楊小明，方洋洋，2，李月英，黃炳忠

（1.江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212013；2.江蘇大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212013；3.江蘇大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212013；4.丹徒區(qū)人民醫(yī)院，江蘇鎮(zhèn)江212028）

銀杏酸C15：1在水中溶解度的測(cè)定及關(guān)聯(lián)

楊小明1，方洋洋1，2，李月英3，黃炳忠4

（1.江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212013；2.江蘇大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212013；3.江蘇大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212013；4.丹徒區(qū)人民醫(yī)院，江蘇鎮(zhèn)江212028）

采用熒光光度法，通過固-液平衡裝置測(cè)定了從288.15 K到313.15 K溫度下銀杏酸C15：1在水中的溶解度，并分別應(yīng)用Apelblat模型及理想溶液模型對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，總平均相對(duì)誤差分別為4.50％和2.44％.結(jié)果表明：銀杏酸C15：1在水中的溶解度隨溫度的升高而增大，溶解度的理想溶液模型和Apelblat模型在文中的研究溫度和溶解度范圍內(nèi)是適用的，而Apelblat模型的模擬結(jié)果要優(yōu)于理想溶液模型的模擬結(jié)果，其溶解度關(guān)聯(lián)值與試驗(yàn)值比較吻合.通過van′t Hoff方程計(jì)算出銀杏酸C15：1在水中的溶解焓和溶解熵均為正值，表明銀杏酸C15：1在水中的溶解過程為吸熱過程.

銀杏酸C15：1；熒光光度法；固液相平衡；溶解度；模型關(guān)聯(lián)

銀杏酸（ginkgolic acids，GA）屬漆酚類物質(zhì)，為6-烷/烯基水楊酸衍生物的同系混合物，存在于銀杏的葉、果及外種皮中，以外種皮中含量為最高.從銀杏外種皮中分離的銀杏酸主要由5個(gè)同系物組成：C13：0，C15：0，C15：1，C17：1和C17：2，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為20.7％，3.3％，51.6％，21.1％和3.3％［1］.

銀杏酸能夠有效抑制病原菌生長［2］，對(duì)日本釘螺及魚類寄生蟲指環(huán)蟲有強(qiáng)烈的殺滅作用［3-4］，并能抑制腫瘤細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)其凋亡［2，5］.銀杏酸為弱極性化合物，易溶于石油醚、正己烷等弱極性有機(jī)溶劑，在甲醇、乙醇中也有一定的溶解度，但水中溶解度很?。?］.在水中的低溶解度，使其口服吸收差、生物利用度降低，影響其作為抗腫瘤藥物，或作為殺釘螺、殺蟲藥物的使用.另外，銀杏酸的常規(guī)分離純化過程，如萃取、色譜過程以及注射液制劑中，均需了解其溶解特性，文獻(xiàn)［6］報(bào)道了銀杏酸同系混合物在部分有機(jī)溶劑及25℃純水中的溶解度.由于銀杏酸5個(gè)同系物側(cè)鏈長度不同，各單體在水中的溶解度亦不完全相同，同系混合物的溶解度并不能準(zhǔn)確代表各單體的溶解情況.因此文中采用熒光光度法對(duì)銀杏酸同系物中含量最高的C15：1在不同溫度條件純水中的溶解度進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)采用經(jīng)驗(yàn)方程和理想溶液模型對(duì)測(cè)定的溶解度數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)［7］.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)原料和試劑

銀杏酸C15：1（淺黃色固體，相對(duì)分子質(zhì)量346，熔點(diǎn)40～41℃，實(shí)驗(yàn)室自制，HPLC純度大于98％），水為二次蒸餾水，其他試劑均為分析純，購自上海試劑公司.

1.2 主要儀器和設(shè)備

試驗(yàn)用儀器有DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司），BS124S電子分析天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司），Cary Eclipse熒光分光光度計(jì)（Varian Australian Pty. Ltd）.

1.3 銀杏酸C15：1溶解度的測(cè)定方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

精確稱取銀杏酸C15：1，20.5 mg，加少量甲醇助溶后轉(zhuǎn)移到250 mL容量瓶中，加水定溶得儲(chǔ)備液以水定容.分別精確量取上述溶液0.07，0.10，0.25，0.50，1.00和1.50 mL，用水定溶到25 mL已精確稱量的容量瓶中，再分別稱取各容量瓶的質(zhì)量，分別得0.223 0，0.329 9，0.826 7，1.654 9，3.307 1，4.959 6μg·g-1的澄清銀杏酸水溶液.

設(shè)定激發(fā)波長為280.0 nm，發(fā)射波長為410.0 nm［7］，分別測(cè)定不同質(zhì)量比銀杏酸溶液的熒光強(qiáng)度，將熒光強(qiáng)度與質(zhì)量比作最小二乘法線性回歸，得到回歸方程：

式中：F為銀杏酸水溶液的熒光強(qiáng)度；ρ為銀杏酸的質(zhì)量比，μg·g-1.相關(guān)系數(shù)為r2=0.999 3，線性范圍為0.223 0～4.959 6μg·g-1.

