分离纯化甜叶菊甙树脂的筛选

李洪飞，孙大庆，张丽萍

(黑龙江八一农垦大学 黑龙江省农产品加工工程技术研究中心，黑龙江 大庆 163319)

甜叶菊甙，又称甜菊糖甙，是从菊科草本植物甜叶菊中提取的由各种双萜配基构成的配糖体混合物，甜度为蔗糖的300倍，是一种天然甜味剂［1，2］，具有高甜度、低热量、无毒、无副作用等特点，对高血压、糖尿病等有显著疗效［3，4］，被誉为“世界第三糖源”。甜叶菊甙提取液含有大量的杂质，需分离纯化［5］。在分离纯化介质中，大孔吸附树脂的孔径与比表面积都比较大，树脂内部是三维空间立体孔结构，有很多优点［6］。目前最有效的方法是利用大孔吸附树脂对甜叶菊甙提取液进行提纯。本研究对提纯甜叶菊甙树脂的吸附、脱色及提纯性能进行综合分析，以期找到一种适合分离纯化甜叶菊甙的固定相。

1 材料与方法

1．1 主要试剂与仪器

大孔吸附树脂(ADS-7、ADS-8、ADS-17、AB-8、D-06，天津南开大学树脂厂)，电子天平(AR2140，梅特勒-托利仪器有限公司)，制备色谱分离系统(DKS24，大庆三星机械制造有限公司)，紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)，安捷伦1200s液相色谱仪(德国)，pH 计(Seven Multi，梅特勒-托利仪器有限公司)，蒽酮、硫酸、无水乙醇、氢氧化钠、盐酸等均为分析纯，乙腈为色谱纯。

1．2 检测方法

1．2．1 甜叶菊甙纯度的测定方法

采用高效液相色谱法［7］。

1．2．2 树脂吸附量计算

树脂吸附量的计算公式如下:

式中Q为吸附量(mg/mL);ρ0为吸附前样液中甜叶菊甙的质量浓度(mg/mL);ρe为吸附平衡后样液中甜叶菊甙的质量浓度(mg/mL);Vi为样液的体积(mL);V为湿树脂的体积(mL)。

1．2．3 解吸率计算

解吸率的计算公式如下:

式中 ρd为解吸液中甜叶菊甙的质量浓度(mg/mL);Vd为解吸液的体积(mL);Q为树脂的吸附量;V为树脂柱中湿树脂的体积(mL);D为解吸率(%)。

1．2．4 脱色率计算

采用紫外分光光度计法［8］，甜叶菊甙提取液的脱色率计算公式如下:

式中A0为甜叶菊甙提取液脱色前吸光度，A1为脱色后吸光度，X为脱色率(%)。

1．3 实验方法

1．3．1 大孔吸附树脂的预处理

将干树脂置于95%的乙醇中浸泡24 h，使之充分溶胀，去除上层漂浮的杂质和破碎的树脂，以去离子水充分漂洗至中性，备用。

1．3．2 不同树脂对甜叶菊甙静态吸附性能的研究

委员会的工程师，以及撰写美国地质调查局补充公告的工程师（见 Humphrey，1907）很快认识到几个原理。第一个原理是架构良好的高层钢结构建筑（由私人公司建造的一般商业建筑）在地震中表现相当好，特别是那些在较低楼层有很好支撑的钢结构（Humphrey，1907）。第二个原理是深桩作为 “人造土地地基结构的价值”。尽管软土中的震动强度更强，但他们注意到许多被液化毁坏的街道上的缆车轨道（深桩基础支撑）通常都保持畅通（并充当人行道）。类似的还有，他们报告说，人造土地上的 “一流现代建筑”“建在深桩上而板架结构并不受其墙或框架损伤的威胁”（Ⅰ卷，235页）。

分别称取预处理后的湿树脂ADS-8、ADS-7、ADS-17、AB-8和D-06各10 mL，置于250 mL具塞三角瓶中，加入50 mL甜叶菊甙提取液，于180 r/min、28℃ 的摇床中振摇10 h，使树脂充分吸附甜叶菊甙，吸附结束后，减压过滤，滤出残液。测定吸附前后溶液中的甜叶菊甙含量，计算树脂吸附量。

1．3．3 不同树脂对甜叶菊甙动态吸附性能的研究

分别将 ADS-8、ADS-7、ADS-17、AB-8 和 D-06 吸附树脂装入色谱柱(500 mm×16 mm)中，将色谱柱充填饱满，用乙醇洗至流出液加水不混浊为止，去离子水洗至流出液不含乙醇。以2 BV/h的流速将制备的甜叶菊甙提取液泵入色谱柱中进行吸附，待流出液与甜叶菊甙提取液相同时，停止吸附，此时树脂吸附饱和，记录各树脂吸附饱和时间。

1．3．4 不同树脂对甜叶菊甙提取液脱色性能的研究湿法填充色谱柱500 mm×10 mm一根，填料分别为 ADS-8、ADS-7、ADS-17、AB-8 和 D-06 树脂。将甜叶菊甙提取液，以2 BV/h的流速流经色谱柱，分段收集流出液，直至树脂吸附饱和，计算提取液中呈色物质的脱色率。

