量的增加,收率呈增大趋势。由此得出较好的酶用量为每2g底物IPA-7502.5g。但因该因素处于最次地位,从经济效益来考虑,在没有很大的影响收率的条件下,适宜的酶用量可为每2g底物IPA-7502.3g。5.2底物浓度的影响从表3列2可以看出:随着底物浓度的变大,反应的收率呈降低趋势,这主要是IPA-750受底物7-苯乙酰胺基-3-乙烯基头孢烷酸高浓度的抑制。适宜的底物浓度为3%。5.3pH的影响从表3列3可以得到:随着pH的增大,反应物转化的比较完全,收率提高,但当pH过高时,收率反而下降。增加pH值,实质是增加了反应体系中氨水的浓度,十分有利于反应彻底进行,故转化率提高。但pH值过高,将导致7-苯乙酰胺基-3-乙烯基头孢烷酸和7-AVCA的开环,故收率下降。适宜的pH值为8.0。5.4温度的影响从表3列4可以看出:随着温度的升高,收率先增大,当温度为28和30时收率最
高,随后收率降低。这主要是因为酶在28~30之间活性最大,而且比较稳定,综合考虑反应的适宜温度为28。
利用酶法制备7-AVCA使反应有了很大的改善,避免了有机溶剂的使用,剔除了五氯化磷、二氯甲烷、吡啶,避免了一些副反应的发生,既提高了转化率,又减少了对环境的污染。同时酶法也简化了反应步骤,割除了化学法苛刻的反应条件,降低了能耗,同时又可使酰化酶回收套用,节约了成本。该法具有相当好的社会和经济效益,相信在以后的医药生产中,酶法因其上述优点必将得到越来越广泛的应用。
参考文献
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2Kameyama,Yutaka.Processforproducing3-alkenylcephemcompound.
JP,WO9855485.1998-12-10
3柳杏辉,莫章桦,曾红宇.应用固定化青霉素酰化酶IPA-750制备
7-ADCA的工艺研究.精细化工中间体,2003.33(5):37
ADS系列大孔吸附树脂纯化山楂叶总黄酮工艺研究
董恒颖,王莹
(天津华立达生物工程有限公司,天津300457)
*
摘要目的:研究ADS系列大孔吸附树脂分离纯化山楂叶总黄酮的工艺条件及参数。方法:以树脂对山楂叶总黄酮的吸附量和洗脱率为指标,对ADS系列大孔吸附树脂分离纯化山楂叶总黄酮的工艺条件进行筛选。结果:ADS-8型大孔吸附树脂对山楂叶总黄酮有较好的吸附分离性能,该树脂分离纯化山楂叶总黄酮的最佳工艺条件为:上柱液pH值4.5,
上柱液总黄酮含量为1000mg/L,以流速3BV/h上柱,上样量为100ml(约5BV);所用洗脱剂乙醇体积分数为40%,以2BV/h的流速洗脱,洗脱剂用量为150ml(约7.5BV)。经过上述工艺纯化后,所得产品总黄酮含量达到80%。结论:ADS-8型大孔吸附树脂适于分离纯化山楂叶总黄酮。
关键词山楂叶,总黄酮,大孔吸附树脂
中图分类号:R917文献标识码:A文章编号:1006-5687(2010)05-0067-05
PurificationprocessforflavonoidsfromhawthornleaveswithADStypeofmacroporousresin
DongHengying,WangYing
(TianjinHulidaBiotechnologycoLtd,Tianjin300457)ABSTRACTObjective:ToinvestigatethetechnicalparametersofpurificationprocessoftotalflavonoidsfromhawthornleaveswithADStypeofmacroporousresin.Methods:Theconditionsofpurificationoftotalflavonoidsfromhawthornleaveswerescreenedwithadsorbingcapacityanddesorptionrateoftotalflavonoidsasindicators.Results:Amongsixtypesofmacroporousadsorptionresinchoosed,ADS-8isthebestresinforseparatingandpurifyingofflavonoidsfromhawthornleaves.Theoptimumconditionsare:theconcentrationofhawthornleavesflavonoidsis1000mg/LatthepHvalueof4.5,flowvelocityis3BV/h,thetreatedamountis100ml(about5BV),theconcentrationofeluentis40%(volumefraction)ethanolwith150ml(about7.5BV),andtheflowvelocityofeluentis2BV/h.AfterpurifyingbyADS-8,thepurityofproductcanreach80%.Conclusion:ADS-8canbeusedinpurificationoftotalflavonoidsofhawthornleaves.
