3種樹(shù)脂對(duì)萊鮑迪苷A的吸附

呂琪，葉鵬菁，韓詩(shī)蕾，廖金華

廣東省廣業(yè)清怡食品科技有限公司（廣州 511442）

萊鮑迪苷A是從原產(chǎn)于南美的菊科植物甜葉菊（Stevia rebaudiana Bertoni）葉片中所提取，是甜菊糖的主要成分之一[1]。相比于甜菊糖中已知的其他糖苷，萊鮑迪苷A的甜度最高、呈味品質(zhì)最好，口感近似于蔗糖，而且沒(méi)有甜菊糖所具有的后苦澀味[2-4]。其甜度為蔗糖的300～400倍，而熱量?jī)H為蔗糖的1/300，是一種健康安全的天然高倍甜味劑，可用于低熱量食品，提供糖尿病及肥胖癥患者使用，在食品工業(yè)上應(yīng)用廣泛[5-7]。

大孔樹(shù)脂吸附分離技術(shù)是一種較新的分離純化技術(shù)，大孔樹(shù)脂具有物理和化學(xué)穩(wěn)定性、比表面積大、高吸附容量、速度快、選擇性好、再生處理方便、選擇性好、強(qiáng)度好、成本低以及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛[8-9]。同時(shí)，也是天然甜味劑分離純化的一種常用方法[10]。目前，關(guān)于大孔樹(shù)脂在甜菊糖純化方面的研究主要包含兩方面，一方面用于純化甜菊糖苷，獲得高純度的甜菊糖總苷[11-12]。何海芬等[13]綜合考察氧化鋁及多種大孔樹(shù)脂對(duì)甜菊糖苷的純化效果，使甜菊糖苷產(chǎn)物純度提高至96.95%。另一方面通過(guò)甜菊糖各組分吸附選擇性差異，分離甜菊糖苷中2種主要成分萊鮑迪苷A和甜菊苷，獲得高含量萊鮑迪苷A的甜菊糖產(chǎn)品[14-15]。胡靜等[16]比較2種吸附樹(shù)脂D107和D108對(duì)萊鮑迪苷A和甜菊苷的吸附性能及分離效果，但結(jié)果表明2種樹(shù)脂的純化效果有限。篩選吸附解吸性能優(yōu)異的大孔樹(shù)脂可提高甜菊糖苷的分離純化效率，可為工業(yè)應(yīng)用提供參考[17]。

試驗(yàn)比較3種大孔樹(shù)脂對(duì)萊鮑迪苷A的吸附與解吸性能，考察其吸附選擇性，優(yōu)化獲得最佳吸附解吸條件。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

大孔樹(shù)脂AB-8、HPD-722、T-03（寶恩樹(shù)脂科技有限公司）。

萊鮑迪苷A（純度97%，山東圣香遠(yuǎn)生物科技有限公司）；無(wú)水乙醇、葡萄糖（均為分析純，購(gòu)自廣州化學(xué)試劑廠）；乙腈（色譜純，Honeywell Burdick& Jackson（Muskegon，MI，USA）。

1.2 萊鮑迪苷A和葡萄糖的定量分析

用高效液相色譜儀對(duì)萊鮑迪苷A和葡萄糖進(jìn)行定量分析（Hitachi，Japan，LC2130，L2490）。色譜柱為T(mén)SKgel Amide-80（250 mm×4.6 mm，5 μm），流動(dòng)相為V（乙腈）∶V（水）=60∶40，檢測(cè)器溫度35 ℃，流速1.0 mL/min，柱溫30 ℃，進(jìn)樣量20 μL，用不同質(zhì)量濃度（0.2，0.4，0.6，0.8和1.0 mg/mL）的萊鮑迪苷A和葡萄糖對(duì)照品溶液制作濃度與峰面積之間的定量標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)樣品峰的面積計(jì)算成分的含量。萊鮑迪苷A和葡萄糖在0.8～1.8 mg/mL的濃度范圍內(nèi)與峰面積的關(guān)系分別為y=961 657x-1 006.2（R2=0.999 3）和y=176 339x-3 309（R2=0.999 7）。

1.3 樹(shù)脂的靜態(tài)吸附

取預(yù)處理后3種大孔樹(shù)脂，各2 g，分別加入50 mL質(zhì)量濃度分別為8 mg/mL萊鮑迪苷A與2 mg/mL葡萄糖混合溶液。在25 ℃下，以200 r/min振蕩24 h后，使用HPLC檢測(cè)上清液中萊鮑迪苷A與葡萄糖的濃度，計(jì)算吸附量。

