松香基大孔吸附樹脂對三七總皂苷的吸附特性研究

胡迎麗，黃金福，楊建林，丁 猛，雷福厚，夏 璐

（廣西民族大學化學化工學院，林產(chǎn)化學與工程國家民委重點實驗室，廣西林產(chǎn)化學與工程重點實驗室/協(xié)同創(chuàng)新中心，廣西南寧 530006）

三七（Panax notoginseng（Burkill）F. H. Chen）為五加科人參屬植物的干燥根及根莖，俗稱“三七”或“田七”，是一種藥食兩用的植物，具有活血化瘀、止血養(yǎng)血、消腫止痛、抗炎等功效，已成為許多藥物和保健食品的主要原料[1-3]。三七總皂苷是三七的主要活性成分，主要包括三七皂苷R1、人參皂苷Re、人參皂苷Rg1、人參皂苷Rb1和人參皂苷Rd[4-5]。高純度的三七總皂苷能用于注射針劑快速消除血栓，目前應用于三七總皂苷的純化方法有沉淀、萃取、膜分離等。這些方法都存在一定的不足，如溶劑浪費過多、溶劑殘留、污染環(huán)境、成本高、耗時長、吸附量小等，且分離出的三七總皂苷的純度也較低[6-8]。

大孔吸附樹脂工藝方便、吸附容量大、純度高，已成功應用于許多天然產(chǎn)物中活性化合物的分離和富集[9-12]。商業(yè)化的大孔樹脂大都是以芳香系化合物為骨架，如苯乙烯和二乙烯基苯，單體殘留對分離物質(zhì)有二次污染[13-15]。因此本課題組以可再生、無毒、易降解的松香為原料通過Diels-Alder反應合成了一種新型交聯(lián)劑馬來海松酸丙烯酸乙二醇酯（EGMRA）[16]，代替二乙烯基苯交聯(lián)劑，其類菲環(huán)骨架與天然藥物骨架類似，能夠改善聚合物的剛性、疏水性和化學穩(wěn)定性，本課題組已利用松香交聯(lián)劑成功合成各類功能性吸附樹脂，在分離天然產(chǎn)物活性成分中也取得較好的成果，如Li等[17]利用松香基大孔樹脂將粗提液中鹽酸小檗堿的純度由34.2%提純到91.0%，覃麗婷等[18]制備的含糖基松香樹脂可將銀杏提取物黃酮的含量由25%提純到80.9%，均表現(xiàn)出了松香基大孔樹脂的優(yōu)越性。本文以松香交聯(lián)劑EGMRA分別與3種不同單體甲基丙烯酸（MAA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）共聚得到3種松香基大孔樹脂（R-COOH、R-COOCH3、R-COOCH2CH2OH），研究其對三七總皂苷的吸附性能，對其吸附機制進行了討論，以期為拓展松香資源在天然產(chǎn)物分離純化中的應用以及為三七總皂苷的純化提供理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

三七干燥根 購于云南文山；對照品三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、人參皂苷Re、人參皂苷Rb1、人參皂苷Rd HPLC≥98%，南京源植生物科技有限公司；馬來海松酸丙烯酸乙二醇酯 廣西梧州日成林產(chǎn)化工股份有限公司；甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯 均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司；偶氮二異丁腈（簡稱AIBN） 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；聚乙烯醇 國藥集團化學試劑有限公司；十二烷基硫酸鈉 化學純，國藥集團化學試劑有限公司；乙酸乙酯 分析純，西隴科學有限公司；無水乙醇 分析純，西隴科學有限公司；GES-1細胞 上海賽柏慷生物；去離子水 實驗室自制。

