耿 亞 趙喜蘭 張 強
1.漯河醫(yī)學高等??茖W校第二附屬醫(yī)院,河南 漯河 462300;2.漯河醫(yī)學高等??茖W校,河南 漯河 462002
漆姑草(SpergulajaponicaSw.)為石竹科植物漆姑草的全草,分布于東北、華北、華東、中南、西南及陜西、廣西等地,具有涼血解毒、殺蟲止癢之功效[1]。文獻顯示[2],漆姑草總黃酮對腫瘤具有一定的抑制作用,其中已分離得到的主要黃酮衍生物有:6,8-二-C-葡萄糖基芹菜素、6-C-阿拉伯糖基-8-C-葡萄糖基芹菜素、8-C-葡萄糖基芹菜菜、x″-O-鼠李糖基-6-C-葡萄糖基芹菜素[3]。目前,漆姑草總黃酮多采用溶劑提取法,但該法溶劑用量比較大,所得黃酮含量不高[4],還需要進一步純化。大孔樹脂是一種重要的聚合物吸收劑,常用于自然資源中生物活性化合物的制備分離和純化。由于其高效,低污染和操作簡單的特點,大孔樹脂已被廣泛用于從天然植物中分離和純化活性成分,包括黃酮、生物堿、類萜和皂甙等[5]。本研究系統(tǒng)分析不同極性的大孔樹脂對漆姑草總黃酮的吸附和解吸能力,在最佳條件下,使用選定的樹脂純化漆姑草總黃酮。
1.1 試驗藥物 漆姑草采集于貴陽花溪,經漯河醫(yī)學高等??茖W校趙喜蘭副教授鑒定為石竹科植物漆姑草SpergulajaponicaSw.的全草;蘆丁對照品購自南京景竹生物科技有限公司(批號:20180211)。
1.2 主要試劑與儀器 D101、NKA-9、ADS-5、ADS-17、AB-8及ADS-F8大孔樹脂均購自天津南開和成科技有限公司;其余試劑均為分析純。R-220 旋轉蒸發(fā)儀購自上海亞榮生化儀器廠;雙光束紫外可見分光光度計購自上海譜元儀器有限公司。
2.1 含量的測定
2.1.1 對照品溶液的配制 精密稱取蘆丁對照品12.38 mg,置于25 mL量瓶中,加甲醇5 mL,超聲輔助溶解,加甲醇稀釋至刻度,搖勻,得質量濃度為0.495 mg/mL的蘆丁對照品溶液。
2.1.2 供試品溶液的制備 精密稱定漆姑草(粉碎,過40目)1 g,加入75%甲醇50 mL,超聲輔助提取30 min,過濾,置于50 mL量瓶中,加75%甲醇至刻度,搖勻,即得。
2.1.3 標準曲線的制備 精密吸取蘆丁對照品溶液0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 mL,置10 mL量瓶中,加蒸餾水稀釋至刻度,搖勻。分別吸取上述蘆丁溶液0.5 mL與2.5 mL蒸餾水混合,然后加入5%(m/v)的NaNO2溶液(150 μL)。 6 min后,加入250 μL10%(m/v)AlCl3·6H2O溶液,靜置5 min,加入1.0 mL 1.0 M NaOH。用蒸餾水將混合物調至5.0 mL,并充分混合。使用紫外可見分光光度計于510 nm處測量吸光度,以吸光度(Y)為縱坐標,蘆丁質量濃度(X)為為橫坐標,建立回歸方程,Y=9.847X-0.0059,r=0.9998。線性范圍為0.025~0.198 mg/mL。
2.1.4 穩(wěn)定性試驗 精密吸取供試品溶液,參照“2.1.3”分別于15、30、60、90、120 min測定吸光度,結果RSD為0.31%,表明樣品溶液在0~120 min呈色比較穩(wěn)定。
2.1.5 重復性試驗 取同一批漆姑草6份,每份1g,參照“2.1.2” 項制備供試品溶液。精密吸取供試品溶液,參照“2.1.3” 測定吸光度,結果漆姑草中總黃酮的平均含量為2.164 mg/g,RSD為0.48%,表明樣品溶液重復性較好。
2.1.6 精密度試驗 精密吸取對照品溶液1 mL,置10 mL量瓶中,加蒸餾水稀釋至刻度,搖勻,參照“2.3”連續(xù)6次測定吸光度值,結果RSD為0.47%,表明儀器精密度良好。
2.1.7 加樣回收試驗 稱取已知含量的漆姑草(含量2.164 mg/g)粉末9份,每份0.5 g,分別按照已知含量的80%、100%、120%加入蘆丁對照品溶液(0.495 mg/mL),參照“2.1.2”制備供試品溶液,測定吸光度,計算加樣回收率,結果見表1。
表1 加樣回收試驗 (n=6)
