虎杖中白藜芦醇的吸附特性和稳定性研究

杜苏萌 王媛 任勇 李建鹏 王燕子

摘要 [目的]研究用大孔树脂吸附分离虎杖中白藜芦醇的特性及其稳定性。[方法]分析大孔树脂对白藜芦醇的吸附曲线，分析流速、乙醇体积分数、提取时间、提取温度、pH等因素对大孔树脂吸附白藜芦醇的影响。[结果]AB-8树脂对虎杖中白藜芦醇的吸附更接近单分子层吸附。以1.5 mL/min流速通过层析柱时吸附率更高，用70%乙醇提取虎杖中白藜芦醇时提取率最高，3 h是最佳提取时间；60 ℃是最佳提取温度；pH为4时白藜芦醇提取率最高。稳定性研究表明，白藜芦醇在酸性条件下保存浓度基本不变。[结论]用大孔树脂吸附分离白藜芦醇具有一定的优势。

关键词 虎杖；白藜芦醇；吸附；稳定性；大孔树脂

中图分类号 S567.23+6；Q599 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）13-0130-03

Research on the Adsorption Characteristics and Stability of Resveratrol from Polygonum cuspidatum

DU Su-meng， WANG Yuan， REN Yong et al

（Department of Environmental and Safety Engineering，Taiyuan Institute of Technology，Taiyuan，Shanxi 030008）

Abstract [Objective]The research aimed to study the adsorption characteristics and stability of resveratrol from Polygonum cuspidatum by macroporous resin adsorption.[Method]The adsorption curve of resveratrol was analyzed by macroporous resin.The effects of flow rate，ethanol volumn fraction，extraction time，extraction temperature and pH on the adsorption of resveratrol by macroporous resin were analyzed.[Result]The adsorption of AB-8 resin for resveratrol was more close to the monolayer adsorption.When the flow rate was 1.5 mL/min， the adsorption rate was higher； extraction rate of resveratrol from Polygonum cuspidatum with 70% ethanol was the highest；3 h was the optimum extraction time； 60 ℃ was the optimum extraction temperature； when the pH was 4， extraction rate of resveratrol was highest.Stability research showed that resveratrol concentration kept unchanged under acidic conditions.[Conclution]Adsorption and separation of resveratrol by macroporous resin has some advantages.

Key words Polygonum cuspidatum；Resveratrol；Adsorption；Stability；Macroporous resin

白藜蘆醇是植物受到外界刺激而产生的一种植物抗毒素[1-2]，1940年首次从毛叶藜芦根部分离得到[3-5]，目前已在虎杖、葡萄、花生等至少72种植物中发现白藜芦醇的存在[6-7]。研究表明，白藜芦醇具有多种药理活性[1-2]，可预防癌症的发生及发展，具有广泛的应用价值，市场需求量大。白藜芦醇的提取方法有微波辅助法、超声提取法、超临界CO2萃取法、酶法、有机溶剂提取法[8-10]。大孔树脂是20世纪60年代末发展起来的一类新型树脂[11]，具有物理化学性质稳定、吸附和交换容量大、比表面积大、吸附速度快、选择性好、吸附条件温和、再生容易、强度好等优点，广泛用于天然植物中各种活性成分的提取与纯化[12]。笔者研究AB-8树脂吸附葡萄和虎杖中白藜芦醇的吸附特性、吸附的影响因素，寻找AB-8大孔树脂吸附白藜芦醇的最优条件，为更好地提取和分离白藜芦醇提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试材。虎杖（荣华大药房）；葡萄（市售）；AB-8大孔树脂（食品级，天津南大树脂科技有限公司）。

1.1.2 主要仪器。蠕动泵（兰格恒流泵有限公司），离心机（无锡市龙泰化工机械设备有限公司），pH酸度计（PHS-3C，上海平轩科学仪器有限公司），紫外分光光度计（上海美析仪器），层析柱（规格1.5 cm×20 cm，太原兴昌盛仪器有限公司）。

1.1.3 主要试剂。白藜芦醇对照品（德斯特生物，纯度98%以上），乙醇（分析纯），水为去离子水，其他试剂为分析纯。

1.2 方法

1.2.1 白藜芦醇标准曲线的绘制。精密吸取白藜芦醇对照品溶液5 mg/mL，分别稀释成0.05、0.10、0.20、0.40、0.60、0.80 mg/mL的溶液，依次在紫外分光光度计306 nm处测定各浓度的吸光值，平行测定3次，求平均值，以白藜芦醇标准品浓度（mg/L）为横坐标、吸光度为纵坐标绘制标准曲线，得出线性回归方程。

