AB-8大孔吸附樹脂吸附知母皂苷動力學研究作者：李慶國，張延敏，李衛民，胡家敏，郭秋平【摘要】【目的】考察AB-8大孔吸附樹脂對知母溶液中皂苷吸附的動力學過程。【方法】通過靜態吸附、單次動態吸附和串聯動態吸附實驗，采用紫外分光光度法測定知母皂苷的含量，繪制靜態吸附曲線和動態吸附曲線。【結果】靜態吸附實驗中，Lagergren方程參數Kad=0.0186，r=0.9986，Dumwals-Wagner方程參數K=0.0081，r=0.9958。動態吸附過程存在泄露現象，穿透點在600mL（0.1g/mL）。【結論】AB-8大孔吸附樹脂對知母皂苷的吸附機理是前期以液膜擴散為主，后期以顆粒內擴散為主。動態吸附的泄露問題可通過串聯吸附柱加以解決，此方法可以作為中試模型。【關鍵詞】AB-8大孔吸附樹脂；知母/化學；皂苷/分析；吸附動力學；分光光度法，紫外線知母為百合科植物知母AnemarrhenaasphodeloidesBge.的干燥根莖，具有“除邪氣、下水、補不足，益氣”的功效1-2。現代研究表明，知母具有抗病原微生物、抗血小板聚集、降血糖、抗炎、抗衰老、降低轉氨酶等多種活性3-4。知母中總皂苷含量為9.0%9.5%。但是，知母皂苷的提取分離和檢測難度較大，現今在工業上還沒有實現大規模的生產5。研究發現AB-8樹脂對皂苷有特殊的選擇性，適合從水溶液中提取皂苷和某些有機物質6。本實驗選用AB-8大孔吸附樹脂，考察其對知母皂苷的吸附動力學特性，為實現大規模的知母皂苷生產提供理論依據。現報道如下。1材料與方法1.1儀器UV-2100型紫外分光光度計（尤尼柯上海儀器有限公司）；SupelcleanLC-18柱（3mLTubes）；DKZ-1型電熱恒溫振蕩水槽（上海精宏實驗設備有限公司），BSZ-160F型電腦自動部分收集器（上海精科實業有限公司）。1.2試劑0.1g/mL知母提取液（自備）；AB-8型大孔吸附樹脂（南開大學化工廠）；知母皂苷A3對照品（中國固體制劑制造技術國家工程研究中心，批號為1353-050814）；香草醛、冰醋酸、高氯酸、甲醇（分析純）。1.3靜態吸附實驗準確稱取預處理好的AB-8大孔吸附樹脂4.0g（抽濾至干），裝入具塞磨口三角瓶中，精密加入0.1g/mL知母醇提液60mL（知母醇提液是用體積分數70%乙醇提取知母后，將藥液回收乙醇并濃縮至每毫升含0.1g藥材的水溶液）；置電熱恒溫振蕩水槽中，在25、120r/min條件下振蕩，定時取樣；取樣時間分別為0、5、10、15、20、30、60、90、120、180min直至吸附平衡。1.4動態吸附實驗準確稱取AB-8大孔吸附樹脂10g（抽濾至干），濕法裝柱；小柱直徑6mm,上樣800mL知母提取液，流速為1mL/min，分段收集流出液，每5min收集1次樣品。1.5動態串聯組合吸附實驗第1步：分別準確稱取AB-8大孔吸附樹脂10g（抽濾至干）3份，濕法裝柱，小柱直徑6mm，分別為柱1、柱2、柱3；柱1上樣800mL知母提取液，流速為1mL/min，分段收集流出液，每5min收集1次樣品，繪出線1。第2步：柱1流出來的800mL液體，前150mL由于濃度較低，丟棄；后650mL上柱2，流速1mL/min，每5min收集1次樣品，繪出線2。待吸附完全后，用400mL知母提取原液繼續上柱2，流速為1mL/min，每5min收集1次樣品，繪出線3。第3步：在柱2先上樣的650mL的流出液丟棄；后上樣的400mL流出液上柱3，控制流速為1mL/min，每5min收集1次樣品，繪出線4。繼續上知母提取原液400mL進行吸附，直到飽和。1.6分析方法7-8精密移取0.5mL樣品過SupelcleanLC-18（3mL）小柱，濾過，濾液棄去，再用適量蒸餾水洗脫小柱，棄去蒸餾水洗脫液，然后分別用體積分數為30甲醇2mL、4mL洗脫；收集甲醇洗脫液，置帶塞試管中，揮干后，加50g/L香草醛冰醋酸0.2mL，高氯酸0.8mL搖勻，70水浴15min，取出，冰浴5min后，加入5mL冰醋酸，搖勻，即得。于545nm波長處測定吸光度，設空白對照。標準曲線的繪制：精密稱取知母皂苷A32.9mg置25mL容量瓶中，用甲醇溶解并稀釋至刻度，搖勻，分別精密移取對照品溶液0.5、1、2、3、4、5mL置帶塞試管中，揮干后，按香草醛高氯酸顯色法在545nm處測定吸光度。