咪唑类离子液体-β-环糊精聚合物固相萃取-紫外分光光度法测定药品和食品中芦丁

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(南通市疾病预防控制中心, 南通 226000)

芦丁是类黄酮化合物的一种,分布于槐米、荞麦、芸香草中,是天然的抗氧化剂。芦丁能降低毛细血管通透性和脆性,促进细胞增生和防止血细胞凝聚,具有抗炎、抗过敏、利尿、解痉、镇咳、降血脂等方面的作用[1]。临床上芦丁主要用于高血压病的辅助治疗,预防和治疗糖尿病及合并高血脂症。医药工业中用芦丁作原料生产芦丁片、维脑路通(曲克芦丁)、芦丁镁铬盐等心血管药物[2]。由于芦丁的这些治疗和预防作用,人们常用富含芦丁的药食两用植物作保健品,如常见的苦荞。

因芦丁在医药及食品领域的广泛应用,研究实际样品中芦丁的测定方法具有重要的意义。目前芦丁的测定方法有毛细管电泳法[3]、高效液相色谱法[4]、电化学方法[5]、紫外分光光度法[6]等。其中紫外分光光度法具有操作简单、结果稳定、分析成本低、易于普及等优点。但由于实际样品中存在基体干扰,紫外分光光度法常与分离富集技术联用,以提高方法的选择性和灵敏度。

固相萃取(SPE)因具有重现性好、操作简便、应用范围广等特点,在分离富集技术领域的应用越来越多[7]。常见的固相萃取材料包括沸石、螯合树脂、活性炭、环糊精聚合物等。环糊精聚合物(CDCP)因自身的物理化学特性(结合位点多,价格低廉等),作为固相萃取材料广泛应用于分离、分析样品中的金属元素、有机化合物[8]。近年来功能化环糊精逐渐成为超分子领域新热点,以环糊精分子作为骨架进行选择性修饰,构建新型超分子,既保持了环糊精自身的疏水性空腔,又体现了修饰基团的特性,性能往往优于母体环糊精。

本工作合成了咪唑类离子液体([C6min][PF6]),应用浸渍法制得咪唑类离子液体-β-环糊精聚合物(IL-β-CDCP),建立IL-β-CDCP固相萃取-紫外分光光度法测定芦丁的方法。

1 试验部分

1．1 仪器与试剂

SHA-BA型数显恒温振荡器;TU-1905型紫外分光光度计;Tensor 27型红外光谱仪。

芦丁标准储备溶液:1.000 g·L-1,称取芦丁标准品(纯度大于99.0%) 100.0 mg于100 mL容量瓶中,用乙醇溶解并稀释至刻度,于4 ℃冰箱中保存。

所用试剂均为分析纯,试验用水为纯水。

1．2 试验方法

1．2．1 IL-β-CDCP聚合物制备

[9]方法合成并进行表征。

1．2．2 样品制备

将20粒复方芦丁片研磨至粉末状,称取试样1.000 0 g至50 mL锥形瓶中,加入乙醇15 mL超声提取1 h,离心并氮吹至近干,用pH 4.0的乙酸-乙酸钠缓冲溶液定容至100 mL。

称取粉碎均匀的苦荞挂面试样2.000 0 g至50 mL锥形瓶中,加入乙醇15 mL超声提取1 h,离心并氮吹至近干,用pH 4.0的乙酸-乙酸钠缓冲溶液定容至100 mL。

1．2．3 芦丁吸附-洗脱步骤

称取IL-β-CDCP 0.1 g于离心管中,加入一定量的1.0 mg·L-1芦丁标准溶液,用pH 4.0的乙酸-乙酸钠缓冲溶液(调节pH至4.0)定容至40 mL,于15.0 ℃水浴振荡10.0 min,离心分离,取上层清液,用紫外分光光度法测定(测定波长为342 nm),得到芦丁的质量分数为w0。吸附了芦丁的IL-β-CDCP(下层)中加入乙醇4.0 mL,于35.0 ℃水浴振荡10.0 min,洗脱液用紫外分光光度法测定(测定波长为360 nm),得到芦丁的质量分数为w,吸附率、脱附率分别按公式(1)、公式(2)计算:

E=(m0-m1)/m0×100(1)

E0=m2/(m0-m1)×100(2)

式中:E为吸附率,%;E0为脱附率,%;m0为溶液中加入芦丁的质量,g;m1为IL-β-CDCP吸附后上层清液中芦丁的质量,g;m2为洗脱后洗脱液中芦丁的质量,g。

2 结果与讨论

2．1 吸附条件的选择

试验考察了酸度、温度、溶液体积等吸附条件对IL-β-CDCP吸附芦丁吸附率的影响,并与β-CDCP吸附芦丁的吸附率进行了比较。

2．1．1 酸度

不同pH(pH为2.0～12.0)对IL-β-CDCP吸附芦丁有显著的影响。两种聚合物对芦丁的吸附效果都是随pH增大而递减,且IL-β-CDCP对芦丁的吸附率明显高于相同pH下β-CDCP对芦丁的吸附率。当溶液pH为2.0～6.0时,IL-β-CDCP的吸附率为90%以上;pH为4.0时,IL-β-CDCP的吸附率为92.0%。由于芦丁的解离常数(pKa)为4.3,在pH小于4.3时,芦丁主要以分子形式存在,其分子形式的疏水性大于离子形式的疏水性,更易于被IL-β-CDCP吸附[10]。试验选择在pH 4.0的乙酸-乙酸钠缓冲溶液的环境下进行测定。

