大孔树脂使用方法

一、大孔吸附树脂的预处理:

  大孔树脂在试验中使用时间较长,必须保证不受霉菌污染。新购树脂一般用氯化钠及硫酸钠处理过,但树脂内部存在未聚合的单体残存的致孔剂、引发剂、分散剂等用前必须除掉。

预处理的流程简述如下:

  • 以0.5BV的乙醇浸泡树脂24h (1BV为1个树脂床体积)
  • 用2BV 的乙醇以2BV/h流速通过树脂柱,并浸泡4-5 h 
  • 再用水以同样流速洗净
  • 用乙醇洗至流出液加水不呈白色混浊为止。
  • 用2BV的5%HCL 溶液以4-6 BV/h 的流速通过树脂层。并浸泡树脂2-4h 。而后用水以同样流速洗至出水pH 中性
  • 用2BV 的2%NaOH 溶液以4-6 BV/h  的流速通过树脂层并浸泡树脂2-4h 而后用水以同样流速洗至出水pH中性。     

也可采用下列程序:在洁净的分离柱内,放入已去除外来杂质,体积恒定的大孔吸附树脂加入相当于树脂体积0.4-0.5倍的乙醇(或甲醇)浸泡24 h ,然后用树脂体积的2-3倍的乙醇(或甲醇)与水交替反复洗脱交替洗脱2-3次,至最终以水洗脱后,保持分离使用前的状态。醇洗脱液加水不显混浊。也可用电导率、荧光和紫外吸收等作为前处理的标准。

二、大孔树脂的使用

大孔树脂是大孔径的高分子分离材料,中草药有效成分在大孔树脂上的吸附是大孔树脂与有效成分形成以范德华力和氢键为主的一分子间作用力的结果。大孔树脂依据其聚合物的单体组成不同,可以分成非极性和极性两大类。非极性吸附树脂适合从极性溶液中(如水溶液)中吸附非极性物质。中等极性树脂可从极性溶液中吸附非极性物质,还能从非极性溶液中吸附极性物质。

大孔树脂的孔径和比表面积是影响大孔树脂对物质的吸附的主要因素。大孔树脂比表面积越大,单位质量大孔树脂吸附的作用面积越大,单位质量大孔树脂吸附有效成分就越大。而大孔树脂的比表面积还包括内孔网的面积。树脂孔径过小有效成分分子不能进入树脂内部,只能在树脂外表面吸附,相应的比表面积就比较小。因此选择的时候应该根据目标物的分子量选择合适孔径的树脂才能使吸附的有效面积增大。选择适用的树脂,采用合理的实验设计和方法工艺条件才能充分发挥大孔树脂的作用。用吸附曲线解析曲线具体地应该通过实验确定。

2.1树脂型号的确定   考察某种树脂是否适合于该产品。首先考察该树脂的吸附率和吸附量。即树脂对所纯化分离的有效成分要有较大的吸附量。然后,需考察树脂对所分离的有效成分有良好的分离性能 目标成分能比较集中的被洗脱出来。采用的方法如下

吸附率和吸附量的测定:

吸附率:E%

E% =C0—C/ C×100%      C  吸附前溶液的浓度mg/ml C—  吸附后溶液浓度

吸附量

Q=(C0—Ce)×V/W Q—吸附量mg/g      W 干树脂重  V溶液体积

A静态吸附 以葛根素中黄酮提取为例 将10g 处理好的各种树脂分别加入葛根素水溶液30ML 总黄酮浓度为9.4mg  /mL  每5min 振摇1次,2h 小时后分别取各树脂的吸附溶液1ML进行吸光度的分析,计算各种树脂对葛根素总黄酮的吸附率。

B静态解析:

 将静态吸附的树脂过滤抽干,加30 ml  70%乙醇解析每5分钟振一次2h 后分别取各解析液测定黄酮的浓度。以计算各种树脂对黄酮的解析率。

C动态吸附准确称取10ml 或20ml   树脂在干净的2 ×20cm色谱柱内,加入葛根素的水溶液总黄酮的浓度为9.4mg/ml 于柱顶,以2BV/h 的流速进行动态吸附,收集流出液。按床体积收集进行分析,测出目标物的浓度黄酮含量,然后以洗脱液体积为横坐标,流出液中的目标物含量为纵坐标绘制动态吸附曲线,计算饱和动态吸附量。并计算达到吸附饱和时,所吸附的目标物的量。可以比较出何种树脂的吸附量大。