SE-750高速粉碎機 永康市圣象電器有限公司；SQP型電子天平 賽多利斯科學儀器有限公司；ASAP 2020M比表面積及微孔物理吸附儀 美國Micromeritic公司；SHZ-88水浴恒溫振蕩器 江蘇金怡儀器科技有限公司；LC-15C高效液相色譜儀日本島津公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 松香基大孔樹脂的制備 采用懸浮聚合法制備三種樹脂[17]，具體操作為稱取0.04 g聚乙烯醇、0.04 g十二烷基硫酸鈉、150 mL去離子水作為水相于三口燒瓶中，置油浴鍋中加熱攪拌；稱取6.30 g MAA或7.34 g MMA或9.54 g HEMA、3 g EGMRA、0.06 g偶氮二異丁腈、2.50 g致孔劑、10.30 g乙酸乙酯作為油相于燒杯中超聲均勻，待水相溫度升至60 ℃時加入稱量好的油相，并將反應體系升溫至90 ℃聚合120 min。反應結(jié)束后將所得三種白色球狀樹脂分別過20～60目的篩板，依次用乙酸乙酯、無水乙醇、去離子水索提12 h去除未反應的單體，最后用蒸餾水浸泡保存[19]。以MAA制備的羧基樹脂為例，反應過程如圖1所示。

圖1 R-COOH大孔吸附樹脂反應制備過程Fig.1 Preparation process of R-COOH macroporous adsorption resin

1.2.2 三七提取液的制備 取40 g三七干燥根用粉碎機粉碎后過100目篩，用70%無水乙醇在80 ℃下回流提取三次，合并濾液，減壓濃縮至無醇味，加入去離子水稀釋至生藥濃度（藥材投料量/藥液體積）為0.2 g/mL，4 ℃下冷藏備用[20]。

1.2.3 三七總皂苷含量的測定

1.2.3.1 標準曲線的繪制 參照文獻[21]所述方法，分別精密稱取三七皂苷R1 5.00 mg，人參皂苷Rg1 10.00 mg，人參皂苷Re 5.00 mg，人參皂苷Rb1 5.00 mg，人參皂苷Rd 5.00 mg于10 mL容量瓶中，用甲醇溶解并稀釋至刻度，得對照品溶液。精密吸取各對照品溶液1 mL置于5 mL容量瓶中，得0.10 mg/mL三七皂苷R1、0.20 mg/mL人參皂苷Rg1、0.10 mg/mL人參皂苷Re、0.10 mg/mL人參皂苷Rb1、0.10 mg/mL人參皂苷Rd的混合對照品溶液。按照1.2.3.2色譜條件，以5、10、15、20、25 μL不同進樣量進樣檢測，得到5種皂苷進樣量對峰面積的線性關(guān)系如下，三七皂苷R1：y=39281.1067x-5212.0002（R2=0.9996），人參皂苷Rg1：y=76519.0199x-11955.0335（R2=0.9997），人參皂苷Rd：y=32639.8067x-18707.7671（R2=0.9995），人參皂苷Re：y=31630.6267x-17695.4668（R2=0.9998），人參皂苷Rb1：y=30048.0333x-18318.3001（R2=0.9997）。

1.2.3.2 色譜條件 ZORBAX Eclipse Plus C18色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm），檢測波長203 nm，流速1.5 mL·min-1，柱溫25 ℃，進樣量20 μL。流動相乙腈（A）-水（B）梯度洗脫（0～22 min，20% A；20～45 min，20%～46% A；45～55 min，46%～55% A；55～60 min，55% A），此色譜條件參照《中國藥典》2020年版。

1.2.4 大孔樹脂對三七總皂苷的靜態(tài)吸附實驗

1.2.4.1 松香基大孔樹脂的篩選 分別稱取R-COOH、R-COOCH3、R-COOCH2CH2OH松香基樹脂各0.5 g于50 mL錐形瓶中，加入20 mL質(zhì)量濃度5 mg/mL的三七總皂苷溶液于308 K下恒溫水浴搖床中振蕩24 h后，取吸附后溶液測定濃度，計算樹脂的吸附率和吸附量。將吸附后的樹脂用濾紙吸干表面液體，加入體積分數(shù)70%的乙醇溶液20 mL，308 K下恒溫振蕩24 h后取解吸后溶液測定濃度，計算解吸率。分別采用式（1）、（2）、（3）計算大孔樹脂的吸附量、吸附率、解吸率[7,22]。