式中：C0為樣品的初始濃度，mg/mL；C為HPLC檢測(cè)的樣品吸附后濃度，mg/mL；V為溶液體積，mL。

1.4 樹(shù)脂的靜態(tài)洗脫

取吸附飽和的3種大孔樹(shù)脂，各1 g，分別加入50 mL 50%乙醇溶液，在25 ℃下，以200 r/min振蕩24 h，使用HPLC檢測(cè)洗脫液中萊鮑迪苷A和葡萄糖的含量，計(jì)算解吸量。

式中：C1為HPLC檢測(cè)的樣品吸附后濃度，mg/mL；V為溶液體積，mL。

1.5 樹(shù)脂吸附溫度的考察

取預(yù)處理后的3種大孔樹(shù)脂，各2 g，分別加入50 mL濃度8 mg/mL萊鮑迪苷A與2 mg/mL葡萄糖混合溶液。分別在20，25，30，35和40 ℃溫度下，以200 r/min振蕩，吸附0.5，1.0，2.0，4.0，6.0，8.0和24.0 h后取上清液，測(cè)定萊鮑迪苷A和葡萄糖含量，繪制吸附曲線。

1.6 洗脫溶劑的篩選

取吸附飽和的3種大孔樹(shù)脂，各1 g，分別加入50 mL 10%，20%，30%，40%，50%和60%乙醇溶液，在25 ℃下，以200 r/min振蕩，在洗脫0.25，0.50，1.00，2.00，4.00，8.00和24.00 h后取上清液，測(cè)定萊鮑迪苷A和葡萄糖含量，繪制解吸曲線。

1.7 動(dòng)態(tài)吸附和動(dòng)態(tài)洗脫

稱取7 g經(jīng)過(guò)篩選的樹(shù)脂，裝入內(nèi)徑1.7 cm玻璃層析柱中，以濃度10 mg/mL萊鮑迪苷A和10 mg/mL葡萄糖的混合溶液，以流速2 BV/h上樣，分段收集，每管1 BV收集10 BV流出液。用50%乙醇以2 BV/h流速洗脫，分段收集15 BV洗脫液。使用HPLC檢測(cè)萊鮑迪苷A和葡萄糖含量并繪制吸附曲線和解吸曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 3種樹(shù)脂吸附性能的比較

樹(shù)脂的吸附量是評(píng)價(jià)樹(shù)脂性能的重要指標(biāo)，對(duì)AB-8、HPD-722及T-03這3種大孔樹(shù)脂進(jìn)行靜態(tài)吸附和靜態(tài)解吸后，使用HPLC檢測(cè)3種樹(shù)脂在相同條件下對(duì)萊鮑迪苷A和葡萄糖的吸附情況，結(jié)果如表1所示。

由表1可知，所選取的3種樹(shù)脂對(duì)于萊鮑迪苷A均有良好吸附性能，其中T-03的吸附和解吸性能相比于另外2組樹(shù)脂更優(yōu)，每1 g樹(shù)脂對(duì)于萊鮑迪苷A的吸附量為181.5 mg/g，解吸率達(dá)到94.3%。同時(shí)，3組樹(shù)脂對(duì)于葡萄糖吸附量很小或沒(méi)有吸附，使用HPLC檢測(cè)未檢出葡萄糖被解吸出來(lái)。結(jié)果表明，3種樹(shù)脂對(duì)于萊鮑迪苷A的吸附均具有較好的選擇性，T-03對(duì)于萊鮑迪苷A的吸附和解吸性能更佳。

表1 不同樹(shù)脂對(duì)萊鮑迪苷A的靜態(tài)吸附和靜態(tài)解吸能力

2.2 溫度對(duì)樹(shù)脂吸附性能的影響

溫度是影響大孔樹(shù)脂吸附性能的重要因素，考察3種樹(shù)脂在25，30，35，40和45 ℃這5個(gè)不同溫度下的吸附性能，比較其對(duì)萊鮑迪苷A和葡萄糖吸附量及吸附速率的變化，結(jié)果如圖1所示。

由圖1的結(jié)果顯示，3種樹(shù)脂對(duì)于萊鮑迪苷A的吸附量隨著溫度上升而逐漸增加，在40 ℃時(shí)，AB-8和T-03對(duì)萊鮑迪苷A吸附量達(dá)到最大，吸附量分別達(dá)到183.9和185.5 mg。在35 ℃時(shí)，HPD-722對(duì)萊鮑迪苷A吸附量達(dá)到最大，吸附量為181.4 mg。隨著溫度增加，萊鮑迪苷A的吸附量開(kāi)始降低。

