3种树脂对莱鲍迪苷A的吸附

吕琪，叶鹏菁，韩诗蕾，廖金华

广东省广业清怡食品科技有限公司（广州 511442）

莱鲍迪苷A是从原产于南美的菊科植物甜叶菊（Stevia rebaudiana Bertoni）叶片中所提取，是甜菊糖的主要成分之一[1]。相比于甜菊糖中已知的其他糖苷，莱鲍迪苷A的甜度最高、呈味品质最好，口感近似于蔗糖，而且没有甜菊糖所具有的后苦涩味[2-4]。其甜度为蔗糖的300～400倍，而热量仅为蔗糖的1/300，是一种健康安全的天然高倍甜味剂，可用于低热量食品，提供糖尿病及肥胖症患者使用，在食品工业上应用广泛[5-7]。

大孔树脂吸附分离技术是一种较新的分离纯化技术，大孔树脂具有物理和化学稳定性、比表面积大、高吸附容量、速度快、选择性好、再生处理方便、选择性好、强度好、成本低以及使用寿命长等优点，在工业生产中应用广泛[8-9]。同时，也是天然甜味剂分离纯化的一种常用方法[10]。目前，关于大孔树脂在甜菊糖纯化方面的研究主要包含两方面，一方面用于纯化甜菊糖苷，获得高纯度的甜菊糖总苷[11-12]。何海芬等[13]综合考察氧化铝及多种大孔树脂对甜菊糖苷的纯化效果，使甜菊糖苷产物纯度提高至96.95%。另一方面通过甜菊糖各组分吸附选择性差异，分离甜菊糖苷中2种主要成分莱鲍迪苷A和甜菊苷，获得高含量莱鲍迪苷A的甜菊糖产品[14-15]。胡静等[16]比较2种吸附树脂D107和D108对莱鲍迪苷A和甜菊苷的吸附性能及分离效果，但结果表明2种树脂的纯化效果有限。筛选吸附解吸性能优异的大孔树脂可提高甜菊糖苷的分离纯化效率，可为工业应用提供参考[17]。

试验比较3种大孔树脂对莱鲍迪苷A的吸附与解吸性能，考察其吸附选择性，优化获得最佳吸附解吸条件。

1 材料与方法

1.1 材料和试剂

大孔树脂AB-8、HPD-722、T-03（宝恩树脂科技有限公司）。

莱鲍迪苷A（纯度97%，山东圣香远生物科技有限公司）；无水乙醇、葡萄糖（均为分析纯，购自广州化学试剂厂）；乙腈（色谱纯，Honeywell Burdick& Jackson（Muskegon，MI，USA）。

1.2 莱鲍迪苷A和葡萄糖的定量分析

用高效液相色谱仪对莱鲍迪苷A和葡萄糖进行定量分析（Hitachi，Japan，LC2130，L2490）。色谱柱为TSKgel Amide-80（250 mm×4.6 mm，5 μm），流动相为V（乙腈）∶V（水）=60∶40，检测器温度35 ℃，流速1.0 mL/min，柱温30 ℃，进样量20 μL，用不同质量浓度（0.2，0.4，0.6，0.8和1.0 mg/mL）的莱鲍迪苷A和葡萄糖对照品溶液制作浓度与峰面积之间的定量标准曲线，根据样品峰的面积计算成分的含量。莱鲍迪苷A和葡萄糖在0.8～1.8 mg/mL的浓度范围内与峰面积的关系分别为y=961 657x-1 006.2（R2=0.999 3）和y=176 339x-3 309（R2=0.999 7）。

1.3 树脂的静态吸附

取预处理后3种大孔树脂，各2 g，分别加入50 mL质量浓度分别为8 mg/mL莱鲍迪苷A与2 mg/mL葡萄糖混合溶液。在25 ℃下，以200 r/min振荡24 h后，使用HPLC检测上清液中莱鲍迪苷A与葡萄糖的浓度，计算吸附量。

式中：C0为样品的初始浓度，mg/mL；C为HPLC检测的样品吸附后浓度，mg/mL；V为溶液体积，mL。

1.4 树脂的静态洗脱

取吸附饱和的3种大孔树脂，各1 g，分别加入50 mL 50%乙醇溶液，在25 ℃下，以200 r/min振荡24 h，使用HPLC检测洗脱液中莱鲍迪苷A和葡萄糖的含量，计算解吸量。

式中：C1为HPLC检测的样品吸附后浓度，mg/mL；V为溶液体积，mL。

1.5 树脂吸附温度的考察

取预处理后的3种大孔树脂，各2 g，分别加入50 mL浓度8 mg/mL莱鲍迪苷A与2 mg/mL葡萄糖混合溶液。分别在20，25，30，35和40 ℃温度下，以200 r/min振荡，吸附0.5，1.0，2.0，4.0，6.0，8.0和24.0 h后取上清液，测定莱鲍迪苷A和葡萄糖含量，绘制吸附曲线。

1.6 洗脱溶剂的筛选

取吸附饱和的3种大孔树脂，各1 g，分别加入50 mL 10%，20%，30%，40%，50%和60%乙醇溶液，在25 ℃下，以200 r/min振荡，在洗脱0.25，0.50，1.00，2.00，4.00，8.00和24.00 h后取上清液，测定莱鲍迪苷A和葡萄糖含量，绘制解吸曲线。

