Ⅰ rész: Cistanche: A fenil-etanol-glikozidok rendkívül hatékony adszorpciója mezopórusos szénen
Mar 04, 2022
Kapcsolatfelvétel: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com
Helin Xu, Wenjing Pei, Xueqin Li és Jinli Zhang
Fenil-etanol-glikozidokfő hatóanyagaiCistanche tubulosa(Kattintson a termékekért), és rendkívül kívánatos a fenil-etanoid-glikozidok kivonataiból történő adszorpció révén történő nagy tisztaságának eléréséhez. A fenil-etanoid-glikozidok rendkívül hatékony adszorpciójának feltárása, egy új adszorpciós anyag a fenil-etanoid-glikozidok (fenil-etanol-glikozidok) hatékony elválasztására és tisztítására.Cistanche tubulosafeltárták. A három mezopórusos szenet, a rendezett mezopórusos szén (CMK-3), a rendezetlen mezopórusos szén (DMC) és a háromdimenziós köbös mezopórusos szenet (CMK-8) összehasonlítottuk a feniletanoid-glikozidok adszorpciója szempontjából. Eközben az adszorpciós izotermákat, az adszorpciós kinetikát és az adszorpciós feltételek optimalizálását vizsgáltuk. Az eredmények azt mutatták, hogy a CMK-3 a legnagyobb adszorpciós kapacitást, 358,09 ± 4,13 mg/g-ot mutatott nagy fajlagos felületének, nagy pórustérfogatának és oxigéntartalmú funkciós csoportjainak köszönhetően. A kísérleti adatok a Langmuir-modell és a pszeudo-másodrendű modell segítségével pontosan leírhatók. A részecskén belüli diffúziós modell azt sugallta, hogy az adszorpció sebességkorlátozó lépései a részecskén belüli diffúzió.
BEVEZETÉS
Cistanche tubulosa az Orobanchaceae parazita növény volt (Li et al., 2016; Wang X. et al., 2017), és főleg Tamarix növények és Calotropis fajok gyökerein nőtt (Zhang W. et al., 2016; Yan et al. , 2017). A Cistanche tubulosát eredetileg Shen Nong kínai Materia Medica című művében rögzítették kb. Kr.e. 100 A Cistanche tubulosa növekedése és termesztése súlyos környezeti feltételeket igényelt, és széles körben elterjedt az északi félteke száraz vidékein és sivatagaiban, például Hszincsiang, Belső-Mongólia, Gansu, Csinghaj tartományokban és a kínai Ningxia autonóm régióban. (You et al., 2016).Cistanche tubulosaértékes kínai tonizáló gyógynövény volt, amelynek az volt a funkciója, hogy táplálja a vesét, öregedésgátló, fokozza a vér esszenciáját, és nedvesítse a vastagbeleket, hogy a széklet szabaddá váljon (Gu és mtsai, 2016; Shimada et al., 2017; Cui et al. al., 2018), és ez volt a hírneve, mint"A sivatagok ginzenge"(Song et al., 2016; Wang és mtsai, 2018). A Cistanche tubulosa a 2005-ös kiadásból hivatalosan a Cistanches Herba (kínai név: Rou cong rong) hiteles forrásaként szerepel a Kínai Gyógyszerkönyvben (Wang T. et al., 2016; Pei et al., 2019).
