大孔吸附树脂分离纯化甘草酸的工艺.pdf

食品研究与开发 2010 年 5 月 第 31 卷第 5 期 食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发 甘 草 是 豆 科 （Leguminosae ） 蝶 形 花 亚 科 （Papiliantae Taub ） 甘草属 （Glycyrrhiza ） 植物1。20 世纪 50 年代以后，各国学者对甘草进行了较为深入的研 究， 随着研究的深入和新技术的不断应用， 人们对甘草 的认识和应用也愈来愈广泛。甘草不仅广泛应用在医 药上， 而且应用于食品、 卫生、 轻工等方面2。甘草还具 有防沙固沙、 改良土壤等作用， 在环保方面， 防止水土 流失及改良生态环境等作用。我国是甘草的主要出口 国， 但产品多为原液或浸膏等初加工产品， 缺乏深加 工3。20 世纪 80 年代， 日本开始采用大孔树脂分离纯 化甘草酸， 提高了收率， 降低了成本。近年来， 我国对 大孔树脂提纯甘草酸也做了一些工作， 但由于商业机 密等原因，其具体技术很少系统报道。因此研究具有 应用价值的甘草酸分离技术具有重要意义4。本试验 探讨了几种大孔吸附树脂对甘草酸粗品的纯化效果， 确定了甘草酸纯化的工艺参数。 1材料与方法 1.1材料与设备 甘草： 采于北方民族大学生命科学与工程学院基 地 （经鉴定为乌拉尔甘草） ； 大孔吸附树脂 （CAD-40、 DM-130、 860021 ） ：山东鲁抗立科生物化学有限公司； UV754N 紫外可见分光光度计：上海精密科学仪器有 限公司； HD-5 电脑紫外检测仪： 上海沪西仪器分析有 限公司； CHRIST ALPHA 1-2 真空冷冻干燥机： 博劢行 仪器有限公司； SIGMA 3K-30 高速冷冻离心机：德国 SIGMA 公司； DELTA 320 酸度计：梅特勒-托利多 (上 海)有限公司。 1.2工艺流程 甘草粉碎浸提减压蒸馏酸沉离心、 水 洗甘草酸粗品萃取、脱色树脂吸附洗脱真 大孔吸附树脂分离纯化甘草酸的工艺 张嫱， 杨继民 （北方民族大学 生命科学与工程学院， 甘肃 银川 750021 ） 摘要： 通过静态吸附从 3 种树脂 （CAD40、 DM130、 860021 ） 中选择吸附量较大和洗脱效果较好的 CAD-40 树脂作 为纯化甘草酸的最佳树脂，考察动态吸附过程中各因素对 CAD-40 树脂吸附和洗脱甘草酸的影响。试验结果获得 CAD-40 树脂纯化甘草酸的最佳条件为： 层析柱 230 cm， 装柱径高比为 110， 上柱液浓度 7.0 mg/mL、 加样量为 5.0 mL， 洗脱最佳条件为： 洗脱剂乙醇浓度 95%， 洗脱液流速 1.0mL/min。此条件下洗脱产物甘草酸纯度可达 53.3。 关键词: 大孔吸附树脂； 纯化； 甘草酸 The Technology of the Purification of Glycyrrhizin with Macroporous Resin ZHANG Qiang， YANG Ji-min （The Beifang University， Life Sciences Engineering College， Yinchuan 750021， Gansu， China ） Abstract: Through the static adsorption experiments from three kinds of resin （CAD40, DM130, 860021 ） , we chose CAD-40 as the optimal resin for the purification of glycyrrhizin, which has more quantity of adsorbed and better eluting performance. Then we discuss some factors working on the dynamic absorption of the CAD-40 resin, and eventually determined the following optimum condition for absorption of the CAD-40 resin: Chromatography columns 230 cm, diameter-height ratio with column of 110, glycyrrhizin concentration of 7.0 mg/mL, adding 5.0 mL，and for the optimum eluting condition we chose 95 % ethanol as the eluting solvent and kept the velocity of flow at 1.0 mL/min. As a result, the Purity of the glycyrrhizin product is 53.3 . Key words: macroporous resin； purification； glycyrrhizin 基金项目： 北方民族大学校级科研项目 （2006Y041 ） 作者简介： 张嫱 （1980 ） ， 女 （汉） ， 讲师， 硕士， 研究方向： 天然产物 中生物活性成分的分离与纯化。 基础研究 23 食品研究与开发 2010 年 5 月 第 31 卷第 5 期 食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发 空干燥产品 1.3方法 1.3.1原料预处理 将甘草切片烘干粉碎过 40 目筛，称取一定量甘 草粉末， 加提取溶剂进行超声或微波处理， 再连续回 流、 离心、 抽滤得甘草酸提取液， 将提取液减压浓缩至 一定体积， 加浓盐酸调 pH23， 静置 12 h 后离心， 沉淀 水洗 3 次， 真空冷冻干燥得甘草酸粗品。 