KEYWORDShawthornleaves,flavonoids,macroporousadsorptionresin
*收稿日期:2010-07-0168天津药学TianjinPharmacy2010年第22卷第5期
山楂叶为蔷薇科植物山里红(CrataeguspinnatifidaBgeVarmajorNEBr)或山楂(CrataeguspinnatifidaBge)的叶子,含有丰富的黄酮类化合物,如牡荆素、牡荆素-4-鼠李糖苷、牡荆素-4,7-双葡萄糖苷、乙酰牡荆素-4-鼠李糖苷、金丝桃苷和芦丁等,对
[1,2]
心脑血管疾病有显著疗效。对山楂叶黄酮类化合物的提取常采用水提法和醇提法。醇提法乙醇用量大,成本较高,不适合中小企业工业化生产。有关山楂叶总黄酮的纯化多用大孔吸附树脂法,其上柱液的制
[3]
备主要采用醇提法,已经报道的树脂型号有D101和
[4]
HPD-600;而以水提法为基础的大孔吸附树脂纯化工艺却少见报道。由于ADS系列大孔吸附树脂也是分离纯化黄酮类化合物的常用树脂,因此,本研究主要考查ADS系列大孔吸附树脂分离纯化山楂叶总黄酮的性能,为探讨新的制备山楂叶总黄酮的工艺提供技术支持。1材料与仪器
山楂叶采自山西晋城,挑选后清洗干净,烘箱60~70烘干,粉碎过20目筛保存备用。ZTC-II型天然澄清剂:天津正天成澄清技术有限公司生产,其A组分用蒸馏水配制成1%的水溶液,预溶胀24h;B组分用1%醋酸溶液配制成1%的溶液,预溶胀24h。芦丁对照品,购于中国药品生物制品检定所;氢氧化钠、盐酸、无水乙醇、亚硝酸钠和硝酸铝均为分析纯。大孔吸附树脂ADS-5、ADS-8、ADS-7、ADS-17、ADS-21,购于天津南开和成科技有限公司。D101大孔吸附树脂,购于天津市海光化工有限公司。
UV-2550PC紫外可见分光光度计:日本岛津公司;AB204-S型分析天平:瑞士METTLERTOLEDO公司;LABOROTA4000旋转蒸发仪:德国Heidolph公司;SHZ-III型循环水真空泵:上海亚荣生化仪器厂;PHSJ-A精密pH酸度计:北京光学仪器厂;玻璃层析柱:15mm600mm。2方法与结果2.1山楂叶总黄酮的分析方法
[5]
2.1.1标准曲线的绘制将芦丁于120下干燥至恒重,准确称取芦丁0.0146g,用60%(体积分数)乙醇溶解,定容于50m,l得浓度为0.292mg/ml芦丁对照品溶液。
精密量取芦丁对照品溶液0、2.5、5.0、7.5、10.0和12.5ml于25ml容量瓶中,加入5%的亚硝酸钠溶液0.75m,l摇匀,放置6min后加入10%的硝酸铝溶液0.75m,l摇匀,放置6min后加入4%氢氧化钠溶液10.0m,l用30%乙醇定容,摇匀,10min后于510nm处测定吸光度A。得芦丁含量Y(g/ml)与吸光度X
间的回归方程为:Y=0.0111X+0.0107,r=0.9997,线性范围为0~150g/ml。2.1.2样品的测定2.1.2.1液体样品的测定先把液体样品定容至适当体积,过滤,弃去初滤液,精密量取滤液1m,l置于50ml量瓶中,加95%乙醇至刻度,摇匀。再从中取2.0ml于25ml量瓶中,依2.1.1项下方法测定山楂叶总黄酮含量。2.1.2.2固体样品测定取提取物0.10g,用95%乙醇定容至25m,l摇匀,过滤,弃去初滤液,精密量取滤液0.5m,l置于25ml容量瓶中,加95%乙醇至刻度,摇匀。再从中取5.0ml于25ml容量瓶中,依2.1.1项下方法操作,测定山楂叶总黄酮含量。
22山楂叶总黄酮的提取和纯化工艺流程山楂叶粉碎沸水提取过滤浓缩ZTC-澄清剂预处理过滤滤液上柱吸附洗脱浓缩干燥山楂叶黄酮产品。