Az előző tanulmány a Cistanche tubulosa számos fő kémiai összetevőjét tárta fel, beleértve a PhG-ket, iridoidokat és poliszacharidokat (Li et al., 2018a). A PhG-k szerkezete főként fahéjsavból és poliszacharidokból álló alkoholból áll, amely észter- és glikozidkötésekkel kapcsolódott a -glükopiranózhoz (Luo et al., 2010), és a fenil-etanoid-glikozidot tekintik a különböző típusú Cistanche tubulosa fő aktív összetevőinek. farmakológiai tevékenységek (Liao et al., 2018). A tanulmány kimutatta, hogy a PhG-k számos gyógyászati tulajdonsággal rendelkeznek, például neuroprotektív, immunszabályozási, gyulladáscsökkentő, májvédő és antioxidáns hatásúak (Aiello és mtsai, 2015; Shiao et al., 2017; Wu és mtsai, 2018, 2019). A fitokémiai értékelések szerint a Cistanche tubulosa fő aktív komponenseinek és markereinek a PhG-ket, például az echinakozidot, az akteozidot tekintették (Li et al., 2017b), amelyeket általában markervegyületként választottak a Cistanche tubulosa és a faj minőségi értékeléséhez. a Cistanche-t ezeken a vegyületeken keresztül különböztették meg. A PhG-k természetben előforduló vízoldható vegyületek voltak, mivel sok hidroxilcsoportot és fenolos hidroxilcsoportot tartalmaztak a molekulában. Így a feniletanoid vizes oldatban elválasztható a Cistanche tubulosa-tól.
A természetes termékek szétválasztására és tisztítására számos módszert fejlesztettek ki, beleértve az adszorpciót (Liu és mtsai, 2016), a membránelválasztást (Zhang et al., 2018b; Li és mtsai, 2019) és az oldószeres extrakciót és így tovább (Li). és mtsai, 2015a,b; Wang S. et al., 2016; Zhang H. és mtsai, 2016). A membránszeparáció és az oldószeres extrakció azonban nem volt alkalmas nagyléptékű előállításra, és nehéz volt elérni a termékek magas kinyerését (Zhang et al., 2018a). Az adszorpció volt az egyik legszélesebb körben alkalmazott módszer a természetes termékek szétválasztására (Wang S. et al., 2016; Konggidinata et al., 2017). Egyedülálló és hangolható pórusszerkezetének, nagy felületének és mechanikai stabilitásának köszönhetően a mezopórusos szenek (2 és 50 nm közötti pórusméret) egyfajta hatékony adszorbensnek bizonyultak az adszorpciós természetes termékekben. A tanulmány kimutatta, hogy a mezopórusos szénatomok alkalmasabbak makromolekulák adszorbeálására, például a mezopórusos széneket Qin et al. az eucommia ulmoides levelekből származó klorogénsav dúsítására (Qin et al., 2018). Li és mtsai. két mezopórusos szenet szintetizáltak hidrotermális kezelési megközelítéssel, és értékelték két mezopórusos szén adszorpciós teljesítményét a berberin-hidroklorid és a matrin vízből (Li et al., 2018b). Egyfajta ígéretes anyagnak tartották rendkívül hatékony adszorbensként (Zhang et al., 2013; Tian et al., 2015; Zhou et al., 2016). Emellett mezopórusos szenet is alkalmaztak aromás vegyületek, színezékek és nehézfémek adszorpciós eltávolítására a szennyvízből (Kong et al., 2016). A korábban publikált munkákban Liu et al. makropórusos gyantát használtak a Cistanche tubulosából származó PhG-k adszorbeálására, és a PhG-k tisztasága nőtt, de az adszorpciós kapacitás és a deszorpciós sebesség alacsony volt. A makropórusos gyantával összehasonlítva a mezopórusos szenek nagy fajlagos felülettel, megfelelő pórusmérettel és nagy pórustérfogattal rendelkeztek. Ezért a mezopórusos szenet a PhG-k rendkívül hatékony adszorbensének tekintették. Ebben a vizsgálatban a háromféle mezopórusos szenet választották ki adszorbensként a fenil-etanol-glikozidok Cistanche tubulosa-ból való elválasztásához és tisztításához.
Ennek a munkának a fő célja a CMK{0}} adszorpciós teljesítményének feltárása volt a Cistanche tubulosa-ból származó fenil-etanol-glikozid elválasztása és tisztítása során. Megvizsgáltuk a különböző koncentrációk, pH és hőmérséklet hatását a CMK- 3 adszorpciós teljesítményére, és kiszűrtük a PhG-k optimális adszorpciós körülményeit. A mezopórusos széneket FT-IR, BET, TEM és TGA segítségével jellemeztük, az adszorpciós izotermákat és a kinetikát részletesen elemeztük.