1．3．5 不同树脂对甜叶菊甙提取液提纯性能的研究湿法填充色谱柱500 mm×10 mm一根，填料为五种树脂。将甜叶菊甙提取液，以2 BV/h的流速流经色谱柱，直至树脂吸附饱和，然后用去离子水将色谱柱冲洗干净，用70%乙醇进行解吸，收集解吸液，用高效液相色谱法测定甜叶菊甙的纯度。

2 结果与分析

2．1 大孔树脂的筛选结果

通过静态吸附、动态吸附和脱色实验来选择最适合的大孔树脂，技术参数见表1。

表1 大孔树脂型号及物理参数

2．1．1 树脂静态吸附结果

图1 五种树脂对甜叶菊甙静态吸附能力的比较

2．1．2 树脂动态吸附结果

在不同树脂动态吸附试验的五点三次重复的因素分析中，采用SAS8.2统计系统进行分析，得出F=329.01、P＜0.001，说明不同树脂对甜叶菊甙吸附量的影响显著。在树脂量、甜叶菊甙浓度一定的条件下，达到饱和吸附的时间越短，说明树脂吸附能力越弱，由表2可知，树脂的吸附能力由强到弱为:AB-8＞ADS-7＞D-06＞ADS-8＞ADS-17。

表2 五种树脂的饱和吸附时间

2．1．3 树脂脱色性能研究结果

由图2可知，大孔吸附树脂对甜叶菊甙提取液都有一定的脱色效果，其中以强极性树脂ADS-7脱色效果最好，当流出液为1 BV时脱色率为87.6%，当流出液为6 BV时吸附饱和时脱色率保持在72.8%，中级性树脂ADS-17脱色性能次之，弱极性树脂AB-8和非极性树脂ADS-8、D-06较差。树脂的极性对脱色率有较大的影响，表明甜叶菊甙提取液中的色素可能以强极性色素为主，ADS-7树脂的吸附能力最强，在工艺生产中可极大节省脱色的成本，增加产值。

图2 五种树脂脱色性能的比较

2．1．4 树脂提纯性能研究结果

由表3可知，五种树脂装填的色谱柱解吸液中，甜叶菊甙的纯度由高到低顺序为ADS-7＞ADS-17＞AB-8＞ADS-8＞D-06，说明ADS-7树脂对色素具有很强的吸附能力，由于其有适量碱性基团，在用乙醇解吸时只有少量的色素被洗脱下来。ADS-7色谱柱解吸液中甜叶菊甙的纯度最高为80.23%，提纯能力最强。

树脂静态、动态和脱色提纯实验数据进一步证明ADS-7树脂的优越性，尽管其吸附量不是最大，但考虑到脱色和提纯能力，确定ADS-7树脂为吸附提纯甜叶菊甙的固定相。

表3 五种树脂提纯性能比较

3 结论

通过对树脂的静态吸附、动态吸附、脱色与提纯能力的考察，以吸附量、脱色率和甜叶菊甙纯度为指标，确定ADS-7树脂为提纯甜叶菊甙的最佳固定相。实际上，关于提纯甜叶菊甙的研究成果有很多，其中采用AB-8树脂［9］对甜叶菊甙进行提纯，纯度可达到64.1%;以M-35树脂为固定相进行甜叶菊甙的分离纯化，纯度可达到75.6%［10］;采用709型吸附树脂对甜叶菊甙提取液进行提纯［11］，纯度可达到74.1%。本研究采用ADS-7树脂，分离的甜叶菊甙纯度达到80.23%，比之前的研究有较大提高。

［1］高金燕，陈红兵．天然植物中的甜菊苷和抑甜糖苷［J］．林产化工通讯，2005，39(2):37 －41．

［2］倪军明，李军平．甜菊糖工业发展现状与前景［J］．广州食品工业科技，2004，20(39):156 －158．

［3］丁宁，郝再彬，陈秀华．甜叶菊及其糖苷的研究与发展［J］．上海农业科技，2005，(4):8 －10．

［4］马磊，石岩．甜叶菊的综合开发利用［J］．中国糖料，2009，(1):68 －72．

［5］邵佩霞，徐仲伟，王永华，等．甜叶菊水提液的高效絮凝新工艺研究［J］．食品工业，2009，(2):11－14．

［6］张志东，楚敏，宋素琴，等．SP825大孔树脂静态吸附甘草总黄酮的研究［J］．农产品加工，2007，(8):15 －17．

［7］姜华．甜叶菊有效部位制备工艺及化学成分与质量控制方法研究［D］．北京:北京中医药大学，2007．

［8］张强华，熊清平，石莹莹．大孔树脂对甜菊糖苷溶液的脱色研究［J］．食品工业科技，2011，32(5):249 －252．

［9］张丽娜，于涛，高冷，等．从甜菊叶中提取和精制甜菊苷的工艺研究［J］．中国调味品，2008，(1):58－60．

［10］徐仲伟．甜菊糖甙的提取精制新工艺及酶法改性研究［D］．广州:华南理工大学，2009．

［11］伏军芳．甜菊糖苷的提取纯化工艺研究［D］．兰州:西北师范大学，2010，27(2):80 －83．