离子交换纤维对银杏叶黄酮静态吸附和解吸的研究

1、合成纤维SFC 2009No.8摘要：在静态条件下，用强碱性阴离子交换纤维分离纯化银杏叶中的黄酮。采用正交实验法研究了不同条件对吸附的影响，并分别研究了解吸剂配比、调节剂酸度和温度对解吸的影响。结果表明，离子交换纤维对银杏叶黄酮具有良好的分离纯化效果，最佳吸附条件为：溶剂为20%乙醇溶液，黄酮浓度为0.4045mg/mL，温度为70，pH 值为4，浴比为1300；最佳解吸条件为：解吸剂为70%乙醇溶液，温度为70，酸度调节剂为3mol/L的盐酸，且酸度调节剂与解吸剂的体积比为14。关键词：离子交换纤维；黄酮；静态吸附；静态解吸中图分类号：TQ342.84文献标识码：A文章编号：1001-705

2、4（2009）08-0011-04收稿日期：2009-04-27修回日期：2009-05-25基金项目：北京市服装材料研究开发与评价重点实验室基金资助项目（2008ZK-07）。作者简介：张道武(1980，男，汉族，在读研究生，主要从事离子交换纤维的制备及其在中药提纯方面应用的研究。*通讯联系人。以银杏叶为原料提取制成的药物用于对心血管、脑血管、动脉硬化、高血压等疾病的治疗，有其他药物不能达到的疗效。目前，银杏叶的开发利用研究在国内外已成为研究热点1-3。离子交换纤维是一种纤维状交换材料，和其他离子交换材料一样，它本身含有固定离子以及和固定离子极性相反的活动离子4。我国对离子交换纤维的研究及利

3、用尚处于基础性阶段5，在中药提纯方面的研究则更是凤毛麟角。本实验所用的离子交换纤维是以丙纶为基材，分别经过氯甲基化和胺化制成的强碱性阴离子交换纤维。本实验采用该纤维对银杏叶黄酮的静态吸附和解吸进行了研究，结果表明离子交换纤维对银杏叶黄酮具有良好的分离纯化效果。1主要试剂、原料与仪器试剂：乙醇、氢氧化钠（AR ，北京化工厂），盐酸（AR ，北京北化精细化学品有限公司）。原料：银杏叶总黄酮粗品（24%，UV ，批号XHG070912，陕西太康生物科技有限公司），强碱性阴离子交换纤维（交换容量为2.84mmol/g，桂林正翰科技开发有限公司），芦丁（纯品，UV ，批号T-45-20070601，南京

4、替斯艾么中药技术研究所）。仪器：ALC-210.4型电子天平（赛多利斯科学仪器北京有限公司），UV-9600紫外可见分光光度计（北京瑞利分析仪器公司），PB-21型精密pH 计（上海成肯德国Sartorius 公司），HH-4数显恒温水浴锅（江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司），DFZ-6050真空干燥箱（上海一恒科技有限公司）。2实验方法2.1强碱性阴离子交换纤维的预处理将纤维用1mol/L的NaOH 浸泡12h ，用去离子水洗至中性；再用1mol/L的盐酸浸泡12h ，用去离子水洗至中性；然后用1mol/L的NaOH 浸泡12h ，用去离子水洗至中性；最后用无水乙醇浸泡24h ，用去离子水洗

5、至无醇味，333K 下干燥后备用。离子交换纤维对银杏叶黄酮静态吸附和解吸的研究张道武1，刘廷岳1,2*（1. 北京服装学院材料科学与工程学院，北京100029；2. 北京市服装材料研究开发与评价重点实验室，北京100029）究论文研11合成纤维SFC 2009No.82.2芦丁标准曲线的绘制准确称取芦丁标准品10mg （80真空烘干至恒重）于100mL 容量瓶中，以20%的乙醇溶液定容，摇匀，分别移取1.0mL 、2.0mL 、3.0mL 、4.0mL 、6.0mL 、8.0mL 、10.0mL 的标准液于25mL 的容量瓶中，以20%的乙醇定容。以20乙醇溶液为空白对照，于206nm （最大

6、吸收波长）处测定吸光度。以芦丁标准液浓度(mg/mL为纵坐标，吸光度（A ）为横坐标，绘制标准曲线，并求得回归线方程。以20%的乙醇为溶剂，加入0.10g 离子交换纤维，吸附时间为3h ，改变黄酮溶液浓度、pH 值、温度、纤维质量与溶液体积的浴比，做不同条件的静态吸附。表1为正交实验因素水平表L 9（34）。表1静态吸附正交实验设计因素水平表称取3份饱和吸附纤维0.01g ，放入3mol/L的盐酸与70%的乙醇（体积比14）的混合液（50mL ）中，分别置于30、50、70恒温水浴条件下静态解吸，并绘制静态解吸曲线。3结果与讨论3.1芦丁标准曲线芦丁标准液浓度与吸光度关系曲线如图1所示。图1芦

7、丁标准曲线芦丁标准曲线在00.040mg/mL浓度范围内吸光度与浓度呈良好的线性关系，其回归方程为：Y =0.0208X -0.0005（1）R 2=0.9996乙醇体积分数与吸附量的关系曲线如图2所示。图2溶剂体积分数对静态吸附的影响由图2可知，纤维在体积分数为20%的乙醇溶液中吸附黄酮的量最大。这是因为在有机溶剂中黄酮化合物虽然溶解度大，但是更多的以分子状态存在；在水中则溶解度低，但是更多的以离子状态存在，有利于交换吸附的发生。当乙醇体积分数小于20%时，黄酮化合物溶解度过低，以离子状态存在的黄酮数量相对较小，反而不利于吸附的发生。序号浓度(A/(mg/mLpH 值(B温度(C/浴比（D