Cistanche tubulosa
KÍSÉRLETEK
Anyagok és reagensek
Cistanche tubulosaszárat a Congrongtang Biological Technology Co., Ltd.-től (Xinjiang) vásárolták. Az echinakozid (tisztaság 98 százalék vagy annál nagyobb) és az akteozid (98 százalék vagy nagyobb tisztaság) standardjait a Sunny Biotech Co., Ltd.-től (Sanghaj) vásároltuk. A HLPC acetonitrilt, metanolt és ecetsavat a Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.-től (Sanghaj) vásároltuk. Az analitikai minőségű etanolt a Yongsheng Fine Chemical Co., Ltd.-től (Tianjin) vásároltuk. A rendezett mezopórusos szenet (CMK-3), a rendezetlen mezopórusos szenet (DMC) és a háromdimenziós köbös rendezett mezopórusos szenet (CMK-8) a Xianfeng Nano Material Technology Co., Ltd.-től (Nanjing) vásároltuk. .
Jellemzés
Az elkészített minták morfológiáját és mikroszerkezetét 200 kV-on működő transzmissziós elektronmikroszkóppal (TEM, Tecnai G2 F20) vizsgáltuk. A TEM mintákat környezeti körülmények között készítettük úgy, hogy az etanolos oldat cseppjeit a mezopórusos anyagokkal rézrácsokkal alátámasztott szénfilmekre helyeztük. Általában egy rövidebb hullámhosszú fényforrást választottak a mikroszkóp felbontásának növelésére, így jól megfigyelhető a mezopórusos szénatomok szerkezete. A felületi funkciós csoportokat minőségileg Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópiával (FT-IR, AVATAR360) határoztuk meg az infravörös sugárzás és az anyagmolekulák közötti kölcsönhatás segítségével. Az FT-IR segítségével csillapított teljes reflexiós módszerrel végzett teszt, a feltételek 2 cm−1 lépésnagyság és 4,000–400 cm−1 szkennelési tartomány volt. A mezopórusos szénatomok fizikai szerkezeti adatait, például a fajlagos felületét, pórusméretét és pórustérfogatát Brunauer-Emmett-Teller (BET, ASAP 2460) számította ki. Az adszorbens eljárása a következő volt: a mezopórusos szenet 60 °C-on 12 órán át gáztalanítottuk, majd az N2 adszorpciós-deszorpciós görbéit -196 °C-on teszteltük a fajlagos felület, pórusméret és pórustérfogat kiszámításához. mezopórusos szén. A termogravimetriás analizátor (TGA, STA 449 F3) egy olyan műszer, amely a termogravimetriát használja egy anyag hőmérséklet-tömeg kapcsolatának kimutatására, a TGA pedig programozott hőmérsékletszabályozás mellett méri az anyag tömegét a hőmérséklet függvényében. A TGA-adatokat TGA-val nyertük 30 és 800 °C közötti hőmérsékleten, 10 °C/perc fűtési sebesség mellett, légkörben.
HPLC analízis
Az echinakozid és akteozid tartalmát nagy teljesítményű folyadékkromatográfiával (HPLC, Waters Co., USA) határoztuk meg. A rendszer tartalmazott egy automatikus mintavevőt, nagynyomású szivattyút és ultraibolya (UV) detektort. Az elemzést aszimmetria C18 oszlopon (100 A, 5 µm, 4,6 × 250 mm) végeztük. A HPLC a gradiens elúciós módszert használta a minták elkülönítésére és kimutatására. Az injekciós hurok térfogata 10 µm, az oszlop hőmérséklete 30 °C, az UV spektrofotométer detektálási hullámhossza 330 nm, az áramlási sebesség 1 ml/perc, a mozgó fázis (A) acetonitril és (B) ecetsav /víz (1:44, v/v).
