CN111841080B - 利用超声波改善枸杞多糖层析脱色中酸碱洗脱效果的方法 - Google Patents

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    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/42—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the development mode, e.g. by displacement or by elution
    • B01D15/424—Elution mode
    • B01D15/426—Specific type of solvent

Abstract

本发明公开了利用超声波改善枸杞多糖层析脱色中酸碱洗脱效果的方法，属于枸杞多糖纯化及树脂再生的领域。该方法利用先酸后碱、酸碱联用的方式洗脱吸附于树脂上的色素，利用超声波改善洗脱效果，具体包括以下步骤：枸杞粗多糖提取溶液经D280树脂层析，得到脱色后的枸杞多糖溶液；D280树脂上色素的洗脱方式选用酸和碱顺序洗脱，利用超声波强化脱附效果。本发明利用柱层析对枸杞多糖进行脱色，脱色效果好，采用超声波和酸碱联用洗脱树脂中的枸杞色素，提高了树脂的再生效果。

Description

利用超声波改善枸杞多糖层析脱色中酸碱洗脱效果的方法
技术领域
本发明属于化工、食品、制药等领域中洗脱树脂的柱层析装置，特别是利用超声波改善枸杞多糖层析脱色中酸碱联用洗脱效果的方法
背景技术
枸杞中含有丰富的糖类，其中枸杞多糖是主要的生物活性物质，现代医学证明，枸杞多糖具有降血压、降血脂、抗疲劳、抗氧化、抗肿瘤、抗衰老、调节免疫、保护神经等功效，可以有效的预防和治疗糖尿病、高血脂、免疫功能缺陷等慢性疾病。枸杞多糖提取过程中存在有机溶剂残留、大分子糖蛋白、色素以及不溶于醇的小分子有机物等多种杂质，枸杞纯化就必须先脱色。目前最常用的脱色方法是树脂法脱色，该方法操作简单、成本低。例如，鲁晓丽使用D318树脂对枸杞多糖静态吸附，枸杞多糖的脱色率为67.32％，多糖保留率为85.49％。魏达凤使用HPD300树脂对枸杞多糖脱色工艺优化，树脂的再生率在85.09％，多糖保留率在87.47％。说明静态吸附时的枸杞多糖脱色效果欠佳，而现有的树脂再生方法再生率不高。为了解决这一问题，专利CN110193214公开了一种使用超声波改善洗脱效果的方法，但是所采用的洗脱剂是单一的盐酸溶液。研究表明，枸杞多糖色素在强酸或强碱中均不稳定。
为了解决这些问题，本发明提出了先酸后碱、酸碱联用的洗脱技术方案，并进一步利用超声波改善碱酸碱联用洗脱效果。
发明内容
本发明的目的在于利用酸和碱顺序洗脱过程中介入超声波，利用超声波的空化震动效果强化传质，提高洗脱率。
利用超声波改善枸杞多糖层析脱色中酸碱联用洗脱效果的方法，按照下述步骤进行：
(1)将枸杞多糖提取液恒速泵入装好的层析柱中，达到吸附平衡，并用蒸馏水冲洗树脂一段时间；
(2)利用先酸洗脱剂后碱洗脱剂的顺序洗脱方式进行吸附于树脂上色素的洗脱，利用超声波改善酸碱联用的洗脱效果。
所使用的酸洗脱剂为5％HCl(V/V)；所使用的碱洗脱剂为0.1M NaOH溶液，采取酸碱顺序洗脱的方式进行。当第一个洗脱峰过后，洗脱液吸光值降低至接近初始值时即可终止酸洗转入碱洗阶段。
所使用的超声波的超声功率为15kHz或者20kHz，超声频率为75～85W，整个脱附过程开启超声。
所使用的树脂为D280强碱性阴离子树脂。