以吸光度為橫坐標，知母皂苷A3質量為縱坐標，線性回歸，繪制標準曲線。經計算得回歸方程，Y=0.7477X0.1036，R=0.9999，知母皂苷A3在0.0580.58mg范圍內具有良好的線性關系。2結果2.1靜態吸附實驗結果見圖1。由吸附量w隨時間t變化曲線可知：初始階段上升曲線很陡，吸附速率很大。060min為快速吸附階段，60240min為未飽和吸附階段，240min后為飽和吸附階段。靜態吸附速率可以用以下兩個公式表示：（1）Lagergren一級速率方程推導出液膜擴散參數：lg（1-F）=-Kadt/2.303式中F=wt/we代表t時刻的吸附分數，Kad為吸附速率常數（min-1），we和wt分別為吸附平衡和t時刻的吸附量。（2）Dumwals-Wagner二級速率方程推導出顆粒內擴散參數：lg（1-F2）=-Kt/2.303式中F=wt/we代表t時刻的吸附分數，K為顆粒內擴散速率常數（min-1）。液膜擴散方程和顆粒內擴散方程的動力學參數見表1。綜合圖1和表1數據分析，前60min的顆粒內擴散模型相關系數小于0.99，而其液膜擴散模型擬合曲線的相關系數大于0.99，表明這個階段主要控制吸附速率的因素是液膜擴散。60240min階段，顆粒內擴散模型擬合曲線相關系數大于0.99，液膜擴散模型相關系數小于0.99，表明這個階段主要控制吸附速率的因素是顆粒內擴散，但由于圖中直線沒有經過原點，表明顆粒內擴散不是唯一控制的因素。表1AB-8吸附樹脂對知母皂苷的吸附動力學參數（略）Table1KineticparameterofAB-82.2動態吸附實驗圖2是泄漏率p泄漏=c/cc（流出液濃度/原液濃度）與動態吸附時間的關系圖。從曲線可以看出，吸附從一開始就有泄漏，但前300min的泄漏量比較小，特別是前150min的泄漏更小，表明此階段樹脂對知母皂苷的吸附能力非常強。600min為吸附穿透點，600min以后流出液濃度增加迅速，800min左右達到吸附平衡。600min時，吸附量為600mL原液（0.1g/mL），單位樹脂吸附量為60mL（0.1g/mL）。2.3串聯動態吸附穿透曲線根據圖3曲線可以看出，柱1吸附的穿透點在600mL，飽和吸附原液800mL；柱2吸附柱1的漏出液后，再吸附400mL原液；柱3吸附柱2的漏出液后，再吸附原液400mL。柱3的漏出液被再生的柱1繼續吸附，由3根樹脂柱組成一個串聯系統，如此循環操作。每根柱至少吸附原液400mL（0.1g/mL），單位樹脂吸附量為40mL（0.1g/mL）。圖1AB-8靜態吸附曲線（略）Figure1StaticabsorptioncurveofAB-8圖2動態吸附穿透曲線（略）Figure2Breakthroughcurveofdynamicabsorption圖3串聯動態吸附穿透曲線（略）Figure3Breakthroughcurveofdynamicabsorptioninseries3討論通過靜態和動態吸附實驗發現，AB-8大孔吸附樹脂對知母皂苷具有很好的吸附效果。吸附機理上，吸附初期以液膜擴散為主，吸附后期以顆粒內擴散為主。由于提取液為混合物，除了有知母皂苷吸附外，還有其他成分吸附，吸附曲線不過原點。中藥吸附的動力學過程具有復雜性，還需要進一步深入探討。理論動態吸附模型是對稱的S型曲線，實際動態吸附曲線不呈S型曲線，且存在漏液現象。通過吸附柱的串聯可以解決吸附漏液現象，提高吸附率。串聯吸附模型可以作為中試放大的參考模型。【參考文獻】1黃泰康.常用中藥成分與藥理手冊M.北京:中國醫藥出版社,1994:1240.2國家中醫藥管理局.中華本草M.上海:上海科技出版社,1998:2023.3楊麗蓉.知母的化學成分及藥理作用研究進展J.國外醫學:中醫中藥分冊，2002,24（94）:207.4胡雅兒,易寧青,何路明.知母對老年動物M受體數調整作用的機理J.中藥藥理與臨床，1994,19（2）:10.5Saito,Setuo,NewsteroidalsapoinsfromtheRhizomesofAnemarrbenaasphodeloidesBunge