Adszorpciós egyensúly
A CMK{0}} adszorpciós körülményeinek optimalizálási kísérletét akteozid és echinakozid keverékével végeztük, és optimális körülmények között a nyersCistanche tubulosa kivonatadszorpciós cikluson végeztük, és minden adszorpciós kísérletet ismételten elvégeztünk legalább 3-at. Ugyanabban a kísérletsorozatban a CMK-8 és a DMC mezopórusos széneit párhuzamosan futtattuk a CMK-3-val. A háromféle mezopórusos szenet (CMK- 3, DMC és CMK-8) egyenként 10 mg mennyiségben adtuk a három üveghez. Ezután 15 ml mintaoldatot adtunk a C0 kezdeti koncentrációjával (mg/ml) a palackba. A palackot állandó hőmérsékletű, 30°C-os rázóba helyeztük 24 órára, amíg el nem érjük az adszorpciós egyensúlyt. Ezután 1 ml adszorpciós oldatot 0,22 µm-es szűrőn átszűrtünk, és a mintaoldat Ce (mg/ml) egyensúlyi koncentrációját HPLC-vel meghatároztuk.
Deszorpciós kísérlet
Ezután elvégeztük a mezopórusos szén deszorpciós kísérletét. Az adszorbeált mezopórusos szén 15 ml metanol/ecetsav (9:1, v/v) kevert oldata alatt 1 órára 30◦C-os ultrahangos vízfürdőbe került. A kapott deszorpciós oldatot 0,22 um-es szűrőn szűrtük, mielőtt HPLC-vel analízist végeztünk. A QE adszorpciós kapacitást (mg/ml) a következőképpen értékeltük:
QE {{0}} (C0 − Ce) · v/w (1)
(1) ahol V az oldat térfogata (ml) és W a mezopórusos szénatom tömege (g)
EREDMÉNYEK ÉS MEGBESZÉLÉS
Jellemzés
Az 1. ábra a háromféle mezopórusos szén TEM-jét mutatja. A DMC egy rendezetlen porózus hálózat, a CMK-8 egy háromdimenziós porózus hálózat, a CMK-3 pedig egy világosan csíkozott struktúra rendezett egydimenziós pórusokkal, ami hasonló volt a közölt eredményekhez ( Wang és mtsai, 2006; Luo et al., 2010).
A 2. ábra a mezopórusos szénatomok (CMK-3, DMC és CMK-8) FT-IR spektrumát, valamint a CMK-3 adszorpció előtti és utáni FT-IR spektrumát mutatja. A 2A. ábrán látható, hogy a mezopórusos szénatomok felületén lévő funkciós csoportok főként oxigéntartalmú csoportok voltak. A háromféle mezopórusos szén spektrumának általános alakja hasonló volt. A mezopórusos szénatomok 3423 cm-1-nél mutattak egy csúcssávot az OH nyújtó rezgéssávjára utalva. Az 1580 és 1629 cm-1 tartományban lévő sávok a karbonil- és karboxil-C=O nyúlási rezgéseinek felelnek meg. Ezenkívül az 1384 cm-1-nél fellépő csúcs az alkoholos CO nyújtó rezgései, a 2922 és 2852 cm-1-nél jelentkező húzórezgés pedig a metilén-, illetve a metilcsoporton lévő CH-nak felel meg. Ez arra utalt, hogy a mezopórusos szénatomok felületén lévő oxigéntartalmú csoportok gyenge kémiai kölcsönhatáshoz vezethetnek a PhGs molekulák és a mezopórusos szénatomok között.
A 2B. ábra a CMK-3 FT-IR spektrumát mutatja az adszorpció előtt és után, az akteozidot és az echinakozidot. Az 1697 cm−1-nél jellemző csúcs az olefin C=C-értékéből adódik akteozidban és echinakozidban, míg az 1519-1423 cm−1 tartományban lévő sávok a C{{ aromás gyűrű feszített rezgéscsúcsának feleltek meg. 12}}C az akteozidban és az echinakozidban. Az 1604 cm-1-nél a húzórezgés a C=O kötés volt, a csúcsot pedig az 1157 cm-1-nél az akteozidban és az echinakozidban lévő éterkötés feszítő rezgése okozta. A CMK-3 adszorpció előtti FT-IR spektrumához képest a CMK-3 adszorpció utáni FT-IR spektrumában megjelentek az új csúcsok, amelyek az akteozid és az echinakozid jellegzetes csúcsához tartoztak.