本发明的超声强化柱层析装置操作简单，工作稳定，将本发明应用层析柱脱附过程中，利用超声波的空化振动作用，强化传质，采用酸和碱联合洗脱树脂中的色素，为层析柱传统试剂脱附提供一种新的方法。
附图说明
图1为超声强化柱层析装置结构示意图；其中，1、支撑板；2、一组15kHz或者20kHz的超声换能器；3、电缆；4、玻璃柱层析；5、一组15kHz或者20kHz的超声发生器。
图2为不同洗脱剂的洗脱曲线图。
图3为超声参数15kHz、81.53W的洗脱曲线图。
图4为超声参数20kHz、75.72W的洗脱曲线图。
图5为超声参数20kHz、84.39W的洗脱曲线图。
具体实施方案
下面结合附图和具体实施方式对本发明的应用方法作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明所使用的超声强化柱层析装置如图1所示。主要由1组4个15kHz或者4个20kHz的超声波换能器、与超声波换能器一一对应的超声波发生器、玻璃层析柱、支撑板、吸附剂和电缆组成。超声波换能器通过支撑板安装在玻璃层析柱外壁上，超声波发生器通过电缆与超声波换能器连接，将超声波发生器发出的电信号传送给超声波换能器，超声波换能器将电信号转换为超声能并传递给玻璃层析柱内的吸附剂，使吸附剂接收到超声辐射，以强化超声传质。
本发明采用的枸杞多糖溶液提取方法如下：采用微型粉碎机将干燥后的枸杞粉碎，称取枸杞粉末，加入蒸馏水，60℃热水并不断搅拌提取，重复两次，合并提取液后离心，收集上清液。加无水乙醇至乙醇体积浓度达80％，静置于冰箱过夜。离心，收集沉淀，加蒸馏水定容，即得一定浓度的枸杞多糖粗提液。
利用超声辅助D280强碱性阴离子树脂吸附枸杞多糖色素的洗脱。其具体步骤如下：
步骤1：关闭超声强化柱层析装置出口，向柱子中注入适当蒸馏水，并将预处理后的D280强碱性阴离子树脂搅拌成悬浮液缓慢倒入柱子，同时打开出口，将D280强碱性阴离子树脂缓慢加入，使其自然沉降，防止气泡的产生，轻轻敲打柱子驱赶气泡，等到达到一定高度后，停止加入。装柱后，用蠕动泵将蒸馏水流入柱子，平衡柱子。
步骤2：通过蠕动泵将准备好的枸杞多糖溶液流入柱层析中，达到吸附平衡后，用蒸馏水冲洗树脂一段时间，再打开20kHz或者15kHz的超声波发生器电源，调节功率为75～85W，启动超声换能器，使用准备好的5％HCl(V/V)和0.1M NaOH溶液，按照顺序洗脱的方式，分别流入层析柱中，调节恒流泵的转速为4mL/min，开始超声洗脱并收集洗脱液。当第一个洗脱峰过后，洗脱液吸光值降低至接近初始值时即可终止酸洗转入碱洗阶段。
本发明以枸杞多糖溶液脱色前后在420nm下的吸光度之比表示脱色率，在以洗脱曲线的峰面积值大小为评价指标，峰面积值大说明洗脱液中色素含量高，洗脱效果好。
对照例
按照步骤1装柱、平衡柱子，通过蠕动泵将准备好的枸杞多糖溶液流入柱层析中，吸附150min后，达到吸附平衡，用蒸馏水冲洗树脂一段时间，同时使用准备好的洗脱剂5％HCl(V/V)溶液和0.1M NaOH溶液，以单独或者先酸后碱顺序的方式，分别泵入层析柱中，调节恒流泵的转速为4mL/min，开始洗脱并收集洗脱液。对于酸碱顺序洗脱的方式，当第一个洗脱峰过后，洗脱液吸光值降低至接近初始值时即可终止酸洗转入碱洗阶段。测定枸杞多糖溶液脱色前后的吸光度值，测定洗脱液的吸光度，绘制洗脱曲线如图2所示。枸杞多糖溶液脱色前的吸光度为1.112，酸、碱、酸碱顺序三种洗脱方式对应的枸杞多糖脱色后的吸光度值分别为1.015、1.016、1.016，脱色率均在91.30％，洗脱曲线峰面积值分别为23.59、51.21、121.0。酸碱顺序洗脱比单独酸洗提高了5.13倍，比单独碱洗提高了2.36倍，说明酸碱顺序洗脱效果优于纯酸或者纯碱洗脱。