1.7 动态吸附和动态洗脱

称取7 g经过筛选的树脂，装入内径1.7 cm玻璃层析柱中，以浓度10 mg/mL莱鲍迪苷A和10 mg/mL葡萄糖的混合溶液，以流速2 BV/h上样，分段收集，每管1 BV收集10 BV流出液。用50%乙醇以2 BV/h流速洗脱，分段收集15 BV洗脱液。使用HPLC检测莱鲍迪苷A和葡萄糖含量并绘制吸附曲线和解吸曲线。

2 结果与讨论

2.1 3种树脂吸附性能的比较

树脂的吸附量是评价树脂性能的重要指标，对AB-8、HPD-722及T-03这3种大孔树脂进行静态吸附和静态解吸后，使用HPLC检测3种树脂在相同条件下对莱鲍迪苷A和葡萄糖的吸附情况，结果如表1所示。

由表1可知，所选取的3种树脂对于莱鲍迪苷A均有良好吸附性能，其中T-03的吸附和解吸性能相比于另外2组树脂更优，每1 g树脂对于莱鲍迪苷A的吸附量为181.5 mg/g，解吸率达到94.3%。同时，3组树脂对于葡萄糖吸附量很小或没有吸附，使用HPLC检测未检出葡萄糖被解吸出来。结果表明，3种树脂对于莱鲍迪苷A的吸附均具有较好的选择性，T-03对于莱鲍迪苷A的吸附和解吸性能更佳。

表1 不同树脂对莱鲍迪苷A的静态吸附和静态解吸能力

2.2 温度对树脂吸附性能的影响

温度是影响大孔树脂吸附性能的重要因素，考察3种树脂在25，30，35，40和45 ℃这5个不同温度下的吸附性能，比较其对莱鲍迪苷A和葡萄糖吸附量及吸附速率的变化，结果如图1所示。

由图1的结果显示，3种树脂对于莱鲍迪苷A的吸附量随着温度上升而逐渐增加，在40 ℃时，AB-8和T-03对莱鲍迪苷A吸附量达到最大，吸附量分别达到183.9和185.5 mg。在35 ℃时，HPD-722对莱鲍迪苷A吸附量达到最大，吸附量为181.4 mg。随着温度增加，莱鲍迪苷A的吸附量开始降低。

在3种树脂的最适温度下，对莱鲍迪苷A的吸附量随时间增加而增大，之后吸附量趋于稳定。3种树脂吸附达到饱和的时间不同，AB-8和HPD-722在吸附8 h后基本达到饱和，而T-03在吸附6 h后基本达到饱和，表明T-03具有更快吸附速率。

图1 不同温度对莱鲍迪苷A吸附的影响

2.3 不同体积分数乙醇对树脂解吸率

洗脱溶剂中乙醇体积分数影响解吸率，考虑溶剂成本和解吸率两方面因素，考察乙醇的最适体积分数。由图2结果可知，3种树脂对莱鲍迪苷A的解吸率均随着乙醇体积分数升高而逐渐增加，乙醇体积分数达到50%时，解吸率均达到最大，升高至60%时，解吸率不再增加，解吸附到达饱和的时间稍有减少。综合溶剂成本与解吸率2方面因素，选择50%乙醇作为最适洗脱溶剂。

图2 不同体积分数乙醇对树脂解吸能力的影响

由图3可知，在50%乙醇洗脱下，3种树脂中莱鲍迪苷A均在2 h时基本解吸完全，此时3种树脂解吸率从大到小依次为T-03、HPD-722和AB-8。所有洗脱溶液中均未检测有葡萄糖。

图3 50%乙醇体积分数下3种树脂对莱鲍迪苷A解吸效率的比较

2.4 动态吸附与动态洗脱

通过对3种树脂静态吸附与解吸结果的比较，T-03对于莱鲍迪苷A的吸附与解吸能力要稍优于AB-8和HPD-722，其每1 g干树脂的吸附量为185.4 mg，解吸率为94.3%。因此，动态吸附与解吸试验采用T-03作为研究对象。

从图4结果所知，在收集到第7 BV时，收集的洗脱液中莱鲍迪苷A浓度达到上样液浓度的10%，此时，认为树脂的吸附已经达到饱和。确定T-03对莱鲍迪苷A的最大上样量为145 mg/g。葡萄糖基本没有被吸附，直接洗脱出来。

从动态解吸曲线（图5）中可知，在50%乙醇的洗脱下，洗脱液中莱鲍迪苷A的浓度不断降低，收集到第10 BV时基本洗脱完全，莱鲍迪苷A的动态解吸回收率为89.7%。T-03的动态吸附和解吸结果接近静态吸附的结果，依然具有良好的吸附及解吸性能，可为后续工业应用提供参考。

图4 莱鲍迪苷A的动态吸附曲线

图5 莱鲍迪苷A的动态解吸曲线

3 结论

研究3种大孔树脂对莱鲍迪苷A的吸附和解吸性能，并考察其吸附和解吸的最佳条件。结果表明，3种树脂对莱鲍迪苷A均具有良好的特异性吸附能力，其中T-03的吸附与解吸性能最优，对莱鲍迪苷A的吸附容量达到185.4 mg，解吸率达到94.3%。考察其吸附的最佳温度为40 ℃，洗脱溶剂乙醇的最适体积分数为50%。通过对3种大孔树脂对莱鲍迪苷A吸附性能的研究，可为莱鲍迪苷A乃至甜菊糖的分离纯化提供理论依据。