基于色谱分离纯化桑叶提取物的研究

发表时间:2020/9/3   来源:《科学与技术》2020年3月9期   作者:李枝玲 居延娟 李璐
[导读] 由于桑叶本身含有大量生物活性物质,其具有多种药理特性,如降糖、降脂、抗氧化
       摘要:由于桑叶本身含有大量生物活性物质,其具有多种药理特性,如降糖、降脂、抗氧化、抗肿瘤等作用。另外,它还含有纯天然着色剂、抗氧化剂等,已被相关部门纳入药食同源的草药,因此,文章重点对色谱分离纯化桑叶提取物的技术进行了研究,以提高提纯质量和效率。
        关键词:色谱;分离;纯化;桑叶;提取物
1.实验部分
1.1试剂与仪器
        研究单位为某公司,实验材料为桑叶,分析试剂为无水乙醇和磷酸;色谱纯试剂为乙腈和甲醇;异槲皮苷标准品≥98%。高效液相色谱仪型号为1260;小型高压反应釜型号为CJF-0.05,台式电热恒温鼓风干燥箱型号为DHG-9070A;循环水多功能真空泵型号为SHB-Ⅲ;高速粉碎设备型号为KC-100;傅立叶变换红外光谱仪型号为IRPres-tige-21;超声波清洗设备型号为KQ-250V;半制备色谱仪型号为Geaillenest。
1.2实验方法
1.2.1制备桑叶粗提液
        在水热反应釜内胆中放置5g过筛的干桑叶,然后将乙醇和桑叶按照7∶1 mL/g比例,将57%体积分数的乙醇注入反应釜(温度设定为154度)中与水热反应80 min,最后经过滤并分别对滤渣和滤液进行收集。滤液指的是含异槲皮苷的醇提取物;收集的滤渣以供第二次使用。
1.2.2检测分析活性成分
        分析设备为分析型高效液相色谱。使用Hypersil ODS柱(250 mm×4.6 mm,5μm)的色谱柱,流动相为乙腈和0.5%磷酸水溶液,体积比20:80,流速1mL / min,柱温是25°C,进样量10μL。通过分析型液相色谱对样品进行全扫描,并对异槲皮苷的最大吸收波长进行确认,吸收波长为350nm。
1.2.3分离纯化活性成分
        色谱柱(C18-8)是半制备液相色谱的条件;使用Hypersil ODS柱(250 mm×10mm,5μm)的色谱柱,流动相是乙腈和0.5%磷酸水溶液,体积比20:80,进样量10 mL,流速20 mL / min,检测波长350 nm,色谱仪为Gelailnest制备型色谱仪,并按照样品保留时间分段收集A,B,C,D四种馏分。然后,根据等式(1)对分离度进行计算。
              