在3種樹(shù)脂的最適溫度下，對(duì)萊鮑迪苷A的吸附量隨時(shí)間增加而增大，之后吸附量趨于穩(wěn)定。3種樹(shù)脂吸附達(dá)到飽和的時(shí)間不同，AB-8和HPD-722在吸附8 h后基本達(dá)到飽和，而T-03在吸附6 h后基本達(dá)到飽和，表明T-03具有更快吸附速率。

圖1 不同溫度對(duì)萊鮑迪苷A吸附的影響

2.3 不同體積分?jǐn)?shù)乙醇對(duì)樹(shù)脂解吸率

洗脫溶劑中乙醇體積分?jǐn)?shù)影響解吸率，考慮溶劑成本和解吸率兩方面因素，考察乙醇的最適體積分?jǐn)?shù)。由圖2結(jié)果可知，3種樹(shù)脂對(duì)萊鮑迪苷A的解吸率均隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)升高而逐漸增加，乙醇體積分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時(shí)，解吸率均達(dá)到最大，升高至60%時(shí)，解吸率不再增加，解吸附到達(dá)飽和的時(shí)間稍有減少。綜合溶劑成本與解吸率2方面因素，選擇50%乙醇作為最適洗脫溶劑。

圖2 不同體積分?jǐn)?shù)乙醇對(duì)樹(shù)脂解吸能力的影響

由圖3可知，在50%乙醇洗脫下，3種樹(shù)脂中萊鮑迪苷A均在2 h時(shí)基本解吸完全，此時(shí)3種樹(shù)脂解吸率從大到小依次為T(mén)-03、HPD-722和AB-8。所有洗脫溶液中均未檢測(cè)有葡萄糖。

圖3 50%乙醇體積分?jǐn)?shù)下3種樹(shù)脂對(duì)萊鮑迪苷A解吸效率的比較

2.4 動(dòng)態(tài)吸附與動(dòng)態(tài)洗脫

通過(guò)對(duì)3種樹(shù)脂靜態(tài)吸附與解吸結(jié)果的比較，T-03對(duì)于萊鮑迪苷A的吸附與解吸能力要稍優(yōu)于AB-8和HPD-722，其每1 g干樹(shù)脂的吸附量為185.4 mg，解吸率為94.3%。因此，動(dòng)態(tài)吸附與解吸試驗(yàn)采用T-03作為研究對(duì)象。

從圖4結(jié)果所知，在收集到第7 BV時(shí)，收集的洗脫液中萊鮑迪苷A濃度達(dá)到上樣液濃度的10%，此時(shí)，認(rèn)為樹(shù)脂的吸附已經(jīng)達(dá)到飽和。確定T-03對(duì)萊鮑迪苷A的最大上樣量為145 mg/g。葡萄糖基本沒(méi)有被吸附，直接洗脫出來(lái)。

從動(dòng)態(tài)解吸曲線（圖5）中可知，在50%乙醇的洗脫下，洗脫液中萊鮑迪苷A的濃度不斷降低，收集到第10 BV時(shí)基本洗脫完全，萊鮑迪苷A的動(dòng)態(tài)解吸回收率為89.7%。T-03的動(dòng)態(tài)吸附和解吸結(jié)果接近靜態(tài)吸附的結(jié)果，依然具有良好的吸附及解吸性能，可為后續(xù)工業(yè)應(yīng)用提供參考。

圖4 萊鮑迪苷A的動(dòng)態(tài)吸附曲線

圖5 萊鮑迪苷A的動(dòng)態(tài)解吸曲線

3 結(jié)論

研究3種大孔樹(shù)脂對(duì)萊鮑迪苷A的吸附和解吸性能，并考察其吸附和解吸的最佳條件。結(jié)果表明，3種樹(shù)脂對(duì)萊鮑迪苷A均具有良好的特異性吸附能力，其中T-03的吸附與解吸性能最優(yōu)，對(duì)萊鮑迪苷A的吸附容量達(dá)到185.4 mg，解吸率達(dá)到94.3%。考察其吸附的最佳溫度為40 ℃，洗脫溶劑乙醇的最適體積分?jǐn)?shù)為50%。通過(guò)對(duì)3種大孔樹(shù)脂對(duì)萊鮑迪苷A吸附性能的研究，可為萊鮑迪苷A乃至甜菊糖的分離純化提供理論依據(jù)。