大孔吸附树脂在天然产物分离纯化中的应用研究

摘要

大孔吸附树脂分离技术在我国于70年代就已开始进行应用于天然产物的分离纯化研究。经过多年的发展和积累，目前已经被广泛地应用于中草药有效成分的分离精制、食品工业等领域的工业化生产。由于大孔吸附树脂在分离方面所具有的诸如高吸附量、种类多样化、一定的吸附选择性、表面功能基可进行改变和设计、化学稳定性好以及成本低、易再生等特殊优势，使其潜在的应用价值正在受到越来越广泛的关注。但由于大孔吸附树脂仅是一种具有广谱分离作用的分离材料，其吸附选择性不是很高。因此，如何更高效地利用大孔吸附树脂技术完成对天然产物有效成分（底物）的分离有待进一步深入研究。本研究以实现大孔吸附树脂技术对天然产物有效成分的高效分离为研究目标，首次采用大孔吸附树脂混合床技术对底物的分离纯化效果进行考察，分别以独一味提取物、市售甜菊糖苷产品及甜菊糖苷初提物及为分离对象，以高效液相色谱仪和紫外可见分光光度计为检测手段，通过大孔树脂的吸附/解吸附实验，对其中的底物独一味总黄酮和莱鲍迪苷A(RA)等底物进行了分离纯化研究，取得了以下结果：
　　 ⑴采用超声提取法从独一味中提取总黄酮，考察了不同提取工艺条件对提取效果的影响，并对大孔吸附树脂法分离独一味总黄酮进行了较为系统的研究，得到主要结果如下：1）超声提取独一味总黄酮的最佳条件如下：提取时间tt=120min，提取温度Tt=45℃，超声功率Pc=90W，溶剂比例V乙醇/V水=25％，提取次数n=4，在此条件下独一味总黄酮的提取率达83％；2）选用35种大孔树脂研究其对总黄酮分离纯化效果，考察大孔树脂混合床法对独一味总黄酮分离纯化效果，筛选出对总黄酮分离纯化效果最佳的大孔树脂混合床LZ-9+LZ-48，并得到LZ-9与LZ-48的最佳混合比例为mLZ-9∶mLZ-48=3∶2础上之上，进一步优化了利用大孔树脂混合床LZ-9+LZ-48分离纯化独一味总黄酮的工艺条件，得到如最佳吸附／解吸条件如下：吸附时间4.5h，吸附温度40℃，吸附体积175mL，解吸附时间180min，解吸液60％乙醇，最终得到总黄酮产品的纯度增至原来的两倍，收率达91.6％。
　　 ⑵考察了27种吸附树脂混合床对甜菊糖苷市场化产品中RA的分离情况，进行了大孔树脂混合床吸附甜菊糖苷的相关理论研究，并对混合床分离RA的实验条件进行探索，得到以下结论：①LZ-1+LZ-20+LZ-30+LZ-37+LZ-36型大孔树脂混合床对RA分离效果最好的，其最佳质量比例依次为2：3：1：3：2；②大孔树脂混合床对甜菊糖苷市场化产品的吸附符合准二级动力学模型，吸附等温线属于BrunauerⅣ型平衡吸附等温线；③实验过程中还考察了一系列吸附/解吸附条件对RA分离度的影响情况，如时间，温度，体积，pH，解吸液比例等，得到最佳吸附/解吸附条件如下：初始浓度(C0)0.416mg/mL，吸附体积(V)50mL，吸附时间(ta)90min，吸附pH等于7，吸附温度(T)65℃，解吸液比例(E，V乙醇/V乙酸乙酯)85％，解吸附时间(td)120min，在此条件下经过一个吸附/解吸附循环可使得到的产品中DAS从0.9169提高到0.9963，且回收率可达91.67％。
　　 ⑶以甜菊糖初提物为吸附研究对象，通过19种大孔吸附树脂对甜菊糖初提物的吸附/解吸附实验，考察大孔吸附树脂混合床对甜菊糖苷初提物中RA的分离情况及大孔吸附树脂混合床对甜菊糖苷的吸附曲线，并对大孔吸附树脂混合床分离RA过程中实验条件进行优化，得到如下结果：1）由LZ-31、LZ-21、LZ-20和LZ-42构成的对RA的分离效果最好，且四种树脂之间的最佳质量比例依次为3.75∶2.5∶0.05∶0.45；2)大孔吸附树脂混合床LZ-31+LZ-21+LZ-20+LZ-42对甜菊糖苷的吸附符合准二级动力学模型，粒内扩散为其吸附过程中的速率控制步骤；3)大孔树脂混合床LZ-31+LZ-21+LZ-20+LZ-42对甜菊糖苷溶液的吸附等温线属于BrunauerⅣ型平衡吸附等温线；4)通过考察吸附浓度(C0)、吸附温度(Ta)、吸附／解吸附时间(ta和td)以及解吸液比例对RA分离度(DAS)的影响，得到最佳分离条件下DAS相比原始溶液分离度提高了约1.9倍，而且经过一个吸附/解吸附循环以后产品的纯度提高了约1.6倍。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 大孔吸附树脂发展历史

