育亨賓、利血平在離子交換纖維上的吸附特性及應(yīng)用于蘿芙木提取分離.pdf

1、育亨賓和利血平是我國傳統(tǒng)南藥蘿芙木中的弱堿性吲哚型生物堿，具有降壓、鎮(zhèn)靜、抗病毒、治療陽痿等良好藥理活性。由于蘿芙木中育亨賓和利血平含量較低，生物堿種類多，所以育亨賓和利血平的提取分離有難度。本論文以強酸性陽離子交換纖維為吸附材料，開展蘿芙木中的育亨賓和利血平在離子交換纖維上的吸附性能研究，建立/種提取分離蘿芙木中育亨賓和利血平的方法。主要研究內(nèi)容和取得的成果如下:
　　(1)蘿芙木提取液中育亨賓和利血平同時檢測方法的建立。

2、>　　采用高效液相色譜法(HPLC)建立了同時測定蘿芙木提取液中育亨賓和利血平含量的分析方法。分析條件是采用Hypersil-ODS2 C18色譜柱，檢測波長為270 nm，柱溫為30.0℃，流速為0.3 mL/min，流動相為V乙腈∶V磷酸二氫鉀(20mmol/L)=40∶60，磷酸調(diào)節(jié)pH至3.0。在2.6～208μg/mL濃度范圍內(nèi)育亨賓和利血平的定量分析方程分別為y=40521x+125860和=55403x-36823(y為峰

3、面積，x為濃度)。所建立的高效液相色譜法能同時測定蘿芙木中的育亨賓和利血平的含量，結(jié)果準確，重復(fù)性好，可作為從蘿芙木中提取分離育亨賓和利血平的檢測方法。
　　(2)育亨賓和利血平在離子交換纖維上的吸附特性研究。
　　采用掃描電鏡法(SEM)，紅外光譜法(FTIR)和HPLC方法測定了育亨賓和利血平在ZB-1強酸性陽離子交換纖維(簡稱ZB-1纖維)表面的吸附特性。采用SEM分析了ZB-1纖維在吸附育亨賓和利血平過程中的微觀形態(tài)

4、，觀測到在ZB-1纖維上的吸附質(zhì)隨時間增加而增多的動態(tài)變化。采用FTIR確認吸附在ZB-1纖維上的吸附質(zhì)為育亨賓、利血平。HPLC測定了吸附液中的育亨賓、利血平濃度，發(fā)現(xiàn)吸附液中育亨賓、利血平的濃度隨著ZB-1纖維上吸附質(zhì)的增多而逐步降低。實驗結(jié)果表明，育亨賓、利血平能夠被ZB-1纖維吸附。
　　(3)進行了ZB-1纖維靜態(tài)吸附育亨賓和利血平的動力學(xué)研究。
　　采用靜態(tài)吸附法進行動力學(xué)實驗，運用HPLC測定了吸附量隨時間變化

5、的數(shù)據(jù)，對所得的動力學(xué)數(shù)據(jù)采用動力學(xué)模型擬合。結(jié)果表明吸附過程在20 min內(nèi)即可達到平衡，育亨賓、利血平在ZB-1纖維上的動力學(xué)吸附數(shù)據(jù)符合Ho and McKay準二級動力學(xué)吸附方程t/qt=1/k2q2e+t/qe。在初始濃度160 mg/L，吸附溫度為303 K條件下，育亨賓和利血平的的準二級動力學(xué)吸附方程分別為t/qt=0.0062t+0.016(R2=0.9975)和t/qt=0.0065t+0.0198(R2=0.9972

6、)，且速率常數(shù)k2隨著初始濃度的增加而減少。育亨賓和利血平的Arrhenius方程分別為lnk2=-1730.9/T-0.018(R2=0.9609)和lnk2=-523.05/T-4.3987(R2=0.9537),由方程斜率求得吸附活化能分別為Ea=14.39 kJ/mol和Ea=4.35kJ/mol，活化能均小于40 kJ/mol，說明吸附為快速的物理吸附過程。采用Weber and Morris顆粒內(nèi)擴散模型和Boyd液膜擴散模

