CN109053833B - 一种利用中压液相色谱从桑葚中制备矢车菊素-3-葡萄糖苷的方法 - Google Patents
一种利用中压液相色谱从桑葚中制备矢车菊素-3-葡萄糖苷的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于分离纯化领域,公开了一种利用中压液相色谱从桑葚中制备矢车菊素‑3‑葡萄糖苷的方法。该方法包括以下步骤:向桑葚果干中加入酸化的乙醇水溶液打浆并超声辅助浸提,浸提液经浓缩、萃取除杂后再浓缩,将所得浓缩液过大孔吸附树脂柱进行粗分离,将粗分离后的产物经中压液相制备柱进行纯化,经切割收集制备得到纯度在97%以上的矢车菊素‑3‑葡萄糖苷(C3G)。该方法不仅单次上样量大(达4g),更为重要的是首次通过该技术及相应中压制备柱纯化得到了高纯度的单体花色苷,且耗时较短,成本低廉(使用分析纯试剂),重复性好,可在一天内稳定完成2‑3次纯化,每次可收集到约0.5个柱体积C3G单体溶液,更加适用于单体花色苷的大量制备以及产业化生产。
Description
技术领域
本发明属于分离纯化领域,特别涉及一种利用中压液相色谱从桑葚中制备矢车菊素-3-葡萄糖苷的方法。
背景技术
花色苷作为一类天然色素,其不仅安全、无毒、来源广泛,更为重要的是其具有的生物学价值。近些年来随着花色苷研究的逐渐深入,对单体花色苷的需求也快速增长,但目前市面上单体花色苷的售价相当昂贵,这主要是因为富含花色苷的原料比较单一以及提取、分离尤其是纯化花色苷的成本太高。
桑葚为桑科植物桑树的果穗,其营养丰富,含有葡萄糖、果糖、亚油酸以及多种氨基酸、维生素和矿质元素等,既可入食,也可入药,具有多种功效,被誉为“二十一世纪的最佳保健果品”。桑葚是为数不多的几种花色苷含量非常丰富的浆果之一,研究表明,成熟桑葚每100g可食用部分总花色苷可达185mg,远高于众多其它果蔬,而其作为一种种植广泛且产量可观的鲜果,又极不耐储藏和运输,这使得桑葚成为一种优良的花色苷提取潜在原料;此外众多研究发现桑葚中最主要的花色苷为矢车菊素-3-葡萄糖苷,含量可占到桑葚总花色苷的60%以上,这也更加证明以桑葚作为提取原料能够在很大程度上满足大量制备、生产单体花色苷的需求。
现有公开文本CN100439384A、CN101987856B、CN102229632B、CN104483431B涉及到的纯化制备矢车菊素-3-葡萄糖苷的方法主要为凝胶色谱法、高速逆流色谱法、半制备高效液相色谱法等,但以上方法均存在单次纯化处理量低、成本较高、耗时较长等不同缺点,很难在较短时间内快速制备出大量的单体花色苷,具有一定的局限性。
为了能够快速大量获取单体花色苷,有必要研究更加适合批量制备和工业化生产的纯化制备技术。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足,本发明的首要目的在于提供一种利用中压液相色谱从桑葚中制备矢车菊素-3-葡萄糖苷的方法。
本发明的目的通过下述方案实现:
一种利用中压液相色谱从桑葚中制备矢车菊素-3-葡萄糖苷的方法,主要包括以下步骤:向桑葚果干中加入酸化的乙醇水溶液打浆并超声辅助浸提,浸提液经浓缩、萃取除杂后再浓缩,将所得浓缩液过大孔吸附树脂柱进行粗分离,将粗分离后的产物经中压液相制备柱进行纯化,经切割收集制备得到纯度在97%以上的矢车菊素-3-葡萄糖苷(C3G)。
从桑葚中制备矢车菊素-3-葡萄糖苷的工艺路线图如图1所示。
上述的从桑葚中制备矢车菊素-3-葡萄糖苷的方法,具体包括以下步骤:
(1)花色苷提取:将桑葚果干去蒂部洗净后,向去蒂的桑葚果干中加入酸化乙醇水溶液打浆,所得浆液经超声处理后静置过夜,然后过滤收集提取液,将提取液减压旋蒸浓缩再加入石油醚进行萃取,取下层水层并减压旋蒸除去石油醚,得浓缩液;
