鄧妍芳，索緒斌，黃旖旎，宋文霞（廣東藥學院中藥學院，廣州 510006）

芒果苷（Mangiferin，MGF）是一種四羥基吡酮的碳糖苷，屬雙苯吡酮類化合物?，F代藥理研究證明，芒果苷具有良好的抗腫瘤、抗氧化、免疫調節(jié)、抗炎等多種活性，具有廣闊的臨床應用前景[1-2]。芒果苷的分離純化大多采用液-液萃取，效率低，無法用于工業(yè)大批量生產。而近年來大孔吸附樹脂憑借其高效及高選擇性，已廣泛用于芒果苷的分離純化[3-7]。其分離物純度高、操作簡便，但是芒果苷在大孔吸附樹脂AB-8 上的吸附行為和機制卻無相關文獻報道。因此，筆者通過研究芒果苷在大孔吸附樹脂AB-8上的吸附動力學特性和熱力學參數，為優(yōu)化大孔吸附樹脂對芒果苷的分離純化條件提供理論依據。

1 材料

1.1 儀器

SCL-10AVP型高效液相色譜儀（日本島津公司）；ZRS-8G型溶出度測試儀（天津市新光分析儀器技術有限公司）；759型紫外-可見分光光度計（上海菁華科技有限公司）；PHS-3E 型pH 計（上海雷磁儀器有限公司）；DZKW-S-4 型電熱恒溫水浴鍋（北京市光明醫(yī)療儀器有限公司）。

1.2 藥品與試劑

芒果苷對照品（成都曼思特生物科技有限公司，批號：MUST-12110201，純度：≥98%）；芒果苷原料藥（南京澤郎醫(yī)藥科技有限公司，純度：95%）；大孔吸附樹脂AB-8（天津南大樹脂科技有限公司）；甲醇（色譜純，天津市科密歐化學試劑有限公司）；乙醇（分析純，天津市百世化工有限公司）。

2 方法與結果

2.1 芒果苷的含量測定

2.1.1 色譜條件 色譜柱：Kromasil C18（250 mm×4.6 mm，5μm）；流動相：甲醇-0.1%磷酸（35 ∶65，V/V），流速：1 ml/min；檢測波長：259 nm；柱溫：室溫；進樣量：20μl。

2.1.2 對照品溶液的制備 精密稱取干燥到恒質量的芒果苷對照品1 mg至50 ml量瓶內，用流動相溶解并稀釋至刻度，制得0.02 mg/ml芒果苷對照品溶液。

2.1.3 供試品溶液的制備 取洗脫液經0.4μm濾膜濾過，即得。

2.1.4 標準曲線的制備 分別精密量取“2.1.2”項下芒果苷對照品溶液適量，用流動相制成質量濃度為0.02、0.01、0.005、0.002 5、0.001 25 mg/ml的對照品系列溶液，按“2.1.1”項下色譜條件進行測定，記錄色譜圖。以芒果苷的質量濃度（x）為橫坐標、峰面積積分值（y）為縱坐標，進行線性回歸，得回歸方程為y＝1×108x+17 150（r＝0.999 8）。結果表明，芒果苷檢測質量濃度在0.001 25～0.02 mg/ml范圍內與其峰面積積分值呈良好線性關系。

2.1.5 精密度試驗 按“2.1.3”項下方法制備質量濃度為0.005 mg/ml 的芒果苷供試品溶液，按“2.1.1”項下色譜條件考察日內精密度（5次）、日間精密度（5 d）。結果，日內、日間精密度的RSD 分別為0.74%、0.73%（n＝5），表明此方法的精密度良好。

2.1.6 回收率試驗 取“2.1.3”項下供試品溶液回收溶劑后進行回收率試驗。以測得量與加入量相比，計算回收率?；厥章试囼灲Y果見表1。

表1 回收率試驗結果Tab 1 Results of the recovery test

2.1.7 穩(wěn)定性試驗 取同一供試品溶液（0.002 5 mg/ml），分別于0、2、4、6、8、10、24 h 時取樣，按“2.1.1”色譜條件下進樣測定，記錄色譜圖，計算RSD。結果，穩(wěn)定性試驗的RSD 為1.17%，表明樣品溶液在24 h內穩(wěn)定，可滿足試驗分析的要求。

2.2 大孔吸附樹脂AB-8的預處理

將新購的AB-8 加入5 倍量95%乙醇浸泡24 h 后，裝入玻璃柱中進行動態(tài)淋洗，洗至流出液不呈現混濁為止；繼續(xù)加蒸餾水洗至無醇味為止，然后用5%HCl浸泡4 h，蒸餾水洗至中性；最后用2%NaOH 浸泡4 h，蒸餾水洗至中性，傾出玻璃柱，得干樹脂備用[8]。

