1、AB-8 大孔吸附树脂吸附知母皂苷动力学研究作者：李庆国， 张延敏， 李卫民， 胡家敏，郭秋平 【摘要】 【目的】考察 AB-8 大孔吸附树脂对知母溶液中皂苷吸附的动力学过程。 【方法】通过静态吸附、单次动态吸附和串联动态吸附实验，采用紫外分光光度法测定知母皂苷的含量，绘制静态吸附曲线和动态吸附曲线。 【结果】静态吸附实验中，Lagergren 方程参数 Kad=0.018 6，r=0.998 6，Dumwals-Wagner 方程参数 K=0.008 1，r=0.995 8。动态吸附过程存在泄露现象，穿透点在 600mL（0.1g/mL） 。 【结论】AB-8 大孔吸附树脂对知母皂苷的吸附机
2、理是前期以液膜扩散为主，后期以颗粒内扩散为主。动态吸附的泄露问题可通过串联吸附柱加以解决，此方法可以作为中试模型。 【关键词】 AB-8 大孔吸附树脂； 知母/化学； 皂苷/分析； 吸附动力学； 分光光度法，紫外线 知母为百合科植物知母 Anemarrhena asphodeloides Bge.的干燥根茎，具有“除邪气、下水、补不足，益气”的功效1-2 。现代研究表明，知母具有抗病原微生物、抗血小板聚集、降血糖、抗炎、抗衰老、降低转氨酶等多种活性3-4 。知母中总皂苷含量为 9.0%9.5%。但是，知母皂苷的提取分离和检测难度较大，现今在工业上还没有实现大规模的生产5 。研究发现 AB-8
3、树脂对皂苷有特殊的选择性，适合从水溶液中提取皂苷和某些有机物质6 。本实验选用 AB-8 大孔吸附树脂，考察其对知母皂苷的吸附动力学特性，为实现大规模的知母皂苷生产提供理论依据。现报道如下。 1 材料与方法 1.1 仪器 UV-2100 型紫外分光光度计（尤尼柯上海仪器有限公司） ；Supelclean LC-18 柱（3mL Tubes） ；DKZ-1 型电热恒温振荡水槽（上海精宏实验设备有限公司） ，BSZ-160F 型电脑自动部分收集器（上海精科实业有限公司） 。 1.2 试剂 0.1g/mL 知母提取液（自备） ；AB-8 型大孔吸附树脂（南开大学化工厂） ；知母皂苷 A3 对照品（中
4、国固体制剂制造技术国家工程研究中心，批号为 1353-050814） ；香草醛、冰醋酸、高氯酸、甲醇（分析纯） 。 1.3 静态吸附实验 准确称取预处理好的 AB-8 大孔吸附树脂4.0g（抽滤至干） ，装入具塞磨口三角瓶中，精密加入 0.1g/mL 知母醇提液 60 mL（知母醇提液是用体积分数 70%乙醇提取知母后，将药液回收乙醇并浓缩至每毫升含 0.1g 药材的水溶液） ；置电热恒温振荡水槽中，在25、120r/min 条件下振荡，定时取样；取样时间分别为0、5、10、15、20、30、60、90、120、180min直至吸附平衡。 1.4 动态吸附实验 准确称取 AB-8 大孔吸附树脂
5、 10g（抽滤至干） ，湿法装柱；小柱直径 6mm,上样 800mL 知母提取液，流速为 1mL/min，分段收集流出液，每 5min 收集 1 次样品。 1.5 动态串联组合吸附实验 第 1 步：分别准确称取 AB-8 大孔吸附树脂 10g（抽滤至干）3 份，湿法装柱，小柱直径 6mm，分别为柱 1、柱 2、柱 3；柱 1 上样 800mL 知母提取液，流速为 1mL/min，分段收集流出液，每 5min 收集 1 次样品，绘出线 1。 第 2 步：柱 1 流出来的 800mL 液体，前 150mL 由于浓度较低，丢弃；后 650mL 上柱 2，流速 1mL/min，每 5min 收集 1
6、次样品，绘出线 2。待吸附完全后，用 400mL 知母提取原液继续上柱 2，流速为 1mL/min，每 5min收集 1 次样品，绘出线 3。 第 3 步：在柱 2 先上样的 650mL 的流出液丢弃；后上样的 400mL 流出液上柱 3，控制流速为 1mL/min，每 5min 收集 1 次样品，绘出线 4。继续上知母提取原液 400mL 进行吸附，直到饱和。 1.6 分析方法7-8 精密移取 0.5mL 样品过 Supelclean LC-18（3mL）小柱，滤过，滤液弃去，再用适量蒸馏水洗脱小柱，弃去蒸馏水洗脱液，然后分别用体积分数为 30甲醇 2mL、4mL 洗脱；收集甲醇洗脱液，置带
7、塞试管中，挥干后，加 50g/L 香草醛冰醋酸 0.2mL，高氯酸0.8mL 摇匀，70水浴 15min，取出，冰浴 5min 后，加入 5mL 冰醋酸，摇匀，即得。于 545nm 波长处测定吸光度，设空白对照。 标准曲线的绘制：精密称取知母皂苷 A3 2.9mg 置 25mL 容量瓶中，用甲醇溶解并稀释至刻度，摇匀，分别精密移取对照品溶液0.5、1、2、3、4、5mL 置带塞试管中，挥干后，按香草醛高氯酸显色法在 545nm 处测定吸光度。以吸光度为横坐标，知母皂苷 A3 质量为纵坐标，线性回归，绘制标准曲线。经计算得回归方程，Y=0.747 7X0.103 6，R=0.999 9，知母皂苷