23山楂叶总黄酮的提取及上柱液的制备称取粉碎后的山楂叶粉末60.0g置5L三口瓶中,加入蒸馏水1200m,l瓶口分别装置搅拌器和回流冷凝管,微沸提取90min,待烧瓶冷却至室温后,离心分离收集上清液。滤渣再加入1000ml蒸馏水,重复提取1次。合并两次上清液,真空浓缩至原体积的1/2,测量其体积。实验结果,第一次回流提取得到提取液1016m,l第二次提取得到943ml。合并两次上清液,真空浓缩至1000ml。按文献所述方法利用ZTC澄清剂除去山楂叶总黄酮提取液中的杂质得上柱液。重复测定3次,该上柱液中总黄酮含量平均值为1285mg/L。24树脂的预处理将ADS-5、ADS-8、ADS-7、ADS-17、ADS-21和D101树脂于乙醇(95%)中浸泡24h,使其充分溶胀,然后用乙醇清洗至洗出液无白色浑浊后,再用蒸馏水洗去乙醇;然后大孔树脂依次用2倍体积5%的氢氧化钠水溶液、1倍体积蒸馏水、2倍体积10%的盐酸洗涤,最后用蒸馏水洗至中性。以乙醇湿法装柱,用95%乙醇在柱上流动淋洗,随时观察流出的乙醇液,至乙醇液与水以15体积比混合无白色浑浊为止,然后用大量蒸馏水洗去乙醇。25树脂的筛选2.5.1吸附率的测定分别准确称取预处理好的ADS-5、ADS-8、ADS-7、ADS-17、ADS-21、D101湿树脂各1.500g置于250ml三角瓶中,加入预处理好的上柱液50.0m,l放入25的恒温振荡器上振荡(180r/min)24h,至吸附平衡。定时取样进行分析,按
[7]
[6]
天津药学TianjinPharmacy2010年第22卷第5期69
(1-1)式分别计算树脂对总黄酮的饱和吸附量和吸附率,选出吸附效果较好的树脂。
Q=[(Co-Ce)VA]/W(1-1)式中Q:饱和吸附量(mg/g);Co:总黄酮的起始质量浓度(mg/ml);Ce:总黄酮的吸附平衡质量浓度(mg/ml);VA:上柱液体积(ml);W:湿树脂质量(g)。2.5.2洗脱率的测定用20ml蒸馏水分2次冲洗照2.5.1项下所得吸附树脂,然后将冲洗好的树脂置于250ml三角瓶中,准确加入70%乙醇溶液100m,l再放入25恒温振荡器上振荡(180r/min)12h,过滤,测定滤液中总黄酮的浓度,并按(1-2)式计算洗脱率。
D(%)=CDVD/Q100(1-2)
式中D:洗脱率,%;CD:洗脱液质量浓度,mg/m;lVD:洗脱液体积(ml);Q:饱和吸附量(mg/g)。2.5.3树脂对山楂叶黄酮的吸附和解吸性能大孔吸附树脂由于其理化性质不同,对吸附分离的影响很大。由于树脂极性、孔径、孔容、比表面积等不同,故性质不同。在所选的6种大孔吸附树脂中,ADS-5、ADS-8和D101属于非极性树脂,ADS-17中极性树脂,ADS-7、ADS-21为极性树脂。由表1可知,4种树脂ADS-5、ADS-8、ADS-7和D101对山楂叶总黄酮的吸附性能均较好,总黄酮吸附量高于其他几种。
表16种大孔吸附树脂对山楂叶黄酮的吸附性能比较
树脂型号吸附量(mg/g)
ADS-537.1
ADS-841.9
ADS-7ADS-17ADS-2142.2
25.6
19.0
D10140.6
2.6吸附条件对ADS-8树脂吸附性能的影响
2.6.1上柱液pH值对ADS-8树脂吸附性能的影响分别称取ADS-8湿树脂1.500g,置于三角瓶中,加入50.0ml山楂叶黄酮上柱液,调节不同的pH值,然后水浴恒温(25)振荡4h。测定不同上柱液pH值时ADS-8树脂的吸附量,结果见表3。由表3可以看出,ADS-8树脂吸附山楂叶黄酮的最佳pH值为4.5,此时树脂的吸附效果最好,吸附量分别约为45mg/g。pH值在3.0~4.5范围内,吸附量随pH值的增大而增加;pH值超过4.5后,吸附量随着pH值的增大而减小。因此,本实验选定上柱液的最佳pH为4.5。表3上柱液pH对ADS-8树脂吸附性能的影响
pH总黄酮吸附量(mg/g)
3.041.2
3.542.9
4.144.8
4.545.5
5.045.0
6.040.3