式中：C0、C1、C2分別為初始樣液濃度、平衡濃度和解吸液濃度，mg/mL；V0、V2分別為初始樣液體積和解吸液體積，mL；M為樹脂干重，g。

1.2.4.2 吸附動力學 稱取2 g樹脂于500 mL的錐形瓶中，加入質(zhì)量濃度為5 mg/mL的三七總皂苷溶液200 mL，于308 K下恒溫水浴搖床中振蕩吸附，24 h內(nèi)隔點取樣，每1 h取一次樣測定濃度并計算吸附量，繪制吸附動力學曲線。

1.2.4.3 吸附等溫線與熱力學 稱取0.5 g樹脂于50 mL的錐形瓶中，加入質(zhì)量濃度（1～7 mg/mL）的三七總皂苷溶液20 mL分別于298、308、318 K下恒溫水浴搖床中振蕩吸附24 h，取吸附后溶液測定濃度并計算吸附量，繪制吸附等溫線，并根據(jù)所得數(shù)據(jù)擬合計算出熱力學數(shù)據(jù)。

1.2.4.4 樹脂的解吸與再生 取吸附飽和后的樹脂，水洗2～3次，抽濾去除樹脂表面水分，加入20 mL不同體積分數(shù)的無水乙醇于恒溫水浴搖床中振蕩解吸24 h，取解吸液測定濃度計算解吸率，并利用面積歸一化法計算純度[18]，計算公式為式（4）。將解吸后的樹脂用無水乙醇浸泡24 h，水洗至無乙醇味，抽濾干燥，再次加入一定質(zhì)量濃度的三七總皂苷溶液于水浴搖床中震蕩吸附，重復吸附解吸10次，通過吸附量考察樹脂的重復使用性能。

式中：Ai為單個組分峰的色譜峰面積。

1.2.5 量子化學計算 量子化學可以詳細揭示微觀反應機理，其中密度泛函理論可以從分子水平研究分子間的相互作用，并通過吸附位點、吸附能等參數(shù)確定吸附質(zhì)在吸附劑表面的方式，進而確定吸附機制[23]。本文為了確定樹脂吸附三七總皂苷的作用機制，利用量子化學計算了樹脂與三七總皂苷結(jié)構(gòu)之間的相互作用能，采用Gaussian09E.01軟件包，M06-2X密度泛函理論計算，6-31g（d）基組對兩者相互作用的結(jié)合體進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，def2tzvp基組下對優(yōu)化好的結(jié)構(gòu)進行了能量計算，確保優(yōu)化得到的為能量最低最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

1.2.6 細胞毒性實驗 采用CCK8法評價R-COOH對GES-1細胞毒性的影響[13]。GES-1細胞復蘇后，將不同濃度的樹脂浸提液（10、100、200 μg/mL）加入到細胞培養(yǎng)瓶中，并設置空白對照組，在37 ℃下5%CO2恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)72 h。最后用酶標儀測吸光度，計算細胞存活率并且使用激光共聚焦顯微鏡拍攝細胞存活情況。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗結(jié)果取三次平行實驗的平均值，數(shù)據(jù)表示為平均值±標準偏差；使用SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)顯著性差異檢驗，采用單因素方差分析并用LSD法（最小顯著差異法）進行比較，P＜0.05，表示差異顯著；使用OriginPro 2018軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析以及繪制圖形。