8、 A3 在 0.0580.58mg 范围内具有良好的线性关系。 2 结果 2.1 静态吸附实验 结果见图 1。 由吸附量 w 随时间 t 变化曲线可知：初始阶段上升曲线很陡，吸附速率很大。060min 为快速吸附阶段，60240min 为未饱和吸附阶段，240min 后为饱和吸附阶段。静态吸附速率可以用以下两个公式表示： （1） Lagergren 一级速率方程推导出液膜扩散参数：lg（1 -F） = -Kadt /2.303 式中 F=wt/we 代表 t 时刻的吸附分数，Kad 为吸附速率常数（min-1） ，we 和 wt 分别为吸附平衡和 t 时刻的吸附量。 （2） Dumwals-W
9、agner 二级速率方程推导出颗粒内扩散参数：lg（1-F2 ） =-Kt/ 2.303 式中 F= wt/we 代表 t 时刻的吸附分数， K 为颗粒内扩散速率常数（min- 1） 。液膜扩散方程和颗粒内扩散方程的动力学参数见表 1。 综合图 1 和表 1 数据分析，前 60min 的颗粒内扩散模型相关系数小于 0.99，而其液膜扩散模型拟合曲线的相关系数大于 0.99，表明这个阶段主要控制吸附速率的因素是液膜扩散 。60240min 阶段，颗粒内扩散模型拟合曲线相关系数大于 0.99，液膜扩散模型相关系数小于 0.99，表明这个阶段主要控制吸附速率的因素是颗粒内扩散，但由于图中直线没有经过
10、原点，表明颗粒内扩散不是唯一控制的因素。 表 1 AB-8 吸附树脂对知母皂苷的吸附动力学参数（略） Table 1 Kinetic parameter of AB-8 2.2 动态吸附实验 图 2 是泄漏率p 泄漏=c/cc（流出液浓度/原液浓度） 与动态吸附时间的关系图。从曲线可以看出，吸附从一开始就有泄漏，但前 300min 的泄漏量比较小，特别是前 150min 的泄漏更小，表明此阶段树脂对知母皂苷的吸附能力非常强。600min 为吸附穿透点，600min 以后流出液浓度增加迅速，800min 左右达到吸附平衡。600min 时，吸附量为 600mL 原液（0.1g/mL） ，单位树脂
11、吸附量为 60mL（0.1g/mL） 。 2.3 串联动态吸附穿透曲线 根据图 3 曲线可以看出，柱 1 吸附的穿透点在 600mL，饱和吸附原液 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 继续吸附，由 3 根树脂柱组成一个串联系统，如此循环操作。每根柱至少吸附原液 400mL（0.1g/mL） ，单位树脂吸附量为40mL（0.1g/mL） 。 图 1 AB-8 静态吸附曲线（略） Figure 1 Static absorption curve of AB-8 图 2 动态吸附
12、穿透曲线（略） Figure 2 Breakthrough curve of dynamic absorption 图 3 串联动态吸附穿透曲线（略） Figure 3 Breakthrough curve of dynamic absorption in series 3 讨论 通过静态和动态吸附实验发现，AB-8 大孔吸附树脂对知母皂苷具有很好的吸附效果。吸附机理上，吸附初期以液膜扩散为主，吸附后期以颗粒内扩散为主。由于提取液为混合物，除了有知母皂苷吸附外，还有其他成分吸附，吸附曲线不过原点。中药吸附的动力学过程具有复杂性，还需要进一步深入探讨。 理论动态吸附模型是对称的 S 型曲线，实际
13、动态吸附曲线不呈 S 型曲线，且存在漏液现象。通过吸附柱的串联可以解决吸附漏液现象，提高吸附率。串联吸附模型可以作为中试放大的参考模型。 【参考文献】 1黄泰康.常用中药成分与药理手册M.北京:中国医药出版社,1994:1240. 2国家中医药管理局.中华本草M.上海:上海科技出版社,1998:2023. 3 杨丽蓉.知母的化学成分及药理作用研究进展J.国外医学:中医中药分册， 2002,24（94）:207. 4 胡雅儿,易宁青,何路明.知母对老年动物 M 受体数调整作用的机理J.中药药理与临床，1994,19（2）:10. 5Saito, Setuo, New steroidal sapoins from the Rhizomes of Anemarrbena asphodeloides Bunge J.Chem Pharm Bull,1994,42（11）:2370. 6孟志云,徐绥绪.知母中的皂苷成分J.中国药科大学学报,1998,15（13）:130. 7 颜玉贞.人参西洋参及其制剂总皂甙紫外分光光度法含量测定方法研究J.中药新药与临床药理，1994,5（4）:37. 8刘永宁.大孔吸附树脂合成及从甜叶菊中提取分离甜菊苷的研究J.离子交换与吸附，1994,10（1）:12.
