異丙醇/檸檬酸三鈉雙水相體系萃取分離梔子苷的研究

李 婷，郭晶瑩，李永斌，張紅萍

（邵陽學(xué)院生物與化學(xué)工程系，湖南 邵陽 422000）

異丙醇/檸檬酸三鈉雙水相體系萃取分離梔子苷的研究

李 婷，郭晶瑩，李永斌，張紅萍

（邵陽學(xué)院生物與化學(xué)工程系，湖南 邵陽 422000）

采用異丙醇和檸檬酸三鈉組成的雙水相體系萃取分離技術(shù)從梔子果粉中獲得高收率的梔子苷。用紫外分光光度法測定，梔子苷的標(biāo)準(zhǔn)曲線為C=0.029A+0.048，R2=0.998。實驗選用與水互溶的常見低分子有機(jī)溶劑異丙醇與檸檬酸三鈉作為雙水相體系的組成物質(zhì)，研究體系組分含量變化時梔子苷在上下相中的質(zhì)量濃度，確定異丙醇/檸檬酸三鈉體系萃取梔子苷的最佳條件為：雙水相體系的總量為10mL，V異丙醇/V水=7/3（mL），檸檬酸三鈉的質(zhì)量為1.1g，梔子苷的收率達(dá)99.87%。

梔子苷；異丙醇；檸檬酸三鈉；雙水相體系萃取

梔子別名黃果子，是茜草科植物梔子的果實，為常見傳統(tǒng)中藥，具有涼血解毒、清熱利尿、瀉火除煩等功效［1-2］。作為經(jīng)鑒定的藥食兩用資源，梔子的果實中含有多種環(huán)烯醚萜類物質(zhì)成分，其中的主要活性成分梔子苷具有消炎利膽、抗氧化等作用，目前在醫(yī)藥、保健、生物檢測等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用［3-5］。雙水相體系萃取技術(shù)作為一項新型生化分離技術(shù)，與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比具有操作條件溫和、處理能力強(qiáng)、易于連續(xù)化操作等諸多優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于金屬分離、生物工程和藥物分析等領(lǐng)域。過去對雙水相體系的研究大部分限于高聚物體系［6-7］，表面活性劑和相關(guān)離子液體的雙水相體系也偶有研究。最新研究發(fā)現(xiàn)，能與水互溶的某些有機(jī)溶劑在無機(jī)鹽的作用下也能形成穩(wěn)定的雙水相平衡體系，這類萃取分離體系的顯著優(yōu)點是傳質(zhì)和分相速度快，原料成本低，所使用的有機(jī)溶劑易回收處理，操作簡便，高效環(huán)保，表現(xiàn)出良好的分離性能［8-10］。本文用異丙醇和檸檬酸三鈉組成的雙水相體系萃取梔子苷，確定了異丙醇/檸檬酸三鈉體系萃取梔子苷的最佳條件，提高了梔子苷的收率。

1　材料和方法

1.1材料和試劑

以梔子果粉為供試材料（符合中國藥典標(biāo)準(zhǔn)），梔子苷標(biāo)準(zhǔn)品（110749-201316）。

異丙醇、碳酸鈉、硫酸銨、磷酸氫二鉀、碳酸鉀、檸檬酸三鈉等。實驗所用試劑均為分析純，水為去離子水。

1.2儀器與設(shè)備

UV-2100紫外-可見分光光度計，分析天平，TGL-16G離心機(jī)。

1.3方法

1.3.1上下相中梔子苷的含量

配制總量為10mL的異丙醇和無機(jī)鹽雙水相體系，加入0.02g梔子苷。攪拌振蕩6min，靜置片刻至溶液分相完全，轉(zhuǎn)至離心管內(nèi)于離心機(jī)中以轉(zhuǎn)速2000r·min-1離心6min，離心后讀取上相和下相的體積，取樣分析計算上相和下相的梔子苷含量。相關(guān)計算公式為：