(2)粗分离:将步骤(1)中的浓缩液加入到大孔吸附树脂柱中,待浓缩液中的红色静止吸附在柱子中时,用酸性溶液除杂,再用乙醇溶液进行洗脱并收集深色洗脱液,深色洗脱液经浓缩至无醇味后冷冻干燥得花色苷粗分离粉末;
(3)装柱:选用粒径为20-45μm的反向C18填料,将其倒入100%甲醇中,充分混匀后装入长度在100cm以上,直径在4cm以上且长径比为15:1-25:1的中压制备玻璃柱同时抽真空,待整个柱体积装填完成后连接保护柱并继续装填至填料高度到达保护柱1/3-2/3处,之后采用100%甲醇流动相进行柱体压实;
(4)柱纯化:取步骤(2)中冷冻干燥后的花色苷粗分离粉末,溶于酸化甲醇水溶液中,然后上步骤(3)中的中压液相色谱柱,用流动相进行梯度洗脱,根据所得洗脱液的色谱图采用切割收集法进行洗脱液收集,将收集的洗脱液经减压旋蒸得目标产物。
步骤(1)中所述的酸化乙醇水溶液优选为乙醇体积分数为60-80%、三氟乙酸的体积分数为0.1-0.5%的三氟乙酸酸化的乙醇水溶液;更优选为乙醇体积分数为65%、三氟乙酸的体积分数为0.1%的三氟乙酸酸化的乙醇水溶液。
步骤(1)中所述的酸化乙醇水溶液的用量满足每1kg的去蒂后的桑葚果干对应加入8-12L的酸化乙醇水溶液;
步骤(1)中所述的打浆是指用打浆机将桑葚果干完全破碎使之呈浆液形式;
步骤(1)中所述的超声处理是指在38-45℃、200-500w功率下超声处理30-60min;优选在42℃、200w功率下超声40min;
步骤(1)中所述的加入石油醚萃取是指加入浓缩液1/3-2/3体积的低沸程石油醚萃取以除去色素、挥发油、脂肪酸等脂溶性成分,避光静置4-6h后再收集下层水相;
为充分利用原料,步骤(1)中在过滤收集提取液后,还包括向剩下的浆体中再次加入酸化乙醇水溶液打浆并超声浸提,重复2-4次后合并提取液作为最终的提取液进行接下来的旋转浓缩并萃取的步骤;
为充分除杂,步骤(1)中所述的萃取可重复2-4次。
步骤(2)中所述的大孔吸附树脂柱填料优选为Amberlite XAD-7型树脂;
步骤(2)中所述的将浓缩液加入到大孔吸附树脂柱中是指以70-100mL/min的流速加入;
步骤(2)中所述的酸性溶液优选为体积分数为0.1%-0.2%的盐酸溶液,所述的酸性溶液的用量满足酸性溶液的体积为大孔吸附树脂柱体积(BV)的两倍,所述的酸性溶液的进样速度为1-1.5BV/h;
步骤(2)中所述的乙醇溶液优选为体积分数为80%-90%的乙醇水溶液;所述的乙醇溶液的进样速度为1-1.5BV/h;
步骤(4)中所述的酸化甲醇水溶液优选为甲醇体积分数为5-8%、三氟乙酸的体积分数为0.1%-0.5%的三氟乙酸酸化的甲醇水溶液;更优选为甲醇体积分数为6%、三氟乙酸的体积分数为0.1%的三氟乙酸酸化的甲醇水溶液;
步骤(4)中所述的酸化甲醇水溶液的用量满足每1g的冷冻干燥后的花色苷粗分离粉末对应溶于5-10mL的酸化甲醇水溶液;
步骤(4)中所述的流动相为体积分数为0.1%的三氟乙酸水溶液(A)和100%甲醇(B);
步骤(4)中所述的梯度洗脱的洗脱梯度为0-25min 6%B,25-35min 6%-20%B,35-45min 20%-30%B,45-55min 30%-33%B,55-60min 33%-34%B,60-100min 34%B,100-140min 35%B,140-170min 35%-44%B,170-200min 44%B,200-210min 44%-45%B,210-220min 45%-50%B,220-250min 50%-100%B,250-290min 100%B,290-310min50%B,310-328min 6%B,流速为0-25min 25mL/min,25-290min 36mL/min,290-310min45mL/min,310-328min 36mL/min。
