来凤藤茶中二氢杨梅素的纯化工艺研究
2022-02-28樊庆涛罗微刘梁赵玲刘华英子文杰陈新
樊庆涛,罗微,刘梁,赵玲,刘华英,子文杰,陈新*
(1.武汉轻工大学生命科学与技术学院,湖北 武汉 430023;2.湖北来凤腾升香料化工公司,湖北 恩施 445700;3.深圳市樱落科技有限公司,广东 深圳 518000)
藤茶,为葡萄科(Vitaceae)蛇葡萄属(Ampelopsis Michx.)显齿蛇葡萄 [Ampelopsis grossedentata(Hand.-Mazz)W.T.Wang]的嫩叶,经传统加工揉制、干燥而成[1]。在享有中国土家第一县美誉的湖北省来凤县,藤茶更是拥有上百年的应用历史。当地村民除将其作为茶日常饮用外,也使用它来治疗内部炎症、腹泻等常见疾病[2]。藤茶作为一种新资源食品,其主要活性成分为二氢杨梅素(dihydromyricetin,DMY),除具有黄酮类化合物的一般活性外,还具有解除醇中毒、预防酒精肝、脂肪肝、抑制肝细胞恶化、降低肝癌发病率等作用[3]。目前,国内对藤茶的研究较多,但现有针对藤茶中二氢杨梅素的纯化工艺相对繁琐,耗时长、成本高[4]。本文以来凤藤茶为原料,尝试开发一种高效、低成本的藤茶二氢杨梅素生产工艺,为促进其产业化发展提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
藤茶:湖北来凤腾升香料化工公司;无水乙醇(分析纯):国药集团化学试剂有限公司;二氢杨梅素标准品:上海源叶生物科技有限公司;磷酸(色谱纯):天津赛孚瑞科技有限公司;甲醇(色谱纯):美国TEDIA天地试剂公司;大孔吸附树脂(D101、HPD-100、S-8、AB-8):东鸿化工有限公司。其他试剂均为分析纯;试验用水为二次蒸馏水。大孔吸附树脂具体参数见表1。
1.2 仪器与设备
高效液相色谱仪(Agilent-1260):美国安捷伦公司;傅里叶红外光谱仪(Nicolet iS10型):美国赛默飞世尔公司;有机微孔滤膜(0.22 μm):上海兴亚净化材料厂;摩尔超纯水器(细胞型-1810A):重庆摩尔水处理有限公司;旋转蒸发仪(V-855):瑞士Buchi公司;电子天平(XS204):美国梅特勒托利多公司。
1.3 方法
1.3.1 DMY高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)标准曲线的建立
精准称取DMY标准品10 mg,用无水乙醇溶解并定容至50 mL容量瓶中,制成浓度为0.2 mg/mL的标准品母液,分别用移液枪吸取 1、2、4、6、8、10 mL 标准品母液,用无水乙醇定容至10 mL容量瓶中,配成6个浓度梯度的标准品溶液[5-6]。
色谱柱:Agilent C18(5 μm,4.6 mm × 250 mm);流动相:甲醇-0.03%磷酸,梯度洗脱(0 min~25 min,甲醇-0.03%磷酸体积比 12 ∶88;25 min~35 min,甲醇-0.03%磷酸体积比 65 ∶35;35 min~40 min,甲醇-0.03%磷酸体积比12∶88);检测波长290nm;流速0.7mL/min;柱温 35℃[7]。
分别将6个浓度梯度的标准品溶液过0.22 μm有机微孔滤膜,装入进样瓶,分别进样10 μL,以峰面积为纵坐标,浓度为横坐标,得标准曲线。
1.3.2 来凤藤茶总黄酮的提取及预处理
取来凤藤茶 2 000 g,在料液比 1∶15(g/mL)、乙醇浓度80%、提取温度80℃、时间3 h的条件下,水浴加热提取2次,合并提取液[8],取1 mL用HPLC测量浓度。将提取液旋蒸浓缩至无醇味后得浸膏,加入5倍体积的蒸馏水混悬,然后分别用等体积的石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯及正丁醇萃取,分别取样测定各萃取部位中DMY的浓度[9-10]。
1.3.3 静态吸附试验筛选大孔吸附树脂
选择 D101、HPD100、S-8、AB-8 4 种不同极性的大孔吸附树脂进行静态吸附试验,预处理后用滤纸吸干表面水分,分别称取10 g装入锥形瓶中。加入100 mL浓度为50 mg/mL的DMY溶液,分别在0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0 h取样,分别测量上清液中DMY浓度[11]。待上清液DMY浓度无变化时,确认为树脂吸附饱和。用滤纸吸干表面水分,平均分4等份,分别用30%、50%、70%、90%乙醇解吸,于 0.5、1.0、2.0、4.0、6.0 h 取样,分别测量上清液中DMY浓度,统计结果计算吸附量和解吸率[12]。
式中:Q 为吸附量,mg/g;D 为解吸率,%;M0为上样液中DMY的质量,g;M1为上清液中DMY的质量,g;M2为解吸液中DMY的质量,g;M3为解吸时上清液中DMY的质量,g;S1为树脂的质量,g。
1.3.4 动态试验确定洗脱溶剂