1.3.2 平衡時(shí)間的確定

銀杏酸C15：1-水體系達(dá)到平衡的時(shí)間通過以下方法確定［8］：在溶解槽中加入略過量的銀杏酸C15：1和一定量的水，密閉后放入恒溫槽中攪拌，調(diào)節(jié)恒溫水浴溫度為293.15 K，每隔一段時(shí)間取樣測(cè)定液相組成，以分析結(jié)果不再變化的時(shí)間作為體系達(dá)到平衡的時(shí)間.取樣前，為使固液充分分離，停止攪拌，靜置12 h，使未溶的固體沉淀到溶解槽的底部，用注射器抽取少量上部清液，0.45μm微孔濾膜過濾后進(jìn)行熒光測(cè)定，記錄熒光強(qiáng)度，結(jié)果帶入方程（1）計(jì)算得出該溫度下銀杏酸在水中的溶解度.

為了確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)重復(fù)3次，取3次平均值為最終的試驗(yàn)結(jié)果.所測(cè)的銀杏酸C15：1在飽和溶液中某一溫度下的摩爾分?jǐn)?shù)溶解度xi表示為［9］

式中：m1和M1分別表示溶質(zhì)的質(zhì)量和摩爾質(zhì)量；m2和M2分別表示溶劑的質(zhì)量和摩爾質(zhì)量.

1.3.3 不同溫度下銀杏酸的溶解度測(cè)定

按上述方法分別測(cè)定銀杏酸C15：1在288.15～313.15 K下的溶解度.

1.4 關(guān)聯(lián)方程

1.4.1 理想溶液模型

理想溶液模型是根據(jù)熱力學(xué)原理描述固液平衡的普遍化溶解度方程［9］，假定銀杏酸C15：1溶液為理想溶液，且忽略溶液中溶質(zhì)與其純固體物質(zhì)的等壓熱容差別，且三相點(diǎn)溫度很接近大氣壓下的熔化點(diǎn)溫度，可得到溶質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)x2與熔點(diǎn)溫度Tm之間的關(guān)系［10］：

在遠(yuǎn)離臨界點(diǎn)區(qū)域的有限溫度范圍內(nèi)，ΔHm一般可視為常數(shù)，真實(shí)溶液中組分的活度因子γ2對(duì)溫度不敏感，近似為1，則式（3）可表示為

式中：x2為溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)；T為絕對(duì)溫度；A，B為無因次參數(shù).

1.4.2 Apelblat模型

Apelblat溶解度模型是假定溶液的熱焓隨溫度線性變化，忽略了溶質(zhì)活度系數(shù)的影響，從Clausius-Clapeyron方程推得溶解度隨溫度的變化關(guān)系［11］：

式中：x2為溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)；T為絕對(duì)溫度；A，B，C為無因次參數(shù).

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用t檢驗(yàn)分別對(duì)銀杏酸C15：1的試驗(yàn)值與各模型計(jì)算值進(jìn)行顯著性分析，統(tǒng)計(jì)分析利用應(yīng)用軟件Excel進(jìn)行.

2 結(jié)果與討論

2.1 平衡時(shí)間的確定

在293.15 K時(shí)測(cè)得銀杏酸質(zhì)量比隨時(shí)間變化的關(guān)系如表1所示.由表1可見，體系在60 h后液相組成不再變化，即可認(rèn)為是其在該溫度下的溶解度.考慮到測(cè)量數(shù)據(jù)的方便，取平衡時(shí)間為72 h.試驗(yàn)中為確保溶解平衡的建立，恒溫72 h后方可進(jìn)行取樣分析，取3次結(jié)果的平均值.

表1 銀杏酸C15：1-水固液平衡濃度與時(shí)間的測(cè)定

2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)及關(guān)聯(lián)結(jié)果分析

在試驗(yàn)條件下，測(cè)定了288.15～313.15 K溫度范圍內(nèi)銀杏酸C15：1在水中的溶解度，并采用理想溶液模型和Apelblat模型方程，即公式（4）和（5）對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián).溶解度試驗(yàn)值與Apelblat模型和理想溶液模型回歸計(jì)算值見表2.純水體系的關(guān)聯(lián)方程參數(shù)、相關(guān)系數(shù)、平均相對(duì)誤差見表3.其中相對(duì)誤差定義為

平均相對(duì)誤差的定義為

式中：xexp為試驗(yàn)值；xcal為計(jì)算值；n為試驗(yàn)點(diǎn)數(shù).

表2 銀杏酸在水中的溶解度

表3 理想溶液模型和Apelblat模型擬合參數(shù)

由表3分析可知，試驗(yàn)數(shù)據(jù)按照公式（4）的理想溶液模型關(guān)聯(lián)，相關(guān)系數(shù)r為0.993 4，溶解度計(jì)算值與試驗(yàn)值的平均相對(duì)誤差為2.44％，其中最大的相對(duì)誤差值為-5.56％；試驗(yàn)數(shù)據(jù)按照公式（5）的Apelblat模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，相關(guān)系數(shù)r為0.996 1，溶解度的計(jì)算值與試驗(yàn)值的相對(duì)誤差均不超過4.50％，平均相對(duì)偏差為3.24％.說明溶解度的理想溶液模型和Apelblat模型在文中的研究溫度和溶解度范圍內(nèi)是適用的，但Apelblat模型的模擬結(jié)果要優(yōu)于理想溶液模型的模擬結(jié)果.可見在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，文中采用的Apelblat模型建立的銀杏酸C15：1在純水中的溶解度方程具有很好的內(nèi)插性.Apelblat方程由相平衡的基本熱力學(xué)原理推導(dǎo)簡(jiǎn)化而得出，方程具有普適性.