Az N2 adszorpciós-deszorpciós izotermák fontos paraméterek voltak a PhG-k CMK-on történő adszorpciójában-3 és az adszorbens szerkezet összehasonlításában. A 3. ábra a CMK-3, CMK-8, DMC és CMK-3 N2 adszorpciós-deszorpciós izotermáit mutatja PhGs adszorpció után. A 3. ábrán látható, hogy a mezopórusos szénatomok izotermája hasonló volt a IV. típusú izotermához, mivel ez a fajta izoterma túlnyomórészt mezopórusos volt, amelyben a pórusméret tartománya 2 és 50 nm között volt (Sanz Pérez et al. , 2019). Az adszorpció és a deszorpciós izoterma közötti rést a kapilláris kondenzációs reakció által okozott hiszterézis huroknak nevezték. A kapilláris kondenzációs reakcióknál a kapilláris kondenzáció először a legkisebb pórusokban történik (Barsotti et al., 2016). Ez azt mutatja, hogy a CMK-3 mezopórusa kisebb, mint a DMC-nek és a CMK-nak-8, ami összhangban volt az 1. táblázat eredményeivel. A CMK-3 izotermája H1 hiszterézis hurkot mutat, amely a kapilláris kondenzációval összefüggő gyors pórustöltésre utal, és a CMK-3 pórusszerkezete ésszerűen rendezett volt. A DMC izotermája H3 hiszterézis hurkot mutat, ennek a típusú hiszterézisnek a pórusai rendezetlenek voltak a pórushálózat miatt, amely a porózus adszorbens meghatározatlan szerkezetét okozta. A CMK-8 izotermák H2 hiszterézis hurkot mutatnak, ami azt jelzi, hogy a pórusszerkezet bonyolult és a pórusméret eloszlása egyenetlen.
A CMK-3 N2 adszorpciós-deszorpciós izotermáját összehasonlítottuk a PhG-k adszorpciója előtt és után. A CMK-3 izotermája az adszorpció után szintén hasonló volt a 3B. ábrán látható IV. típusú izotermához. Azt jelezte, hogy a CMK-3 az adszorpció után megőrizte mezopórusos szerkezetét. Amint az 1. táblázatból látható, a CMK-3 fajlagos felülete és pórustérfogata az adszorpció után jelentős csökkenést mutatott, a CMK-3 fajlagos felülete az adszorpció előtt és után csökkent 1-ről,{{18 }}98,02-227,75 m2/g, a pórustérfogat pedig 1,32-ről 0,42 cm3/g-ra csökkent. Azt jelezte, hogy a PhG-molekulák adszorbeálódnak a CMK-n{21}}
Table 1 summarized the BET-specific surface area, pore-volume, and pore size of the four samples. The BET surface areas of CMK-3, DMC, and CMK-8 were 1,098.02, 430.42, and 596.00 m2 /g, and the pores volume were 1.32, 0.70, and 0.85 m3 /g, respectively. The pore size of CMK-3 was 4.31 nm, lower than that of CMK-8 (9.58 nm) and DMC (5.18 nm). It can be seen that the pore volume and specific surface area follow the order: CMK-3 >CMK-8 >DMC, while pore size follows the order: DMC >CMK-8 >CMK-3.
A 4. ábra a háromféle mezopórusos szén (CMK-3, CMK-8 és DMC) TGA görbéit mutatja. A 4. ábrán látható, hogy a háromféle mezopórusos szénnek a tömegveszteség két különböző szakasza van: a tömegveszteség első szakasza a mezopórusos szénben lévő nedvesség 100 °C előtti elpárolgása miatt következett be, a második tömegvesztési szakasz. A CMK- 3, a DMC és a CMK-8 hőmérséklete hozzávetőlegesen 660, 427, illetve 615°C-on fordul elő, ami megfelel a mezopórusos széntartalmú anyagok oxidatív termikus bomlásának. Látható, hogy a CMK-3 hőbomlási hőmérséklete magasabb volt, mint a CMK-3 és a CMK-8, a CMK-3 hőstabilitása jobb, mint a CMK{ {14}} és a DMC.
