Обогащение суммы флавоноидов Cistanche Deserticola материалами MOF

Абстрактный Цистанхе пустынная YC Ma, как традиционное лекарственное растение для продуктов питания и лекарств, характеризуется наличием флавоноидов, которые обладают иммуномодулирующим и антиоксидантным действием. В этом исследовании мы исследовали эффективность различных MOF при обогащении и выделении общего количества флавоноидов изЦистанхе пустынная Y.C.. Ма и оптимальные условия адсорбции и разделения. Были синтезированы пять MOF: [Zn(никотинат)2]n, MIL-101(Cr), MIL-101(Fe), MIL-53(Fe) и MOF-5. путем гидротермального синтеза и охарактеризованы с помощью PXRD, FT-IR, SEM и TG для обеспечения точного синтеза, а величины адсорбции и десорбции в различных условиях были приняты в качестве показателей для оценки характеристик адсорбции и десорбции. После скрининга было обнаружено, что координационный полимер никотината цинка [Zn(никотинат) 2]n ([Zn(NA)2]) имеет наилучшие общие характеристики, и были определены оптимальные условия адсорбции и десорбции. Результаты показали, что оптимальными условиями адсорбции были время адсорбции 6 часов, значение pH исходного раствора образца 5, 0, концентрация исходного раствора образца 2,20 мг∙мл-1 и объем адсорбции общийфлавоноиды Cistanchis sinensisпо [Zn(NA)2] составило 62,91 мг∙мл-1. Оптимальным условием десорбции был 30% раствор этанола, скорость десорбции составила 45,52%. Чистота общих флавоноидов в цистанхе увеличилась с 9,33% до 48,23% после адсорбции и десорбции. Кристаллическая форма [Zn(NA)2] до и после адсорбции и десорбции характеризовалась методом РФА как стабильная. Эксперименты показали, что [Zn(NA)2] проявляет высокие адсорбционные характеристики при эффективном обогащении и очистке цистанхе офлавоноидами. Таким образом, MOF имеют широкий спектр перспектив применения в качестве новых материалов для обогащения и разделения активных ингредиентов в традиционной китайской медицине.

Ключевые слова:Металлоорганические каркасы (МОФ);Цистанхе пустынная;общее количество флавоноидов

ТРАВЯНАЯ ЦИСТАНША С ВЫСОКИМ УРОВНЕМФЛАВОНОИДЫ

Цистанхе пустынная YC Ma[1] — растение, внесенное в каталог «гомологии продуктов питания и лекарств» Национальной комиссии здравоохранения[2]. Он известен как «женьшень пустыни»[3] и имеет множество функций, таких как:повышение иммунитетаинейропротекция[4-9]. Его основными активными ингредиентами являются флавоноиды, которые обладают множеством биологических активностей, таких как:противовоспалительная и регуляция иммунной системы[10-13]. Традиционные методы разделения имеют множество недостатков, таких как громоздкость операции и расход растворителя[14-17]. Материалы металлоорганического каркаса (MOF) широко изучались из-за их огромной удельной площади поверхности и сильной адсорбционной способности, что показывает их потенциал в области адсорбции и разделения в традиционной китайской медицине[18-26]. В этом исследовании координационный полимер никотината цинка ([Zn(NA)2]) был выбран в качестве адсорбента для изучения его адсорбционного влияния на общее количество флавоноидов из Cistanche Deserticola и оптимальных условий адсорбции и анализа. Цель заключалась в том, чтобы обеспечить теоретическую поддержку разделения и обогащения общих флавоноидов из Cistanche Deserticola, расширить применение материалов MOFs в обогащении и разделении в традиционной китайской медицине, а также разработать экономичный, экологически чистый и эффективный метод разделения и очистки.

1 Экспериментальная часть

1.1 Инструменты и реагенты

Cistanche Deserticola, приобретенная в пекинской аптеке Tongrentang; рутин, стандартное вещество, приобретенное у Управления по контролю за продуктами и лекарствами Китая; ниацин аналитической чистоты, приобретенный у Tianjin Bodi Chemical Co., Ltd.; гидроксид натрия; безводный этанол; нитрит натрия; гептагидрат сульфата цинка; нитрат алюминия; нонагидрат нитрата хрома; гексагидрат хлорида железа; терефталевая кислота; плавиковая кислота; гексагидрат нитрата цинка; Все ДМФ были отечественного аналитического качества. TU-1901 Спектрофотометр УФ-видимой области, Beijing Puxi General Instrument Co., Ltd.; XRD-6000рентгеновский дифрактометр, Shimadzu Corporation, Япония; Сканирующий электронный микроскоп с холодной полевой эмиссией Hitachi S4800, HITACHI Corporation, Япония; Инфракрасный спектрометр с преобразованием Фурье-650, Beijing Puxi General Instrument Co., Ltd.; Термогравиметрический анализатор SDT Q600, TA Corporation, США;