銀杏酸C15：1在純水中的溶解度曲線如圖1所示，由圖可以看出，銀杏酸C15：1在純水中的溶解度隨溫度上升而增大.

圖1 銀杏酸C15：1在水中的溶解度曲線

2.3 溶解熱力學(xué)數(shù)據(jù)的計(jì)算

根據(jù)van′t Hoff方程［11］可知溶解度的對(duì)數(shù)值與溫度成線性關(guān)系：

式中：x2為溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)；ΔHm和ΔSm分別表示熔融焓和熔融熵；T為絕對(duì)溫度；R為理想氣體常數(shù).

在實(shí)際應(yīng)用中，溶解過程多為非理想過程，常常需要考慮溶劑的作用.因此，通常用混合熱力學(xué)數(shù)據(jù)替代熔融熱力學(xué)數(shù)據(jù)，用ΔHd代替ΔHm，ΔSd代替ΔSm，故方程可表示為

根據(jù)ln x2與T在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)的回歸數(shù)據(jù)計(jì)算可得，銀杏酸C15：1在純水中的ΔHd=57.91 kJ· mol-1，ΔSd=193.37 J·mol-1·K-1.ΔHd＞0，說明銀杏酸C15：1的溶解過程為吸熱過程；ΔSd＞0，說明該溶解過程為不可逆過程.

3 結(jié) 論

1）采用平衡法測(cè)定了288.15～313.15 K時(shí)，銀杏酸C15：1在純水中的溶解度，結(jié)果表明銀杏酸C15：1在水中的溶解度隨溫度升高而增大.通過van't Hoff方程計(jì)算出銀杏酸C15：1在水中的溶解焓和溶解熵均為正值，表明銀杏酸C15：1在水中的溶解過程為不可逆吸熱過程.

2）Apelblat模型對(duì)銀杏酸C15：1在純水中的溶解度數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)優(yōu)于理想溶液模型，擬合值與計(jì)算值的相對(duì)誤差均在4.50％之內(nèi)，平均相對(duì)誤差為3.24％，擬合數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好.

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（責(zé)任編輯 祝貞學(xué)）

M easurement and correlation of solubility for ginkgolic acid C15：1 in water

Yang Xiaoming1，F(xiàn)ang Yangyang1，2，Li Yueying3，Huang Bingzhong4
（1.School of Food and Biological Engineering，Jiangsu University，Zhenjiang，Jiangsu 212013，China；2.School of Chemistry and Chemical Engineering，Jiangsu University，Zhenjiang，Jiangsu 212013，China；3.School ofMedical Science and Laboratory Medicine，Jiangsu University，Zhenjiang，Jiangsu 212013，China；4.Dantu District Hospital，Zhenjiang，Jiangsu 212028，China）

The solubility of gingkgolic acid C15：1 in water wasmeasured with solid-liquid equilibrium apparatus by fluorometry at temperature range from 288.15 to 313.15 K.The experimental data were correlated with models based on the Apelblat equation and ideal solution equation.The total average relative errors are 4.50％and 2.44％，respectively.The results show that the solubility of ginkgolic acid C15：1 is increased with the increasing of temperature.Ideal solution equation and Apelblat equation of solubility are applicable for the specified temperature and solubility in the research.The simulated result of Apelblat equation is superior to that of ideal solution equation，and the predictive values are consistent with the experimental results.The values of entropy and enthalpy change of gingkgolic acid C15：1 in water are both positive according to van′t Hoff equtation，which indicates that the dissolve process of gingkgolic acid C15：1 in water is an endothermic process.

ginkgolic acid C15：1；fluorospectrophotometry；solid-liquid equilibrium；solubility；correlation model

O622.5

A

1671-7775（2015）05-0557-04

楊小明，方洋洋，李月英，等.銀杏酸C15：1在水中溶解度的測(cè)定及關(guān)聯(lián)［J］.江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015，36（5）：557-560.

10.3969/j.issn.1671-7775.2015.05.011

2014-11-04

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（81372404）；中國博士后基金資助項(xiàng)目（2010M521018）；江蘇省博士后基金資助項(xiàng)目（1201025B）；鎮(zhèn)江市社會(huì)發(fā)展基金資助項(xiàng)目（SH2010004）

楊小明（1963—），女，江蘇鎮(zhèn)江人，教授（XM-Yang1963@126.com），主要從事天然產(chǎn)物分離與性質(zhì)的研究.

方洋洋（1989—），女，江蘇丹陽人，碩士研究生（18361811807@163.com），主要從事天然產(chǎn)物分離的研究.