2 結(jié)果與分析

2.1 松香基大孔樹脂的篩選

利用比表面積及微孔物理吸附儀測定3種樹脂的比表面積和平均孔徑，并考察它們對三七總皂苷的吸附效果。由表1可知，在懸浮聚合比例和反應條件相同的制備情況下，3種松香基樹脂的比表面積和平均孔徑無顯著性差異，均屬于大孔材料，但三種樹脂的吸附量、吸附率與解吸率之間存在顯著性差異，R-COOH樹脂的吸附率可達到86.56%；70%的乙醇解吸條件下解吸率可達80.10%，均優(yōu)于另外兩種樹脂。因此后續(xù)選用R-COOH樹脂進行三七總皂苷的吸附等溫線、熱動力學特征以及最佳純化條件研究。由于3種樹脂在結(jié)構(gòu)上幾乎沒有差異，它們在吸附過程的外擴散、內(nèi)擴散等傳質(zhì)進程是近乎一致的[24]，吸附率和解吸率的差異，可能是由功能單體（MAA、MMA、HEMA）上的不同官能團使得制備出的3種樹脂特征基團與三七總皂苷分子的吸附作用力不同造成的，故需采用量子化學從化學結(jié)構(gòu)的結(jié)合力上探討其吸附機制。

表1 松香基樹脂對三七總皂苷的吸附解吸性能比較（±s, n=3）Table 1 Comparison of adsorption and desorption properties of rosin-based resin for Panax notoginseng saponins (±s, n=3)

表1 松香基樹脂對三七總皂苷的吸附解吸性能比較（±s, n=3）Table 1 Comparison of adsorption and desorption properties of rosin-based resin for Panax notoginseng saponins (±s, n=3)

注：平均值±標準差，同列不同小寫字母表示存在顯著性差異（P＜0.05）。

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2.2 吸附動力學和吸附熱力學研究

2.2.1 吸附動力學 吸附等溫實驗對于優(yōu)化吸附劑用量、預測吸附結(jié)果有重要的意義。由圖2a可知R-COOH對三七總皂苷的5種皂苷成分等溫吸附過程呈現(xiàn)同一趨勢，初期吸附量隨著時間快速上升，隨后經(jīng)過一個拐點后逐漸放緩，后期五種皂苷成分的吸附量都是在700 min處開始達到飽和。為了探究三七總皂苷5種成分的吸附量隨時間的變化規(guī)律，分別采用準一級動力學和準二級動力學模型對308 K下的動力學數(shù)據(jù)進行分析擬合。準一級動力學模型的表達式為式（5），準二級動力學模型的表達式為式（6）。

圖2 吸附動力學曲線Fig.2 Adsorption kinetic curves

式中：qe和qt分別為平衡吸附量和t時刻三七總皂苷的吸附量，mg/g；k1為準一級動力學常數(shù)，1/min；k2為準二級動力學常數(shù)g/（mg·min）。

準一級動力學和準二級動力學模型的擬合參數(shù)見表2，從表2中可知，準二級動力學模型不僅擬合所得的線性相關(guān)度較高（圖2b），而且擬合所得的平衡吸附量與實驗所得值較為接近，這說明該模型更適用于描述R-COOH對三七總皂苷5種成分的吸附過程。準二級動力學模型認為吸附速率主要受化學吸附機理的控制，這種吸附往往意味著吸附劑表面存在著飽和吸附位點，而且吸附過程涉及吸附質(zhì)與吸附位點之間的化學反應，可認為吸附速率與體系中剩余吸附位點的二次方成正比[24]。這也可以解釋2.1中，功能單體中的基團與三七總皂苷的化學結(jié)構(gòu)的結(jié)合力相關(guān)，使得3種在結(jié)構(gòu)上幾乎相同而唯有甲基丙烯酸（MAA）制備的含-COOH的樹脂吸附效果最好。

表2 準一級動力學和準二級動力學模型的擬合參數(shù)Table 2 Fitting parameters of quasi-first-order and quasi-second-order kinetic models

