大孔吸附树脂在生物活性肽分离纯化中的应用

2012-12-09卢建中

亚太传统医药 2012年1期

吕红，卢建中，张璐，颜梅

（1.江西中医学院，江西南昌 330006；2.江中药业股份有限公司，江西南昌 330096）

大孔吸附树脂是一种有机高分子聚合物，其不溶于酸、不溶于碱、不溶于各种有机溶剂的特性，使得其在物质分离纯化中的应用得到极大发展，20世纪70年代末开始将其应用于中草药成分的分离纯化，对中草药行业起着不容忽视的作用［1］。

1 大孔吸附树脂的性能

大孔吸附树脂是一类新型非离子型高分子吸附剂，是以苯乙烯和丙酸酯为单体，在0.5%的明胶溶液中，加入乙烯苯为交联剂，甲苯、二甲苯为致孔剂，它们相互交联聚合形成的高分子网状孔穴结构，在整个颗粒内部及外部都具有表面活性。其性质介于天然吸附剂（活性炭、硅胶和硅藻土）和离子交换剂之间，吸附特性与天然吸附剂类似，比离子交换剂更容易再生［2］。

大孔吸附树脂的优点如下：①物理化学稳定性高，既不溶于酸和碱，也不溶于各种有机溶剂；②比表面积大，所以其吸附容量大，且吸附和解析速度快；③选择性良好；④条件温和，不会对需分离纯化物质造成形状的改变，且经纯化得到的物质灰分低；⑤可再生，且再生处理方便，使用周期长，节约成本；⑥吸附树脂呈小球状，因此流体阻力比活性炭小，流速较快［3］。

2 大孔吸附树脂的分离纯化原理

大孔吸附树脂是兼并吸附性和分子筛性原理的分离纯化材料，其吸附的实质是一种物体高度分散或表面分子受作用力不均等而产生的表面吸附现象，这种吸附性能是由于范德华引力或生成氢键的结果。而分子筛原理是由于大孔吸附树脂的多孔结构而决定的。通过这种吸附和筛选的原理，根据大孔吸附树脂对有机化合物吸附力的不同及有机化合物分子量的大小，从而达到对有机化合物的分离、纯化、除盐、浓缩等不同目的。大孔吸附树脂表面的亲水性和疏水性决定了其对不同有机化合物的不同的吸附性能，按照大孔吸附树脂表面带的功能基的极性大小和所选用的单体分子架构不同，可以将大孔吸附树脂分为非极性、中级性和极性三类。

3 大孔吸附树脂在生物活性肽分离纯化中的应用

肽是指分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物，是由20种天然氨基酸以不同的组成和排列方式构成的，其中可调节生物体生理功能的肽称为生物活性肽，它们具有多种多样的生物学功能，如激素作用、免疫调节、抗血栓、抗高血压、抗癌、抗病毒、调节血糖等等。因此在生物医药以及保健食品等领域，生物活性肽具有广阔的开发和利用前景［4］。

大孔吸附树脂在生物活性肽中主要用于除盐和分离提纯，特别对于寡肽来说，其分子量小，与盐离子相对纳滤和反渗析等脱盐效果不佳，而采用大孔吸附树脂有很好的效果。根据大孔树脂的极性、孔径等吸附特性，配合不同极性的洗脱剂洗脱，可以分离纯化得到不同极性，即不同疏水性的组分，这对于生物活性肽的分离制备具有重要意义，因为目前已知大部分生物活性肽的生物活性均与疏水性氨基酸密切相关，这也是大孔吸附树脂分离纯化生物活性肽的原理所在。

大孔吸附树脂具有吸附和筛选性能，在分离纯化生物活性肽时具有操作方便、条件温和、吸附容量大、吸附解析速度快、设备简单，且可避免有机溶剂和加热、化学处理过程中造成生物活性肽的活性降低等优点，适合应用于生物活性肽的分离纯化。

3.1 大孔吸附树脂在抗氧化肽分离纯化中的应用

抗氧化肽也称还原肽，在对天然抗氧化剂的研究中，还原肽是目前的热门方向之一。不但具有良好的抗氧化活性，且安全性极高，因而在保健食品以及生物医药领域的应用前景十分广阔。