        其中,tR2是两个相邻峰下一个峰的留存时间;tR1是两个相邻峰之前峰的留存时间;W1和W2是两个相邻峰之间的峰宽。在我国相关规定中,明确规定R≥1.5,被判定为全部分离;如果R <1,则被判定为部分重叠。通常,R=1.5被判定为已经全部分离的标记。
2.结果与讨论
2.1筛选适宜分离纯化的条件
2.1.1选择流动相体系及配比
        以20 mL / min的流速和10 mL的进样量,通过对不同比例的甲醇-水和乙腈-水作为流动相对异槲皮苷分离效果影响进行研究,结果发现随着溶剂极性的降低,异槲皮苷的分离度、质量分数、保留时间也会随之降低。如果甲醇的比例小于30%,流动相的洗脱能力不高,无法将异槲皮苷与其他活性成分分离,存在严重拖尾,收集的异槲皮苷不完全,导致产品纯度不高;如果甲醇比例超过50%时,可以在短时间内获得相应组分,但因洗脱能力太高,容易发生异槲皮苷与其他组分无法分离的现象,影响提取纯度。
2.1.2流速对异槲皮苷分离效果的影响
        流动相是乙腈和0.5%磷酸水溶液,体积比20:80,进样量为10 mL,通过对异槲皮苷在15、20和25 mL / min流速下的分离效果进行研究,结果显示,在流速增加的情况下,异槲皮苷的留存时间、分离度、样品质量分数都会随之降低。流速越低,峰高会越高,分离度越好,但是流速越低,就会延长洗脱时间。以15 mL / min的速度进行洗脱时,样品留存时间会延长,但是流动相用量和蒸馏时间会较长。以25 mL / min的速度进行洗脱会增加流速,但由于固定相内的扩散阻力会发挥相应的控制作用,在固定相和流动相之间溶质组分的分布偏离平衡幅度上升,会降低分离度,增加色谱峰扩展、溶质稀释程度和流动相,导致经济负担增加,考虑到各种+因素,重点研究了20 mL / min的流速。
2.2检测与分析产品
2.2.1分析制备单体的HPLC定性
        把1.2.4节中制备的单体溶液,根据HPLC条件进行分析,并比较标准溶液的峰时间,确定A为绿原酸、B为芦丁、C为异槲皮苷和D为紫云英苷。因此,除异槲皮苷外,还可以通过一次PHPLC分离获取异槲皮苷,同时还可以获取其他三种活性物质(绿原酸、芦丁和紫云英苷)。在此分离过程中,具备耗时少,低毒性,分离效果高且连续制备样品的优点。
2.2.2分析制备单体的红外
        通过对所制备的单体红外光谱进行测定,结果表明羰基的波数为1635cm -1,羰基的参考峰约1700cm -1。左移的原因与相邻苯环的双键共轭所致。吸收峰在1510cm-1处时对应的苯环骨架会拉伸振动,吸收峰在1230cm-1处时会出现向高频方向偏移,其原因是由于相邻羟基的诱导或羟基面内振动弯曲引起的。如果出现重叠峰,绿原酸吸收强度最低,其原因是因为绿原酸只有一个苯环。1396cm-1= C-O-C的反对称和对称拉伸振动,吸收峰在1201 cm-1处对应的是醚中碳氧的拉伸振动。吸收峰在1199 cm-1对应的是不饱和酮羰基的平面内摆动,而790 cm-1处对应的是苯平面外弯曲振动。
2.3计算制备单体的制备率
        将多种粗提取物进行合并,总计500毫升。绿原酸浓度为0.5018mg/mL、芦丁为0.1578mg/mL、异槲皮苷为0.3694mg/mL、紫云英苷为0.068 mg/mL。因此可以得出结论,每500毫升的溶液中绿原酸量为250.9mg、芦丁量为8.9mg、异槲皮苷量为182.45mg、紫云英苷量为34mg。把500 mL粗液体浓缩至20 mL后,连续两次在半制备型色谱中进样,对相应的馏分进行收集并合并,在冷冻干燥后,然后根据式(2)对各组分得率进行计算,将质量设置为W,结果如下所示。


3.实验结果:
        (1)在流动相为乙腈时,分离效果高于甲醇,并且最终分离纯化条件是:流动相是乙腈和0.5%磷酸水溶液,体积比20:80,进样量和流速分别为10 mL、20 mL/min。
        (2)异槲皮苷可以通过一次HPLC分离获得,同时还可以分离出其他三种活性物质(绿原酸,芦丁、紫云英苷),纯度均在98%以上,制备率分别为26.36%、 30.37%、19.51%、11.47%。
        (3)制备样品所需的乙腈消耗量费用为14.4元,本实验中制备的单体量预测效益在3091元左右。
结束语
        目前,在我国最为成熟且使用面广的分离纯化技术为制备型高效液相色谱。其具备较多应用优势,如高纯度、高产率、高分离速度。目前,我国桑叶的开发利用只是一种预处理粗加工,它们中大多数是复方制剂,天然活性成分单体不经常使用,这直接对桑叶高附加值提取物的经济推广造成制约。因此,筛选和开发高活性成分的桑叶,可以提高桑叶的利用率,以满足不同群体的需求。
参考文献:
[1]张颖,桑叶有效成分及抗肿瘤作用研究进展[J],李世珍中药材,2018(9):2223-2224
[2]张国权,蔡晓燕,张彦杰,桑叶食品的研究进展[J],农产品加工,2017(13):43-45
       
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