2.3 大孔吸附樹脂AB-8吸附及解吸

稱取干樹脂3份（每份1 g），裝入200 ml具塞錐形瓶中，加入0.02 mg/ml 的芒果苷溶液（500 mg 芒果苷溶于1 000 ml 水中，得0.5 mg/ml 溶液，稀釋）200 ml。在303 K 恒溫條件下，將封好口的錐形瓶置于恒溫水浴振蕩器中振蕩過夜，使樹脂充分吸附；吸附平衡后，按“2.1.1”項下色譜條件測定、計算吸附量。再濾出已吸附平衡的樹脂，用200 ml純水沖洗后，用濾紙吸干，分別加入20%乙醇100 ml 進行洗脫，收集洗脫液進行檢測。根據公式（1）（2）分別計算靜態(tài)吸附率（A）和靜態(tài)解吸率（D）。

式中，c0和ce分別為溶液初始時和平衡時芒果苷的質量濃度（mg/ml）；cd為洗脫液中芒果苷的質量濃度（mg/ml）。

大孔吸附樹脂在分離純化方面的應用是利用吸附的可逆性。被分離物質的極性不同，樹脂對其吸附作用力強弱不同，解吸難易亦不同。因此，吸附量及解吸率的測定是證明樹脂型號使用合理的重要環(huán)節(jié)。對大孔吸附樹脂AB-8進行A與D的計算，結果A＝82.73%，D＝87.10%?？梢钥闯?，大孔吸附樹脂AB-8 對芒果苷的吸附力強；但是芒果苷具一定極性，用20%乙醇可將芒果苷洗脫下來。

另外，芒果苷溶液在酸性條件下能快速被吸附且達到平衡；而在中性及堿性條件下，芒果苷溶液不被吸附或微弱吸附。分析其原因可能是芒果苷分子中有4 個羥基，呈弱酸性，隨著pH的上升，部分酚羥基會發(fā)生電離導致大孔樹脂與芒果苷的吸附力降低。所以，試驗盡量控制在酸性條件下。

2.4 芒果苷在大孔吸附樹脂AB-8上等溫平衡吸附

2.4.1 等溫線吸附方程擬合 稱取預處理過的干樹脂5份（每份1 g）于50 ml量瓶中，分別加入質量濃度為0.04、0.025、0.012 5、0.006 25、0.003 125 mg/ml 的芒果苷溶液。分別在303、313、323 K下恒溫振蕩器中振蕩24 h，待吸附平衡后，測定溶液中芒果苷的質量濃度。根據公式（3）計算平衡吸附量（Qe，mg/g）[9]：

式中，c0和ce分別為溶液初始時和平衡時芒果苷的質量濃度（mg/ml）；V為芒果苷溶液的體積（ml）；m為大孔吸附樹脂AB-8的質量（g）。

根據所測得的數據繪出大孔吸附樹脂AB-8 對芒果苷的吸附等溫線（見圖1）。由圖1可以看出，在質量濃度一定時，吸附量隨著溫度的升高而降低，提示吸附為放熱過程，降低溫度有利于吸附行為的進行[10]；此外，隨著初始溫度的增加，傳質推動力和芒果苷分子與吸附位點接觸的概率隨之增加，故平衡吸附量和吸附速率減小。

吸附過程是溶質分子在吸附劑與溶劑兩相界面上進行分配的過程。在一定溫度下，當吸附過程達到平衡時，溶質分子在液相和固相中的濃度關系可用吸附等溫方程式來表示。使用等溫吸附模型Freundlich方程[公式（4）]進行擬合分析，結果見表2。擬合方程的R均大于0.95，表明Freundlich方程可以描述大孔吸附樹脂AB-8 對芒果苷的吸附特征：多分子層吸附，以物理吸附為主[11-12]。

圖1 不同初始溫度下的靜態(tài)吸附等溫線Fig 1 Adsorption isotherm of static adsorption at different initial

式中，Qe為吸附平衡時的吸附量（mg/g）；ce為溶液中芒果苷的平衡質量濃度（mg/ml）；n、KF為Freundlich方程系數。

表2 大孔吸附樹脂AB-8等溫線擬合Freundlich方程Tab 2 Freundlich equation for macroporous absorbent resin AB-8 isothermal curve

2.4.2 吸附熱力學參數 對大孔吸附樹脂AB-8 對芒果苷的吸附過程進行熱力學特性分析，參考Gibbs方程、Van’t Hoff方程和Gibbs-Helmholtz 方程[13]；分別計算得出吸附過程的吸附自由能變（ΔG）、焓變（ΔH）和熵變（ΔS）[14]。