步骤(4)中所述的冷冻干燥后的花色苷粗分离粉末的质量为0.5g-4g;
步骤(4)中所述的切割收集法是指对洗脱液的色谱图中包含C3G的峰中C3G纯度大于97%的区域进行单独切割收集。本发明通过特定的中压柱以及特定优化过的流动相洗脱条件才会导致C3G和C3R出峰时间有一定差别以及能将C3G从C3G和C3R的峰中切割收集出来。
本发明所涉及的整个提取、除杂、浓缩过程均在避光条件下进行。
本发明所涉及的操作步骤中所用化学试剂均为分析纯。
本发明的机理为:
本发明通过特定中压柱以及特定优化过的流动相洗脱条件导致C3G和C3R出峰时间有一定差别,从而能够通过切割法直接将纯度大于97%的C3G的洗脱液分离出来,且重复性好,每次可收集到约0.5个柱体积C3G单体溶液,更加适用于单体花色苷的大量制备以及产业化生产。
本发明相对于现有技术,具有如下的优点及有益效果:
1、本发明对矢车菊素-3-葡萄糖苷含量丰富的桑葚进行了深度利用,使其产生更高的附加值。
2、纯化制备过程所使用的中压液相色谱技术不仅单次上样量大(达4g),更为重要的是首次通过该技术及相应中压制备柱纯化得到了高纯度的单体花色苷,且耗时较短,成本低廉(使用分析纯试剂),重复性好,可在一天内稳定完成2-3次纯化,每次可收集到约0.5个柱体积C3G单体溶液,更加适用于单体花色苷的大量制备以及产业化生产。
3、方法整体绿色经济,前期提取过程中所用的乙醇及石油醚均可以重复回收使用,后期纯化过程也仅使用甲醇一种有机试剂。
附图说明
图1为本发明利用中压液相色谱从桑葚中制备矢车菊素-3-葡萄糖苷的工艺路线图;
图2为实施例1中的中压液相分离紫外-可见光吸收光谱检测谱图;
图3为实施例1中中压液相色谱各峰对应收集区域及切割收集区段图;
图4为实施例2中的中压液相分离紫外-可见光吸收光谱检测谱图;
图5为实施例2中中压液相色谱各峰对应收集区域及切割收集区段图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。实施例中所涉及的整个提取、除杂、浓缩过程均在避光条件下进行。实施例中所涉及的操作步骤中所用化学试剂均为分析纯。
实施例中所用的中压制备液相色谱仪型号为EZ PLUS 2000(配备二元溶剂输送泵、UV-VIS检测器及自动收集器)(利穗科技有限公司);所用的中压制备玻璃柱定制于博纳艾杰尔科技有限公司。
实施例1
(1)称取5kg桑葚果干,去蒂部洗净后以固液比(kg:L)1:10加入三氟乙酸酸化的体积分数为65%的乙醇水溶液(其中三氟乙酸体积分数为0.1%)并打浆使桑葚果干完全破碎,浆液于42℃、200W功率下超声40min后过夜静置。采用布氏漏斗抽滤收集提取液,剩余浆体继续加入适量体积分数为65%、三氟乙酸体积分数为0.1%的酸化乙醇水溶液并超声浸提,重复3次后合并提取液;提取液于42℃减压旋蒸浓缩至无醇味后,加入1/3体积的低沸程石油醚萃取,充分混合并避光静置4h,收集下层水相,重复操作3次直至萃取完全;下层水相于35℃减压旋蒸除尽石油醚后收集备用。
(2)将收集到的12L浓缩液以100mL/min的速度缓慢加入到填装有Amberlite XAD-7型树脂的大孔吸附树脂柱中,待全部倒入后红色完全静置吸附后,用2倍柱体积(BV)的体积分数为0.1%的盐酸溶液(即浓盐酸的体积分数为0.1%)以1BV/h流速清洗除杂,再用体积分数为80%的乙醇水溶液以1BV/h流速进行洗脱并收集深色洗脱液,洗脱液于42℃下减压旋蒸浓缩至无醇味后冷冻干燥得花色苷粗提品。以上过程均在避光条件下进行。
(3)采用湿法填装中压制备柱,将1.2kg的Chromatorex,SMB 20-45μm C18填料倒入100%分析纯甲醇中,充分混匀后倒入中压制备玻璃柱 同时下端柱口连接真空泵进行减压抽气。待整个柱体积装填完成后连接保护柱并继续装填至填料高度到达保护柱1/2处,然后采用100%甲醇流动相进行柱体压实。
