魔芋生物碱提取纯化工艺研究

梁引库^1，2   张志健^1，2

（1 陕西理工学院生物科学与工程学院；2陕西省资源生物重点实验室  陕西汉中723000）

摘  要：研究D101大孔树脂分离纯化魔芋生物碱工艺条件，确定魔芋生物碱的最佳纯化工艺条件。用90%的乙醇70℃下热回流提取魔芋飞粉中的生物碱，再利用D101大孔吸附树脂进行分离纯化。D101大孔吸附树脂分离纯化魔芋飞粉生物碱的最佳上样量177.4mg/mL，上样流速为0.5 BV/h；最佳的杂质洗脱剂为无离子水，最佳的生物碱洗脱剂为90%的乙醇。D101大孔吸附树脂对魔芋生物碱进行分离纯化，分离纯化效果好，纯化后生物碱纯度高。

关键词：魔芋；生物碱；提取纯化

魔芋（Almorphaphallus Konjac），俗称“鬼芋”，是天南星科（Araceae）魔芋属（Amorphophallus blume）多年生草本植物^[1-2]，其干燥块茎部分可以食用或入药等。研究表明，魔芋的块茎中主要含有葡甘露聚糖（Konjak Glucomannan，KGM），生物碱和淀粉等^[3-5]。据张忠良等（2004）的研究结果表明，鲜魔芋皮中总生物碱为0.28％，鲜魔芋块茎中总生物碱为0.134％^[6]。魔芋中的生物碱属于纯天然的提取药物，能够迅速降解，无生态环境污染问题，有较高的选择性，对人畜安全且不产生抗性，具有无药害，对作物生长有刺激作用，可兼治病虫害，提高植物的免疫功能等优点。近年来的研究指出，魔芋生物碱还对人体消化道疾病，心血管疾病，糖尿病和肥胖症等均具有一定的疗效，并有防瘤抑癌之功^[7]。随着魔芋加工业的快速发展，每年生产大量魔芋精粉，但同时也产生了大量的加工废弃物——魔芋飞粉，而魔芋飞粉中含有大量生物碱，因此如何处理和利用魔芋飞粉这一问题逐渐引起了人们的关注。为了进一步拓展魔芋的用途，提高魔芋产品的附加值和魔芋的综合利用率，本研究在魔芋生物碱提取工艺的基础上对魔芋生物碱的大孔树脂纯化工艺进行了详细的研究，从而为魔芋生物碱的开发利用研究提供理论研究基础。

1  试验仪器、试剂及药品

1.1  主要仪器设备

FA2204B电子天平：上海精密科学仪器有限公司；JD-150E超声波清洗机：宁波金达超声波仪器厂；EYEL4旋转蒸发仪：上海爱朗仪器有限公司；HH-S4型电热恒温水浴锅：北京科伟永兴仪器有限公司；UV-2550紫外分光光度计：日本岛津。

1.2  材料及试剂

材料：魔芋飞粉（由陕西锦泰实业有限公司提供）。

试剂：D101大孔树脂，95％乙醇，柠檬酸，柠檬酸钠，氢氧化钠，邻苯二甲酸氢钾，溴甲酚绿，盐酸小檗碱标准品，三氯甲烷等试剂均为分析纯。

2  试验方法

2.1  魔芋粗生物碱的提取

以90％的乙醇热回流提取魔芋飞粉，提取温度为70℃，提取2次，第一次提取用V（水）∶m（魔芋飞粉）为8∶1的比例提取，提取时间为2h，抽滤，收集滤渣至提取瓶中，按照上述方法以4∶1的比例进行第二次提取，提取时间为1h，抽滤并回收滤液；合并两次滤液再用微孔滤膜进行抽滤，收集滤过液；旋转蒸发仪浓缩至总体积的l／3倍，备用。

2.2  标准曲线的制作

2.2.1  标准储备液的配制

精密称取干燥至恒重的盐酸小檗碱标准品1.00mg，置25mL棕色容量瓶中，加蒸馏水超声振荡使其完全溶解，定容后即得浓度为40mg／L的盐酸小檗碱标准储备溶液。

2.2.2  测定波长的确定

精密吸取所配制的40mg／L盐酸小檗碱标准溶液1mL置于分液漏斗中，依次加入3mL溴甲酚绿，4mL柠檬酸一柠檬酸钠缓冲液以及5mL氯仿进行萃取，充分摇匀后静置1h。静置时间到后，取三氯甲烷层，以三氯甲烷为空白对照，置于紫外分光光度计上，在200-700nm波长范围扫描，结果在414nm处有最大吸收峰，故确定其为测定波长。

2.2.3  绘制标准曲线

精密吸取40mg／L的盐酸小檗碱母液0mL，0.2mL，0.4mL，0.6mL，0.8mL，1.0mL，加无离子水至体积1.2mL，再加入3mL溴甲酚绿，4mL柠檬酸一柠檬酸钠缓冲液以及5mL氯仿进行萃取，充分摇匀后静置1h，取氯仿层414nm测定吸光度。以吸光度为纵坐标，盐酸小檗碱质量浓度为横坐标，绘制标准曲线。其线性回归方程为：y=0.0185x＋0.0003，相关系数为0.9933，表明浓度在0mg／L-33.3mg／L范围内与吸光度呈现良好线性关系，见图1。

2.2.4  样品浓度的测定

取lmL样品，再加入3mL溴甲酚绿，4mL柠檬酸一柠檬酸钠缓冲液以及5mL氯仿进行萃取，充分摇匀后静置1h，取氯仿层414nm测定吸光度。按照盐酸小檗碱标准曲线计算魔芋生物碱含量。

2.3  大孔树脂的预处理

用95％的乙醇浸泡大孔树脂24h，使其充分溶胀，装柱。然后用95％的乙醇液洗至流出液为纯水颜色且无白色浑浊现象，再用无离子水洗净乙醇，直至流出液无浑浊为止。

3  结果与分析

3.1  D101大孔吸附树脂对魔芋生物碱的静态吸附

精确称取1g经过预处理的大孔树脂，加入25mL浓度为28.6mg／mL的生物碱提取液，在速为100r／min摇床上进行静态吸附，每5分钟检测一次溶液中生物碱含量。结果表明（图2），在加入大孔树脂10min过后，溶液生物碱含量保持稳定，大孔树脂吸附达到饱和。因此大孔树脂的饱和吸附时间为10min，大孔树脂对魔芋生物碱的饱和吸附量可达152.5 mg／g。

3.2  D101大孔吸附树脂对魔芋生物碱的动态吸附性能及上样量的确定

为了研究D101大孔吸附树脂对魔芋生物碱的动态吸附性能，确定D101大孔吸附树脂的样品处理量，进行滴漏曲线试验。取一小型洗脱的柱，加入树脂体积为10mL，装柱，流速控制为0.5BV／h，分段收集，每5mL一管，并测定其生物碱含量，直至流出液生物碱浓度趋于稳定。以流出液体积为横坐标，以流出液生物碱含量为纵坐标轴，绘制滴漏曲线。图3表明，用质量浓度为91.8mg／mL魔芋生物碱提取液上样，流速为0.5BV／h时，在上样3个柱体积之后，柱子出现滴漏现象，在第5个柱体积时，柱子达到饱和吸附状态。因此大孔树脂最大上样量为177.4mg／mL。以这样的比例上样，可以保证柱子不发生滴漏现象。