1.2 大孔吸附树脂的分类

1.3 大孔树脂的吸附分离原理及其成孔技术

1.3.1 大孔吸附树脂的吸附分离原理

1.3.2 大孔吸附树脂的成孔技术

1.4 孔吸附树脂的吸附分离方式及分离技术操作流程

1.4.1 静态吸附

1.4.2 动态吸附

1.4.3 大孔吸附树脂吸附分离技术操作流程

1.5 大孔吸附树脂分离效果的影响因素

1.5.1 大孔吸附树脂本身结构性能的影响

1.5.2 溶剂的影响

1.5.3 目标分离物性质的影响

1.6 目前国内外大孔吸附树脂的生产及标准状况

1.6.1 国外大孔吸附树脂生产及标准状况

1.6.2 国内大孔吸附树脂生产及标准状况

1.7 大孔吸附树脂的应用

1.7.1 在废水处理方面的应用

1.7.2 大孔吸附树脂在中药天然产物有效成分提取分离中的应用

1.7.3 在临床医疗、抗生素分离纯化及生化药物研究中的应用

1.8 大孔吸附树脂分离研究中存在的问题

1.8.1 大孔吸附树脂理论研究中的不足

1.8.2 大孔吸附树脂应用研究中的不足

1.9 本学位论文的工作设想

第2章 大孔吸附树脂对独一味总黄酮的分离纯化研究

2.1 引言

2.2 实验材料及其主要仪器设备

2.2.1 实验材料、药品及试剂

2.2.2 主要仪器设备

2.3 实验过程

2.3.1 对昭品溶液的制备

2.3.2 总黄酮紫外最大吸收波长的测定

2.3.3 总黄酮测定标准曲线的制备

2.3.4 超声提取实验

2.3.5 大孔吸附树脂含水率的测定

2.3.6 大孔吸附树脂的活化与纯化

2.3.7 大孔吸附树脂对独一味总黄酮的吸附/解吸附实验

2.4 结果与讨论

2.4.1 独一味总黄酮提取工艺条件的优化

2.4.2 大孔吸附树脂混合床分离纯化独一味总黄酮

2.4.3 大孔吸附树脂混合床分离纯化总黄酮的工艺条件优化

2.5 结论

第3章 大孔吸附树脂对甜菊糖苷市场化产品中莱鲍迪苷A(RA)的分离研究

3.1 引言

3.2 实验材料及其主要仪器设备

3.2.1 实验材料、药品及试剂

3.2.2 主要仪器设备

3.3 实验部分

3.3.1 大孔吸附树脂的活化和纯化

3.3.2 高效液相色谱法测定甜菊糖苷各组分含量

3.3.3 吸附/解吸附实验

3.4 结果与讨论

3.4.1 实验方法的确定

3.4.2 单一大孔吸附树脂对RA的吸附选择性研究

3.4.3 两种大孔吸附树脂混合床对RA的分离

3.4.4 三种大孔吸附树脂混合床对RA的分离

3.4.5 四/五/六种大孔吸附树脂混合床对RA的分离研究

3.4.6 大孔吸附树脂混合床质量比例优化

3.4.7 吸附动力学曲线

3.4.8 吸附等温线

3.4.9 大孔吸附树脂混合床对RA分离的影响因素

3.5 结论

第4章 大孔吸附树脂对甜菊糖苷初提物中莱鲍迪苷A的分离研究

4.1 引言

4.2 实验材料及其实验设备

4.2.1 实验材料、药品及试剂

4.2.2 主要仪器设备

4.3 实验部分

4.3.1 甜菊糖苷标准溶液的制各及标准曲线绘制

4.3.2 吸附/解吸附实验

4.4 结果与讨论

4.4.1 大孔吸附树脂的筛选

4.4.2 大孔吸附树脂混合床的质量比例优化

4.4.3 吸附动力学曲线

4.4.4 吸附等温线

4.4.5 大孔吸附树脂混合床对RA分离的影响因素

4.5 结论

总论

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间所发表的学术论文目录