SA-3大孔树脂纯化甜茶素的研究

吴婕，鲍晨阳，杜莹，廖莉玲，*

（1.贵州师范学院化学与生命科学学院，贵州贵阳550018；2.贵州师范大学化学与材料科学学院，贵州贵阳550001）

SA-3大孔树脂纯化甜茶素的研究

吴婕1，鲍晨阳2，杜莹2，廖莉玲2，*

（1.贵州师范学院化学与生命科学学院，贵州贵阳550018；2.贵州师范大学化学与材料科学学院，贵州贵阳550001）

通过比较9种大孔树脂对甜茶素的吸附和解吸效果，筛选出适合甜茶素分离纯化的树脂，并对其纯化工艺条件进行了探讨。结果表明，SA-3型大孔吸附树脂最适合甜茶素纯化。最佳吸附条件为：上柱液甜茶素浓度控制在1.00mg/mL~3.00mg/mL，上样流速3BV/h，上样液体积控制在17BV以内；最佳洗脱条件为：70%乙醇3BV/h洗脱，洗脱体积为13BV。经SA-3型大孔吸附树脂纯化纯度甜茶素可达到45%左右。

大孔树脂；SA-3；甜茶素

甜茶素是一种高甜度低热值的非糖甜味剂，其甜度是蔗糖的300倍，而热值仅为蔗糖的1%，故可作为蔗糖和糖精的替代品，广泛用于医药、食品等行业。甜茶素味质好、耐高温，并具有降血糖、降血脂、降低胆固醇含量、抗菌等多种保健功能[1-2]。分离纯化甜茶素的方法主要有水提醇沉法、重结晶法、大孔吸附树脂法等[3]，由于大孔树脂具有化学物理性质稳定、吸附选择性强、易再生、解吸条件温和、可以循环使用、成本低等诸多优点[4-5]，因此大孔吸附树脂法更适合于工业化生产。为进一步研究大孔树脂对甜茶素的分离纯化效果，以期获得更适合于工业化分离纯化甜茶素的大孔树脂，本文对九种大孔树脂对甜茶素的吸附和解吸效果进行研究，并对其纯化工艺条件进行了探讨。

1 实验

1.1 材料与仪器

甜茶叶：贵州健康茶有限公司；甲醇（色谱纯）：德国进口；SA-1、SA-2、SA-3、LSA-10、LSA-40大孔树脂：天津欧瑞生物科技有限公司；ADS-7、ADS-17大孔树脂：沧州宝恩吸附材料科技有限公司；D-101、AB-8大孔树脂：天津市关复精细化工研究所。

Aglient1200高效液相色谱仪；FZ102微型植物粉碎机：天津泰斯特有限公司；RE-52AA旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；恒温振荡仪SHA-B：金坛市富华仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 甜茶提取液的制备

称取干燥粉碎的甜茶叶40 g，以料液比为1∶10回流提取两次（第一次回流2 h，第二次回流1 h），趁热抽滤，合并滤液，定容于1 000mL容量瓶中备用。

1.2.2 大孔树脂的预处理

分别称取9种大孔树脂，先用无水乙醇浸泡24 h，并用蒸馏水洗去醇溶性杂质，再用3%的NaOH溶液浸泡2 h洗去碱溶性杂质，用3%的HCl溶液浸泡2 h洗去酸溶性杂质，最后用去离子水洗至pH中性。

1.2.3 甜茶素含量的测定[6]

高效液相色谱法测定甜茶素含量。检测器：Aglient1200；色谱柱：迪马C18（250mm*4.6mm*5μm）；柱温：30℃；流动相：色谱甲醇：水=85∶15；流速：1.0 mL/min；检测波长：210 nm；进样量：10μL。

1.2.4 大孔树脂对甜茶素的静态吸附

在上处理好的大孔树脂中，加入甜茶提取液90 mL，恒温振荡浸泡24 h，测定大孔树脂吸附后溶液中甜茶素浓度大小，计算大孔树脂对甜茶素的吸附量（Qe）。

式中：Co为吸附前溶液质量浓度，（mg/mL）；Ce为吸附后溶液质量浓度，（mg/mL）；V为溶液体积，mL；Qe为吸附量，（mg/g）；m为树脂干质量，g。

1.2.5 大孔树脂对甜茶素的静态解析

在静态吸附完毕的大孔树脂中，加入100mL 95%乙醇溶液浸泡脱附，并在恒温震荡仪上常温下振荡48 h。测定相同条件下各解析溶液中甜茶素浓度，计算各大孔树脂的解析率（D）。

