SA-3大孔樹脂純化甜茶素的研究

吳婕，鮑晨陽，杜瑩，廖莉玲，*

（1.貴州師范學院化學與生命科學學院，貴州貴陽550018；2.貴州師范大學化學與材料科學學院，貴州貴陽550001）

SA-3大孔樹脂純化甜茶素的研究

吳婕1，鮑晨陽2，杜瑩2，廖莉玲2，*

（1.貴州師范學院化學與生命科學學院，貴州貴陽550018；2.貴州師范大學化學與材料科學學院，貴州貴陽550001）

通過比較9種大孔樹脂對甜茶素的吸附和解吸效果，篩選出適合甜茶素分離純化的樹脂，并對其純化工藝條件進行了探討。結果表明，SA-3型大孔吸附樹脂最適合甜茶素純化。最佳吸附條件為：上柱液甜茶素濃度控制在1.00mg/mL~3.00mg/mL，上樣流速3BV/h，上樣液體積控制在17BV以內；最佳洗脫條件為：70%乙醇3BV/h洗脫，洗脫體積為13BV。經SA-3型大孔吸附樹脂純化純度甜茶素可達到45%左右。

大孔樹脂；SA-3；甜茶素

甜茶素是一種高甜度低熱值的非糖甜味劑，其甜度是蔗糖的300倍，而熱值僅為蔗糖的1%，故可作為蔗糖和糖精的替代品，廣泛用于醫藥、食品等行業。甜茶素味質好、耐高溫，并具有降血糖、降血脂、降低膽固醇含量、抗菌等多種保健功能[1-2]。分離純化甜茶素的方法主要有水提醇沉法、重結晶法、大孔吸附樹脂法等[3]，由于大孔樹脂具有化學物理性質穩定、吸附選擇性強、易再生、解吸條件溫和、可以循環使用、成本低等諸多優點[4-5]，因此大孔吸附樹脂法更適合于工業化生產。為進一步研究大孔樹脂對甜茶素的分離純化效果，以期獲得更適合于工業化分離純化甜茶素的大孔樹脂，本文對九種大孔樹脂對甜茶素的吸附和解吸效果進行研究，并對其純化工藝條件進行了探討。

1 實驗

1.1 材料與儀器

甜茶葉：貴州健康茶有限公司；甲醇（色譜純）：德國進口；SA-1、SA-2、SA-3、LSA-10、LSA-40大孔樹脂：天津歐瑞生物科技有限公司；ADS-7、ADS-17大孔樹脂：滄州寶恩吸附材料科技有限公司；D-101、AB-8大孔樹脂：天津市關復精細化工研究所。

Aglient1200高效液相色譜儀；FZ102微型植物粉碎機：天津泰斯特有限公司；RE-52AA旋轉蒸發儀：上海亞榮生化儀器廠；恒溫振蕩儀SHA-B：金壇市富華儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 甜茶提取液的制備

稱取干燥粉碎的甜茶葉40 g，以料液比為1∶10回流提取兩次（第一次回流2 h，第二次回流1 h），趁熱抽濾，合并濾液，定容于1 000mL容量瓶中備用。

1.2.2 大孔樹脂的預處理

分別稱取9種大孔樹脂，先用無水乙醇浸泡24 h，并用蒸餾水洗去醇溶性雜質，再用3%的NaOH溶液浸泡2 h洗去堿溶性雜質，用3%的HCl溶液浸泡2 h洗去酸溶性雜質，最后用去離子水洗至pH中性。

1.2.3 甜茶素含量的測定[6]

高效液相色譜法測定甜茶素含量。檢測器：Aglient1200；色譜柱：迪馬C18（250mm*4.6mm*5μm）；柱溫：30℃；流動相：色譜甲醇：水=85∶15；流速：1.0 mL/min；檢測波長：210 nm；進樣量：10μL。

1.2.4 大孔樹脂對甜茶素的靜態吸附

在上處理好的大孔樹脂中，加入甜茶提取液90 mL，恒溫振蕩浸泡24 h，測定大孔樹脂吸附后溶液中甜茶素濃度大小，計算大孔樹脂對甜茶素的吸附量（Qe）。

式中：Co為吸附前溶液質量濃度，（mg/mL）；Ce為吸附后溶液質量濃度，（mg/mL）；V為溶液體積，mL；Qe為吸附量，（mg/g）；m為樹脂干質量，g。

1.2.5 大孔樹脂對甜茶素的靜態解析

在靜態吸附完畢的大孔樹脂中，加入100mL 95%乙醇溶液浸泡脫附，并在恒溫震蕩儀上常溫下振蕩48 h。測定相同條件下各解析溶液中甜茶素濃度，計算各大孔樹脂的解析率（D）。

式中：Cd為洗脫液質量濃度，（mg/mL）；V2為洗脫液體積，mL；Qd為洗脫量，（mg/g）。

1.2.6 大孔樹脂SA-3的動態吸附

將預處理好的30 mL的大孔樹脂SA-3裝入1.5 cm×15 cm層析柱中。分別測定大孔樹脂SA-3吸附柱在不同的甜茶原液質量分數、pH和流速等條件下，對甜茶素吸附效果。收集流出液（15mL/瓶），當流出液的質量濃度達到上樣甜茶原液質量濃度的1/10時，認為大孔樹脂SA-3吸附柱已經吸附飽和，可以停止進樣，并且計算吸附量及吸附率。

1.2.7 大孔樹脂SA-3的動態解吸

在室溫下，以3BV/h（BV為層析柱中大孔樹脂的體積）的流速，將質量分數為60%、70%、80%的乙醇對已吸附飽和的SA-3大孔樹脂層析柱進行洗脫，收集洗脫液（30mL/瓶）分別測定洗脫液中甜茶素的濃度，計算甜茶素的解析率。