式中：Vt、Vb分別為雙水相體系上、下相的體積，mL； Ct、Cb分別為雙水相體系上、下相梔子苷的質(zhì)量濃度，mg·mL-1。

1.3.2制作梔子苷標(biāo)準(zhǔn)曲線

采用紫外-可見分光光度法，在波長238nm下測定梔子苷標(biāo)準(zhǔn)品的吸光度。測得梔子苷標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為C=0.029A+0.048，R2=0.998。且在質(zhì)量濃度0.005～0.05mg·mL-1范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

2　結(jié)果與分析

2.1鹽的確定

配制5份總量相同的異丙醇和水溶液，分別向各試管中逐量遞增地加入碳酸鈉、硫酸鈉、氯化鈉、氯化鉀、檸檬酸三鈉，混合均勻，置于試管中比較分相情況。結(jié)果表明，異丙醇/水的萃取體系中，檸檬酸三鈉的分相能力強(qiáng)，與其它鹽形成體系時不分層或分層模糊，故試驗選取檸檬酸三鈉。

2.2異丙醇/鹽最佳體系的確定

2.2.1最佳的異丙醇-水兩相體積比的確定

異丙醇與水的混合液總量為10mL，異丙醇的初始體積為V始，按不同的體積比配成混合液，再向不同體積比的混合液中等量遞增地加入檸檬酸三鈉形成雙水相體系。記錄每次加完鹽后上相體積V終。計算V終/V始的比值。改變異丙醇的初始添加量，測定檸檬酸三鈉用量對異丙醇相體積變化的影響，實驗結(jié)果見圖1。

圖1　檸檬酸三鈉的用量對異丙醇相體積的影響Fig1. Effect of isopropanol phase volume of the amount of trisodium citrate

異丙醇的初始體積較小時，加入大量的鹽也不能形成雙水相，異丙醇初始溶劑量小時，分相所需要的鹽量較多。在這種富鹽環(huán)境中，少量含有機(jī)溶劑的水合分子滯留在其中。進(jìn)一步增大鹽的濃度，由于鹽奪取了水分子，有機(jī)溶劑因此被釋放出來。初始異丙醇溶劑量大時，分相所需鹽量較小。對于不同初始溶劑量的異丙醇，隨著鹽量的增加，V終/V始趨近于1，說明雙水相的分相過程是無機(jī)鹽與有機(jī)溶劑爭奪水分子的過程。當(dāng)異丙醇初始體積達(dá) 9mL時，下相黏濁難以操作。從上述數(shù)據(jù)中可以看出V異丙醇為7mL，V水為3mL時，0.5g檸檬酸三鈉剛好能使異丙醇與水分相。V終/V始的值近乎趨近于1，說明兩相的分配幾乎完全達(dá)到平衡，所以異丙醇/水的最佳體積比為7∶3。

2.2.2體系中檸檬酸三鈉用量的確定

確定了異丙醇與水的最佳體積比后，需要實驗分析恰好形成雙水相時檸檬酸鹽的最低用量。當(dāng)V異丙醇為7mL、V水為3mL 時，V終/V始趨近于1，鹽的添加量為1.0g。在初始濃度相同的條件下，改變檸檬酸三鈉在體系中的添加量，觀察鹽量對相比、分配系數(shù)和收率的影響。分別加入不同質(zhì)量的檸檬酸三鈉，梔子苷的添加量為 0.02g。檸檬酸三鈉的用量對相比、分配系數(shù)和收率的影響見表1。

由表1可知，異丙醇/檸檬酸三鈉雙水相體系中，隨著鹽量的不斷增加，其相比、分配系數(shù)和收率也隨之變化。加入1.1g鹽時效果最好，分配系數(shù)和收率達(dá)最大，分配系數(shù)K為117.80，收率Y為99.87%。