2.2 上樣品溶液的制備 將漆姑草自然風干至恒重,粉碎,過40目,稱取500 g,加20倍量的 80%乙醇浸泡1 h,然后加熱并在80 ℃回流提取3次,每次2 h。合并濾液,抽濾后用旋轉蒸發(fā)儀將濾液濃縮到原體積的1/6,超聲輔助溶解20 min,過濾,定容到100 mL作為樣品溶液,漆姑草總黃酮質量分數為10.82 mg/mL,冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>
2.3 樹脂的篩選
2.3.1 靜態(tài)吸附和解吸實驗 將3 g(M)樹脂放入250 mL錐形瓶中,加入100 mL(V) 濃度為1.082 mg/mL(C0,樣品溶液稀釋10倍)樣品溶液,25 ℃ 100 rpm振蕩吸附24 h,通過UV分析吸附后總黃酮的總濃度(C1),每種樹脂的靜態(tài)吸附實驗重復3次。振蕩吸附24 h后,用100 mL蒸餾水洗滌樹脂,然后用100 mL 70%乙醇解吸。將裝有解吸溶液的錐形瓶在25 ℃ 100 rpm連續(xù)振蕩24 h,分析解吸溶液中總黃酮的濃度(C2)。每種樹脂的靜態(tài)解吸實驗重復3次。其中靜態(tài)吸附量Q(mg/g)=(C0-C1)×V/M,吸附率(%)=(C0-C1)/C0,靜態(tài)解析率(%)=(C2×V)×100%/(M×Q)。
表2顯示,所選的樹脂中,AB-8樹脂的吸附量明顯高于D101、NKA-9、ADS-5、ADS-F8,吸附率和解吸率明顯高于D101、NKA-9、ADS-5、ADS-17、ADS-F8樹脂(P<0.05),因此,選擇AB-8樹脂作為漆姑草總黃酮純化的最佳樹脂。
表2 靜態(tài)吸附和解吸實驗結果 (n=3)
2.3.2 吸附動力學實驗 將3 g AB-8樹脂置入錐形燒瓶中,加入濃度為1.082 mg/mL樣品溶液100 mL,25 ℃ 100 rpm振蕩吸附,分別在30、60、90、120、180、240、300、360 min不同的時間間隔內,監(jiān)測溶液中總黃酮的濃度,計算吸附率。
圖1顯示,AB-8樹脂在0~90 min內吸附率呈現明顯的增加趨勢,120 min時吸附率最高。然后,伴隨時間的推移,吸附率變化不大,故AB-8樹脂吸附時間選擇120 min。
2.3.3 解吸動力學實驗 將3 g AB-8樹脂置入錐形燒瓶中,加入濃度為1.082 mg/mL樣品溶液100 mL,25 ℃ 100 rpm振蕩吸附120 min,100 mL蒸餾水洗滌, 100 mL(V) 70%乙醇解吸,分別在30、60、90、120、180、240、300 min不同的時間間隔內,監(jiān)測解吸液中總黃酮的濃度,計算解吸率。
圖2顯示,0~120 min黃酮的解吸率呈現明顯的增加趨勢,120 min解吸率達到最高。然后伴隨時間的推移,解吸率無明顯的變化。故黃酮解吸時間選擇120 min。
2.4 純化漆姑草總黃酮工藝
2.4.1 樣品溶液濃度對吸附率的影響 AB-8樹脂濕法裝柱,將濃度分別為8.608、4.304、2.152、1.076、0.586、0.293 mg/mL漆姑草總黃酮樣品液70 mL上樣至預處理的層析柱(2.6 cm × 40 cm)頂部,室溫(25 ℃)下保持40 min,以達到黃酮充分吸附。吸附后,用2 BV蒸餾水以2 BV/h體積流量淋洗AB-8樹脂,收集洗脫液,測定洗脫液中總黃酮的濃度,計算吸附率。
圖3顯示,總黃酮濃度在0.293~1.076 mg/mL時,吸附率較好,并呈現明顯的上升的趨勢。而總黃酮濃度在1.076~8.608 mg/mL時,吸附率呈現明顯的下降趨勢??赡苁屈S酮濃度較低時,便于樹脂吸附,而高濃度的黃酮易堵塞樹脂微孔,吸附率下降。故上樣液濃度選擇1.076 mg/mL。
2.4.2 樣品溶液體積對吸附率的影響 AB-8樹脂濕法裝柱,將濃度為1.076 mg/mL漆姑草總黃酮樣品液上樣至層析柱(2.6 cm × 40 cm),上樣體積流量為2 BV/h,收集流出液,每管10 mL,檢測總黃酮濃度,繪制吸附泄露曲線。
圖4顯示,上樣體積1~6 BV時,泄漏液中總黃酮濃度較低,且變化不大,而7 BV時,AB-8樹脂基本達到飽和狀態(tài),泄漏明顯。故上樣液體積選擇6 BV。
2.4.3 pH對吸附率的影響 AB-8樹脂濕法裝柱,將70 mL pH分別為3、4、5.7、6、7、8的樣液(總黃酮質量濃度1.076 mg/mL)上樣至層析柱(2.6 cm × 40 cm),上樣體積流量為2 BV/h,并在室溫(25 ℃)下保持40 min,以達到黃酮充分吸附。用2 BV蒸餾水以2 BV/h體積流量淋洗AB-8樹脂,收集洗脫液,測定洗脫液中總黃酮的濃度,計算吸附率。