选取静态吸附试验选出的树脂,预处理后湿法装入10 cm×100 cm层析柱中,用水平衡。采用干法上样方式将萃取浸膏于10%乙醇中与大孔吸附树脂以质量比1∶1混匀,平均分成4等份,用水洗至无色无醇味无黄酮泄露后,分别以30%、50%、70%、90%乙醇为起点进行梯度洗脱,流速控制在80 mL/min。以甲酸∶二氯甲烷 ∶乙酸乙酯(1∶4∶5,体积比)为展开剂,DMY标准品做对照,用薄层色谱法(thin—layer chromatography,TLC)监测洗脱[13-14],收集洗脱液,浓缩、真空干燥后得晶体粉末。
1.3.5 DMY样品的纯度测定
取制备所得的晶体粉末采用1.3.1中的HPLC条件进行纯度测定[15-20]。
2 结果与分析
2.1 来凤藤茶提取液的预处理结果分析
按照1.3.1的方法绘制DMY标准曲线结果见图1。
图1 二氢杨梅素标准曲线Fig.1 The standard curve of DMY
由图1可知,标准曲线方程为y=34036x+20.292,R2=0.999 7,通过HPLC检测,提取液中的DMY浓度为3.95 mg/mL。对4个萃取部位萃取液和剩余水溶液分别用HPLC分析,结果见图2。
图2 不同溶剂萃取液中DMY的含量Fig.2 The content of DMY in different solvent extracts
由图2可知,萃取后的DMY分别分布在二氯甲烷、乙酸乙酯和正丁醇中,石油醚和剩余部分未检出DMY,其中乙酸乙酯部位DMY含量最高,占总量的96%。
2.2 大孔树脂静态吸附筛选结果
4种大孔树脂预处理后,进行DMY的静态吸附试验,计算得各树脂对DMY的吸附量与解吸率,结果见图3~图7。
图3 静态吸附吸附量结果Fig.3 Results of static adsorption capacity
图4 30%浓度乙醇溶液解吸率结果Fig.4 Results of resolution rate of 30% ethanol solution
图5 50%浓度乙醇溶液解吸率结果Fig.5 Results of resolution rate of 50% ethanol solution
图6 70%浓度乙醇溶液解吸率结果Fig.6 Results of resolution rate of 70% ethanol solution
图7 90%浓度乙醇溶液解吸率结果Fig.7 Results of resolution rate of 90% ethanol solution
由图3可知,树脂S-8吸附效果最好,吸附量最高可达18.0 mg/g;HPD-100和AB-8次之,吸附量为14.1 mg/g;D101吸附效果较差,最高吸附量仅为9.1 mg/g。由图4~图7可知,当乙醇作为洗脱液解吸时,大部分DMY均可被洗脱下来。随着乙醇浓度的增大,解吸率变化不大,除S-8的解吸率较低,在69%~73%之间,其余3种树脂对DMY的解吸率均在80%~87%范围内。结合树脂对DMY的吸附与解吸附效果,选择HPD-100树脂进行动态吸附试验。
2.3 大孔树脂动态吸附结果
HPD-100大孔树脂动态吸附结果见表2,4组试验分别以不同浓度乙醇作为起点梯度洗脱,利用TLC监测洗脱结果见图8。
表2 不同浓度乙醇溶液洗脱对比Table 2 Comparison of different concentrations of ethanol solution elution
图8 不同浓度乙醇洗脱薄层色谱图Fig.8 TLC of different concentration ethanol elution
由图8可以看出,在每组的洗脱试验中,DMY都集中在最开始使用的洗脱剂的洗脱液中。虽然高浓度乙醇可以以更少的柱体积洗脱出DMY,但低浓度的乙醇洗脱可以得到纯度更高的样品。试验表明,高浓度乙醇洗脱下的洗脱液杂质较多,浓缩时易起泡,增加控制难度,不利于产业化生产。但低浓度乙醇与之相反,在浓缩过程中随着乙醇浓度降低,样品会主动结晶析出,可得到纯度大于95%的DMY样品,有利于简化生产过程中的后期处理。
2.4 DMY纯度测定
将提取的DMY样品与标准品HPLC图谱比对如图9~图10,在相同保留时间下,通过计算峰面积比值得样品纯度为95.4%。
图9 DMY标准品液相色谱Fig.9 Liquid chromatogram of DMY standard
图10 样品液相色谱Fig.10 Sample liquid chromatogram
3 结论
通过对萃取溶剂的考察,提取液中96%的DMY可以经过萃取,转移至乙酸乙酯部位。在静态吸附考察中,对比4种大孔吸附树脂,HPD-100树脂对DMY的吸附和解吸效果均高于其他树脂。其对DMY的吸附量最高可达到14.1 mg/g,解吸率可达到87%以上。在动态吸附考察中,30%乙醇溶液做洗脱剂,3.5 BV可洗脱下95%以上的DMY,浓缩干燥后,纯度达到95.4%以上。此方法试验工艺条件简单,不需要同时串联多个色谱柱,不需要采取多次水重结晶或其他方法即可获得较高纯度的DMY。同时,采用30%浓度乙醇洗脱使成本降低,安全性增高,适合工业化生产。