇溶液流速對其吸附的影響。按照“1.2.5.1”方法操作，吸附率計算參照公式（3）進行，以流速為橫坐標、吸附率為縱坐標繪制曲線。結果表明（圖3），當流速為1.5 mL/min時吸附率最高，隨著流速的增加吸附率不斷降低，當流速達7.2 mL/min及以上時，吸附率幾乎降為65%以下。因此，白藜蘆醇溶液的最佳流速是1.5 mL/min。

2.4.2 乙醇體積分數對白藜蘆醇提取率的影響。按照“1.2.5.2”方法操作，提取率計算參照公式（1）進行，以乙醇體積分數為橫坐標、提取率為縱坐標繪制曲線。結果表明（圖4），在乙醇體積分數為30%～70%時，隨著乙醇體積含量的增加提取率也隨著增加，到70%乙醇時提取率最大，此時再增加乙醇體積分數提取率反而下降。因此，最適宜的乙醇體積分數為70%。

2.4.3 提取時間對白藜蘆醇提取率的影響。按照“1.2.5.3”方法操作，提取率計算參照公式（1）進行，以提取時間為橫坐標、提取率為縱坐標繪制曲線。結果表明（圖5），隨著提取時間的延長，提取率增加，當提取時間為3 h時，提取率達到最大，此時再延長提取時間提取率不變。因此，最佳提取時間為3 h。

2.4.4 提取溫度對白藜蘆醇提取率的影響。按照“1.2.5.4”方法操作，提取率計算參照公式（1）進行，以提取溫度為橫坐標、提取率為縱坐標繪制曲線。結果表明（圖6），在提取溫度為40～60 ℃時，隨著溫度的提升，提取率增加，當溫度達60 ℃時提取率最高；當溫度超過60 ℃時，提取率出現下降的趨勢。因此，最佳的提取溫度為60 ℃。

2.4.5 pH對白藜蘆醇吸附率的影響。按照“1.2.5.5”方法操作，吸附率計算參照公式（3）進行，以pH為橫坐標、吸附率為縱坐標繪制曲線。結果表明（圖7），pH為4時，吸附率最高，當pH低于4或高于4時，提取率均明顯呈現下降的趨勢。因此，白藜蘆醇吸附的最適pH為4。

2.5 pH對白藜蘆醇濃度穩定性的影響 按照“1.2.6”方法操作進行，以放置時間為橫坐標、白藜蘆醇濃度為縱坐標繪制曲線。結果表明（圖8），白藜蘆醇溶液pH為3時，隨著保存時間的延長，白藜蘆醇濃度出現緩慢下降的趨勢，基本保持不變；當白藜蘆醇溶液pH為11時，隨著溶液保存時間的延長，白藜蘆醇溶液濃度變化很大，從10.0 mg/mL降至8.7 mg/mL；當白藜蘆醇溶液pH為7時，白藜蘆醇溶液隨著保存時間的延長，濃度也隨之有所下降，但下降幅度不及pH為11時。

3 結論與討論

該研究發現AB-8樹脂對虎杖中白藜蘆醇的吸附等溫曲線更接近單分子層吸附，所以推測大孔樹脂吸附白藜蘆醇屬于物理吸附，依賴大孔樹脂和白藜蘆醇之間的范德華引力吸附。

研究不同因素對白藜蘆醇吸附的影響發現，以1.5 mL/min流速通過層析柱時吸附率最高，流速越高可能導致大孔樹脂和白藜蘆醇之間來不及吸附，便被大的流速沖擊下來，所以流速對吸附有影響，提取時要選擇合適的流速；乙醇體積分數對白藜蘆醇提取也有影響，通常70%乙醇提取的白藜蘆醇最高；提取時間對提取率也有影響，在3 h時提取率最高，時間超過3 h時，提取率基本不變，可能乙醇對白藜蘆醇的提取是一個慢慢浸提的過程，超過一定時間可以達到充分提取，所以在提取白藜蘆醇時根據具體稱量的原材料克數，需要摸索最佳提取時間；提取溫度對白藜蘆醇提取率也有一定影響，在60 ℃時提取率最高，高于或低于60 ℃提取率都不佳，可能白藜蘆醇在這個溫度下溶解性更好，超過這個溫度可能會破壞白藜蘆醇的結構；pH為4時吸附率最高，可能在這個pH時白藜蘆醇和大孔樹脂之間的引力最大，所以在提取純化白藜蘆醇時要控制好pH，否則會造成白藜蘆醇的流失。

白藜蘆醇溶液在中性和堿性條件下長期保存濃度會降低，而在酸性條件下保存，濃度基本保持不變。白藜蘆醇是一種多酚類物質，可能在酸性條件下保存時，有助于保護其結構，所以在具體保存白藜蘆醇溶液時要控制合理pH，否則會造成白藜蘆醇損失。

參考文獻

[1] 田鳳，徐德生，馮怡，等.虎杖藥渣中白藜蘆醇的提取和純化[J].中國醫藥工業雜志，2012，43（10）：824-826.

[2] 肖林霞，盧其能，李潤根.白藜蘆醇的研究進展[J].現代農業科技，2015（24）：264-265.

[3] 汶海花，李夢耀，王莉莉，等.LS-303B大孔樹脂吸附白藜蘆醇的研究[J].應用化工，2010，39（7）：1060-1073.

[4] 佟瑞利，趙娜娜，劉成蹊，等.無機、有機高分子絮凝劑絮凝機理及進展[J].河北化工，2007，30（3）：3-6.

[5] 羅艷玲，歐仕益.大孔樹脂在食品活性成分分離中的應用[J].食品與機械，2005，21（5）：81-83.

[6] 李燕，劉軍海.大孔樹脂對虎杖白藜蘆醇的靜態吸附動力學研究[J].食品與機械，2011，27（5）：82-86.

[7] 吳朝霞，吳朝暉.大孔吸附樹脂純化葡萄籽原花青素的研究[J].食品與機械，2006，22（4）：46-48.

[8] 王伏超，任育萱，張磊.葡萄籽的成分開發利用與研究進展[J].中國食品添加劑，2015（7）：151-155.

[9] 汶海花.葡萄廢渣中白藜蘆醇的提取與分離純化研究[D].西安：長安大學，2012.

[10] 馬紹英，蘇利榮，李勝，等.葡萄籽中原花青素、葡萄籽油和白藜蘆醇的聯合提取[J].甘肅農業大學學報，2015，50（5）：145-149.

[11] 黃衛文，黎繼烈，姜瑞清，等.大孔吸附樹脂純化花生根中白藜蘆醇工藝及其動力學研究[J].中國糧油學報，2009，24（11）：120-126.

[12] 馮艷蕓，岳田利，王周利.葡萄皮中白藜蘆醇提取工藝優化[J].農產品加工，2015（12）：35-39.