張 珉， 孫化鵬， 李良導(dǎo)， 彭 淼， 鐘曉紅*

(1.湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長沙 410004； 2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，湖南 長沙 410128； 3.湖南女子學(xué)院，湖南 長沙 410004)

大孔樹脂純化皺皮柑果皮黃酮工藝研究

張 珉1， 孫化鵬2， 李良導(dǎo)3， 彭 淼2， 鐘曉紅2*

(1.湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長沙 410004； 2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，湖南 長沙 410128； 3.湖南女子學(xué)院，湖南 長沙 410004)

以皺皮柑果皮為材料，篩選出對皺皮柑果皮黃酮吸附和解吸性能好的大孔樹脂，并探討大孔樹脂純化皺皮柑果皮黃酮的工藝條件。結(jié)果表明：弱極性的AB-8大孔樹脂對皺皮柑果皮黃酮的吸附和解吸效果較好。AB-8大孔樹脂純化皺皮柑果皮黃酮的最佳工藝條件為： 以50%乙醇作為洗脫劑，洗脫劑流速1.5 BV/h，洗脫劑用量為3倍柱床體積。純化后皺皮柑果皮黃酮純度可達(dá)到15.45%。

皺皮柑； 黃酮； 大孔樹脂； 純化

皺皮柑 (CitrusspeciosaHort.ex Tseng cv.Zhoupigan)屬柑橘(Citrus)地方品種，果實扁圓形，果面粗糙，皮厚，囊壁稍帶苦味，是一種藥食同功的保健水果[1-2]。柑橘鮮食或加工，果皮是其主要副產(chǎn)物，而黃酮是柑橘果皮主要功能性成分之一，具有降血壓、降低膽固醇、抗氧化、調(diào)節(jié)免疫等多種功能[3-10]。因此，從皺皮柑果皮中提取純化黃酮，對于皺皮柑的深加工及其在醫(yī)藥、食品工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用，具有重要的理論與實際意義[11]。我們采用乙醇-超聲波法提取皺皮柑果皮總黃酮，并研究大孔樹脂純化皺皮柑果皮總黃酮的工藝條件，旨在為高濃度橘皮黃酮的規(guī)?；a(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 試驗材料

1.1 材料

皺皮柑，產(chǎn)自湖南華容；D101、AB — 8、X — 5、NKA — 9大孔吸附樹脂；鹽酸、氫氧化納、乙醇均為分析純。

1.2 儀器

玻璃層析柱(φ16mm×400mm)；B — 49旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(瑞士Buchi)；KQ3200E超聲波清洗機(昆山市超聲儀器有限公司)；ALPHA真空冷凍干燥機(北京四環(huán)科學(xué)儀器廠)；UV — 2550紫外可見分光光度計(日本Shimadzu公司)。

2 研究方法

2.1 供試液的制備

皺皮柑果皮烘干，粉碎，粉末用50倍量50%乙醇超聲提取2次，每次20min，抽濾得皺皮柑果皮黃酮粗提液。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

準(zhǔn)確吸取0.1mg/mL蘆丁標(biāo)照品溶液0、1、2、3、4、5mL分別置于10mL容量瓶中，各加30%乙醇至5mL；加5%亞硝酸鈉溶液0.3mL，搖勻，放置6min；加10%硝酸鋁溶液0.3mL，搖勻，放置6min；加4%氫氧化鈉溶液4mL，再加蒸餾水至10mL，搖勻，放置15min。以第一管作空白，在吸收波長510nm處測定吸光度，以吸光度值為縱坐標(biāo)，標(biāo)照品溶液濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[12]，得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：y=11.009x+0.0053，R=0.9998。

2.3 樹脂預(yù)處理

大孔樹脂預(yù)處理參照文獻(xiàn)[12]的方法進(jìn)行。

2.4 樹脂的篩選

2.4.1 樹脂吸附率、解吸率的測定 稱取預(yù)處理過的4種樹脂D101、AB—8、X—5、NKA—9各0.5g，加入等濃度(C0)的供試液50mL，在電動震蕩機上以頻率120次/min震蕩24h后，測定吸附液中的黃酮濃度(Ce)。去除吸附液后，將樹脂加入90%乙醇50mL，在電動震蕩機上以頻率120次/min震蕩24h后，測定解吸液中黃酮濃度(C1)。按照下式分別計算靜態(tài)吸附量、吸附率、解吸量和解吸率[12-13]。