再将甘草酸粗 品用 70 %乙醇溶解、 脱色、 过滤， 配成一定浓度的甘草 酸溶液， 作为上柱液。 1.3.2静态吸附试验 准确称取预处理后 5 g (湿基) 的 CAD-40、 DM- 130、 860021 吸附剂于 100 mL 锥形瓶中，分别加入准 确量取的 50 mL 甘草酸粗提物。在 20 、 105 r/min 的 恒温水浴振荡器中振荡，每隔 1 h 测定滤液中残余甘 草酸浓度， 计算各种吸附剂对甘草酸的饱和吸附量。 1.3.3动态吸附研究 1.3.3.1径高比试验 配制一定浓度的甘草酸粗提物， 在加样量相同的 情况下， 改变层析柱 （230 cm ） 不同高度进行动态吸 附， 每流出 3 mL 流出液测定甘草酸 1 次， 以流出液体 积 （mL ） 为横坐标， 吸光度 （OD ） 为纵坐标， 确定最佳径 高比。 1.3.3.2加样量试验 配制浓度为 7.0 mg/mL 的甘草酸粗提物， 以 1.0 mL/min 的吸附流速通过树脂柱，测定流出液中甘 草酸的吸光度， 根据泄漏点来确定加样量。 1.3.3.3解吸剂浓度试验 准确量取 2.5 BV 体积的液体上柱， 使液面高于树 脂界面 3 cm 左右， 以一定流速洗脱。测量流出液的吸 光度值， 当吸光度达到甘草酸粗提物的 1/10 时， 停止 上柱， 此时作为吸附泄漏点。 可以认为 CAD-40 对甘草 酸的吸附达到饱和， 再用 2 BV3 BV 的中性或弱碱性 水洗， 洗脱速度控制在 0.8 mL/min， 用不同浓度的乙醇 作为洗脱液，收集洗脱液并测定洗脱液的吸光度， 确 定最佳的解吸剂浓度。 1.3.3.4解吸剂流速试验 配制一定浓度的甘草酸粗提物， 在加样量相同的 情况下， 选用不同的解吸流速进行洗脱， 考察解吸流速 对甘草酸洗脱率的影响。 2结果与分析 2.1大孔吸附树脂对甘草酸的静态吸附性能研究 大孔吸附树脂对甘草酸的静态吸附性能研究见 表 1。 可见， CAD-40 树脂的洗脱率最高， 其吸附量也最 大； 因此， 选用 CAD-40 树脂为纯化甘草酸的树脂。分 析原因， 主要是因为： 甘草酸为大分子， 孔径较大的树 脂有利于其吸附； 洗脱率的大小主要取决于吸附剂与 吸附质的作用力， 甘草酸具有多酚结构和糖甙链， 具有 一定极性和亲水性， DM-130 和 860021 树脂是弱极性 树脂， 吸附力强， 所以洗脱率偏低， CAD-40 树脂是非 极性树脂， 洗脱率较高。 所以选择 CAD-40 树脂来纯化 甘草酸。 2.2CAD-40 大孔吸附树脂的动态吸附性能研究 2.2.1径高比对 CAD-40 树脂吸附效果的影响 径高比对 CAD-40 树脂吸附效果的影响见图 1。 可见， 树脂装柱太高、 太低都对洗脱不利， 考虑到 工作效率， 选用径高比为 110 来纯化甘草酸。 2.2.2上样量对 CAD-40 树脂吸附效果的影响 上样量对 CAD-40 树脂吸附效果的影响见图 2。 可见， 当上样量达到 5.0 mL 时， 即吸附达到饱和。 表 1不同树脂对甘草酸的静态吸附性能比较 Table 1 The effect of the different resins in the static adsorption of glycyrrhizin 树脂型号 每克树脂吸附量/mg 洗脱率/% CAD-40 11.30 88.53 DM-130 11.21 84.09 860021 10.20 84.53 基础研究 24 食品研究与开发 2010 年 5 月 第 31 卷第 5 期 食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发食品研究与开发 因此， 确定上样量为 5.0 mL 来纯化甘草酸。在试验中 发现， 如果加样量过大， 会导致洗脱峰变宽， 洗脱物的 纯度降低， 而且树脂的再生困难， 这可能是因为料液自 上而下流过树脂床的过程中， 首先与位于树脂床上部 的树脂接触， 如果加样量过大， 该处就会发生多层吸 附， 或者是样品分子进入到树脂孔隙的深处， 与树脂的 作用力增强， 导致该处的树脂超出其饱和吸附量， 出现 局部树脂中毒现象， 即引起树脂再生困难， 影响树脂的 重复利用。 2.2.3解吸剂浓度对 CAD-40 树脂吸附效果的影响 解吸剂浓度对 CAD-40 树脂吸附效果的影响见 图 3。 可见， 随着乙醇浓度的减小， 洗脱峰的峰值也随 之下降， 拖尾现象也比较明显。 因此， 选用 95 %乙醇洗 脱， 可达到纯化甘草酸的目的。 2.2.4解吸流速对 CAD-40 树脂吸附效果的影响 解吸流速对 CAD-40 树脂吸附效果的影响见图 4。 可见， 根据洗脱曲线的对称性可以看出， 流速为 1.0 mL/min 时， 洗脱效果较好， 拖尾现象也不太明显。 考虑到工作效率和吸附效果， 选用 1.0 mL/min 为洗脱 流速。 2.3产品测定 产品测定见图 5、 图 6。 由图 5、 图 6 红外扫描图谱可知， 纯化后的样品为 甘草酸。通过上述因素选择确定 CAD-40 树脂纯化甘 草酸的最佳条件为： 层析柱 230 cm， 装柱径高比为 110， 上柱液浓度 7.0 mg/mL、 加样量为 5.0 mL， 洗脱最 佳条件为：洗脱剂乙醇浓度 95 %，洗脱液流速 1.0 mL/ min。此条件下洗脱产物甘草酸纯度可达 53.3 。 3结论 1 ） 根据静态试验结果， 选出分离纯化甘草酸的最 佳树脂分别是 CAD-40， 其吸附率是 90.91 %， 此时用 95 %乙醇解吸， 解吸率可达 88.53 %。 2 ） CAD-40 大孔吸附树脂对甘草酸吸附最佳工作 条件为： 层析柱 230 cm， 上柱液浓度 7.0 mg/mL、 加 样量 5.0 mL、装柱径高比 110、然后用水洗去糖等杂 质， 再用 95乙醇作为解