3　結(jié)論

實驗表明，雙水相體系的分相過程是一個有機(jī)溶劑和無機(jī)鹽爭奪水分子的過程。當(dāng)有機(jī)溶劑加入量小時，體系分相所需要的無機(jī)鹽的含量較大。當(dāng)加入有機(jī)溶劑的量大時，分相所需要的無機(jī)鹽的量較小。隨著無機(jī)鹽添加量的增加，V終/V始值趨近于1。由上述實驗確定，異丙醇/檸檬酸三鈉雙水相體系的總體積為10mL，梔子苷為0.02g，異丙醇與水的初始體積比為7/3時，V終/V始趨近于1，所用鹽量為1.1g。此條件下體系兩相分離完全，梔子苷的收率為99.87%。

表1　檸檬酸三鈉的用量對梔子苷在異丙醇/檸檬酸三鈉雙水相體系中的影響Tab.1 affect the amount of sodium citrate geniposide in isopropanol / sodium citrate aqueous two-phase systems

［1］ 劉曉棠，趙伯濤，張玖，等.梔子的綜合開發(fā)與利用［J］.中國野生植物資源，2008，27（1）：19-23.

［2］ 齊雅靜，顧軍強(qiáng)，王立，等.梔子果功能性成分研究進(jìn)展［J］.食品工業(yè)科技，2013，34（14）：363-369.

［3］ 伏建峰，杜暉俐，史清海，等.梔子苷的定向分離提取方法建立［J］.西北國防醫(yī)學(xué)雜志，2013，31（1）：1-4.

［4］ 游偉良，平其能，孫敏捷，等.梔子苷的藥理學(xué)研究新進(jìn)展［J］.藥學(xué)進(jìn)展，2012，36（4）：158-162.

［5］ 馬新起，周慧，高景曦，等.梔子提取技術(shù)開發(fā)研究進(jìn)展［J］.時珍國醫(yī)國藥，2007，18（2）：493-494.

［6］ 李麗敏，尚慶坤.親水有機(jī)溶劑/無機(jī)鹽雙水相萃取技術(shù)在分離提純生物物質(zhì)中的應(yīng)用［J］.光譜實驗室，2011，28（6）：3073-3078.

［7］ 薛紹玲.梔子中梔子苷的分離純化工藝研究［D］.南寧：廣西大學(xué)，2007.

［8］ 梁華正，李媛，楊水平.利用雙水相萃取梔子黃廢液中的梔子苷酶法生產(chǎn)梔子藍(lán)色素的研究［J］.食品化學(xué)，2009，30（3）：155-158.

［9］ 辜鵬.無機(jī)鹽/低分子有機(jī)物雙水相體系的研究及其應(yīng)用［D］.湘潭：湘潭大學(xué)，2008.

［10］ 劉紹鵬，宗志敏，魏晴，等.雙水相體系中成相及有機(jī)物分配機(jī)理的初步研究［J］.化工時刊，2010，24（12）：21-24.

Separation of Geniposide by Aqueous Two-phase Containing Isopropanol and Salt Extraction System

LI Ting， GUO Jing-ying， LI Yong-bin， ZHANG Hong-ping
（Department of Biology and Chemistry Engineering， Shaoyang University， Shaoyang 422000， China）

Isopropanol/salt aqueous two-phase system was used to extract geniposide. Measured by UV spectrophotometry， the standard curve of geniposide was C=0.029A+ 0.048， R2= 0.998. Common low molecular experiment， water-miscible organic solvent isopropyl alcohol and sodium citrate was used as the composition of the material aqueous two-phase systems， the infl uence of system component content on geniposide mass concentration in extraction system was studied. The optimum extraction conditions were：total aqueous two-phase system was 10mL， V（isopropanol）/V（water）=7/3（mL）， sodium citrate quality was 1.1g， yield of geniposide was up to 99.87%.

geniposide； isopropanol； sodium citrate； aqueous two-phase extraction system

R 284.2

A

1671-9905（2015）11-0003-05

邵陽市科技局科技項目（2014GK34）；邵陽學(xué)院研究生科研創(chuàng)新項目（ CX2014SY012）

李婷（1989-），女，湖南衡陽人，碩士研究生，研究方向：食品質(zhì)量與安全

張紅萍，教授，E-mail：zhp4901@163.com

2015-09-09