分子印迹膜选择性吸附和回收中药提取废水中JA

肖月，张杰，唐丽，肖兰，黄远，吴蓉，覃江陶，王海君(齐齐哈尔医学院药学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006)

0 引言

岩大戟内酯A(JA)是松香烷内酯型二萜类化合物，具有抗肿瘤、抗炎、抗病毒等活性受到医药领域的广泛关注和需求[1-2]。但此类化合物在实验中也会对皮肤、口腔及胃肠粘膜产生刺激和致炎等毒性作用。JA主要来源于药用植物的提取，因此在中药提取废水中的残留浓度较高，随之会带来水体等环境的污染[3]。

文章采用狼毒大戟中提取的JA为模板分子，甲基丙烯酸(MAA)为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，通过自由基热聚合法成功制备了具有选择性富集、快速回收JA的MIF。对膜的形貌和结构进行了表征，并对膜的吸附性、选择性以及回收率等进行了系统研究。成功应用在中药提取废水里JA的回收，减少了JA对环境的污染。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

KQ-600V超声波清洗仪(昆山超声仪器有限公司)、RE-5ZC旋转蒸发器(巩义予华仪器有限责任公司)；DT系列电子天平(常熟意欧仪器仪表有限公司)；Bruker Advance 400型超导脉冲傅立叶变换核磁共振仪测定(德国布鲁克公司)；Bruker Equinox 55型傅立叶变换红外光谱仪、S-4 300扫描电子显微镜(日本日立公司)；Waters-2 535型高效液相色谱仪(美国沃特世公司)；5 427R型离心机(德国艾本德公司)。

狼毒大戟(齐齐哈尔医学院药用植物园)；乙二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮异丁腈、3-(甲基丙烯酰)丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸(分析纯，萨恩化学技术有限公司)；乙酸、乙腈、石油醚、无水甲醇、无水乙醇(分析纯，天津市富宇精细化工有限公司)。

1.2 岩大戟内酯A的提纯与UPLC法的确立

按参考文献的工艺提取、分离、纯化得到JA，1H-NMR、13C-NMR数据与文献报道结果一致，纯度大于98%，符合制备MIF模板分子的要求。按参考文献的色谱条件确立超髙效液相色谱法检测JA，该色谱条件下JA的保留时间为5.58 min。在2～55.00 μg/mL浓度范围内线性关系良好，峰面积随浓度的变化标准曲线为Y = 2 486. 5X+ 708. 43(R2= 0.999 5)。

1.3 分子印迹膜的制备与表征

0.1 mmol JA和0.5 mmol MAA超 声 溶 解 在10 mL氯仿中，置于4℃冰箱中6 h后取出，分别加入2 mmol EDMA和0.1 mmol AIBN，超声混合10 min。充氮排氧15 min后于60℃水浴摇床中预聚12 h。取出冷却后将预聚液涂于两玻璃片之间，排氧后于60℃真空干燥箱中聚合6 h。取出冷却后用去离子水、甲醇清洗膜表面。甲醇/乙酸(9:1，v/v)索氏抽提至洗脱液中无JA，干燥10 h后得MIF。非印迹膜(NIF)的制备时除预聚时不加模板分子JA，其余反应条件均与MIF制备过程相同。红外光谱表征其结构(KBr压片，2 cm-1分辨率下32次连续扫描，波长范围4 000～500 cm-1)。扫描电镜表征其表面形貌。

1.4 吸附实验

将MIF、NIF裁成直径为2 cm的圆片分别浸渍于10 mL的50 μg/mL JA标准溶液中，每5 min取样UPLC检测溶液中JA浓度，计算MIF对JA的吸附量(Qt=V(c0-ct)/Am，c0为JA初始浓度，ct为MIF吸附一定时间后溶液中JA浓度，V为溶液的体积，Am为膜的表面积)。以吸附时间t/ min为横坐标、吸附量Qt/ μg/cm2为纵坐标，做动态吸附曲线。

将直径为2 cm的MIF、NIF分别置于5、10、15、20、25、30、40、50 μg/mL的JA标 准 溶 液 中 30 min。UPLC检测JA的浓度，计算吸附量(Qe=V(c0-ct)/Am，c0为JA初始浓度，ct为MIF吸附一定时间后溶液中JA浓度，V为溶液的体积，Am为膜的表面积)。以溶液浓度c0/ μg/mL为横坐标，各浓度下的饱和吸附量Qe/ μg/cm2为纵坐标，做静态吸附曲线。