吴金鸿等［5］采用DA201-C型大孔吸附树脂对乙醇分级的丝胶肽水解液进行脱盐和分离提纯，得到结果：醇溶丝胶肽在40%乙醇阶段洗脱得到的组分清除脂溶性自由基DPPH·活性提高10%；水溶性的纯沉丝胶肽在30%和40%乙醇阶段洗脱得到的组分还原力提高2.5倍。吴金鸿等［6］还采用DA201-C型大孔吸附树脂对醇溶丝胶肽的分子量小于500Da的寡肽混合物进行除盐和初步分离，除盐效果佳，并得到三个提纯的组分。苗欣等［7］采用DA201-C型大孔吸附树脂对花生粕发酵的超滤液进行脱盐处理，动态吸附实验表明，上样浓度为6mg／mL，上样流速为1mL／min时效果最好。同时测得用75%乙醇洗脱得到的组分的DPPH·清除率和还原能力最强。苑成伟等［8］研究了大孔型弱酸性丙烯酸系阳离子树脂（D001）分离纯化谷胱甘肽（GSH）的工艺条件，得出其最佳工艺条件为上柱液pH为5.0，树脂柱高度为15cm，流速为3.5mL／min。得到的收集液经浓缩干燥后谷胱甘肽纯度提高至90.9%，谷胱甘肽平均收率为70.6%，说明分离纯化工艺可行。

3.2 大孔吸附树脂在抗菌肽分离纯化中的应用

抗菌肽又叫抗微生物肽，肽抗生素，是指具有抵御外界微生物侵害、清除体内突变细胞的一类小分子肽。抗菌肽具有广谱抗菌活性，对细菌有很强的杀伤作用，尤其是其对某些耐药性病原菌的杀灭作用更引起了人们的重视。除此之外，人们还发现，某些抗菌肽对部分病毒、真菌、原虫和癌细胞等有杀灭作用，甚至能提高免疫力、加速伤口愈合过程，所以抗菌肽在医学上有良好的应用前景。

过振宇等［9］用6种不同型号的大孔吸附树脂比较对家蝇抗菌肽的吸附解析特性，发现D101型大孔吸附树脂性能优于其他5种。王晖等［10］以D3520型和D4020型大孔吸附树脂为吸附剂，均可有效吸附发酵液中的乳链菌肽，得到在30℃ 、pH2.5时，吸附剂用量为60mL发酵液／g干树脂时，D3520型和D4020型大孔吸附树脂对发酵液中乳链菌肽的吸附率可达90%。滤去吸附残液，对于D3520型大孔吸附树脂，解吸剂用量为30mL／g干树脂，用80%乙醇洗脱，最大静态解吸率为63%；对于D4020型大孔吸附树脂，解吸剂用量为40mL／g干树脂，使用60%乙醇洗脱，最大静态解吸率为65%。

3.3 大孔吸附树脂在抗高血压肽分离纯化中的应用

抗高血压肽又称为血管紧张素转化酶抑制肽，是从食物蛋白中分离出来的一类具有明显降低血压功效的多肽物质，除降压功能以外，该类抗高血压肽往往还具有促进免疫、抗凝血和抗肿瘤等功能。

赵利等［11］利用DA201-C大孔吸附树脂对酪蛋白非磷肽（CNPPs）脱盐并进行分离分级，其脱盐率在97%以上，回收率达到95%，在不同体积分数的乙醇进行阶段洗脱，酪蛋白非磷肽均可以分离出3个组分。赵一明等［12］也采用DA201-C大孔吸附树脂对酪蛋白非磷肽进行脱盐处理，其脱盐率达到95.40%，回收率达到85%以上，ACE抑制活性得到提高，所以，采用大孔吸附树脂进行酪蛋白非磷肽的脱盐处理是一种简便有效的方法。陈季旺等采用9种大孔吸附树脂吸附大米降压肽，最后结果显示NKA型大孔吸附树脂对大米降压肽的吸附效果较好，大米降压肽中灰分含量由脱盐前的16.64%减少到脱盐后的2.32%，脱盐效果良好。

除此之外，大孔吸附树脂还可用于大豆肽、花生水解蛋白、鹿茸血肽等的分离纯化，均得到满意的效果。