2.6.2上柱液流速对树脂动态吸附性能的影响按照文献的方法测定ADS-8树脂的堆密度为0.91
g/m。l称取处理过的湿树脂20.0g,湿法装柱(15mm600mm),测定其柱床体积(BV)为22m。l分别用2、3和4BV/h的流速在同一实验条件下进行动态吸附考查,结果见表4。实验结果表明,流速为2BV/h和3BV/h时,山楂叶黄酮类化合物渗漏点出现较晚,而4BV/h时,渗漏点出现较早。这是由于流速较慢,有利于上柱液中的黄酮类化合物在树脂床中进行的粒扩散和膜扩散,但会延长实验操作周期;而流速太快,黄酮类化合物没有被树脂充分吸附,而随上柱液流出;综合考虑,ADS-8树脂吸附纯化山楂叶黄酮的最佳流速为3BV/h。
表4流速对ADS-8树脂吸附性能的影响
流出液体积
(ml)1060110160210260
2BV/h03.215.827.338.648.153.256.0
总黄酮含量(mg/L)
3BV/h04.818.130.343.956.162.477.0
4BV/h021.635.651.067.272.081.192.0
[8]
选择ADS-5、ADS-8、ADS-7和D101树脂,在
分别与山楂叶总黄酮上柱液吸附2、4和12h后,按照2.5.2项下方法对其进行解吸实验,用70%乙醇洗脱,分别测定吸附2、4和12h后总黄酮的吸附量和洗脱率,结果见表2。从表2可知,ADS-7树脂虽然吸附效果很好,但解吸比较困难;ADS-8树脂吸附效果较好,并且解吸时间较短,洗脱率较D101树脂高,故确定ADS-8为分离纯化山楂叶总黄酮的最佳树脂。
表24种大孔吸附树脂对山楂叶黄酮的吸附和解吸性能比较
总黄酮吸附量(mg/g)
树脂型号
2h
ADS-5ADS-8ADS-7D101
35.142.838.740.8
4h35.742.841.541.9
12h37.543.145.243.3
2h87.472.014.152.7
4h77.587.614.067.3
12h
69.290.613.188.6
洗脱率(%)
310360
2.6.3上柱液浓度对树脂动态吸附性能的影响称取处理过的湿树脂20.0g,湿法装柱(15mm600
70天津药学TianjinPharmacy2010年第22卷第5期
mm)。调节上柱液总黄酮的含量为0.50、1.00、1.50g/L,pH值为4.5。分别以3BV/h的流速上样,检测流出液中黄酮的含量,考查上柱液浓度对树脂动态吸附性能的影响,结果见表5。由该表可知,上柱液的浓度越低,树脂处理的溶液量就越大,但浓度太低时,会延长操作周期;上柱液的浓度过大,影响被吸附的黄酮类化合物与树脂的扩散速率,反而使其吸附效率下降。因此本实验上柱液山楂叶总黄酮的浓度以1000mg/L为宜,此时ADS-8树脂的处理量为100ml(约5BV)。表5上柱液浓度对ADS-8树脂吸附性能的影响
流出液体积
(ml)20406080100120160200240
0.50g/L
0002.33.25.213.216.620.2
总黄酮含量(mg/L)
1.00g/L
002.44.912.920.630.342.152.5
1.50g/L
03.17.618.131.343.957.063.677.9
其洗脱率可达到90%左右。
表7洗脱剂流速对树脂洗脱性能的影响
洗脱率(%)
洗脱液体积(ml)
1BV/h
50100150200250
63.484.490.693.693.8
2BV/h58.785.590.093.493.6
3BV/h48.084.890.293.293.8
2.7.3洗脱剂用量对洗脱效果的影响分别称取处