1.2.2 白藜芦醇的提取。把虎杖烘干粉碎，过40目筛，准确称取2 g置于250 mL锥形瓶中，每次加入50 mL体积分数为70%的乙醇，60 ℃下水浴加热3 h，多次提取，直至提取液中不含白藜芦醇为止，合并各次提取液，测定吸光度，根据标准曲线方程计算出白藜芦醇浓度。提取率的计算公式如下：

式中，m1为2 g虎杖中总白藜蘆醇的质量；m2为每次从2 g虎杖中提取出的白藜芦醇的质量。

1.2.3 白藜芦醇的吸附。取经预处理的AB-8型湿树脂2.0 g，装入15 mm×200 mm层析柱中，加入白藜芦醇提取液25 mL，置于恒温振荡器上振荡（45 ℃、180 r/min）吸附白藜芦醇，4 h后过滤，得滤液1，测定滤液1中白藜芦醇质量浓度，计算吸附量Q。滤去粗提液后的树脂经蒸馏水洗2次，滤干，精密加入70%乙醇溶液50 mL，在相同的条件下解吸2 h后过滤，得滤液2，测定滤液2中白藜芦醇的质量浓度。根据吸附量计算吸附率和解吸率，研究树脂的吸附动力学，相关计算公式如下：

式中，Q为白藜芦醇吸附量（mg/g湿树脂）；C0为起始质量浓度（mg/mL）；C1为滤液1的质量浓度（mg/mL）；C2为滤液2的质量浓度（mg/mL）；V1为吸附溶液体积（mL）；V2为解吸溶液体积（mL）；m为树脂质量（g）。

1.2.4 白藜芦醇吸附等温线。吸附等温线是在293 K温度下，分别用50 mL 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 mg/mL的白藜芦醇溶液，以1.5 mL/min的流速通过装有20 g树脂的层析柱进行吸附试验，收集50 mL流出液，测定白藜芦醇浓度。

1.2.5 各因素对白藜芦醇吸附率的影响。

1.2.5.1 白藜芦醇溶液流速。把50 mL浓度为1 mg/mL的白藜芦醇溶液，分别以流速为1.5、2.7、3.5、6.0、7.2 mL/min通过装有20 g的AB-8大孔树脂的层析柱，收集50 mL流出液，测定吸光度，根据标准曲线方程计算出白藜芦醇浓度，并根据公式（3）计算吸附率。

1.2.5.2 乙醇体积分数。将95%乙醇溶液分别用水稀释至30%、40%、60%、70%、80%，称取5份虎杖粗粉，每份5 g，分别加入50 mL不同浓度的乙醇水溶液，在60 ℃下提取1 h，测定不同乙醇体积分数的白藜芦醇提取率。

1.2.5.3 提取时间。称取6份虎杖粗粉，每份5 g，分别在0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 h提取白藜芦醇，计算白藜芦醇提取率。

1.2.5.4 提取温度。称取4份虎杖粗粉，每份5 g，用70%乙醇分别在40、50、60、70 ℃下浸提3 h，测定白藜芦醇浓度，计算提取率。

1.2.5.5 pH。白藜芦醇起始浓度一定时，分别在pH为3、4、5、6、7时，以1.5 mL/min流速通过层析柱，测定白藜芦醇吸附率。

1.2.6 pH对芦醇浓度稳定性的影响。用白藜芦醇标准品配制3份pH分别为3、7、11且初始浓度为10 mg/mL的溶液，并在20、30、50、100、150 min时测定浓度。

2 结果与分析

2.1 白藜芦醇标准曲线的绘制 按照“1.2.1”方法操作，以白藜芦醇标准品浓度为横坐标（x）、吸光度为纵坐标（y）绘制标准曲线如图1所示，计算线性回归方程为y=0.193 3x+0354 4（R2=0.955 1），表明白藜芦醇浓度在0.05～0.80 mg/mL呈现良好的线性关系。

2.2 白藜芦醇的提取 按照“1.2.2”方法操作，根据总提取液的吸光度，由标准曲线方程计算出2 g虎杖中白藜芦醇含量为45.29 mg。

2.3 白藜芦醇的吸附等温线 按照方法“1.2.4”操作，以溶液浓度为横坐标、吸附量为纵坐标绘制吸附等温线（图2），结果表明，随着吸附溶液浓度的增加，吸附量也随着增加，但当溶液浓度增加至0.4 mg/mL时，再增加溶液浓度吸附量不变，说明大孔树脂已经吸附饱和，根据曲线特征，AB-8大孔树脂吸附白藜芦醇属于单分子层吸附。