式中：Cd为洗脱液质量浓度，（mg/mL）；V2为洗脱液体积，mL；Qd为洗脱量，（mg/g）。

1.2.6 大孔树脂SA-3的动态吸附

将预处理好的30 mL的大孔树脂SA-3装入1.5 cm×15 cm层析柱中。分别测定大孔树脂SA-3吸附柱在不同的甜茶原液质量分数、pH和流速等条件下，对甜茶素吸附效果。收集流出液（15mL/瓶），当流出液的质量浓度达到上样甜茶原液质量浓度的1/10时，认为大孔树脂SA-3吸附柱已经吸附饱和，可以停止进样，并且计算吸附量及吸附率。

1.2.7 大孔树脂SA-3的动态解吸

在室温下，以3BV/h（BV为层析柱中大孔树脂的体积）的流速，将质量分数为60%、70%、80%的乙醇对已吸附饱和的SA-3大孔树脂层析柱进行洗脱，收集洗脱液（30mL/瓶）分别测定洗脱液中甜茶素的浓度，计算甜茶素的解析率。

2 结果与讨论

2.1 大孔树脂的静态吸附及解吸效果

当甜茶原液质量浓度为0.636 7mg/mL时，9种大孔树脂对甜茶素的吸附量、解析量和解吸率实验结果见表1。

表1 大孔树脂对甜茶素吸附和解吸的效果Table1 Adsorption and desorption capacity of Rubusoside on differentmacroporous resins

从表1可以看出，在9种大孔树脂中SA-3的对甜茶素的吸附量、解析量和解吸率都是最高，它是一种较为理想分离和纯化甜茶素的树脂。

2.2 大孔树脂SA-3的动态吸附条件

2.2.1 甜茶原液的pH对吸附的影响

甜茶素浓度为1.4620mg/mL的原液，流速为3BV/h，大孔树脂SA-3在不同pH条件下对甜茶素吸附效果见表2。由表2可以看出，当pH等于7.0时，大孔树脂SA-3对甜茶素的吸附效果最好，这主要是因为在pH 7.0时，甜茶素既保持了分子状态，又不会形成佯盐（佯盐的结构为R—OH+），容易以氢键的方式被吸附[7]。

2.2.2 流速对吸附效果的影响

将质量浓度为2.201mg/mL、pH为7.0的甜茶素提取液，以不同流速通入大孔树脂SA-3层析柱，实验结果如图1和表2所示。

当甜茶原液的流速过大，会出现提早泄漏，大孔树脂层压头损失增加。由表2可知，在3 BV/h的流速下，大孔树脂SA-3的吸附率最大。尽管降低流速可以提高吸附率，但流速愈低耗时愈长；鉴于实际工业生产，既要求吸附过程耗时不能太长，又要求吸附效率高。综合考虑得出，大孔树脂SA-3对甜茶素的吸附以3BV/h的流速为佳，在此流速下吸附达到饱和时上样体积可达17倍柱体积。

表2 大孔树脂SA-3在不同条件下对甜茶素的吸附率Table2 Adsorp tion rateof Rubusosideon themacroporous resin SA-3 on different conditions

图1 大孔树脂SA-3在不同流速下的吸附曲线Fig.1 Adsorptive cureof Rubusosideon them acroporous resin SA-3 at different flow rates

2.2.3 甜茶素原液质量浓度对吸附率的影响

将不同质量浓度、pH为7.0的甜茶素提取液，以3BV/h的流速通入大孔树脂SA-3层析柱，实验结果如表2所示。由表2可知，在甜茶原液质量浓度较低时对吸附有利；如果甜茶原液质量浓度偏高，甜茶原液在层析柱中会过早泄漏，导致大孔树脂SA-3的吸附率较低。大孔树脂SA-3在较低原液质量浓度下吸附效率较好，但浓度过低耗时耗工，综合考虑以1.00mg/mL~ 3.00mg/mL为宜。

2.2.4 大孔树脂SA-3的动态解析效果

在室温下，对已用甜茶素吸附饱和的SA-3大孔树脂用不同质量分数乙醇溶液进行脱附。实验结果如图2和图3。

图2 大孔树脂SA-3对甜茶素的解析曲线Fig.2 Desorption cureof rubusosideon themacroporous resin SA-3