1.2 Синтез материалов MOF

1.2.1 Синтез никотинат-цинкового координационного полимера [Zn(никотинат)2]n([Zn(NA)2])

Эталонный метод [28]: взвесьте 2,336 г (8,14 ммоль) ZnSO4∙7H2O, добавьте 15 мл деионизированной воды и растворите ультразвуком. Берут 1,00 г (8,13 ммоль) никотиновой кислоты, добавляют 5 мл ДМФ и 10 мл безводного этанола, перемешивают 30 мин, переносят смешанный раствор в реактор и проводят реакцию при 120 градусах в течение 10 ч. . Продукт фильтруют, промывают деионизированной водой и горячим раствором этанола и сушат при 150 градусах в течение 12 часов с получением [Zn(NA)2] в виде белого твердого вещества.

1.2.2 Синтез MIL-101(Fe)

См. [29], точно отвесьте 1,350 г (0,024 моль) гексагидрата хлорида железа и 0,412 г (2,45 ммоль) терефталевой кислоты, добавьте 30 м ДМФ, перемешивайте в течение 30 мин. растворить, реагировать в гидротермальном реакторе при 110 градусах в течение 20 часов, охладить естественным путем, промыть продукт ДМФ, дважды очистить его горячим раствором этанола, нагретым до 70 градусов, каждый раз по 2 часа, и высушить очищенный продукт при 150 градусах в течение 8 часов. с получением красновато-коричневого твердого порошка.

1.2.3 Синтез MIL-101 (Cr)

Точно взвесьте 2,699 г (16,06 ммоль) терефталевой кислоты, 1,101 г (2,75 ммоль) нонагидрата нитрата кадмия и 100 мкл плавиковой кислоты, добавьте их в 30 мл деионизированной воды и перемешивайте в течение 30 мин до получения однородного раствора. Перенесите его в реактор и выдержите при 220 градусах в течение 8 ч, охладите естественным путем, отфильтруйте, промойте продукт и высушите в печи при 150 градусах в течение ночи [30] с получением серо-зеленого твердого порошка.

1.2.4 Синтез MOF-5

Точно взвесьте 0,356 г (2,12 ммоль) терефталевой кислоты и 1,662 г (5,60 ммоль) гексагидрата нитрата цинка, добавьте 40 мл ДМФ и перемешайте раствор до тех пор, пока он не станет прозрачным, проведите реакцию в автоклаве при 130 градусах. в течение 4 ч, охладить естественным путем, несколько раз промыть ДМФ, заменить дихлорметаном на 12 ч до получения твердого белого порошка, высушить и активировать образец при 160 градусах для последующего использования [31-32].

1.2.5 Синтез MIL-53 (Fe)

Взвесьте {{0}},473 г (1,75 ммоль) гексагидрата хлорного железа и 0,291 г (1,73 ммоль) терефталевой кислоты и растворите их в 38 мл ДМФА, проведите реакцию в автоклаве при 170 градусах в течение 15 ч. , охладить естественным путем и несколько раз промыть растворителем ДМФ, чтобы получить твердое вещество светло-оранжевого цвета. Сушить при температуре 150 градусов в течение 12 часов[33].

1.3 Определение общего содержания флавоноидов в пробах

1.3.1. Построение стандартной кривой рутина.

Точно взвесьте 10.0 мг стандартного образца рутина, растворите его в 70% этаноле и разбавьте до 100 мл, чтобы приготовить { {15}}.100 мг∙мл-1 стандартный раствор. Возьмите 0, 0.5, 1.0, 1,5, 2.0, 2,5, 3.0, 3,5, 4,0, 4,5 мл стандартный раствор соответственно, добавить 0,4 мл 5% раствора NaNO2, реагировать 6 мин; затем добавляют 0,4 мл 10% раствора Al(NO3)3, снова реагируют 6 мин; затем добавляют 4 мл 4% раствора NaOH, доводят до мерной колбы вместимостью 10 мл и оставляют на 15 минут. Измерьте поглощение при 510 нм. Была установлена ​​подходящая взаимосвязь между оптической плотностью A и массовой концентрацией рутина C: C=0.08637A + 0.000701 (рис. 1), а коэффициент корреляции составил 0,9992, что указывает на то, что рутин имеет хорошую линейную корреляцию в диапазон 0~0,045 мг∙мл-1.

