汪金玉,張秋霞,陳 康,陶晨璐,武慧雯

(廣州中醫(yī)藥大學(xué) 中藥學(xué)院，廣東 廣州 510006)

茶枝柑(Citrusreticulata‘Chachi’)隸屬蕓香科柑橘屬，其多個部位如果皮、籽等都有一定的藥用價值。其中，茶枝柑的干燥成熟果皮具有悠久的藥食兩用歷史，也是廣東道地藥材“廣陳皮”的原材料[1]。目前國內(nèi)外對于茶枝柑的研究主要集中在果皮的化學(xué)成分[2-3]、藥理藥效[4-6]及種質(zhì)資源[7-8]等方面，亦有茶枝柑籽的相關(guān)報道[9]，但尚未見有關(guān)茶枝柑葉中化學(xué)成分分析及開發(fā)利用的研究報道。茶枝柑四季常青，每年會在休果期裁剪掉部分枝葉，這些被裁剪的樹葉除少量被用于制茶外多被丟棄，造成了資源的浪費(fèi)，因此研究茶枝柑葉的利用具有重要的實(shí)際意義。

黃酮類化合物在抗炎鎮(zhèn)痛、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化[10-13]等方面均有較優(yōu)異的應(yīng)用價值。研究表明，廣陳皮主含黃酮類成分和揮發(fā)油，從中可分離得到10余種黃酮類化合物，其中以橙皮苷含量最高，達(dá)3.0%～7.9%，其次為川陳皮素、橘皮素[14]。茶枝柑同屬植物橘葉中總黃酮含量為4.34%～6.59%，其中橙皮苷、川陳皮素、橘皮素3種黃酮類化合物含量為1.26%～2.18%[15-16]。從植物基原學(xué)角度分析認(rèn)為，茶枝柑葉也可能含有較豐富的黃酮類化合物。

目前用于黃酮類化合物純化的材料主要有聚酰胺、大孔樹脂[17-18]等，聚酰胺的工作原理是其分子中的酰胺基可與黃酮類化合物分子中的酚羥基形成氫鍵締合產(chǎn)生吸附，將黃酮類物質(zhì)與其他成分分離，從而達(dá)到優(yōu)化黃酮的效果[19-20]。本試驗利用聚酰胺樹脂探究了茶枝柑葉提取物中總黃酮的靜態(tài)、動態(tài)吸附與解吸過程，應(yīng)用星點(diǎn)設(shè)計優(yōu)化[22-25]聚酰胺分離純化茶枝柑葉總黃酮的工藝，以期為茶枝柑葉總黃酮的純化制備及其綜合開發(fā)利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

茶枝柑葉于2017年3月采摘于廣東省新會市，經(jīng)廣州中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院陳康教授鑒定，其基原植物為茶枝柑(Citrusreticulate‘Chachi’)，該憑證標(biāo)本保存于廣州中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院中藥炮制實(shí)驗室。

橙皮苷購于廣東省食品藥品檢驗所，批號：150912；不同粒徑聚酰胺樹脂，浙江四甲；氫氧化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁、無水乙醇等化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

紫外可見分光光度計(上海元析儀器有限公司，UV-5500PC型)，分析天平(賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司，BT125D，精度0.01 mg)，恒溫水浴鍋(北京市永光明醫(yī)療儀器廠，DZWK-S-5)，SHA-B 型水浴恒溫振蕩器(金壇市科析儀器有限公司)，pH計(上海盛磁儀器有限公司，Model PHS-3C)，電子天平(廣州湘儀機(jī)電設(shè)備有限公司,AUY 120)，SHZ-DⅢ循環(huán)水式多用真空泵(鞏義市英峪予華儀器廠),層析柱(直徑2 cm,長30 cm,1 BV=94 mL)。

1.3 方 法

1.3.1 對照品溶液的制備 精密稱取干燥至恒質(zhì)量的橙皮苷對照品5.82 mg，置50 mL容量瓶中，用體積分?jǐn)?shù)50%乙醇加至刻度，搖勻即得對照品溶液(0.114 6 mg/mL)。

1.3.2 供試品溶液的制備 稱取茶枝柑葉50 g，切寬絲，置于圓底燒瓶中，以1∶10的料液比加入體積分?jǐn)?shù)50% 乙醇回流提取2次，每次1 h，合并2次濾液。放在水浴鍋上揮至無醇味，用蒸餾水定容至500 mL，即得茶枝柑葉提取液，冷藏保存，備用。