Van’t Hoff方程：

式中，ce為絕對溫度為T時，達到一定平衡吸附量時溶液中芒果苷的平衡質量濃度；K0為方程常數；R為理想氣體常數[8.314 J/（mol·K）]。通過lnce對T－1作圖，計算直線斜率得ΔH。

Gibbs方程：

式中，n為Freundlich方程中的參數；R為理想氣體常數；T為溫度。

Gibbs-Helmholtz方程：

ΔG＜0，ΔH＜0，表明大孔吸附樹脂AB-8對芒果苷的吸附為自發(fā)放熱過程，降低溫度有利于吸附；并且ΔG的絕對值都小于20 kJ/mol，說明吸附屬于物理吸附。ΔS為負值，表明隨著吸附的進行，吸附體系無序度隨芒果苷分子的平衡自由度和轉動自由度減小而減小。ΔS隨溫度的增加而增大同樣證明低溫有利于吸附。吸附熱力學參數見表3。

表3 吸附熱力學參數Tab 3 Absorption thermodynamic parameters

2.5 芒果苷在大孔吸附樹脂AB-8上的吸附行為研究

稱取處理好的干樹脂2 份（2 g），分別置于智能溶出小杯中，第1小杯中加入0.04 mg/ml的芒果苷溶液100 ml，第2小杯中加入0.025 mg/ml的芒果苷溶液100 ml。于303 K恒溫條件下，以槳法（100 r/min）進行吸附。每隔一定時間抽取5.0 ml進行測定，連續(xù)測定7 h（第1小時內每10 min取樣；第2～7小時內每1 h取樣），根據公式（8）計算大孔吸附樹脂對芒果苷的吸附量（Qt，mg/g）。以吸附量Qt（mg/g）對時間作圖，繪制大孔吸附樹脂AB-8對芒果苷的吸附動力學曲線。

式中，Qt（mg/g）為t時刻大孔吸附樹脂AB-8對芒果苷的吸附量；c0和ct分別為溶液初始時和t時刻溶液中芒果苷的質量濃度（mg/ml）；V為芒果苷溶液的體積（ml）；m為大孔吸附樹脂AB-8的質量（g）。

一般而言，固-液界面的吸附過程主要包括吸附質分子的膜擴散和顆粒內擴散兩個過程控速。為了進一步研究總芒果苷的質量濃度隨時間變化的規(guī)律，分別采用準一級和準二級動力學方程及顆粒內擴散模型對不同質量濃度下的動力學數據進行擬合，考察吸附過程中的控速步驟[15]。

準一級動力學模型：

準二級動力學模型：

顆粒內擴散模型：

式中，k為吸附速率常數；t為時間；Qt和Qe分別為t時刻和吸附達平衡時大孔吸附樹脂AB-8對芒果苷的吸附量（mg/g）；kd為顆粒內擴散速率常數[mg/（g·min1/2）]；C為截距。

吸附初期，吸附量隨吸附時間的增加而迅速增大；吸附后期，隨著活性吸附位點的飽和及芒果苷濃度的降低導致吸附體系克服固液界面?zhèn)髻|阻力作用減弱，吸附趨于平緩。芒果苷不同質量濃度下的吸附動力學曲線見圖2。

圖2 芒果苷不同質量濃度下的吸附動力學曲線Fig 2 Absorption kinetics curve of mangiferin at different initial concentrations

從準一級和準二級動力學模型的擬合參數（見表4）可看出，準二級動力學模型不僅擬合曲線的R2值較準一級動力學模型的R2值高，而且擬合所得的吸附量與試驗值更為接近，這表明大孔吸附樹脂AB-8 對芒果苷的整個吸附過程更符合準二級動力學模型。

表4 芒果苷不同質量濃度下的動力學擬合模型參數Tab 4 Fitting model parameters of kinetics of mangiferin at different initial concentrations

以Qt對t1/2作圖得到曲線明顯分為兩個階段，說明大孔吸附樹脂AB-8 對芒果苷吸附速率受多個擴散模型的控制。雖然兩個階段的直線均不過原點，但是線性相關系數均較高，所以顆粒內擴散是這兩個階段的速率控制步驟，而顆粒內擴散主要受樹脂中孔徑分布的影響。這證明大孔吸附樹脂AB-8的孔徑分布較為廣泛且主要包括大孔、中孔和微孔：階段1 主要在樹脂的大孔和中孔中擴散；階段2主要是樹脂上的微孔發(fā)揮著吸附作用。此外，在0.04、0.025 mg/ml兩個吸附階段的顆粒內擴散速率的順序均為kd0.04mg/ml＞kd0.025mg/ml，這表明在樹脂吸附過程中，芒果苷在樹脂微孔中的擴散阻力遠大于在中孔和大孔中的擴散阻力。芒果苷不同質量濃度下顆粒內擴散擬合曲線見圖3。

