以曲札苷为评价指标的大孔树脂再生工艺优化

2019-07-08沈志伟方芳龚云麒

中国民族民间医药·下半月 2019年4期

沈志伟方芳龚云麒

【摘要】目的：优化D101及ADS-7大孔树脂的再生工艺，提高树脂利用率，节约生产成本。方法：以树脂静态吸附曲札茋苷量为评价指标，通过正交试验及单因素考察对D101和ADS-7两种大孔树脂再生工艺条件进行筛选。结果：D101树脂再生工艺：先3%HCl浸泡2h，然后3BV通柱并水洗至中性，继用2%NaOH浸泡2h，同3BV通柱并水洗，最后95%乙醇2BV洗柱，再水洗即可。ADS-7树脂再生工艺：先5%HCl浸泡4h，然后3BV通柱并水洗，继用5%NaOH浸泡2h，同3BV通柱并水洗，最后95%乙醇2BV洗柱，再水洗即可。结论：该工艺稳定可行，有效延长树脂使用寿命，为工业化的生产节约了成本。

【关键词】大孔树脂;正交试验;静态吸附;再生

【中图分类号】【文献标志码】A【文章编号】1007-8517（2019）8-0045-04

Abstract：ObjectivesOptimizingD101andADS-7macroporousresinregenerationprocess，improvetheutilizationrateofresin.MethodsThestaticadsorptioncapacityofresinforpiceatannol3'-O-glucosidewastakenasevaluationindicator，thentheregenerationconditionsofmacroporousresinD101andADS-7werestudiedthroughorthogonaltestandsimplefactorinvestigation.ResultsTheoptimumregenerationprocessofmacroporousresinD101wasasfollows：itwasfirstsoakedusing3%HClfor2hrs，thenpassedthroughtheresincolumnwithacapacityof3BVandwaswashedusingwatertillneutralstate.Next，itwassoakedin2%NaOHfor2hrs，thenpassedthroughtheresincolumnwithacapacityof3BVandwaswashedusingwater.Also，theresincolumnwithacapacityof2BVwasfinallywashedusing95%ethanol，thenitwaswashedusingwateronceagain.TheoptimumregenerationprocessofmacroporousresinADS-7wasasfollows：itwasfirstsoakedusing5%HClfor4hrs，thenpassedthroughtheresincolumnwithacapacityof3BVandwaswashedusingwatertillneutralstate.Next，itwassoakedin5%NaOHfor2hrs，thenpassedthroughtheresincolumnwithacapacityof3BVandwaswashedusingwater.Also，theresincolumnwithacapacityof2BVwasfinallywashedusing95%ethanol，thenitwaswashedusingwateronceagain.ConclusionsTheprocessstabilityisfeasibleandeffectivetoextendtheservicelifeoftheresin，savingthecostofproduction.

Keywords：MacroporousResin;OrthogonalTest;StaticAdsorption;Regeneration

大孔樹脂[1]是一种不带离子交换基团的多孔性高分子材料，具备较高的比表面积和多孔性，通过有选择性的物理吸附从植物提取液中提取有效成分。大孔树脂内部是具有三维网状立体空间孔结构的有机高分子聚合物[2-4]，通过相互交联聚合反应，制备形成的有机多孔骨架吸附材料[5]。在工业生产中以大孔吸附树脂为吸附剂，使用适宜的吸附和解吸条件对不同成分进行选择性吸附、筛选，从而达到分离、纯化某一种或一类有机化合物[6]。相比传统的硅胶色谱，大孔吸附树脂具有良好的选择性和吸附性、解吸和再生工艺条件温和、成本低、使用寿命长、可反复使用等诸多优点[7-13]。因而，这种高效方便的分离技术在许多领域都显示出它独特的效果，特别是天然药物分离活性成分方面，主要用于植物活性成分的分离纯化。