1.3.3 總黃酮含量檢測波長的確定與標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 借鑒同屬植物橘葉中總黃酮含量測定方法[11]，取待測茶枝柑葉提取液1 mL，置于25 mL容量瓶中，加質(zhì)量分?jǐn)?shù)5% NaNO2溶液1 mL，搖勻，放置6 min；再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)10% Al(NO3)3溶液1 mL，搖勻，放置6 min；加質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%NaOH溶液10 mL，用體積分?jǐn)?shù)50%乙醇定容，搖勻，放置15 min后，在200～800 nm進(jìn)行全波長掃描，確定檢測波長。

梯度量取橙皮苷對照品溶液2，3，4，5，6 mL，按上述顯色方法和檢測波長測定吸光度。以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)曲線方程。

1.3.4 聚酰胺樹脂的預(yù)處理 將聚酰胺樹脂用體積分?jǐn)?shù)95%乙醇浸泡過夜，使其充分溶脹，傾去乙醇漂浮物后濕法裝柱，加體積分?jǐn)?shù)95%乙醇洗脫，至流出液經(jīng)水浴蒸干后無固體殘渣為止，用蒸餾水洗脫至無醇味，備用。

1.3.5 聚酰胺樹脂對茶枝柑葉總黃酮的靜態(tài)吸附與解吸 分別稱取處理過的粒徑分別為30～60目(250～550 μm)、60～100目(150～250 μm)、100～200目(75～150 μm)、200～300目(48～75 μm)的聚酰胺樹脂2.0 g，置250 mL具塞錐形瓶中，加入50 mL茶枝柑葉提取液(上樣液);置于25 ℃轉(zhuǎn)速140 r/min的恒溫振蕩器上，振蕩吸附12 h，取出，抽濾，抽濾液(吸附液)保存待測。用蒸餾水清洗樹脂，過濾，倒回錐形瓶內(nèi);向錐形瓶中加入50 mL體積分?jǐn)?shù) 75%乙醇液，于25 ℃轉(zhuǎn)速140 r/min的恒溫振蕩器上，振蕩解吸24 h，取出，抽濾，保存抽濾液(解吸液)待測。按1.3.3節(jié)方法測定上樣液、吸附液和解吸液的吸光度，按標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程計算各溶液中的總黃酮質(zhì)量濃度，并以此計算靜態(tài)吸附量Q(mg/g)和解吸率J(%)。重復(fù)測試3次，取平均值，以篩選適用于吸附茶枝柑葉總黃酮的聚酰胺樹脂。

Q=(C0-C1)×V/M。

(1)

J=C2/(C0-C1)×100%。

(2)

式中：V為溶液體積(mL)，C0為提取液質(zhì)量濃度(mg/mL)，C1為吸附液質(zhì)量濃度(mg/mL)，C2為解吸液質(zhì)量濃度(mg/mL)，M為樹脂質(zhì)量(g)。

1.4 聚酰胺樹脂對茶枝柑葉總黃酮的動態(tài)吸附單因素試驗

1.4.1 上樣液質(zhì)量濃度 稱取適宜粒徑的聚酰胺樹脂5.0 g(濕質(zhì)量)，濕法上柱。將13.0，14.0，15.0，16.0，17.0，18.0 mg/mL，pH為4的茶枝柑葉提取液各150 mL分別上柱，以1 BV/h的流速流過樹脂柱，收集流出液，均用蒸餾水定容至適宜體積，測定總黃酮質(zhì)量濃度，計算樹脂的動態(tài)吸附率Q1。重復(fù)測定3次，取平均值，分析上樣液質(zhì)量濃度對聚酰胺樹脂吸附茶枝柑葉總黃酮的影響。

Q1=(C3V3-C4V4)/C3V3×100%。

(3)

式中：C3為樣品液質(zhì)量濃度(mg/mL)，V3為上樣液體積(mL)，C4為流出液質(zhì)量濃度(mg/mL)，V4為流出液體積(mL)。

1.4.2 上樣液pH值 稱取適宜粒徑的聚酰胺樹脂5.0 g(濕質(zhì)量)，濕法上柱。將15 mg/mL的茶枝柑葉提取液，用NaOH或HCl將pH調(diào)至3，4，5，6，7，各取150 mL，分別以1 BV/h流速流過樹脂柱，收集流出液。蒸餾水定容至適宜體積，測定黃酮質(zhì)量濃度，計算吸附率Q1。重復(fù)測定3次，取平均值，分析上樣液pH值對聚酰胺樹脂吸附茶枝柑葉總黃酮的影響。