(4)取4g花色苷粗品溶解到40mL体积分数为6%的酸化甲醇水溶液(其中三氟乙酸体积分数为0.1%)中,混合均匀后上中压制备柱,以体积分数为0.1%的三氟乙酸水溶液和100%甲醇分别作为为流动相A、B进行梯度洗脱,洗脱梯度为0-25min 6%B,25-35min 6%-20%B,35-45min 20%-30%B,45-55min 30%-33%B,55-60min 33%-34%B,60-100min34%B,100-140min 35%B,140-170min 35%-44%B,170-200min 44%B,200-210min44%-45%B,210-220min 45%-50%B,220-250min 50%-100%B,250-290min 100%B,290-310min 50%B,310-328min 6%B,流速为0-25min 25mL/min,25-290min 36mL/min,290-310min 45mL/min,310-328min 36mL/min。检测波长500nm,收集波长519nm,监测波长280nm和254nm,自动收集阈值300mAU,采用多管收集方式进行洗脱液收集。因为C3G在紫外光和可见光区均有特征吸收峰,为从两个区域证明C3G的存在,不同波长下中压制备液相色谱UV-VIS检测图如图2所示,根据图2对不同色谱峰及色谱峰不同收集区段洗脱液进行液质鉴定和高效液相色谱分析,并与C3G标品作对比,发现经中压液相色谱分离纯化后,中压制备液相色谱图中从左至右出现的第二个峰由矢车菊素-3-葡萄糖苷(C3G)和矢车菊素-3-芸香糖苷(C3R)两种单体花色苷组成,通过高效液相色谱法检测中的峰面积归一化法计算得第二个峰整体C3G纯度仅为73.56%,按照图3所示切割收集法对图2中第二个峰进行收集,切割收集时间为180-198min(5-5.5个柱体积),切割区段C3G纯度达到98.72%,单次收集到洗脱液600mL。
实施例2
取4g花色苷粗品,溶解到40mL体积分数为6%的酸化甲醇水溶液(其中三氟乙酸体积分数为0.1%)中,混合均匀后上中压制备柱,以体积分数为0.1%的三氟乙酸水溶液和100%甲醇分别作为为流动相A、B进行梯度洗脱,洗脱梯度为0-25min 6%B,25-35min 6%-20%B,35-45min 20%-30%B,45-55min 30%-33%B,55-60min 33%-34%B,60-100min34%B,100-140min 35%B,140-170min 35%-44%B,170-200min 44%B,200-210min44%-45%B,210-220min 45%-50%B,220-250min 50%-100%B,250-290min 100%B,290-310min 50%B,310-328min 6%B,流速为0-25min 25mL/min,25-290min 36mL/min,290-310min 45mL/min,310-328min 36mL/min。检测波长500nm,收集波长519nm,监测波长280nm和254nm,自动收集阈值300mAU,采用多管收集方式进行洗脱液收集。不同波长下所得中压制备液相色谱UV-VIS检测图如图4所示,对图4中从左至右的第二个峰不同收集区段洗脱液进行高效液相色谱分析,并与C3G标品作对比。经中压液相色谱分离纯化,并按照图5所示切割收集法对图4的从左至右的第二个峰进行收集,切割收集时间为183-198min(5-5.5个柱体积),切割区段C3G纯度为97.21%,单次收集到洗脱液550mL。
实施例1和实施例2中上样4g均能得到纯度大于97%的C3G,且单次收集到洗脱液均达到了550mL以上,说明本发明的方法的稳定性和持续性。
