水热法提取青冈叶中芦丁及其纯化研究

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青冈树分布在我国多个省份的山区,树干可作为家具、建材材料。青冈叶有毒,不能作为牲畜的饲料,是林业废弃物。但青冈叶中含有黄酮类物质芦丁,这种物质在抗氧化、消炎、预防和治疗慢性疾病等领域应用广泛,具有较高的附加值。为增加山区人民的收入,变废为宝,本文提出用水热法提取青冈叶中的芦丁,并研究了其大孔树脂分离纯化工艺。主要研究内容及结果如下:(1)建立了高效液相色谱法检测水热提取液中芦丁含量的方法:色谱柱:Agilent ZORBOX SB-C18(4.6 mm×150 mm,5μm),流动相A:0.2%甲酸水溶液,流动相B:0.2%甲酸乙腈溶液。流动相洗脱方式:高压梯度。梯度程序:0min-5 min,90%A;5 min-35 min,90%A-50%A;35 min-40 min,50%A-25%A;40 min-45 min,25%A。流速:1.0 mL/min。进样量:20.0μL,柱温:30℃;色谱检测波长:360 nm。该方法下芦丁峰形较好,分离度较高,适用于检测水热提取液中芦丁含量。(2)以乙酸-乙醇-水的混合溶液为溶剂提取青冈叶中的芦丁,探讨了不同乙酸体积分数、乙醇体积分数、液固比、提取时间、提取温度对芦丁提取量的影响。通过单因素实验,确定各个因素下提取的最佳条件为乙酸体积分数为15%,乙醇体积分数为50%,液固比为30 mL/g,提取时间为3 h,提取温度为160℃。(3)根据响应面实验原理,以芦丁提取量为响应值,提取温度、液固比、提取时间为变量进行Box-Behnken设计,对芦丁提取工艺进行优化。得到水热法提取芦丁的回归多项式模型为Y=4.80+0.7812*A+0.2325*B+0.1938*C-0.0525*A*B-0.2500*A*C-0.2325*B*C-1.51*A~2-1.00*B~2-0.3125*C~2。该模型可以很好地预测和分析水热法提取芦丁的过程。得到的最佳提取温度为170℃,液固比30mL/g,提取时间3.5 h,此条件下芦丁提取量为5.02 mg/g。(4)建立了水热法提取青冈叶中芦丁的动力学模型。两点动力学能够较好描述水热法提取芦丁的过程。在393 K、413 K、433 K三个温度下提取青冈叶中的芦丁,随温度的升高,芦丁提取量升高,快速阶段和慢速阶段的反应速率常数也随之增大,表明提高温度有助于芦丁的提取,并得到水热法提取芦丁的活化能为82.89 k J/mol。(5)探讨了大孔树脂对粗提液中芦丁的分离纯化效果。从四种大孔树脂中筛选出HPD-600树脂分离纯化粗提液中的芦丁。对其吸附芦丁的过程进行了热力学和动力学探讨,Freundlich模型和准二级动力学模型更适用于描述芦丁的吸附过程。随温度增加,平衡吸附量逐渐降低,吸附速率减小,高温不利于芦丁的吸附。动态吸附实验中,得到最佳的实验条件为进样液浓度为0.30 mg/mL,流速为1.0 mL/min,进样量为25 mL;解吸剂乙醇溶液浓度为50%(V/V),流速为1.0 mL/min,进样量为35 mL,在此条件下,芦丁回收率为81.91%。
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