1.3.2 Определение содержания образца

Возьмите необходимое количество образца порошка Cistanche Deserticola и экстрагируйте его 70% раствором этанола при температуре 25 градусов в течение 2 часов в соответствии с определенным соотношением твердой и жидкой фаз. После фильтрации удаляют этанол роторным испарением и доводят объем до 250 мл. Возьмите 1 мл раствора образца для проявления цвета и определите его поглощение. Содержание суммы флавоноидов в Cistanche Deserticola рассчитывали по формуле (1) [27]:

W=C×V×N/м (1) Где: V представляет собой объем разбавления раствора пробы, мл; W представляет собой общее содержание флавоноидов в образце, мг∙г-1; С представляет собой концентрацию флавоноидов в растворе пробы, мг∙мл-1; m представляет собой массу образца, г; N представляет собой кратное разбавление.

Рис. 1 Стандартная кривая Рутина

1.4 Испытание статической адсорбции и десорбции общих флавоноидов в Cistanche Deserticola с помощью MOF

1.4.1 Получение сырого экстракта общих флавоноидов Cistanche Deserticola

Взвесьте 5 г образца порошка Cistanche Deserticola, добавьте 150 мл 70% этанола по объему, экстрагируйте при 60 градусах в течение 2 часов и получите неочищенный экстракт общих флавоноидов в Cistanche Deserticola. В данной экспериментальной схеме содержание суммы флавоноидов в Cistanche Deserticola составило 51,67 мг∙г-1, чистота - 9,33%.

1.4.2 Испытание на статическую адсорбцию и десорбцию MOF

Точно взвесьте 100,0 мг каждого из пяти материалов MOF и добавьте их в центрифужную пробирку емкостью 50 мл, затем добавьте 35 мл неочищенного экстракта и выполните ультразвуковое диспергирование. Адсорбируют в течение 24 часов при 150 об/мин на шейкере при 25 градусах. Центрифугируйте после адсорбции и извлеките 1 мл супернатанта, чтобы определить общее содержание флавоноидов, тем самым рассчитав общее количество адсорбированных флавоноидов каждого материала MOF.

Материал МОК после адсорбционного равновесия промывали деионизированной водой и добавляли 20 мл десорбционного раствора. Материал помещали на шейкер с постоянной температурой 25 градусов и десорбировали при 150 об/мин в течение 24 часов. После десорбции центрифугируйте и извлеките 1 мл надосадочной жидкости для определения общего содержания флавоноидов в десорбционном растворе. На основе вышеуказанных шагов были рассчитаны равновесная величина адсорбции, величина десорбции и скорость десорбции пяти материалов MOF для общего количества флавоноидов [34]. Qe=(C0− Ce)×Vi/м (2)

Qd=Cd×Vd/м (3)

Rd(%)=Qd/Qe×100% (4)

Где: m представляет собой вес МОФ, г; Qd представляет собой объем десорбции, мг∙г{{0}}; Qe представляет собой равновесное количество поглощения, мг∙г-1; Cd – концентрация десорбционного раствора, мг∙мл-1; Rd – скорость десорбции, %; C0 – начальная концентрация адсорбционного раствора, мг∙мл-1; Ce представляет собой равновесную концентрацию адсорбционного раствора, мг∙мл-1; Vd – объем десорбционного раствора, мл; Vi представляет собой объем раствора образца, мл.

1.5 Определение оптимальных условий адсорбции [Zn(NA)2] на Cistanche Deserticola

1.5.1 Кинетическая кривая статической адсорбции

Точно взвесьте 1,0 г образца [Zn(NA)2], добавьте 200 мл неочищенного экстракта Cistanche Deserticola и адсорбируйте на шейкере при 25 градусах и 150 об/мин. Через определенный интервал времени отбирают 1 мл надосадочной жидкости на анализ для определения содержания суммы флавоноидов. В то же время продолжают добавлять свежий раствор до достижения адсорбционного равновесия.