对比例1:将中压制备柱填料更换为Chromatorex,MB 40-75μm型填料并填装压实后,取4g花色苷粗品,同样溶解到40mL体积分数为6%的酸化甲醇水溶液(其中三氟乙酸体积分数为0.1%)中,混合均匀后上中压制备柱,流动相洗脱参数条件与实施例1一致,检测波长500nm,收集波长519nm,监测波长280nm和254nm,自动收集阈值300mAU,采用多管收集方式进行洗脱液收集。中压液相色谱UV-VIS检测图显示色谱峰峰型不佳,未能得到有效分离纯化,取样经分析型高效液相色谱检测发现C3G最高纯度不超过50%。
对比例2:将中压制备柱填料更换为Chromatorex,SMB 10μm型填料并填装压实后,仍取4g花色苷粗品,溶解到40mL体积分数为6%的酸化甲醇水溶液(其中三氟乙酸体积分数为0.1%)中,混合均匀后上中压制备柱,流动相洗脱参数条件与实施例1一致,检测波长500nm,收集波长519nm,监测波长280nm和254nm,自动收集阈值300mAU,采用多管收集方式进行洗脱液收集。在纯化过程中系统压力超过中压液相色谱上限,无法继续进行纯化。
对比例3:中压制备柱填料保持Chromatorex,SMB 20-45μm型填料不变,将中压制备柱更换为长径比10:1、尺寸取1g花色苷粗品,溶解到10mL体积分数为6%的酸化甲醇水溶液(其中三氟乙酸体积分数为0.1%)中,混合均匀后上中压制备柱,流动相洗脱参数条件与实施例1一致,检测波长500nm,收集波长519nm,监测波长280nm和254nm,自动收集阈值300mAU,采用多管收集方式进行洗脱液收集。中压液相色谱UV-VIS检测图显示无法实现分离纯化。
从实施例1、实施例2以及对比例1、对比例2和对比例3可以看出,采用中压液相色谱制备矢车菊素-3-葡萄糖苷时,中压制备柱的尺寸以及填料选择至关重要。在相同参数条件下,填料粒径如果较大,则不能达到较好的纯化效果,对比例1中纯化所得的C3G纯度远低于实施例1中的97%的C3G纯度;填料粒径如果较小,理论上可以达到更好的分离纯化效果,但实际上会导致压力过大超过系统上限,无法进行纯化。在使用同一填料装填中压制备柱的情况下,实施例3中长径比低于15:1的中压制备柱由于柱长较短在上样量为1g时就已无法完成分离纯化,因此其达不到大量制备C3G的目的,只有当其尺寸和长径比为不低于和15:1时,才能实现单次纯化处理量达到4g。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种利用中压液相色谱从桑葚中制备矢车菊素-3-葡萄糖苷的方法,其特征在于包括以下步骤:向桑葚果干中加入酸化的乙醇水溶液打浆并超声辅助浸提,浸提液经浓缩、萃取除杂后再浓缩,将所得浓缩液过大孔吸附树脂柱进行粗分离,将粗分离后的产物经中压液相制备柱进行纯化,经切割收集制备得到纯度在97%以上的矢车菊素-3-葡萄糖苷;
具体包括以下步骤:
(1)花色苷提取:将桑葚果干去蒂部洗净后,向去蒂的桑葚果干中加入酸化乙醇水溶液打浆,所得浆液经超声处理后静置过夜,然后过滤收集提取液,将提取液减压旋蒸浓缩再加入石油醚进行萃取,取下层水层并减压旋蒸除去石油醚,得浓缩液;
(2)粗分离:将步骤(1)中的浓缩液加入到大孔吸附树脂柱中,待浓缩液中的红色静止吸附在柱子中时,用酸性溶液除杂,再用乙醇溶液进行洗脱并收集深色洗脱液,深色洗脱液经浓缩至无醇味后冷冻干燥得花色苷粗分离粉末;
(3)装柱:选用粒径为20-45μm的反向C18填料,将其倒入100%甲醇中,充分混匀后装入长度在100cm以上,直径在4cm以上且长径比为15:1-25:1的中压制备玻璃柱同时抽真空,待整个柱体积装填完成后连接保护柱并继续装填至填料高度到达保护柱1/3-2/3处,之后采用100%甲醇流动相进行柱体压实;