圖5顯示,pH從3~5.7,總黃酮的解吸率呈現明顯的上升趨勢,然后伴隨pH的增加,解吸率呈現明顯的下降趨勢。其原因可能是酸性過大,容易形成烊鹽,而pH過大會破壞黃酮的化學結構。故pH選擇5.7,即原液的pH。
2.4.4 乙醇體積分數對解吸率的影響 AB-8樹脂濕法裝柱,將70 mL的樣液(總黃酮質量濃度1.076 mg/mL)上樣至預處理的層析柱(2.6 cm × 40 cm),上樣體積流量為2 BV/h,流出液重復上樣一次,2 BV蒸餾水沖洗,3 BV不同濃度的乙醇(30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%)以2 BV/h體積流量進行解吸,收集洗脫液,測定洗脫液中總黃酮的濃度,計算解吸率。
圖6顯示,伴隨乙醇體積分數的增加,解吸率呈現明顯的增加趨勢,當體積分數達到70%時,解吸率最佳,故乙醇體積分數選擇70%。
2.4.5 洗脫液體積對解吸率的影響 AB-8樹脂濕法裝柱,將70 mL的樣液(總黃酮質量濃度1.076 mg/mL)上樣至預處理的層析柱(2.6 cm × 40 cm),上樣體積流量為2 BV/h,流出液重復上樣一次,2 BV蒸餾水沖洗,然后采用1、2、3、4、5 BV體積分數70%的乙醇以2 BV/h體積流量進行解吸,收集洗脫液,測定洗脫液中總黃酮的濃度,計算解吸率。
圖7顯示,伴隨洗脫體積的增加,解吸率呈現明顯的增加趨勢,當洗脫體積達到3 BV時,解吸率最佳,繼續(xù)增加洗脫體積,解吸率變化不大。故洗脫體積選擇3 BV。
2.4.6 洗脫流速對解吸率的影響 AB-8樹脂濕法裝柱,將70 mL的樣液(總黃酮質量濃度1.076 mg/mL)上樣至預處理的層析柱(2.6 cm × 40 cm),上樣體積流量為2 BV/h,流出液重復上樣一次,2 BV蒸餾水沖洗,然后采用70%的乙醇分別以1、2、3、4 BV/h體積流量進行解吸,收集洗脫液,測定洗脫液中總黃酮的濃度,計算解吸率。
圖8顯示,流速為1~2 BV/h時,解吸率較高。伴隨流速的增加,解吸率呈現明顯的下降趨勢。但流速過低,洗脫時間將明顯延長,故流速選擇2 BV/h。
2.5 驗證實驗 選擇三份樣品,每份500 g,在最佳純化工藝條件下,分別進行吸附-解吸實驗,計算純化后漆姑草總黃酮的質量分數,結果平均總黃酮質量分數為75.50%,RSD 為 1.21%,表明本研究所建立的 AB-8 樹脂純化漆姑草總黃酮的方法穩(wěn)定、可靠。見表2。
表2 中試試驗
紫外分光光度法是測定總黃酮含量比較常用的方法,具有操作簡便、高效、快速的特點,已被廣泛應用于黃酮的定量分析。本研究中,通過方法學考察發(fā)現,該法穩(wěn)定性較好,溶液在0~120 min呈色比較穩(wěn)定。實驗的可重復性和儀器精密度良好,加樣回收率達到95.48%~101.25%,可作為測定漆姑草總黃酮的有效方法。
目前,黃酮類化合物的純化主要應用大孔吸附樹脂和聚酰胺樹脂。與聚酰胺樹脂相比,大孔吸附樹脂具有吸附容量大、選擇性好、再生簡便、價格低廉等優(yōu)點,在黃酮類化合物的分離純化中得到廣泛應用[6]。本研究選擇非極性(D101、ADS-5型)、弱極性(AB-8、ADS-17型)以及極性(NKA-9、ADS-F8型)大孔樹脂,系統(tǒng)地研究和比較6種樹脂的吸附和解吸能力,初步考察不同類型樹脂對草果總黃酮的富集效果。結果顯示,AB-8樹脂因其出色的吸附和解吸能力而被選擇為最佳吸附劑,與漆姑草總黃酮極性特征對應。本研究在預試驗基礎上,對上樣液濃度、上樣液體積、上樣液pH、洗脫液乙醇體積分數、洗脫液體積、洗脫流速進行了單因素試驗,結果漆姑草總黃酮純化的最佳工藝條件為:進料溶液在pH值為5.7、上樣液體積6 BV,在25 ℃原始總黃酮濃度為1.076 mg/mL的條件下進行。靜態(tài)洗脫和動態(tài)洗脫溶液選擇為體積分數為70%的乙醇、洗脫液體積3 BV、洗脫流速2 BV/h以提高漆姑草總黃酮的解吸率。通過AB-8樹脂進行動態(tài)吸附和解吸后,最終產品中總黃酮質量分數為75.50%。
總之,本研究以漆姑草總黃酮含量為指標,以分光光度法作為定量分析手段,利用AB-8樹脂開發(fā)了一種從漆姑草中分離純化黃酮類化合物的可行而有效的方法。