2.2.2 吸附等溫線 298、308、318 K下R-COOH樹脂吸附三七總皂苷的吸附等溫線如圖3所示。采用Langmuir和Freundlich等溫吸附模型[25]對吸附數(shù)據(jù)進行擬合分析，其模型如式（7）和（8）所示，結(jié)果見表3。

圖3 不同溫度下的等溫吸附曲線Fig.3 Adsorption isotherms at different temperatures Langmuir 吸附模型：

式中：qe為平衡吸附容量，mg/g；qm為單層飽和吸附量，mg/g；Ce為吸附平衡時三七總皂苷質(zhì)量濃度，mg/mL；KL為Langmuir結(jié)合常數(shù)，mL/mg。

Freundlich吸附模型：

式中：KF為Freundlich常數(shù)，（（mg/g）·（mL/mg））1/n；1/n為不均勻系數(shù)。

等溫吸附實驗的結(jié)果如圖3所示，三七總皂苷的吸附量隨著溫度的增大而增大，可知反應是一個吸熱過程，升高溫度有利于吸附的進行。比較表3相關(guān)系數(shù)R2可知，Langmuir模型比Freundlich模型擬合性更好，意味著吸附大多是基于單層吸附的，前期樹脂吸附位點多，后期吸附位點被三七總皂苷分子占據(jù)[8]；也正因為吸附樹脂有著有限的吸附位點，所以屬于單分子層化學吸附占據(jù)主導的體系[26]，這與Langmuir模型的假設是相符合的。

表3 Langmuir和Freundlich模型的擬合參數(shù)Table 3 Fitting parameters of Langmuir and Freundlich models

2.2.3 吸附熱力學 采用Van’t-Hoff方程對熱力學實驗數(shù)據(jù)進行擬合分析，得出吉布斯自由能變ΔG、焓變ΔH和熵變ΔS等熱力學參數(shù)，見表4。Van’t-Hoff方程的表達式：

式中：Kad（qe/Ce）為分配系數(shù)；R為理想氣體常數(shù)，8.314 J/（mol·K）。

由表4可知，ΔH＞0，說明R-COOH樹脂對三七總皂苷的吸附為吸熱過程，這與等溫吸附曲線（圖3）的結(jié)果相一致，高溫有利于吸附。R-COOH中羧羥基是強的氫鍵給體，羧羰基氧原子是氫鍵受體，并且吸附焓值超出范德華力范圍（ΔH=4.2～8.4 kJ/moL）[27]，而屬于氫鍵范圍（ΔH=8～50 kJ/moL），表明R-COOH是通過氫鍵吸附三七總皂苷[28-29]。ΔG＜0說明該吸附過程是自發(fā)的，這符合常規(guī)大孔吸附樹脂的吸附規(guī)律[30]。ΔS＞0，這是由于樹脂在前期以氫鍵的形式吸附大量水分子，三七皂苷分子的吸附必然伴隨著大量水分子的解吸，而水的摩爾體積小，交換下來的比較多，導致了整體的混亂度增加[31-32]，又因為|ΔH|＜|TΔS|，因此吸附屬于熵驅(qū)動過程而不屬于焓驅(qū)動[33]。

表4 吸附過程熱力學參數(shù)Table 4 Thermodynamic parameters of adsorption process

2.3 解吸和再生

2.3.1 解吸液濃度對解吸率和純度的影響 乙醇無毒安全易于回收，并且能夠降低樹脂與被吸附物質(zhì)之間的作用力（范德華力或氫鍵）[34]，使樹脂上的被吸附物質(zhì)容易解吸下來，因此實驗中常用其作為解吸劑，本文探究不同濃度的乙醇對三七總皂苷的解吸率和純化效果影響。由圖4可知，三七總皂苷的解吸率隨著乙醇濃度的增加呈先增加后減小的趨勢，并在乙醇濃度為70%時，R-COOH對三七總皂苷的解吸率達到最大值80.10%，其原因是隨乙醇濃度的增加，三七總皂苷在乙醇中的溶解度增加，樹脂與三七總皂苷之間的氫鍵作用力小于乙醇與三七總皂苷之間的氫鍵作用力，但隨著乙醇濃度的增加，使得其他醇溶性雜質(zhì)解吸下來，降低了三七總皂苷在解吸液中的溶解度，因此解吸率先增大后減小[35]。