(1)

(2)

(3)

(4)

式中：V—吸附液的容積，mL；W—樹脂質(zhì)量，g；C0—吸附前樣液中黃酮的濃度，mg/mL；Ce—吸附后上清液中黃酮的濃度，mg/mL；V1—解吸液的容積，mL；C1—解吸液中黃酮的濃度，mg/mL。

2.4.2 樹脂靜態(tài)吸附動力學(xué)曲線 稱取預(yù)處理過的4種樹脂D101、AB — 8、X — 5、NKA — 9各0.5g，加入等濃度的供試液50mL，以樹脂與供試液接觸時為0時刻，每隔30min各取樣1mL，測定黃酮含量，繪制樹脂的靜態(tài)吸附動力學(xué)曲線。

2.5 樹脂AB — 8 動態(tài)吸附工藝參數(shù)的確定

2.5.1 洗脫劑濃度的選擇 將等濃度黃酮粗提液10mL上柱，靜態(tài)吸附30min。先用3倍柱床容積的蒸餾水淋洗，再分別用體積分?jǐn)?shù)為30%、50%、70%、90%乙醇進(jìn)行洗脫，洗脫流速控制為1.5BV/h(以每小時相對于1.5倍柱床容積的流速通過樹脂層)，收集各洗脫液，測定吸光度。

2.5.2 洗脫劑流速的確定 將等濃度黃酮粗提液10mL上柱，靜態(tài)吸附30min。先用3倍柱床容積的蒸餾水淋洗，然后用50%乙醇溶液分別以1BV/h、1.5BV/h、2BV/h流速進(jìn)行洗脫，收集各洗脫液，測定吸光度。

2.5.3 洗脫劑用量的確定 將等濃度黃酮粗提液10mL上柱，靜態(tài)吸附30min。先用3倍柱床容積的蒸餾水淋洗，然后分別用1、2、3、4倍柱床容積的50%乙醇進(jìn)行洗脫，洗脫流速為1.5BV/h，收集各洗脫液，測定吸光度。

2.6 皺皮柑果皮黃酮純度測定

取皺皮柑果皮黃酮溶液，按2.2方法測其吸光度，帶入回歸方程計算相應(yīng)的黃酮濃度，再乘以溶液的容積得總黃酮質(zhì)量，記為p，然后將該溶液濃縮真空干燥，得產(chǎn)品干燥后的質(zhì)量，記為q，按下式計算黃酮純度：

(5)

3 結(jié)果與分析

3.1 大孔樹脂型號的選擇

3.1.1 樹脂吸附率、解吸率的測定 由表1可知，AB — 8大孔樹脂對皺皮柑果皮總黃酮的吸附率最大，達(dá)到48.97%，其次為X — 5 和D101樹脂。4種大孔樹脂對皺皮柑果皮總黃酮的解吸率大小順序為：X — 5>AB — 8>D101>NKA — 9。皺皮柑果皮總黃酮具有多酚結(jié)構(gòu)和糖苷鍵，在水溶液中極性較弱，因此有利于弱極性的AB — 8型和非極性的X — 5型大孔樹脂的吸附與解吸。

表1 4種大孔樹脂對皺皮柑果皮總黃酮的吸附和解吸情況Tab.1 Theabsorptionanddesorptionpropertiesoffourres-ins樹脂型號吸附量(mg/g)吸附率(%)解吸量(mg/g)解吸率(%)D10112.8644.3410.6082.43AB—814.2048.9713.6896.34X—513.8647.7913.6098.12NKA—95.8620.214.5076.79

3.1.2 樹脂的靜態(tài)吸附動力學(xué)曲線 由圖1可知，大孔樹脂對皺皮柑果皮黃酮的吸附速度在起始階段比較快，隨時間延長，逐漸趨于平緩。考慮到純化效率等因素，黃酮樣品液上柱后靜態(tài)吸附30min即可進(jìn)行洗脫。4種樹脂中，AB — 8型樹脂對皺皮柑果皮黃酮的吸附速度最快，其次是X — 5型樹脂。考慮到AB — 8型樹脂對黃酮也具有較高的吸附率和解吸率，故選擇其作為柱材料。

圖1 4種大孔樹脂的靜態(tài)吸附動力學(xué)曲線Fig.1 Kinetics curves of static adsorption of four resins