2．1．2 样品溶液体积

样品溶液体积与洗脱液的比例越大,该方法对芦丁的富集效果越好。固定芦丁的质量为10.0 μg,考察了样品溶液体积为5～65 mL时对芦丁吸附率的影响。结果表明:样品溶液体积为5～40 mL时,吸附率为92.0%。试验选择样品溶液体积40 mL。

2．1．3 吸附温度和吸附时间

试验考察了吸附温度为5.0～50.0℃时IL-β-CDCP对芦丁的吸附情况。结果表明:随温度的升高,吸附率递减;吸附温度为5.0～15.0 ℃时,吸附率不小于92%。试验选择吸附温度为15.0 ℃。

试验还进行了IL-β-CDCP的吸附动力学研究,结果表明:吸附过程在10.0 min内完成,并且在1.0 h内吸附率保持稳定(92.0%)。试验选择吸附时间为10.0 min。

2．1．4 吸附容量

试验计算了IL-β-CDCP对芦丁的吸附容量(1.0 g IL-β-CDCP吸附芦丁的最大量)。结果表明:当体系中芦丁的质量浓度为30.0 mg·L-1时,吸附达到饱和,IL-β-CDCP对芦丁吸附容量是12.0 mg·g-1。

2．2 洗脱条件的选择

2．2．1 洗脱剂

试验考察了10 g·L-1溴化十六烷三甲基铵(CTAB)溶液,2.0 mol·L-1氢氧化钠溶液、甲醇、乙醇的洗脱效率。结果表明:上述不同的洗脱剂的脱附率依次为24.0%,59.0%,81.0%,94.0%。试验选择乙醇作为洗脱剂。

试验考察了洗脱剂的体积为2.0～10.0 mL时对洗脱效率的影响。结果表明:洗脱剂体积为4.0 mL时,洗脱效率为94.0%。试验选择洗脱剂体积为4.0 mL。预富集倍数(吸附前样品体积除以洗脱体积)为10。

2．2．2 洗脱温度及洗脱时间

试验考察了洗脱温度为25.0～60.0 ℃时对芦丁的洗脱情况。结果表明:随洗脱温度的升高,脱附率递增;洗脱温度为35.0～60.0 ℃时,脱附率不小于94%。试验选择洗脱温度为35.0 ℃。

试验考察了洗脱时间为5.0～60.0 min时对芦丁洗脱情况的影响。结果表明:随洗脱时间的增加,洗脱过程在10.0 min内完成,并且在1.0 h内脱附率保持稳定(94.0%)。试验选择洗脱时间为10.0 min。

2．3 IL-β-CDCP的重复利用

IL-β-CDCP经6次洗脱后,对芦丁的吸附率保持在85.0%以上,表明IL-β-CDCP有良好的重复利用性能。

2．4 标准曲线和检出限

按试验方法对芦丁标准溶液系列进行测定,并绘制标准曲线。结果表明:芦丁的线性范围为0.06～7.0 mg·L-1,线性回归方程为y=0.420x+0.129,相关系数为0.996 1。方法的检出限(3s/k)为8.1 μg·L-1。

与其他文献方法比较[4,11-13],本方法具有比直接紫外分光光度法检出限低、实用性更强,比高效液相色谱法线性范围宽、操作简单的优势。

2．5 样品分析

按试验方法对复方芦丁片及苦荞挂面样品进行测定,并与高效液相色谱法(HPLC)[1]进行对比,样品分析结果见表1。

表1 样品分析结果(n=6)Tab. 1 Analytical results of the samples(n=6)

2．6 IL-β-CDCP-芦丁的包合作用

通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)及包合常数讨论IL-β-CDCP与芦丁之间的相互作用。

2．6．1 FTIR

IL-β-CDCP、IL-β-CDCP-芦丁、芦丁的红外光谱图见图1。

由图1可知:IL-β-CDCP-芦丁在1 574～1 618 cm-1处有芦丁结构里苯环的σC=C吸收峰,3 390 cm-1处峰形变强,这些改变说明芦丁进入了IL-β-CDCP的空腔中。

2．6．2 包合常数

包合常数(K)是决定环糊精与客体包合性质的重要参数,K越大越易形成包合物。包合常数可通过紫外-可见分光光度法和Hildebrrand-Benesi方程获得[14]。

β-CD、IL-β-CD的浓度与吸光度的双倒数曲线见图2。

(a) IL-β-CDCP (b) IL-β-CDCP-芦丁 (c) 芦丁 图1 IL-β-CDCP、IL-β-CDCP-芦丁、芦丁的红外光谱Fig. 1 FTIR spectra of IL-β-CDCP, IL-β-CDCP-rutin and rutin

图2 双倒数曲线Fig. 2 Double reciprocal plots

由图2可知:双倒数曲线中β-CD、IL-β-CD的浓度的倒数与吸光度的倒数呈线性关系,相关系数分别为0.994 8,0.996 7。β-CD、IL-β-CD对芦丁形成了包合比为1∶1的包合物,由所得直线的斜率与截距计算得β-CD对芦丁的包合常数为1.36×103L·mol-1,IL-β-CD对芦丁的包合常数为1.72×103L·mol-1。包合常数反应了主体分子对客体结合能力的强弱,由此可以说明IL-β-CD对芦丁的包合能力强于β-CD对芦丁的包合能力。

本方法操作简单、稳定性好,增加了被测物与离子液体的接触面积,减少了离子液体的使用量和在水中的损失。

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