2.4 各因素对白藜芦醇吸附的影响

2.4.1 白藜芦醇溶液流速对其吸附的影响。按照“1.2.5.1”方法操作，吸附率计算参照公式（3）进行，以流速为横坐标、吸附率为纵坐标绘制曲线。结果表明（图3），当流速为1.5 mL/min时吸附率最高，随着流速的增加吸附率不断降低，当流速达7.2 mL/min及以上时，吸附率几乎降为65%以下。因此，白藜芦醇溶液的最佳流速是1.5 mL/min。

2.4.2 乙醇体积分数对白藜芦醇提取率的影响。按照“1.2.5.2”方法操作，提取率计算参照公式（1）进行，以乙醇体积分数为横坐标、提取率为纵坐标绘制曲线。结果表明（图4），在乙醇体积分数为30%～70%时，随着乙醇体积含量的增加提取率也随着增加，到70%乙醇时提取率最大，此时再增加乙醇体积分数提取率反而下降。因此，最适宜的乙醇体积分数为70%。

2.4.3 提取时间对白藜芦醇提取率的影响。按照“1.2.5.3”方法操作，提取率计算参照公式（1）进行，以提取时间为横坐标、提取率为纵坐标绘制曲线。结果表明（图5），随着提取时间的延长，提取率增加，当提取时间为3 h时，提取率达到最大，此时再延长提取时间提取率不变。因此，最佳提取时间为3 h。

2.4.4 提取温度对白藜芦醇提取率的影响。按照“1.2.5.4”方法操作，提取率计算参照公式（1）进行，以提取温度为横坐标、提取率为纵坐标绘制曲线。结果表明（图6），在提取温度为40～60 ℃时，随着温度的提升，提取率增加，当温度达60 ℃时提取率最高；当温度超过60 ℃时，提取率出现下降的趋势。因此，最佳的提取温度为60 ℃。

2.4.5 pH对白藜芦醇吸附率的影响。按照“1.2.5.5”方法操作，吸附率计算参照公式（3）进行，以pH为横坐标、吸附率为纵坐标绘制曲线。结果表明（图7），pH为4时，吸附率最高，当pH低于4或高于4时，提取率均明显呈现下降的趋势。因此，白藜芦醇吸附的最適pH为4。

2.5 pH对白藜芦醇浓度稳定性的影响 按照“1.2.6”方法操作进行，以放置时间为横坐标、白藜芦醇浓度为纵坐标绘制曲线。结果表明（图8），白藜芦醇溶液pH为3时，随着保存时间的延长，白藜芦醇浓度出现缓慢下降的趋势，基本保持不变；当白藜芦醇溶液pH为11时，随着溶液保存时间的延长，白藜芦醇溶液浓度变化很大，从10.0 mg/mL降至8.7 mg/mL；当白藜芦醇溶液pH为7时，白藜芦醇溶液随着保存时间的延长，浓度也随之有所下降，但下降幅度不及pH为11时。

3 结论与讨论

该研究发现AB-8树脂对虎杖中白藜芦醇的吸附等温曲线更接近单分子层吸附，所以推测大孔树脂吸附白藜芦醇属于物理吸附，依赖大孔树脂和白藜芦醇之间的范德华引力吸附。

研究不同因素对白藜芦醇吸附的影响发现，以1.5 mL/min流速通过层析柱时吸附率最高，流速越高可能导致大孔树脂和白藜芦醇之间来不及吸附，便被大的流速冲击下来，所以流速对吸附有影响，提取时要选择合适的流速；乙醇体积分数对白藜芦醇提取也有影响，通常70%乙醇提取的白藜芦醇最高；提取时间对提取率也有影响，在3 h时提取率最高，时间超过3 h时，提取率基本不变，可能乙醇对白藜芦醇的提取是一个慢慢浸提的过程，超过一定时间可以达到充分提取，所以在提取白藜芦醇时根据具体称量的原材料克数，需要摸索最佳提取时间；提取温度对白藜芦醇提取率也有一定影响，在60 ℃时提取率最高，高于或低于60 ℃提取率都不佳，可能白藜芦醇在这个温度下溶解性更好，超过这个温度可能会破坏白藜芦醇的结构；pH为4时吸附率最高，可能在这个pH时白藜芦醇和大孔树脂之间的引力最大，所以在提取纯化白藜芦醇时要控制好pH，否则会造成白藜芦醇的流失。

白藜芦醇溶液在中性和碱性条件下长期保存浓度会降低，而在酸性条件下保存，浓度基本保持不变。白藜芦醇是一种多酚类物质，可能在酸性条件下保存时，有助于保护其结构，所以在具体保存白藜芦醇溶液时要控制合理pH，否则会造成白藜芦醇损失。

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