通常情况下，大孔树脂在重复多次使用后，会因吸附物质的增加使柱效降低，引起树脂中毒，因此需要以酸碱强化再生[14-15]。对于D101大孔吸附树脂再生工艺已有部分研究，但对于ADS-7大孔树脂的再生工艺研究还未见报道，并且到目前为止，还没有一种简单、便捷、成本低、环境污染少且能完全恢复树脂吸附脱附性能的方法[16]。故本实验在已有的曲札茋苷纯化工艺基础上，进一步优化D101型大孔树脂（非极性）和ADS-7型大孔树脂（中极性）的再生方法，为后续生产研究提供参考。

1实验试剂、试药与仪器

R-220SE旋转蒸发仪（Buchi）;低温冷却液循环泵（DLSB-30L/20）;美国戴安U3000型高效液相色谱仪;梅特勒XP-205型分析天平。拉萨大黄药材（批号：20131217）购自西藏墨竹工卡县，由中科院昆明植物所刘恩德鉴定为蓼科植物拉萨大黄（RheumlhasaenseA.J.LietP.K.Hsiao）;乙醇为分析纯;甲醇、乙腈均为色谱纯（德国默克公司）;D101型大孔树脂、ADS-7型大孔树脂（沧州宝恩吸附材料科技有限公司）;全部实验用水均为超纯水。

2方法

2.1色谱条件COSMOSILpackedcolumn（4.6I.D.×250mm）;检测波长：319nm;流速：1.0mL/min;以0.1%乙腈为流动相A，0.1%磷酸水为流动相B;梯度洗脱;取10μL，注入液相色谱仪。

2.2方法学考察

2.2.1标准曲线的制备精密称取曲札茋苷约20mg，置100mL量瓶中，加75%甲醇溶液溶解并定量稀释至刻度，摇匀，作为贮备液;分别精密吸取该贮备液加75%甲醇溶液稀释至刻度，配制浓度为200μg/mL、100μg/mL、60μg/mL、40μg/mL、20μg/mL、10μg/mL、6μg/mL、4μg/mL的曲札茋苷溶液，摇匀，分别取10μL，注入液相色谱仪，记录色谱图。将峰面积（A）对曲札茋苷浓度（C）作线性回归，得回归方程为：A=9647.2C-7050.8，R2=0.999。表明曲札茋苷在4～200ug/mL范围内峰面积与浓度线性关系良好。

2.2.2精密度试验分别配置不同浓度（200、100、40μg/mL）的曲札茋苷溶液，按上述色谱条件测定6次，记录峰面积，RSD分别为0.53%、0.62%、0.29%，均小于2%。

2.2.3稳定性试验精密称取曲札茋苷适量，置于容量瓶中，加75%甲醇溶解，配置成浓度为40ug/mL，摇匀。在0、2、4、8、12、24hr分别取10uL，注入液相色谱仪，记录主峰面积，RSD为0.47%，小于2%。

2实验方法

2.1大孔树脂上样液的制备

2.1.1D101大孔吸附树脂上样液取200g药材于3L圆底烧瓶中，加95%乙醇1.6L，热回流提取2h，共提取3次，合并滤液。将滤液回收至流浸膏，加200mL水静置24h，取上清即为D101大孔树脂上样液。

2.1.2ADS-7大孔吸附树脂上样液取400mL的D101树脂装柱，使其径高比为1∶[KG-*3/5]8，取100mL上样液以1BV/h的流速上样，静置2h，之后以4BV/h的流速用水洗脱4BV，继用25%乙醇洗脱6BV，收集第2～6BV洗脱液，将洗脱液浓缩至无醇即为ADS-7大孔树脂的上样液。

2.2树脂的再生

2.2.1正交试验优化树脂再生条件树脂再生方法：在容器内加入高于树脂层10cm的2%～3%HCl溶液浸泡2～4h，然后用3倍于树脂体积的HCl溶液通柱，并用净水洗至pH值接近中性;继用5%NaOH溶液浸洗2～4h，并同上法用3倍于树脂体积的5%NaOH溶液通柱，且用净水洗至pH值为中性，最后用2～3倍树脂体积的乙醇洗柱，再纯水洗去乙醇。乙醇洗脱倍数则进行单因素考察，分别用95%乙醇洗脱2、3BV，通过对比树脂吸附量进行最佳洗脱倍数的筛选。