(4)柱纯化:取步骤(2)中冷冻干燥后的花色苷粗分离粉末,溶于酸化甲醇水溶液中,然后上步骤(3)中的中压液相色谱柱,用流动相进行梯度洗脱,根据所得洗脱液的色谱图采用切割收集法进行洗脱液收集,将收集的洗脱液经减压旋蒸得目标产物。
2.根据权利要求1所述的利用中压液相色谱从桑葚中制备矢车菊素-3-葡萄糖苷的方法,其特征在于:
步骤(1)中所述的酸化乙醇水溶液为乙醇体积分数为60-80%、三氟乙酸的体积分数为0.1-0.5%的三氟乙酸酸化的乙醇水溶液;
步骤(1)中所述的酸化乙醇水溶液的用量满足每1kg的去蒂后的桑葚果干对应加入8-12L的酸化乙醇水溶液;
步骤(1)中所述的打浆是指用打浆机将桑葚果干完全破碎使之呈浆液形式;
步骤(1)中所述的超声处理是指在38-45℃、200-500w功率下超声处理30-60min;
步骤(1)中所述的加入石油醚萃取是指加入浓缩液1/3-2/3体积的低沸程石油醚萃取,避光静置4-6h后再收集下层水相。
3.根据权利要求1所述的利用中压液相色谱从桑葚中制备矢车菊素-3-葡萄糖苷的方法,其特征在于:
步骤(2)中所述的大孔吸附树脂柱填料为Amberlite XAD-7型树脂。
4.根据权利要求1所述的利用中压液相色谱从桑葚中制备矢车菊素-3-葡萄糖苷的方法,其特征在于:
步骤(2)中所述的将浓缩液加入到大孔吸附树脂柱中是指以70-100mL/min的流速加入;
步骤(2)中所述的酸性溶液为体积分数为0.1%-0.2%的盐酸溶液,所述的酸性溶液的用量满足酸性溶液的体积为大孔吸附树脂柱体积BV的两倍,所述的酸性溶液的进样速度为1-1.5BV/h;
步骤(2)中所述的乙醇溶液为体积分数为80%-90%的乙醇水溶液;所述的乙醇溶液的进样速度为1-1.5BV/h。
5.根据权利要求1所述的利用中压液相色谱从桑葚中制备矢车菊素-3-葡萄糖苷的方法,其特征在于:
步骤(4)中所述的酸化甲醇水溶液为甲醇体积分数为5%-8%、三氟乙酸的体积分数为0.1%-0.5%的三氟乙酸酸化的甲醇水溶液;
步骤(4)中所述的酸化甲醇水溶液的用量满足每1g的冷冻干燥后的花色苷粗分离粉末对应溶于5-10mL的酸化甲醇水溶液。
6.根据权利要求1所述的利用中压液相色谱从桑葚中制备矢车菊素-3-葡萄糖苷的方法,其特征在于:
步骤(4)中所述的流动相为A和B,其中A为体积分数为0.1%的三氟乙酸水溶液,B为100%甲醇;
步骤(4)中所述的梯度洗脱的洗脱梯度为0-25min 6%B,25-35min 6%-20%B,35-45min 20%-30%B,45-55min 30%-33%B,55-60min 33%-34%B,60-100min 34%B,100-140min 35%B,140-170min 35%-44%B,170-200min 44%B,200-210min 44%-45%B,210-220min 45%-50%B,220-250min 50%-100%B,250-290min 100%B,290-310min50%B,310-328min 6%B,流速为0-25min 25mL/min,25-290min 36mL/min,290-310min45mL/min,310-328min 36mL/min。
7.根据权利要求1所述的利用中压液相色谱从桑葚中制备矢车菊素-3-葡萄糖苷的方法,其特征在于:
步骤(4)中所述的冷冻干燥后的花色苷粗分离粉末的质量为0.5g-4g。
8.根据权利要求1所述的利用中压液相色谱从桑葚中制备矢车菊素-3-葡萄糖苷的方法,其特征在于:
步骤(4)中所述的切割收集法是指对洗脱液的色谱图中包含C3G的峰中C3G纯度大于97%的区域进行单独切割收集。
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