3.2 AB — 8大孔樹脂純化皺皮柑果皮黃酮的工藝研究

3.2.1 洗脫劑濃度的選擇 由圖2可知，乙醇濃度對AB — 8樹脂解吸附皺皮柑果皮黃酮有較大影響。在一定范圍內(nèi)，隨著乙醇濃度的上升，黃酮的解吸率增大。但當(dāng)乙醇濃度達(dá)到50%時，繼續(xù)增加乙醇濃度對提高解吸率效果不明顯。同時，考慮到成本因素，選擇50%乙醇作為洗脫劑。

圖2 乙醇濃度對解吸率的影響Fig.2 Effect of ethanol concentrations on desorption rate

3.2.2 洗脫劑流速的確定 由圖3可知，在一定的洗脫劑用量下，皺皮柑果皮黃酮的解吸率隨著洗脫劑流速的增大而逐漸減小。當(dāng)洗脫劑流速為1BV/h時，黃酮解吸率最高；當(dāng)洗脫劑流速為1.5BV/h時，黃酮解吸率與流速1BV/h時的解吸率相差不大?？紤]到純化效率，選擇洗脫劑流速為1.5BV/h。

圖3 洗脫劑流速對解吸率的影響Fig. 3 Effect of elution flow rate on desorption rate

3.2.3 洗脫劑用量的確定 由圖4可知，隨著洗脫劑用量的增加，皺皮柑果皮黃酮的解吸率逐漸增大。當(dāng)洗脫劑用量為3倍柱床容積時，皺皮柑果皮黃酮已基本被洗脫下來，再增加洗脫劑用量，黃酮解吸率變化不大?？紤]到成本及效率因素，選擇洗脫劑用量為3倍柱床容積。

3.3 皺皮柑果皮黃酮純度檢測

經(jīng)計算，皺皮柑果皮黃酮粗提液中黃酮純度為6.40%，經(jīng)AB — 8大孔樹脂純化后黃酮純度達(dá)到15.45%，是原純度的2.41倍。

圖4 洗脫劑用量對解吸率的影響Fig. 4 Effect of ethanol volume on desorption rate

4 結(jié)論與討論

(1) 大孔吸附樹脂依據(jù)其聚合的單體組成不同，可以分成非極性和極性兩大類[14-15]。本研究表明，非極性和弱極性大孔樹脂對皺皮柑果皮黃酮吸附效果較好。4種大孔樹脂中，弱極性的AB — 8大孔樹脂對皺皮柑果皮黃酮的吸附速度最快，吸附率高，易解吸，適宜分離純化皺皮柑果皮總黃酮。

(2) AB — 8大孔樹脂純化皺皮柑果皮黃酮的最佳工藝參數(shù)為：以50%乙醇作為洗脫劑，洗脫劑流速為1.5BV/h，洗脫劑用量為3倍柱床容積。在此優(yōu)化工藝條件下，皺皮柑果皮黃酮純度由原來的6.40%提高到15.45%，說明AB — 8大孔樹脂對皺皮柑果皮黃酮的純化具有較好的效果。

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Purificationofflavonoidfromrough-peelmandarinpeelwithmacroporousresin

ZHANG Min1, SUN Huapeng2, LI Liangdao3, PENG Miao2, ZHONG Xiaohong2*

(1.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China;2.Hunan Agriculture University,Changsha 410128, China;3.Hunan Women’s University, Changsha 410004, China)

Used the peel of rough-peel mandarin as the raw materials, the suitable macroporous resin type with good adsorption and desorption capacity for flavonoid from rough-peel mandarin peel was screened, and the purification conditions was studied. The results showed that, AB-8 macroporous resin with weak polar had higher flavonoid adsorption capacity. The optimal purification conditions were as follows: 50% ethanol as eluent, elution flow rate of 1.5BV/h, and the eluent volume of 3 times bed volume. The purity of flavonoid from rough-peel mandarin peel after purification could reach 15.45%.

CitrusspeciosaHort.ex Tseng cv.Zhoupigan; flavonoid; macroporous resin; purification

2015-03-30

湖南省林業(yè)科學(xué)院青年科研創(chuàng)新基金項目(2013LQJ10)。

* 為通訊作者。

R 284.2

A

1003 — 5710(2015)03 — 0050 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2015. 03. 012

(文字編校：張 珉)