根据上述方法，本试验将进一步对HCl溶液浓度（A）、HCl溶液浸泡时间（B）、NaOH溶液浓度（C）、NaOH溶液浸泡时间（D）4个因素进行优化筛选，每个因素选择3个水平进行L9（34）正交设计，结果见下表1。

以树脂处理后大孔树脂的静态吸附量为评价指标，来筛选D101型及ADS-7型大孔树脂再生的工艺条件。具体方法为：分别取5mL树脂于烧杯中（新树脂作为对照），倒入10mL的上样液，室温下放置24h，抽取上清液进行HPLC檢测;取5mL再生后的ADS-7树脂于烧杯中（新树脂作为对照），倒入50mL的上样液，室温下放置24小时，抽取上清液进行HPLC检测，并对曲札茋苷吸附量进行计算。

3结果

3.1D101树脂再生试验结果

3.1.1正交试验结果采用L9（34）正交试验进行正交试验筛选，结果见表2，并对大孔树脂的吸附量进行方差分析，结果见表3。通过极差R分析显示，影响树脂对曲札茋苷吸附量的因素依次为D>A>C>B，四个影响因素无显著性意义，以A2B1C1D1为佳，即用3%盐酸溶液浸泡2h，2%氢氧化钠浸泡2h。

3.1.2乙醇洗脱倍数考察结果在上述酸碱处理的基础之上，优化D101树脂的乙醇洗脱体积，试验结果见表4。乙醇冲洗2BV即可将树脂中残留的大量有机物冲出，因此选择乙醇洗脱2BV即可。

综上所述，D101树脂的最佳再生工艺为：在容器内加入高于树脂层10cm的3%HCl溶液浸泡2h，然后用3倍于树脂体积的3%HCl溶液通柱，并用净水洗至pH值接近中性;继用2%NaOH溶液浸洗2h，并同上法用3倍于树脂体积的2%NaOH溶液通柱，且用净水洗至pH值为中性，最后用2倍树脂体积的95%乙醇洗柱，再纯水洗去乙醇，即可。

3.2ADS-7树脂再生试验结果

3.2.1正交试验结果用L9（34）正交表进行正交实验优选，试验结果见表5，并对大孔树脂的吸附量进行方差分析，结果见表6。通过极差R分析显示，影响ADS-7树脂对曲札茋苷吸附量的因素依次为B>A>D>C，四个影响因素无显著性意义，以A3B3C3D1为佳，即用5%盐酸溶液浸泡4h，用5%氢氧化钠溶液浸泡2h。

3.2.2乙醇洗脱倍数考察结果在上述酸碱处理的基础之上，优化ADS-7树脂的乙醇洗脱体积，试验结果见表7。乙醇冲洗2BV即可将树脂中残留的大量有机物冲出，因此选择乙醇洗脱2BV即可。

综上所述，ADS-7树脂的最佳再生工艺为：在容器内加入高于树脂层10cm的5%HCl溶液浸泡4h，然后用3倍于树脂体积的5%HCl溶液通柱，并用净水洗至pH值接近中性;继用5%NaOH溶液浸洗2h，并同上法用3倍于树脂体积的5%NaOH溶液通柱，且用净水洗至pH值为中性，最后用2倍树脂体积的95%乙醇洗柱，再纯水洗去乙醇，即可。

3.3验证试验为进一步验证再生工艺的可行性，分别另取3份树脂，每份200mL，按优化工艺进行重复试验，结果见表8。

4讨论

本次实验通过树脂静态吸附法，以曲札茋苷量为评价指标，采用HPLC测定曲札茋苷的含量，对D101和ADS-7两种大孔树脂再生工艺条件进行正交试验筛选，和大孔树脂再生工艺条件中乙醇洗脱倍数的单因素考察，从而得到D101型大孔树脂的最佳再生工艺和ADS-7型大孔树脂的最佳再生工艺。通过实验验证，该再生工艺简单，成本低，且重复性好，有效的提高了树脂的使用次数，延长了树脂使用寿命，为大孔树脂再生工艺的提供了有效的参考数据，可进一步应用于工业化生产中。

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