1.4.3 上樣液流速 稱取適宜粒徑的聚酰胺樹脂5.0 g(濕質(zhì)量)，濕法上柱。取5份質(zhì)量濃度為15 mg/mL、pH為4的茶枝柑葉提取液150 mL，分別以1.25，1.5，1.75，2，2.25，2.5 BV/h的流速流過樹脂柱，收集流出液。蒸餾水定容至適宜體積，測定黃酮質(zhì)量濃度，計算吸附率Q1。重復(fù)測定3次，取平均值，分析上樣液流速對聚酰胺樹脂吸附茶枝柑葉總黃酮的影響。

1.5 聚酰胺樹脂對茶枝柑葉總黃酮動態(tài)吸附工藝的響應(yīng)面法優(yōu)化

根據(jù)Box-Benhnken試驗設(shè)計原理，綜合茶枝柑葉動態(tài)吸附單因素試驗結(jié)果，對上樣液質(zhì)量濃度、上樣液pH、上樣液流速3個因素進(jìn)行響應(yīng)面試驗設(shè)計，方案如表1所示。

表1 茶枝柑葉總黃酮動態(tài)吸附工藝響應(yīng)面優(yōu)化試驗方案Table 1 Scheme in response surface test of Citrus reticulata ‘Chachi’ leaves

1.6 上樣液泄漏曲線考察

稱取經(jīng)預(yù)處理的聚酰胺樹脂5.0 g(濕質(zhì)量)，濕法上柱，取15 mg/mL、pH為5的茶枝柑葉提取液上樣，以1.75 BV/h的流速通過樹脂柱，分段收集流出液，每10 mL為一流份，測定各流份中總黃酮的質(zhì)量濃度，以流份體積為橫坐標(biāo)，總黃酮質(zhì)量濃度為縱坐標(biāo)，繪制動態(tài)吸附曲線。以流出液中總黃酮質(zhì)量濃度達(dá)到上樣液質(zhì)量濃度的10%時為泄漏點(diǎn)，總黃酮質(zhì)量濃度為上樣液質(zhì)量濃度的100%時為飽和點(diǎn)，從而確定適宜的最大上樣體積。

1.7 茶枝柑葉總黃酮的動態(tài)解吸工藝優(yōu)化

1.7.1 洗脫劑體積分?jǐn)?shù) 稱取處理過的聚酰胺樹脂5.0 g(濕質(zhì)量)，濕法上柱。取15 mg/mL、pH為5的茶枝柑葉提取液30 mL上樣，以1.75 BV/h的流速流過樹脂柱，吸附30 min。先用蒸餾水洗去水溶性物質(zhì)，再分別用體積分?jǐn)?shù)25%，50%，75%，95%乙醇溶液2 BV洗脫，收集洗脫液，定容至相同體積，測定吸光度，計算總黃酮質(zhì)量濃度。重復(fù)測定3次，取平均值，分析洗脫劑體積分?jǐn)?shù)對茶枝柑葉總黃酮解吸效果的影響。

1.7.2 洗脫劑用量 稱取處理過的聚酰胺樹脂 5.0 g(濕質(zhì)量)，濕法上柱。取15 mg/mL、pH為5的茶枝柑葉提取液30 mL上樣，吸附30 min。先用蒸餾水洗去水溶性物質(zhì)，再用體積分?jǐn)?shù)75%乙醇洗脫，以30 mL為1個單位收集流出液，測其吸光度，計算總黃酮質(zhì)量濃度。重復(fù)測定3次，取平均值，分析洗脫劑用量對茶枝柑葉總黃酮解吸效果的影響。

1.8 最佳工藝和純化效果驗證

利用Design-Expert軟件對響應(yīng)面試驗結(jié)果進(jìn)行多元回歸擬合，根據(jù)模型極值求解結(jié)合等高線得到最佳吸附工藝參數(shù)。綜合單因素結(jié)果和實(shí)際操作的便利，對工藝參數(shù)進(jìn)行修正并重復(fù)試驗3次，驗證工藝的穩(wěn)定性。分別量取一定體積的純化前、純化后溶液進(jìn)行干燥，結(jié)合溶液質(zhì)量濃度，計算總黃酮在干燥物中的含量，判斷純化效果。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶枝柑葉總黃酮含量測定標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

按1.3.3節(jié)方法處理后，橙皮苷和茶枝柑葉提取液在326 nm處均有最大吸收，因此選擇326 nm為茶枝柑葉總黃酮含量測定波長。橙皮苷測定標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為Y=32.47X-0.04，相關(guān)系數(shù)R2= 0.999 2。式中，Y為吸光度，X為溶液質(zhì)量濃度。