8、）11.95104501:30021.02237601:40030.404510701:500研究论文12合成纤维SFC 2009No.8强碱性阴离子交换纤维对银杏叶黄酮溶液的静态吸附正交实验结果如表2所示。表2静态吸附正交实验结果由表2的极差计算结果可知，影响离子交换纤维对黄酮吸附率因素的主次顺序为A>B>D>C，且以A3B1C3D1，即黄酮溶液浓度0.4045mg/mL、pH 值4、温度70，浴比1300为最佳吸附条件。3.3静态解吸实验分析静态吸附公式：q =(m 0-m 1-m t /G（2）式中：q 为静态吸附量，mg/g；m 0为溶液中银杏叶黄酮起始质量，mg ；

9、m 1为残液中银杏叶黄酮质量，mg ；m t 为静态吸附过程移取的溶液中银杏叶黄酮质量，mg ；G 为干纤维质量，g 。不同解吸剂浓度对解吸率的影响如表3所示。表3解吸剂浓度对解吸的影响70不同酸度条件下的静态解吸曲线如图3所示。从图3看出，在同一温度下，酸度越大解吸速率越快，达到解吸平衡时黄酮浓度越大，前30min 解吸速率较快，基本达到解吸平衡。图3不同调节剂浓度的静态解吸曲线由图3可知，在一定温度下，吸附在强碱性离子交换纤维上的黄酮的解吸率与酸度有关，pH 值越小，由于黄酮随着HCl 的浓度增大，相对强酸的HCl 置换出了显弱酸性的黄酮6，且随着HCl 浓度的增加，置换出来的黄酮的量也越

10、多，其交换速率也越快。以3mol/L盐酸为酸度调节剂，在不同温度下的静态解吸曲线如图4所示。图4不同温度的静态解吸曲线从图4可以看出，在同一酸度条件下，温度越高解吸速率越快，达到解吸平衡时黄酮浓度也越大，前30min 解吸速率较快，基本达到解吸平衡。由图4可知，在一定酸度条件下，吸附在强碱性离子交换纤维上的黄酮的解吸率与温度有关，这是由于黄酮在强碱性离子交换纤维上的解吸为化学解吸，升高温度有利于解吸率的提高。解吸与吸附一直是体系中的一对矛盾的两个方面，在酸度较大时，由于解吸率随温度增加而增加，纤维上解吸黄酮空余出的位置，很快由溶液中的Cl -1所取代，故乙醇的浓度/%解吸率/%58.5A3B1

11、C3D11243究论文研13合成纤维SFC 2009No.8誅上接第10页Application Status and Development Prospects of Chitosan Fiber in ChinaQIN Jun-ying, JIN Mei-ju, QIAN Wei-jun(NingboFiber Inspection Institute, Ningbo 315000, Zhejiang, ChinaAbstract:The latest application status of chitosan fiber in textile industry is summarize

12、d. The problems and shortage of chitosan fiber production in China are analyzed. The development prospects of this fiber is forecasted.Key words:chitosan, application status, shortage, development prospectStudy on Static Adsorption and Desorption of Flavonoids of Ginkgo by Ion-exchange FiberZHANG Da

13、o-wu 1, LIU Ting-yue 1,2*(1.School of Materials Engineering, Beijing Institute of Clothing Technology, Beijing 100029, China; 2. Beijing Key Laboratory of Clothing Materials R&Dand Assessment, Beijing 100029, ChinaAbstract:At static conditions, the methods and processes of separation and purific

14、ation of flavones of Ginkgo by strong alkalinity ion-exchange fiber were studied. Orthogonal experiment was used to study the different condition which impact on adsorption. Effect of desorption agent ratio, acidity regulator and temperature on desorption were studied separately. The results showed

15、that the ion-exchange fiber was good at separation and purification to flavonoids of Ginkgo. It was the optimum conditions for adsorption that the solvent was 20%ethanol solution, flavones concentration was 0.4045mg/mL,temperature was 70, pH was 4and ratio of solution and fiber was 1:300.It was the

16、optimum conditions for desorption that the desorption agent was 70%ethanol solution, temperature was 70, acidity regulator was hydrochloric acid of 3mol/Land the volume ratio of which with desorption agent was 1:4.Key words ：ion-exchange fiber, flavoe, static adsorption, static desorption表现为温度增加，解吸速

17、率变快。综上所述，黄酮饱和吸附纤维的最佳解吸条件为：解吸剂为70%乙醇溶度，温度为70，酸度调节剂为3mol/L盐酸，酸度调节剂与解吸剂体积比为14，30min 基本达到解吸平衡。4结语交换吸附与解吸是黄酮提取过程中分离纯化的一个常见工序，离子交换纤维具有比表面积大，传质距离短，对有机小分子具有较高的吸附选择性，净化度可达到亿万分之一（ppb ）级，而且具有吸附和解吸速度快、再生能力强7、能耗低、流体阻力小等系列优点，所以本实验选择离子交换纤维代替传统的大孔树脂来研究其对黄酮的静态吸附与解吸，不仅为离子交换纤维对黄酮的静态吸附和解吸提供了工艺参数，也为离子交换纤维分离纯化其他中药材提供理论依据，值得进行更深入的研究。参考文献1高锦明, 王蓝, 张安灵. 银杏叶有效成分研究J.西北林学院学报, 1995,10（4）:94-95.2盛萍, 帕丽达·阿不力孜, 刘波等. 大孔树脂吸附法富集野菊花总黄酮的工艺研究J. 中草药,2006,37(8:1170-1173.3卢锦花, 胡小玲, 岳红等. 大孔吸附树脂对银杏叶黄酮类化合物吸附及解吸的研究J.化学研究与应用,2002,14(2:144-146.4刘丽, 刘廷岳. 离子交换