1.5 选择性考察

狼毒大戟中提取的其他三种化合物，羽扇豆醇(LA)、没食子酸(GA)、狼毒乙素(ECB)做MIF的特异识别性能考察。分别配置配制5、10、15、20、25、30、40、50 mg·L-1的JA、LA、GA、ECB溶液。室温将直径为2 cm的MIF、NIF分别置于其中2 h，取出后检测吸附量，计算印迹因子(α=Qe，MIF/Qe，NIF)。

1.6 回收率检测

将JA、DP、GA、ECB的混合液作为模拟提取废水，直径为2 cm的MIF置于含有30 μg/mL JA的模拟提取废水中30 min，检测甲醇/乙酸(9:1，v/v)洗脱MIF后洗脱液中JA浓度，计算其回收率(R=cw/c0，c0为JA初始浓度，cw为洗脱一定时间后洗脱液中JA浓度)，绘制回收率随洗脱时间的变化曲线。

1.7 中药提取废水中JA的回收实验

实验所用的中药提取废水采集于齐齐哈尔医学院医药科学研究院，水样于常温下以5 000 r /min离心20 min，收集上清液经0.45μm玻璃纤维滤膜过滤后待用。分别将直径为2 cm的MIF和NIF置于10 mL水样中吸附30 min，洗脱60 min进行回收，检测吸附量，计算印迹因子。

2 结果与讨论

2.1 分子印迹膜的表征

2.1.1 膜的形貌

如图1所示。为MIF表面形貌的电子显微镜图片，薄膜表面光滑、无裂痕，呈疏松、多孔结构。

图1 分子印迹膜的SEM照片

2.1.2 膜的红外光谱

如图2所示。为MIF和NIF的红外光谱谱图，2 970 cm-1为膜结构中-C-H不对称伸缩振动峰，1 730 cm-1为C=O特征峰，1 240 cm-1和1 160 cm-1为O=C-O和C-O-C的不对称伸缩振动特征峰。谱图中NIF和MIF具有几乎相同的特征吸收峰，由此也可判定JA己被完全除去。

图2 红外光谱

2.2 分子印迹膜的性质

2.2.1 动态吸附

如图3所示。为MIF、NIF对JA的吸附量随时间变化的动态吸附曲线。MIF对JA的吸附量在0～15 min内显著增加，因为去除模板分子后孔穴中识别位点较多，在15～20 min增加趋势变缓，此时识别位点和孔穴大部分被JA分子占据使得吸附受阻，25 min左右达到吸附平衡。而NIF对JA的吸附量明显低于MIF，60 min左右达到吸附平衡，这是因为在制备NIF时没有加入JA模板分子，NIF结构中没有形成类似MIF的印迹孔穴，仅依靠裸露在NIF表面的功能单体产生非特异性吸附。

图3 动态吸附曲线

2.2.2 静态吸附

如图4所示。为不同初始浓度溶液中MIF、NIF随模板分子JA浓度变化的静态吸附曲线。吸附能力随初始浓度的增加而增加，当JA浓度达到23.6 μg/cm2时吸附达到饱和。

图4 静态吸附曲线

2.2.3 选择性

如图5所示。分别为MIF、NIF对JA及其他三种狼毒大戟提取物的选择性吸附对比图。MIF对JA的识别能力明显高于其他结构，而NIF对几种化合物的吸附无明显差距。经计算四种化合物印迹因子分别为4.5，0.51，1.20，0.90，JA的印迹因子明显优于其他化合物，证明MIF对JA具有吸附选择性。

2.2.4 回收率

MIF在模拟废水中吸附30 min后进行洗脱，对不同洗脱时间的回收率进行考察。如图6所示。30 min内JA的回收率增长快速，随着洗脱时间的增加，洗脱时间为60 min时JA的回收率接近平衡，回收率临界值为82%。

图6 分子印迹膜对JA的回收

2.3 中药提取废水中回收JA的应用

采集中药材狼毒大戟的提取废水，使用MIF对废水中JA进行回收。分别将MIF和NIF在废水样中进行吸附和洗脱来回收JA，分别计算吸附量和印迹因子。在10 mL废水样中MIF对JA的吸附 量为1.36 μg/cm2，NIF对JA的 吸附量 为0.33 μg/cm2，印迹因子为4.07，洗脱液的溶剂减压旋蒸后即可实现JA的选择性回收。

3 结语

以岩大戟内酯A为模板分子，甲基丙烯酸为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，偶氮二异丁腈为引发剂，通过自由基热聚合法成功制备了可以选择性吸附岩大戟内酯A的分子印迹膜。分子印迹膜对岩大戟内酯A的最大吸附量为23.6 μg/cm2，印迹因子为4.62，回收率临界值为82%，应用于中药材狼毒大戟提取废水中岩大戟内酯A的选择性回收。这种回收技术操作简便、快速，提高了岩大戟内酯A的利用率，减少了水体环境的污染。