7、型研究了吸附的限速步驟，ZB-1纖維吸附育亨賓、利血平整個過程受液膜擴散控制，且液膜擴散系數(shù)kB及有效擴散系數(shù)D隨溫度及攪拌速度的增加而增大。ZB-1纖維吸附育亨賓、利血平的動力學(xué)性能良好。
　　(4)進行了ZB-1纖維靜態(tài)吸附育亨賓和利血平的熱力學(xué)研究。
　　采用靜態(tài)吸附實驗，運用HPLC測定了平衡吸附量隨溫度變化的數(shù)據(jù)，對所得的平衡數(shù)據(jù)采用四種熱力學(xué)模型進行擬合。研究結(jié)果表明ZB-1纖維對育亨賓、利血平的吸附行為符合Fr

8、eundlich等溫吸附模型1nqe=lnkF+1/nlnce。在溫度為303 K條件下，初始濃度為160 mg/L育亨賓和利血平的Freundlich模型方程分別為lnqe=3.3457+0.723 lnce(R2=0.998)和lnqe=3.3852+0.755lnce(R2=0.975)，且速率常數(shù)kF隨著溫度的升高而增大。在283～323 K實驗溫度下，F(xiàn)reundlich方程中參數(shù)1/n均小于1，表明吸附過程是優(yōu)惠吸附、物理吸

9、附。熱力學(xué)參數(shù)計算為:育亨賓12.60 kJ/mol＜ΔH＜14.23 kJ/mol、-3.66 kJ/mol＜ΔG＜-3.26kJ/mol、50.35 J/(mol·K)＜ΔS＜61.81 J/(mol·K)，利血平4.48 kJ/mol＜ΔH＜9.58 kJ/mol、-3.47 kJ/mol＜ΔG＜-3.28 kJ/mol、24.61 J/(mol· K)＜ΔS＜45.44 J/(mol·K)，即ΔH＞0，ΔG＜0，ΔS＞0，說明離

10、子交換纖維對育亨賓、利血平的吸附過程為吸熱、自發(fā)、熵增的物理過程。
　　(5)開展了從蘿芙木中提取、分離育亨賓和利血平的工藝研究。
　　首先應(yīng)用響應(yīng)面分析法優(yōu)化了蘿芙木中育亨賓和利血平的提取工藝，最優(yōu)提取工藝條件為:粒度為120目，液料比為18∶1，提取時間為47 min，pH為1。響應(yīng)面法預(yù)測在該條件下育亨賓和利血平的提取量分別為3.4623 mg/g和0.0721 mg/g。三次驗證性實驗結(jié)果表明，育亨賓和利血平的平均提

11、取量分別為3.392 mg/g和0.070 mg/g。實驗值與預(yù)測值的相對誤差分別為2.04％和2.91％。
　　其次考察了育亨賓、利血平在ZB-1纖維上的吸附和解吸的影響因素。給出了靜態(tài)吸附優(yōu)化條件為:吸附劑用量為0.1g，pH=5，乙醇濃度為60％。靜態(tài)解吸條件為:育亨賓解吸劑為40％乙醇溶液，pH=2;利血平解吸劑為80％乙醇溶液，pH=1.3。動態(tài)吸附條件為:上樣液質(zhì)量濃度為80 mg/L，上樣流速為5mL/min。動態(tài)解

12、吸條件確定為:解吸流速5 mL/min的條件下，使用pH=2，40％的乙醇解吸育亨賓，使用pH=1.3，80％的乙醇溶液解吸利血平。
　　最后使用ZB-1纖維柱對蘿芙木提取原液中的育亨賓、利血平進行了分離。分離條件是:提取原液(pH=1)經(jīng)0.1 mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH=5后，以5mL/min的恒定流速通入離子交換柱進行上柱吸附至飽和。動態(tài)解吸可以先后使用40％乙醇(pH=2)洗脫育亨賓和80％乙醇(pH=1.3)洗脫利