圖4 乙醇濃度對三七總皂苷解吸的影響Fig.4 Effect of ethanol concentration on desorption of Panax notoginseng saponins

如圖5所示，隨著乙醇濃度的增大，靜態(tài)解吸液中三七總皂苷的純度呈先增大后減小的趨勢，當乙醇濃度為40%時，解吸液中三七總皂苷的純度最高，此濃度下雜質(zhì)被洗下來較少；而70%的乙醇雖然解吸率高，但乙醇濃度過高，溶液極性較低，解吸出的醇溶性雜質(zhì)增多[22]，使得三七總皂苷的純度降低，不利于后續(xù)純度的提升和三七總皂苷的精制，因此在后續(xù)靜態(tài)吸附純化實驗中選擇40%的乙醇溶液作為解吸溶劑。

圖5 乙醇濃度對三七總皂苷的純度影響Fig.5 Effect of ethanol concentration on the purity of Panax notoginseng saponins

如圖6所示，純化前的三七總皂苷提取液色譜圖在0～5 min時有較多的雜質(zhì)峰，三七總皂苷初提液純度為35.37%，經(jīng)R-COOH吸附后，水沖洗2～3次，40%的無水乙醇解吸后，0～5 min的雜質(zhì)峰明顯降低，利用面積歸一化法計算三七總皂苷的純度為69.26%。將一次樹脂吸附解吸后所得溶液循環(huán)吸附解吸兩次后，三七總皂苷的純度可達最大值74.56%，純度較初提液提高了2.11倍，表明了松香基樹脂RCOOH對三七總皂苷具有良好的純化效果。

圖6 三七總皂苷液相色譜圖Fig.6 Liquid chromatogram of Panax notoginseng saponins

2.3.2 樹脂的重復使用性能 以40%的無水乙醇溶液作為解吸液，將解吸后的樹脂用無水乙醇浸泡24 h，水洗至無乙醇味，抽濾干燥，再次加入一定質(zhì)量濃度的三七總皂苷溶液于水浴搖床中震蕩吸附，重復吸附解吸10次，如圖7所示，R-COOH樹脂經(jīng)過10次循環(huán)后其吸附量無顯著性差異（P＞0.05），說明該樹脂具有良好的重復使用性能和穩(wěn)定的物化性質(zhì)。

圖7 R-COOH對三七總皂苷的重復效果對比Fig.7 Comparison of repetitive effects of R-COOH on Panax notoginseng saponins

2.4 吸附機制

根據(jù)三七總皂苷與松香基樹脂的結(jié)構(gòu)可知，二者之間作用力主要為氫鍵和分子間力，且2.2.3實驗數(shù)據(jù)所得吸附焓值也證明了R-COOH與三七總皂苷主要作用力為氫鍵，因此利用計算化學從分子角度來計算功能基與三七總皂苷氫鍵作用的模式和大小，明確松香基樹脂與三七總皂苷的吸附機制。