2.1吸附工艺的确定

A上样液pH值的选择和盐的浓度的影响

改变溶液pH 值可以影响有效成分在大孔树脂上的吸附。溶液的pH值可以体现在下列几方面,改变有效成分在溶液中的的存在形式,例如生物碱在碱性溶液中以游离态形式存在,而在酸性溶液中以离子形式存在。再次,溶液pH值改变可以影响有效成分在溶液中的溶解度。溶液pH 值升高皂苷在溶液中的溶解度增大。溶液pH 值改变可以改变溶液的极性,影响有效成分和大孔树脂间的分子间作用力。如生物碱等碱性有效成分在溶液变成酸性后,会改变生物碱等碱性成分在溶液中的存在形式,降低其在大孔树脂上的吸附。实验发现,随着溶液的pH增加,生物碱的吸附量增加。罗汉果皂甙选用pH9-10 时吸附性能最好。这和罗汉果皂甙是非离子性物质是相一致的。在提取罗汉果的时候色素也会提取出来.这些色素为酚类物质和罗汉果的极性相似很难分离但在碱性条件下色素转化为盐而溶于水,不易被树脂吸附.另外罗汉果皂甙在碱性条件下比较稳定因此罗汉果溶液采用pH9-10为宜。酸性有效成分应该在酸性条件下吸附,碱性有效成分应该在碱性条件下吸附。反之在解析洗脱阶段,酸性有效成分使用户碱性洗脱液洗脱效果好,碱性有效成分使用酸性洗脱液效果好。

盐离子浓度对吸附影响:无机盐可以降低有机质的水溶性,可以增加很多有机化合物对吸附剂的亲和力。可通过实验求得吸附量最大之最佳盐浓度。

B温度对大孔树脂提取有效成分效果的影响

由于黄酮、皂甙、生物碱等有效成分在大孔树脂是通过分子间作用力,属于物理吸附。温度升高,一方面有效吸附作用降低。另一方面,有效成分在溶液中的溶解度增大。综合结果温度升高可使有效成分在大孔树脂上的吸附速度和吸附量降低。实验证明,温度升高葛根素的吸附量减少,反之在解析阶段,应该升高温度。

C进柱液浓度

由于黄酮、皂苷、生物碱等有效成分在大孔树脂吸附是物理吸附,从物理吸附的等温方程可以发现,初始浓度增加吸附率降低。平衡时间延长,吸附率降低。一般低浓度下进行比较有利。如果进柱液浓度过高则泄漏早处理量小树脂使用周期短。但如果浓度偏低则耗时增加,工作效率过低也不可取。

如果取葛根素的水溶液分别加水稀释。.5,10,15,20倍后上样以2BV/h 的流速进行吸附后先以5BV水洗脱再用70%乙醇洗脱,收集洗脱液至100ML 于250nm计算吸光度计算总黄酮的含量。即多篇文献研究结果表示当总黄酮浓度0.5g/mL  药液浓度上样即可。

D吸附速率的确定

流速对吸附的影响:将浓度为7.96 mg/ml  pH =9.0 皂甙溶液通过玻璃柱内考察不同流速对吸附量的影响。流速过大会使树脂的工作吸附量下降。提早泄漏。且树脂压力增大能量损失。皂甙吸附以3BV /h 为宜。黄酮吸附以2BV/h 时效果最好。

E洗脱剂浓度中草药有效成分从大孔树脂上洗脱,是利用有效成分在洗脱液中的溶解作用大于有效成分在大孔树脂间的吸附作用。使用的吸脱液应该对有效成分具有良好的溶解作用。吸附目标物后可选用对目标物溶解度较高的溶剂如乙醇作为解析剂,采用不同浓度的乙醇作为解析剂。分析洗脱液中目标物浓度。求得最佳的浓度。

黄酮、皂苷、生物碱以及其他苷类物质在乙醇类溶液中溶解度较大。常使用乙醇作为洗脱液。乙醇溶液从两方面影响有效成分在大孔吸附树脂上的吸附。一方面乙醇浓度不同乙醇溶液的极性不同。乙醇溶液的极性不同影响有效成分和大孔吸附树脂间的作用力。另一方面乙醇浓度不同影响有效成分在大孔树脂上的解吸作用。是两者作用相互作用相互竞争的结果。如分离大豆皂苷时,洗脱液中的研究结果是洗脱液中的皂苷含量随洗脱液乙醇浓度增加先增加后降低。在乙醇浓度为50%时,洗脱液中总皂苷含量最大。而分离罗汉果皂甙时,采用60%乙醇水溶液进行洗脱效果最好。而分离葛根素的黄酮时,则采用70% 乙醇.

三、树脂的再生及保存方法

  大孔树脂的再生与保存树脂经反复使用后层析柱颜色变深柱效降低。需再生处理后才能继续使用。经甲醇丙酮或以稀酸和稀碱及水反复处理后即可恢复树脂的吸附能力。注意由于丙酮和氢氧化钠有反应。这两者不能同时用或程序选用。

保存方法再生后的大孔树脂可用一定浓度的醇浸泡以备下次使用。

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