2.2 聚酰胺樹脂對茶枝柑葉總黃酮的靜態(tài)吸附與解吸效果

4種粒徑聚酰胺樹脂對茶枝柑葉黃酮的靜態(tài)吸附量和解吸結(jié)果如表2所示。

表2 不同粒徑聚酰胺樹脂對茶枝柑葉總黃酮的靜態(tài)吸附及解吸效果Table 2 Static adsorption capacity and desorption rate of polyamide resins with different diameters

由表2可見，不同粒徑樹脂的靜態(tài)吸附量和解吸率存在較大差異，綜合考慮認(rèn)為， 200～300目(48～75 μm)聚酰胺樹脂效果較好，可用于下一步動態(tài)吸附試驗。

2.3 聚酰胺樹脂對茶枝柑葉總黃酮動態(tài)吸附的單因素試驗結(jié)果

2.3.1 上樣液質(zhì)量濃度的影響 圖1-A顯示，茶枝柑葉提取液質(zhì)量濃度在13～15 mg/mL時，聚酰胺樹脂對茶枝柑葉總黃酮的吸附率不斷增大；但超過15 mg/mL后，吸附率呈下降趨勢，可能是因為質(zhì)量濃度增大后黏度增加，不利于樹脂的吸附，因此選擇14，15，16 mg/mL 作為上樣液質(zhì)量濃度的3個水平進(jìn)行優(yōu)化試驗。

2.3.2 上樣液pH值的影響 圖1-B顯示，pH為3時聚酰胺樹脂對茶枝柑葉提取液中總黃酮的吸附率最大，但同時溶液出現(xiàn)渾濁?？赡苁且驗槠嵝缘狞S酮在酸性環(huán)境下析出所致，而其吸附率高可能是因為析出的黃酮類物質(zhì)被攔截在樹脂柱上方。綜合考慮，選擇pH值4，5，6進(jìn)行優(yōu)化試驗。

2.3.3 上樣液流速的影響 圖1-C顯示，上樣液流速為1.75 BV/h時，聚酰胺樹脂對茶枝柑葉提取液中總黃酮的吸附率最大，此后隨著上樣液流速的增大，吸附率呈下降趨勢，這表明流速過快使得黃酮類物質(zhì)來不及吸附，已被沖洗下來。因此選擇流速為1.5，1.75，2 BV/h進(jìn)行優(yōu)化試驗。

圖1 聚酰胺吸附茶枝柑葉總黃酮的單因素試驗結(jié)果Fig.1 Single factor test of adsorption of total flavonoids by polyamide

2.4 聚酰胺樹脂對茶枝柑葉總黃酮動態(tài)吸附工藝的響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果

對回歸方程的方差分析結(jié)果見表4。由表4可知，該模型P<0.000 1，失擬項P>0.05，表明模型具有較好的擬合性，可用于分析和預(yù)測。方程中A、B因素的一次項、二次項和C因素的二次項，以及交互項AC具有極顯著(P<0.01)差異；交互項BC具有顯著性(P<0.05)差異；C因素的一次項和交互項AB差異不顯著，表明各因素之間不是簡單的線性關(guān)系。同時，由3個因素一次項的F值可以推斷，其對聚酰胺樹脂吸附茶枝柑葉總黃酮的影響排序為：B(上樣液pH)>A(上樣液質(zhì)量濃度)>C(上樣液流速)。

從圖2等高線圖亦可以直觀看出，上樣液質(zhì)量濃度和pH等高線圖形較圓，說明兩項之間的交互效應(yīng)較弱，而上樣液質(zhì)量濃度和上樣液流速與pH和上樣液流速的等高線圖形則呈橢圓形，說明其交互效應(yīng)較強(qiáng)；此外，從等高線圖曲面傾斜度可知，上樣液質(zhì)量濃度和上樣液pH交互作用對聚酰胺樹脂吸附茶枝柑葉總黃酮的影響最大，其次為上樣液pH和上樣液流速，最小為上樣液質(zhì)量濃度和上樣液流速。

綜上可知，該回歸模型是可靠的。結(jié)合模型極值和等高線得到最佳工藝為：上樣液質(zhì)量濃度15.26 mg/mL,上樣液流速1.72 BV/h,上樣液pH 4.83，最大吸附率理論值為48.27%。綜合考慮單因素試驗結(jié)果和實(shí)際操作的便利，將最佳工藝條件修正為：上樣液質(zhì)量濃度15 mg/mL,上樣液流速1.75 BV/h，上樣液pH 5。

表3 聚酰胺樹脂對茶枝柑葉總黃酮動態(tài)吸附工藝的響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果(n=3)Table 3 Design and results of RSM test of total flavonoids from Citrus reticulata ‘Chachi’ leaves

表4 茶枝柑葉總黃酮純化工藝回歸模型的方差分析Table 4 ANOVA for response surface quadratic model of total flavonoids extraction from Citrus reticulata ‘Chachi’ leaves

注：*顯著P<0.05；**極顯著P<0.01。

Note:*.Significant atP<0.05;**.Very significant atP<0.01.