1.5.2 Влияние дозы адсорбента на адсорбцию общих флавоноидов цистанхе пустынной

Точно взвесьте 20, 60, 100, 140, 180 и 200 мг [Zn(NA)2], добавьте 35 мл раствора экстракта, после достижения адсорбционного равновесия центрифугируйте и отберите 1 мл надосадочной жидкости для анализа и определения общего содержания флавоноидов. .

1.5.3. Зависимость адсорбции суммы флавоноидов Cistanche Deserticola от начальной концентрации пробы. Приготовьте раствор образца сырого флавоноидного экстракта Cistanche Deserticola с концентрациями 0,64, 1,28, 1,76, 2,20, 2,84 и 3,6 мг∙мл-1, добавьте 100 мг [Zn(NA)2 ], адсорбируют в течение 6 ч, центрифугируют, отбирают 1 мл надосадочной жидкости для анализа и определения и рассчитывают адсорбцию [Zn(NA)2] по сумме флавоноидов.

1.5.4 Зависимость между адсорбцией общих флавоноидов Cistanche Deserticola и значением pH раствора пробы

В ходе эксперимента был выбран раствор образца с концентрацией 2,20 мг∙мл-1 и доведено значение pH раствора образца до 3,0, 4,0. , 5.{{10}}, 6.0, 7.0 и 8.0. Через 6 часов адсорбции адсорбция достигала полного состояния и 1 мл надосадочной жидкости центрифугировали для анализа. Затем рассчитывали адсорбцию [Zn(NA)2] на сумме флавоноидов.

1.6 Определение оптимальных условий десорбции [Zn(NA)2] на Cistanche Deserticola

1.6.1 Влияние эффективности десорбции и различных десорбционных растворов

Для колебательной десорбции [Zn(NA)2] при адсорбционном равновесии было исследовано влияние выбора этанола, н-бутанола, метанола и этилацетата в качестве десорбционных растворов на эффективность десорбции [Zn(NA)2].

1.6.2 Влияние эффекта десорбции на концентрацию этанола

[Zn(NA)2] при адсорбционном равновесии десорбировался, причем влияние водного раствора этанола с объемной долей десорбционной жидкости 10%, 30%, 50%, 70% и 90% на десорбционный эффект [Zn(NA)2] )2] было изучено. Определены оптимальные аналитические условия.

1.5.2 Влияние дозы адсорбента на адсорбцию общих флавоноидов цистанхе пустынной

Точно взвесьте 20, 60, 100, 140, 180 и 200 мг [Zn(NA)2], добавьте 35 мл раствора экстракта, после достижения адсорбционного равновесия центрифугируйте и отберите 1 мл надосадочной жидкости для анализа и определения общего содержания флавоноидов. .

1.5.3. Зависимость адсорбции суммы флавоноидов Cistanche Deserticola от начальной концентрации пробы. Приготовьте раствор образца сырого флавоноидного экстракта Cistanche Deserticola с концентрациями 0,64, 1,28, 1,76, 2,20, 2,84 и 3,6 мг∙мл-1, добавьте 100 мг [Zn(NA)2 ], адсорбируют в течение 6 ч, центрифугируют, отбирают 1 мл надосадочной жидкости для анализа и определения и рассчитывают адсорбцию [Zn(NA)2] по сумме флавоноидов.

1.5.4 Зависимость между адсорбцией общих флавоноидов Cistanche Deserticola и значением pH раствора пробы

В ходе эксперимента был выбран раствор образца с концентрацией 2,20 мг∙мл-1 и доведено значение pH раствора образца до 3,0, 4,0. , 5.{{10}}, 6.0, 7.0 и 8.0. Через 6 часов адсорбции адсорбция достигала полного состояния и 1 мл надосадочной жидкости центрифугировали для анализа. Затем рассчитывали адсорбцию [Zn(NA)2] на сумме флавоноидов.

1.6 Определение оптимальных условий десорбции [Zn(NA)2] на Cistanche Deserticola

1.6.1 Влияние эффективности десорбции и различных десорбционных растворов

Для колебательной десорбции [Zn(NA)2] при адсорбционном равновесии было исследовано влияние выбора этанола, н-бутанола, метанола и этилацетата в качестве десорбционных растворов на эффективность десорбции [Zn(NA)2].

1.6.2 Влияние эффекта десорбции на концентрацию этанола

[Zn(NA)2] при адсорбционном равновесии десорбировался, причем влияние водного раствора этанола с объемной долей десорбционной жидкости 10%, 30%, 50%, 70% и 90% на десорбционный эффект [Zn(NA)2] )2] было изучено. Определены оптимальные аналитические условия.