理过的湿树脂20.0g,湿法装入5根相同的树脂柱(15mm600mm)。调节上柱液总黄酮含量为1000mg/L,pH值为4.5,以3BV/h的流速上样,上样量为100.0m,l上样后用去离子水洗涤(流速为2BV/h),直至流出液变无色为止。然后分别用50、100、150、200和250ml体积分数为40%乙醇溶液洗脱,洗脱剂流速为2BV/h,收集洗脱液,测定其洗脱率,结果见表8。实验结果表明,洗脱剂的用量越大,洗脱效果越好,但洗脱剂的体积多于150ml时,洗脱效果提高不明显,因此本实验确定洗脱剂用量为150ml(约7.5BV),此时洗脱率约为90%。
表8洗脱剂用量对洗脱率的影响
洗脱剂用量(ml)洗脱率(%)
5058.7
10085.5
15090.0
20093.6
25096.3
2.7洗脱条件对树脂洗脱性能的影响
2.7.1洗脱剂浓度对树脂洗脱性能的影响分别称取ADS-8湿树脂1.500g,转移到三角瓶中,加入50.0ml山楂叶黄酮上柱液,调节pH值为4.5,然后置于恒温(25)水浴振荡4h。待吸附平衡后,分离树脂,用20ml蒸馏水分2次冲洗,再将树脂放入三角瓶中晾干。之后分别加入20%、40%、60%、80%和95%的乙醇各40.0m,l置于恒温(25)水浴振荡4h。收集上清液并测定总黄酮浓度,计算洗脱率。结果见表6。由表6可知,对于ADS-8湿树脂,40%体积分数的乙醇的洗脱效果最好,因此本实验确定洗脱剂的浓度为40%。
表6洗脱剂浓度对洗脱率的影响
乙醇体积分数(%)
洗脱率(%)
2069.5
4090.0
6086.2
8079.8
9575.5
2.8山楂叶总黄酮的分离纯化工艺验证及产物纯度
测定称取20.0g山楂叶粉末,按照上柱液pH值4.5,上柱液总黄酮含量为1000mg/L,以流速3BV/h上柱,上样量为100ml(约5BV);所用洗脱剂乙醇体积分数为40%,以2BV/h的流速洗脱,洗脱剂用量为150ml(约7.5BV)收集所需组分,分别在旋转蒸发仪上浓缩,除去有机溶剂,经冷冻干燥后,得到固体样品0.46、0.51和0.48g纯化产品(重复3次),相应总黄酮含量分别为80.2%、83.4%和81.5%。3讨论
(1)ADS-8大孔吸附树脂对山楂叶总黄酮水提液具有良好的吸附性能,用其纯化山楂叶黄酮类化合物是可行的。
(2)上柱液经ZTC澄清剂处理后可以加快大孔吸附树脂对山楂叶总黄酮的吸附速率。
(3)ADS-8大孔吸附树脂纯化山楂叶总黄酮吸附效果好、解吸附条件温和、容易再生、可以多次反复使用,具有较广阔的工业生产应用前景。2.7.2洗脱剂流速对树脂动态洗脱性能的影响分
别以1、2和3BV/h的流速对已经吸附过的树脂进行洗脱处理,结果见表7。实验结果表明,在相同的洗脱液体积下,以1BV/h和2BV/h的洗脱剂流速的解吸效果相差不大,为缩短操作周期,本实验选定洗脱剂流速为2BV/h较合适,当洗脱剂的体积达到100ml时,
天津药学TianjinPharmacy2010年第22卷第5期
参考文献
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8戚向阳,张俐勤,陈维军,等.大孔吸附树脂分离纯化罗汉果皂苷的新方法.农业工程学报,2005,21(9):163
黄连中生物碱的超临界CO2萃取工艺研究
佟若菲,张秋爽,朱雪瑜
1
2
3
*
(1.天津市儿童医院,天津300074;2.天津生物化学制药有限公司,天津300308;3.天津药物研究院,天津300193)
摘要目的:研究黄连中生物碱的超临界CO2萃取工艺。方法:采用单因素和正交实验的方法,考查萃取压力、萃取温度、萃取时间和物料粒度等因素对黄连中生物碱超临界CO2萃取物得率的影响。结果:超临界CO2萃取黄连中生物
碱影响因素从高到低依次为萃取压力、萃取温度、萃取时间。最佳萃取工艺条件为:萃取压力30MPa,物料粒度40~60目,萃取温度60,萃取时间1.5h。此条件下黄连中生物碱萃取率为14.24%。结论:该方法提取效率高、稳定、准确、重现性好。