圖3 芒果苷不同質量濃度下顆粒內擴散擬合曲線Fig 3 Intra-particle diffusion curve fitting of mangiferin at different initial concentrations

在吸附初期，顆粒內擴散模型的擬合直線均不過原點，表明顆粒內擴散并不是唯一的速率控制步驟。本研究采用Boyd模型[公式（12）]對動力學數據進一步分析來驗證液膜擴散對傳質速率的影響。

式中，Bt為t時刻的液膜擴散系數；Qt和Qe分別為t時刻和吸附達平衡時芒果苷的吸附量（mg/g）。

以Bt對t作圖，以Boyd模型對吸附初期的動力學數據擬合所得的直線不過原點，說明吸附初期的速率由液膜擴散和顆粒擴散共同控制。隨著吸附的進行，吸附質在微孔中的擴散逐漸成為AB-8 對芒果苷吸附過程的速率控制步驟。顆粒內擴散為整個吸附過程的主要速率控制步驟。因此適當提高大孔樹脂的孔徑、孔隙率和表面積可提高擴散速率。不同質量濃度下Boyd模型的擬合曲線見圖4。

3 討論

圖4 芒果苷不同質量濃度下Boyd模型的擬合曲線Fig 4 Boyd model curve fitting of mangiferin at different initial concentrations

芒果苷在大孔吸附樹脂AB-8 上A可達82.73%，D可達87.10%，20%乙醇溶液即可充分洗脫。吸附過程為放熱的物理吸附，室溫下都能自發(fā)進行，且低溫利于吸附進行。吸附過程趨向于準二級動力學模型，并由顆粒擴散及液膜擴散共同控速，增加大孔吸附樹脂AB-8的孔徑可提高擴散速率。根據國際通用分類方法，大孔吸附樹脂AB-8 的孔徑分布較寬，中孔和大孔分布集中，吸附質較易進入樹脂孔道。綜合各項指標，大孔吸附樹脂AB-8是一種分離純化芒果苷的理想樹脂。

[1]鄧家剛，覃驪蘭.芒果苷近5 年研究進展[J].長春中醫(yī)藥大學學報，2008，24（4）：463.

[2]Matkowski A，Ku?? P，Góralska E，et al.Mangiferin：a bioactive xanthonoid，not only from mango and not just antioxidant[J].Mini Rev Med Chem，2013，13（3）：439.

[3]徐小燕，潘林梅.影響大孔樹脂吸附分離的因素及其在中藥制備工藝中的應用[J].中國藥房，2007，18（9）：719.

[4]葛丹丹，張祎，劉二偉，等.芒果葉化學成分研究：Ⅰ[J].中草藥，2011，42（3）：428.

[5]李春美，徐淑芬，黨美珠.芒果多酚的提取純化工藝研究[J].食品科技，2010，35（5）：214.

[6]周麗明.芒果多酚的提取、分離純化及抗氧化、抑菌作用研究[D].武漢：華中農業(yè)大學，2007.

[7]Luo F，Lv Q，Zhao Y，et al.Quantification and purification of mangiferin from Chinese Mango（Mangifera indica L.）cultivars and its protective effect on human umbilical vein endothelial cells under H2O2-induced stress[J].Int J Mol Sci，2012，13（9）：11 260.

[8]張涵，索緒斌.兩種大孔吸附樹脂對柚皮苷的吸附動力學及熱力學研究[J].中國新藥雜志，2011，20（5）：459.

[9]朱晟.大孔樹脂吸附技術分離紅霉素A及其異構體的基礎研究[D].上海：華東理工大學，2012.

[10]吳曉寧，余陳歡.大孔樹脂吸附烏蕨總黃酮的熱力學研究[J].中華中醫(yī)藥學刊，2011，29（3）：648.

[11]曹運兵.AB-8 大孔樹脂對1，2-環(huán)己二醇吸附性能研究[D].鄭州：鄭州大學，2012.

[12]葉振華.化工吸附分離過程[M].北京：中國石化出版社，1992：203.

[13]胡洋葉，王玉蓉，韓振蘊.大孔樹脂吸附知母總皂苷的動力學與熱力學研究[J].中醫(yī)藥信息，2011，28（5）：36.

[14]馮自立，劉金生，李旭午.D-101 大孔樹脂吸附薯蕷水溶性皂苷的熱力學和動力學分析[J].廣東化工，2012，39（10）：10.

[15]楊小彥，李穩(wěn)宏，唐璇，等.胡蘆巴總皂苷在HPD 400A大孔樹脂上的吸附性能研究[J].離子交換與吸附，2011，27（1）：53.