实施例1
按照步骤1装柱、平衡柱子，通过蠕动泵将准备好的枸杞多糖溶液流入柱层析中，吸附150min后，达到吸附平衡，用蒸馏水冲洗树脂一段时间，再打开15kHz的超声波发生器电源，功率设置为81.53W，使用准备好的洗脱剂5％HCl(V/V)和0.1M NaOH溶液，以先酸后碱的顺序分别流入层析柱中，调节恒流泵的转速至4mL/min，开始进行超声洗脱并收集洗脱液。当第一个洗脱峰过后，洗脱液吸光值降低至接近初始值时即可终止酸洗转入碱洗阶段。最终得到的枸杞多糖脱色率为91.34％。洗脱曲线如图3所示，加15kHz超声的峰面积值分别为133.78，比未加超声时酸碱联用洗脱提高了10.0％，说明超声波达到了改善洗脱效果的目的。
实施例2
按照步骤1装柱、平衡柱子。通过蠕动泵将准备好的枸杞多糖溶液流入柱层析中，吸附150min后，达到吸附平衡，用蒸馏水冲洗树脂一段时间，再打开20kHz的超声波发生器电源，功率设置为75.72W，使用准备好的洗脱剂5％HCl(V/V)和0.1M NaOH溶液，以先酸后碱的顺序分别流入层析柱中，调节恒流泵的转速至4mL/min，开始进行超声洗脱并收集洗脱液。当第一个洗脱峰过后，洗脱液吸光值降低至接近初始值时即可终止酸洗转入碱洗阶段。最终得到的枸杞多糖脱色率为91.37％。洗脱洗脱曲线如图4所示，加20kHz超声的峰面积值为142.68，比未加超声波时酸碱联用洗脱效果提高了17.9％，比超声波频率为15kHz时提高了7.2％倍。
实施例3
按照步骤1装柱、平衡柱子。通过蠕动泵将准备好的枸杞多糖溶液流入柱层析中，吸附150min后，达到吸附平衡，用蒸馏水冲洗树脂一段时间，再打开20kHz的超声波发生器电源，功率设置为84.39W，使用准备好的洗脱剂5％HCl(V/V)和0.1M NaOH溶液，以先酸后碱的顺序分别流入层析柱中，调节恒流泵的转速至4mL/min，开始进行超声洗脱并收集洗脱液。当第一个洗脱峰过后，洗脱液吸光值降低至接近初始值时即可终止酸洗转入碱洗阶段。最终得到的枸杞多糖脱色率为91.31％。洗脱曲线如图5所示，加20kHz超声的峰面积值为132.46，比未加超声波时酸碱联用洗脱效果提高了6.7％，与15kHz的效果相当。
由上面的实施例得出，在柱层析洗脱过程采用酸碱顺序洗脱，与对照例比较，峰面积值得到了提高，说明酸碱顺序洗脱效果更好。且超声波加入后峰值面积又有所提高，因此超声强化柱层析装置可以改善柱层析的洗脱效果。
本发明通过在常规柱层析装置引进了超声波技术，且采用酸和碱顺序洗脱，旨在加强柱层析洗脱过程。本发明结构合理、操作方便，适合商业推广应用。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.利用超声波改善枸杞多糖层析脱色中酸碱联用洗脱效果的方法，其特征在于按照下述步骤进行：
(1)将枸杞多糖提取液恒速泵入装好的层析柱中，达到吸附平衡，并用蒸馏水冲洗树脂一段时间；
(2)利用先酸洗脱剂后碱洗脱剂的顺序洗脱方式进行吸附于树脂上色素的洗脱，利用超声波改善酸碱联用的洗脱效果；
所使用的酸洗脱剂为5％HCl(V/V)；所使用的碱洗脱剂为0.1M NaOH溶液，采取酸碱顺序洗脱的方式进行；当第一个洗脱峰过后，洗脱液吸光值降低至接近初始值时即可终止酸洗转入碱洗阶段；
所使用的超声波的超声功率为15kHz或者20kHz，超声频率为75～85W，整个脱附过程开启超声；
所使用的树脂为D280强碱性阴离子树脂。
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