关键词黄连,生物碱,超临界二氧化碳萃取
中图分类号:TQ46文献标识码:A文章编号:1006-5687(2010)05-0071-03
OptimizationofprocessofalkaloidsfromRhizomaCoptidisbysupercriticalCO2extraction
TongRuofe,iZhangQiushuang,ZhuXueyu
(1.TianjinChildrens'Hospita,lTianjin300074;2.TianjinBiochemicalPharmaceuticalCoLtd.,Tianjin300308;3.TianjinInstitu-teofPharmaceuticalResearch,Tianjin300193)ABSTRACTObjective:TostudythesupercriticalCO2extractionprocessofRhizomaCoptidis.Methods:Theeffectsofextractionpressure,temperature,timeandmaterialgranularityonalkaloidsyieldwereinvestigatedbythesinglefactorandorthogonalexper-iment.Results:Theeffectsofpressure,temperatureandtimedecreasedinsequence.Theoptimumextractionconditionswereasfollows:Theextractionpressureis25MPa,themedicinalmaterialsgranularityis40~60eyegriddle,extractiontemperatureis35,andextractiontimeis1h.Undertheseconditions,theextractionrateofalkaloidsis14.24%.Conclusion:Themethoddeve-lopedhereisefficient,stable,accurateandrepeatable.KEYWORDSRhizomaCoptidis,alkaloids,supercriticalCO2extraction
黄连为毛茛科植物黄连(CoptischinensisFranch)三角叶黄连(CoptisdeltoideaCYChengetHsiao)或云连(CoptisteetaWall)的干燥根茎,性味苦,寒,具有清热燥湿,泻火解毒等功效。其化学成分有异喹啉类生物碱(Isoquinolinealkaloids)、阿魏酸和绿原酸,生物碱类主要为小檗碱、黄连碱、巴马亭、药根碱、表小檗碱及木兰花碱等,一般以小檗碱(berberine)为质控目[1-3]标。黄连在我国中国药典2005年版和四川省药材标准均有所收载,在日本及欧洲各国已被广为应用。
生物碱类成分多以亲脂性的游离形式存在于植物
中。黄连中简单生物碱在总生物碱中所占比例非常大,而简单生物碱为小分子物质,故提取多采取醇提和
[4-7]
酸提等方法。但这些方法存在提取率低、有机溶剂残留等缺点。醇提过程中的浓缩会造成大量生物碱的损失,酸提取法不仅时间长,而且在提取过程中易造成易氧化成分的破坏与损失,对部分成分有破坏作用。
超临界CO2流体萃取技术(SPE)是一项高新型物质分离精制技术,具有在接近室温的环境下进行萃取,不会破坏生物活性物质,而且操作方便,能耗低,无污染,分离能力高,无溶剂残留等优点。目前该技术已被
[8]
广泛应用于医药、食品等方面,但用于黄连生物碱的
*收稿日期:2010-06-13
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