由图可以看出，70%乙醇和80%乙醇溶液的解吸效果均较好，解吸率达到90%以上。考虑到乙醇挥发性大，易造成溶剂浪费，回收成本高等原因，选用70%乙醇作为洗脱剂，洗脱体积为13倍柱体积为佳。

图3 大孔树脂SA-3对甜茶素的解析率曲线Fig.3 Desorption rateof rubusosideon them acroporous resin SA-3

2.3 大孔树脂SA-3提取分离甜茶素工艺

综上所述，从甜茶中提取甜茶素的工艺流程可确定为：在室温下，干甜茶叶40 g粉碎→水回流提取2次→合并渗滤液→浓缩→大孔树脂SA-3动态吸附→质量分数70%乙醇溶液解析→真空旋干（回收乙醇）→甜茶素。按上述工艺进行验证实验，结果见表3。

表3 大孔树脂SA-3提取分离甜茶素Table3 Extraction and separation of rubusosideby the macroporous resin SA-3

由表3可见，大孔树脂SA-3提取分离甜茶素工艺是可行的。

3 结论

本研究通过9种大孔吸附树脂对甜茶素静态与动态吸附－解吸的实验，确定大孔树脂SA-3适合于甜茶素纯化，并对SA-3树脂纯化甜茶素的工艺条件进行了研究。确定工艺条件为首先以质量浓度为1.00mg/mL~3.00mg/mL、pH为7溶液和3 BV/h的流速上柱，然后用13倍柱体积的70%乙醇以3BV/h洗脱，收集洗脱液、旋干即得纯度约为45%的甜茶素产品。该法工艺简单，便于操作，提取率可高达8.72%，适用于工业化甜茶素分离、提纯。

[1]柏芸,薛淑静,周明,等.蔷薇科甜茶加工应用研究进展[J].农产品加工·创新版,2010(11):52-55

[2]李祝,陈蓉,李献,等.广西甜茶中甜茶素的提取工艺研究[J].食品工业,2013,34(2):93-95

[3]何伟平.天然甜味剂甜茶苷的工业化试验[J].广西轻工业,1999 (1):1-5

[4]BAUTISTA L F,PLATAM M,ARACIL J,et al.Appliaction of an effectivediffusionmodel to theadsorption ofaspartameon functional divinylbenzenes styrene macroporous resins[J].Food Engineer, 2003,56(9):319-325

[5]李萍.大孔吸附树脂在中草药有效成分研究中的应用[J]．天津药学,2002,14(3):9-11

[6]卢昕,张新申,刘承伟.反相高效液相色谱法测定广西甜茶中甜茶素[J].色谱,2003,21(3):260-262

[7]周如金,黄敏,张玲,等.大孔吸附树脂提取甜茶苷的研究[J].林业化学与工业,2008,28(5):34-39

Studies on Purification of Rubusoside in Sweet Tea by SA-3 M acroporous Resins

WU jie1，BAOChen-yang2，DUYing2，LIAOLi-ling2，*

（1.College of Chemistry and Life Science，Guizhou Normal College，Guiyang 550018，Guizhou，China；2.College of Chemistry and Material Science，Guizhou NormalUniversity，Guiyang 550001，Guizhou，China）

The SA-3wasoptimized from 9 typesofmacroporous resinsby comparing their static adsorption and desorption performanceswith rubusoside in Sweet tea.The purifying conditionsof rubusoside from Sweet tea by SA-3macroporous resinswas investigated.The results showed that SA-3macroporous resinswas the bestone. The optimaladsorption process conditionswere as follows：concentration of sample 1.00mg/mL-3.00mg/mL；3 BV/h adsorption velocity；17times thevolumeof resin assamplevolume；thebestdesorption conditions：70% ethanoland 13 times the volumeof resin aseluent.The contentof rubusoside purified by SA-3macroporous resin wasup to45%.

themacroporous resin；SA-3；rubusoside

2014-08-02

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.23.010

贵州省科学技术厅中药现代化攻关项目（黔科合ZY字【2012】3012号）；贵阳市科技局现代药业计划项目（筑科合同[2012204]号）；贵州师范学院2013年度校级科研一般项目（甜茶叶中甜茶苷的提取）

吴婕（1982—），女（土家），副教授，硕士，主要从事化学天然产物研究。

*通信作者：廖莉玲，汉族，教授，硕士。