圖2 各因素交互作用對聚酰胺樹脂吸附茶枝柑葉總黃酮的影響Fig.2 Effect of factors interaction on adsorption rate of total flavonoids from Citrus reticulata ‘Chachi’ leaves

2.5 聚酰胺樹脂吸附茶枝柑葉總黃酮的泄漏曲線

圖3顯示，當(dāng)流出液體積為30 mL時黃酮開始泄漏，至流出液體積為170 mL時基本不再發(fā)生變化，樹脂柱達(dá)到吸附飽和，即加入170 mL質(zhì)量濃度為15 mg/mL的茶枝柑葉提取液，可使5 g(濕質(zhì)量)聚酰胺樹脂吸附飽和。故確定該條件下最大上樣體積為30 mL，約為樹脂濕質(zhì)量的6倍。

2.6 茶枝柑葉總黃酮的動態(tài)解吸

2.6.1 洗脫劑體積分?jǐn)?shù) 圖4-A顯示，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增大，洗脫液對茶枝柑葉總黃酮的解吸率逐漸增大。當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)大于75%后，洗脫效果變化不大，綜合考慮純化效果和成本，選用體積分?jǐn)?shù)75%乙醇進(jìn)行洗脫。

2.6.2 洗脫劑用量 圖4-B顯示，當(dāng)洗脫劑用量約為1 BV時，流出的總黃酮質(zhì)量濃度基本不再發(fā)生變化，綜合考慮洗脫率和成本，確定洗脫至總黃酮質(zhì)量濃度基本不再變化，再增加1個洗脫單位(30 mL)，即洗脫劑用量約為1.3 BV。

圖3 聚酰胺樹脂吸附茶枝柑葉總黃酮的泄漏曲線Fig.3 Leakage curve of total flavonoids by polyamide from Citrus reticulata ‘Chachi’ leaves

圖4 洗脫劑對茶枝柑葉總黃酮解吸率的影響Fig.4 Effect of eluent on desorption rate of total flavonoids from Citrus reticulata ‘Chachi’ leaves

2.7 最佳工藝驗證

對所得最佳工藝條件的3次平行驗證試驗，以及總黃酮含量檢測結(jié)果顯示，純化前溶液干燥物中總黃酮含量為6.50%，純化后溶液干燥物中總黃酮含量為64.17%±0.93%(n=3)，說明上述最佳工藝穩(wěn)定，且能有效純化茶枝柑葉中的總黃酮。

3 討論與結(jié)論

目前，大孔樹脂被廣泛應(yīng)用于黃酮類化合物的純化，本研究前期就2種常用樹脂D101和AB-8對茶枝柑葉總黃酮的純化效果進(jìn)行了初步考察，結(jié)果顯示，兩者雖然對色素類物質(zhì)均有較好的吸附，但上柱后以水液洗脫時即大量流出，難以與其他大極性物質(zhì)分離，說明D101和AB-8大孔樹脂不適用于茶枝柑葉總黃酮的純化。

預(yù)試驗結(jié)果顯示，本研究所用茶枝柑葉樣品總黃酮含量達(dá)5.69%，與同屬植物橘葉總黃酮含量(4.34%～6.59%)[11]較為接近，提示茶枝柑葉具有良好的研究開發(fā)價值。關(guān)于茶枝柑葉中黃酮類成分的組分、含量、功效等有待進(jìn)一步研究。

通過靜態(tài)吸附和解吸試驗發(fā)現(xiàn)，純化茶枝柑葉總黃酮的最適聚酰胺樹脂粒徑為200～300目(48～75 μm)，該樹脂對茶枝柑葉總黃酮具有較好的吸附和解吸性能，其純化茶枝柑葉總黃酮的最佳工藝為：取樹脂濕質(zhì)量6倍量，質(zhì)量濃度(生藥量)15 mg/mL、pH為5的上樣液，以1.75 BV/h的流速流過樹脂柱，吸附30 min后，以1.3 BV、體積分?jǐn)?shù)75%的乙醇洗脫。在此條件下，茶枝柑葉醇提物中的總黃酮含量可提升至64.17%。