上述討論的3種松香基大孔樹脂的主要區(qū)別在于單體的功能基不同，分別為羧基、羥基和酯基，因此利用高斯軟件，以三七皂苷R1為例計算其與3種松香基樹脂功能單體的氫鍵作用力，計算結(jié)果如圖8所示，三七皂苷R1分子中141號H原子表現(xiàn)出能量最正（電荷值0.450），55號的O原子表現(xiàn)出能量最負（電荷值-0.734）。由于分子之間的作用力只能發(fā)生在分子能量最正或能量最負的部位[36]，141號的氫原子和55號氧原子可以分別作為氫鍵供體和受體與三七皂苷R1上的羥基氫和羥基氧形成氫鍵。對R-COOH吸附三七皂苷R1進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化并計算氫鍵作用能，結(jié)果如圖9所示：R-COOH分子中的功能單體MAA與三七皂苷R1作用模式有三種，模式I、II、III的結(jié)合能分別為-38.88、-25.01、-62.81 kJ/mol。熱力學理論表明，結(jié)合能是負值，且結(jié)合能的絕對值越大，相互吸引的作用力越強[37-38]，顯然模型III對R-COOH吸附三七皂苷R1起決定作用。同樣計算出R-COOCH3、R-COOCH2CH2OH功能單體MMA與HEMA對三七皂苷R1的氫鍵作用能為-25.60 kJ/mol、-35.82 kJ/mol，3種大孔吸附樹脂對三七皂苷R1的作用力大小依次是R-COOH＞R-COOCH2CH2OH＞R-COOCH3，作用力大小與3種樹脂對三七總皂苷的吸附量大小（表1）具有正向相關(guān)性，因此驗證了氫鍵是松香基大孔吸附樹脂對三七總皂苷吸附的主要作用力。

圖8 三七皂苷R1分子式Fig.8 Molecular formula of notoginsenoside R1

圖9 R-COOH功能單體MAA與三七皂苷R1作用模式Fig.9 Interaction mode of R-COOH functional monomer MAA with notoginsenoside R1

2.5 R-COOH細胞毒性結(jié)果

苯乙烯基大孔樹脂D-101是一種公認的綠色吸附劑，文獻中也大都使用此樹脂來分離純化三七總皂苷。但D-101的原料苯乙烯屬于石油產(chǎn)品，而石油為不可再生資源，這限制了D-101的發(fā)展。作為一種可再生資源型吸附劑，R-COOH應具有與D-101相似的食品安全性，為此對兩種樹脂進行了細胞毒性對比試驗：將GES-1細胞與R-COOH和D-101浸提液共同培養(yǎng)，細胞毒性試驗結(jié)果如圖10所示，紅點表示死亡細胞，綠點表示存活細胞。圖10a和圖10b顯示，10 μg/mLR-COOH提取物培養(yǎng)的細胞活力明顯好于D-101提取物培養(yǎng)的細胞，經(jīng)計算，R-COOH和D-101的細胞存活率分別為97.51%和93.76%，兩種提取物均無毒；圖10c和圖10d顯示當提取物濃度增加到200 μg/mL時，R-COOH細胞存活率保持在96.59%，仍高于D-101的細胞存活率91.72%。因此，松香基大孔吸附樹脂R-COOH在分離純化天然產(chǎn)物活性成分方面是一種比D-101更安全的綠色無毒吸附劑。

圖10 GES-1細胞形態(tài)情況圖Fig.10 GES-1 cell morphology diagram

3 結(jié)論

松香基大孔吸附樹脂R-COOH對三七總皂苷的吸附效果最佳，吸附過程符合準二級動力學和Langumir等溫吸附模型，熱力學參數(shù)表明此吸附過程為熵驅(qū)動的，自發(fā)吸熱反應。通過量子化學，從微觀上初步明確了R-COOH吸附三七總皂苷的作用機制，驗證了氫鍵對R-COOH吸附三七總皂苷具有決定作用，對研究吸附劑和吸附質(zhì)之間的相互作用具有一定的理論指導意義。乙醇溶液濃度為70%時，解吸率可達80.10%；而乙醇濃度為40%時，解吸液中三七總皂苷的純度最高，其中R-COOH可將三七粗提液中的三七總皂苷的純度由35.37%提高到74.56%。將樹脂循環(huán)吸附使用10次，樹脂的吸附量幾乎沒有發(fā)生改變，且R-COOH樹脂綠色環(huán)保安全，適用于天然產(chǎn)物活性成分的分離。