ZSM--5分子筛对三种植物活性成分吸附行为研究
天然产物由于具有丰富的化学结构多样性和良好的类药性质，一直被认为是发现新药的重要资源。杜仲、飞龙掌血、黄柏作为我国传统的中药材，具有优异的功效作用，对其中主要药效活性成分的分离提纯一直是众多研究者关注所在。传统的分离纯化方法主要为树脂吸附法，但是树脂在前处理及再处理过程中消耗了大量酸碱及有机试剂，浪费资源且不利于环保。因此开发一种高效绿色的吸附载体用于植物活性成分的分离纯化具有重要意义。而分子筛由于其优良的结构特性，被广泛应用在吸附、催化及离子交换等领域，但是至今鲜有关于分子筛在植物活性成分分离纯化领域的应用研究；本课题组前期对ZSM-5分子筛吸附石蒜中石蒜碱及加兰他敏进行了研究，结果显示ZSM-5分子筛对石蒜碱及加兰他敏的吸附性能明显优于大孔吸附树脂及阳离子交换树脂。基于此，本论文以杜仲、飞龙掌血和黄柏为研究原料，分别以其中重要功效成分绿原酸、白屈菜红碱、小檗碱为研究对象，以分子筛中具有典型结构的ZSM-5分子筛为吸附载体，就ZSM-5分子筛分别从三种植物中分离纯化三种活性成分进行研究，并分别探明吸附机理，从吸附机理角度对分子筛在植物活性成分领域的进行研究，为分子筛在植物活性成分分离纯化领域的应用提供理论依据。 具体方法和结果如下： （1）分别以绿原酸、白屈菜红碱和小檗碱为吸附质，以ZSM-5分子筛为吸附剂，对吸附、解析条件进行考察，最终确定ZSM-5分子筛对三种活性成分的最佳纯化工艺。结果显示，分子筛对三种活性成分的最佳吸附pH分别为pH=5、6和8，最佳吸附剂量均为2.0g。解析工艺研究结果显示，ZSM-5分子筛对绿原酸的最佳解析条件为：解析液pH为6，解析液体积百分数为40%，解析液体积为40mL，解析率为73.8%；对白屈菜红碱的最佳解析pH为2，最佳解析液体积百分数为80%，解析率为99.97%；对小檗碱的最佳解析pH为2，最佳解析液体积百分数为80%，解析率为98.73%。最后得到纯化后的绿原酸的纯度由原来的14.36%增加至42.60%，白屈菜红碱的纯度由原来的5.40%增加到20.60%；小檗碱的纯度由原来的31.40%增加到73.10%。 （2）动力学研究结果表明：ZSM-5分子筛对绿原酸、白屈菜红碱和小檗碱的吸附均符合准二级动力学模型，即说明吸附过程均为化学吸附起主要作用。颗粒内扩散模型研究结果显示：分子筛对三种活性成分的吸附均存在三个阶段，即表面扩散、孔内扩散和扩散平衡阶段，且三个阶段扩散速率不同，以表面扩散阶段速率最大，初步说明表面扩散其主要作用，同时可以判断颗粒内扩散不是唯一的速率控制步骤，同时还有外扩散和边界扩散作用的影响。 （3）等温吸附曲线研究结果发现：分子筛对绿原酸的吸附符合Freundlich模型，初步说明绿原酸的吸附发生在能量不均一的异质界面，且吸附易于进行；而分子筛对白屈菜红碱和小檗碱的吸附符合Langmuir模型，说明吸附发生在能量均一的单分子层上，即同质界面，且吸附易于进行。热力学研究结果显示：分子筛对绿原酸的吸附放热、熵减小的自发过程，而对白屈菜红碱和小檗碱的吸附为放热熵减小的自发过程，显示出分子筛对不同类型活性成分吸附过程中能量变化的差异。 （4）重复循环再利用15次后，分子筛对绿原酸的吸附量相当于初始吸附量的90.92%，对白屈菜红碱的吸附量相当于初始吸附量的87.76%，对小檗碱的吸附量相当于初始吸附量的91.57%，分子筛的再生吸附性能均未出现明显下降，重复再利用性能良好。
ZSM-5分子筛;绿原酸;白屈菜红碱;小檗碱;吸附行为
吉首大学
硕士
林业工程
宋科
2019
中文
R282
2020-01-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）