2 結果與討論

2.1 大孔樹脂的靜態吸附及解吸效果

當甜茶原液質量濃度為0.636 7mg/mL時，9種大孔樹脂對甜茶素的吸附量、解析量和解吸率實驗結果見表1。

表1 大孔樹脂對甜茶素吸附和解吸的效果Table1 Adsorption and desorption capacity of Rubusoside on differentmacroporous resins

從表1可以看出，在9種大孔樹脂中SA-3的對甜茶素的吸附量、解析量和解吸率都是最高，它是一種較為理想分離和純化甜茶素的樹脂。

2.2 大孔樹脂SA-3的動態吸附條件

2.2.1 甜茶原液的pH對吸附的影響

甜茶素濃度為1.4620mg/mL的原液，流速為3BV/h，大孔樹脂SA-3在不同pH條件下對甜茶素吸附效果見表2。由表2可以看出，當pH等于7.0時，大孔樹脂SA-3對甜茶素的吸附效果最好，這主要是因為在pH 7.0時，甜茶素既保持了分子狀態，又不會形成佯鹽（佯鹽的結構為R—OH+），容易以氫鍵的方式被吸附[7]。

2.2.2 流速對吸附效果的影響

將質量濃度為2.201mg/mL、pH為7.0的甜茶素提取液，以不同流速通入大孔樹脂SA-3層析柱，實驗結果如圖1和表2所示。

當甜茶原液的流速過大，會出現提早泄漏，大孔樹脂層壓頭損失增加。由表2可知，在3 BV/h的流速下，大孔樹脂SA-3的吸附率最大。盡管降低流速可以提高吸附率，但流速愈低耗時愈長；鑒于實際工業生產，既要求吸附過程耗時不能太長，又要求吸附效率高。綜合考慮得出，大孔樹脂SA-3對甜茶素的吸附以3BV/h的流速為佳，在此流速下吸附達到飽和時上樣體積可達17倍柱體積。

表2 大孔樹脂SA-3在不同條件下對甜茶素的吸附率Table2 Adsorp tion rateof Rubusosideon themacroporous resin SA-3 on different conditions

圖1 大孔樹脂SA-3在不同流速下的吸附曲線Fig.1 Adsorptive cureof Rubusosideon them acroporous resin SA-3 at different flow rates

2.2.3 甜茶素原液質量濃度對吸附率的影響

將不同質量濃度、pH為7.0的甜茶素提取液，以3BV/h的流速通入大孔樹脂SA-3層析柱，實驗結果如表2所示。由表2可知，在甜茶原液質量濃度較低時對吸附有利；如果甜茶原液質量濃度偏高，甜茶原液在層析柱中會過早泄漏，導致大孔樹脂SA-3的吸附率較低。大孔樹脂SA-3在較低原液質量濃度下吸附效率較好，但濃度過低耗時耗工，綜合考慮以1.00mg/mL~ 3.00mg/mL為宜。

2.2.4 大孔樹脂SA-3的動態解析效果

在室溫下，對已用甜茶素吸附飽和的SA-3大孔樹脂用不同質量分數乙醇溶液進行脫附。實驗結果如圖2和圖3。

圖2 大孔樹脂SA-3對甜茶素的解析曲線Fig.2 Desorption cureof rubusosideon themacroporous resin SA-3

由圖可以看出，70%乙醇和80%乙醇溶液的解吸效果均較好，解吸率達到90%以上。考慮到乙醇揮發性大，易造成溶劑浪費，回收成本高等原因，選用70%乙醇作為洗脫劑，洗脫體積為13倍柱體積為佳。

圖3 大孔樹脂SA-3對甜茶素的解析率曲線Fig.3 Desorption rateof rubusosideon them acroporous resin SA-3

2.3 大孔樹脂SA-3提取分離甜茶素工藝

綜上所述，從甜茶中提取甜茶素的工藝流程可確定為：在室溫下，干甜茶葉40 g粉碎→水回流提取2次→合并滲濾液→濃縮→大孔樹脂SA-3動態吸附→質量分數70%乙醇溶液解析→真空旋干（回收乙醇）→甜茶素。按上述工藝進行驗證實驗，結果見表3。

表3 大孔樹脂SA-3提取分離甜茶素Table3 Extraction and separation of rubusosideby the macroporous resin SA-3

由表3可見，大孔樹脂SA-3提取分離甜茶素工藝是可行的。

3 結論

本研究通過9種大孔吸附樹脂對甜茶素靜態與動態吸附－解吸的實驗，確定大孔樹脂SA-3適合于甜茶素純化，并對SA-3樹脂純化甜茶素的工藝條件進行了研究。確定工藝條件為首先以質量濃度為1.00mg/mL~3.00mg/mL、pH為7溶液和3 BV/h的流速上柱，然后用13倍柱體積的70%乙醇以3BV/h洗脫，收集洗脫液、旋干即得純度約為45%的甜茶素產品。該法工藝簡單，便于操作，提取率可高達8.72%，適用于工業化甜茶素分離、提純。

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[2]李祝,陳蓉,李獻,等.廣西甜茶中甜茶素的提取工藝研究[J].食品工業,2013,34(2):93-95

[3]何偉平.天然甜味劑甜茶苷的工業化試驗[J].廣西輕工業,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

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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

貴州省科學技術廳中藥現代化攻關項目（黔科合ZY字【2012】3012號）；貴陽市科技局現代藥業計劃項目（筑科合同[2012204]號）；貴州師范學院2013年度校級科研一般項目（甜茶葉中甜茶苷的提取）

吳婕（1982—），女（土家），副教授，碩士，主要從事化學天然產物研究。

*通信作者：廖莉玲，漢族，教授，碩士。