大孔树脂吸附盐酸小檗碱的动力学研究

【摘要】 目的 研究盐酸小檗碱在大孔树脂ab8上的吸附动力学行为。方法 采用ab8树脂对盐酸小檗碱进行静态吸附，定时取样分析，研究吸附的动力学特性，分别考察了温度、溶液初始浓度、ph值等因素对吸附过程的影响。结果 盐酸小檗碱在ab8树脂上的吸附趋向于一级动力学过程，吸附速率常数随温度的降低而升高，随初始浓度和溶液ph的升高而增大。结论 该研究对盐酸小檗碱原料药的生产具有指导意义，为了提高吸附速率，生产上应适当地降低系统的温度，升高样品的浓度和ph。

【关键词】 盐酸小檗碱;吸附动力学;大孔树脂ab8

abstract:objective to study on adsorption kinetics of berberine hydrochloride on ab8 resin. methods static adsorption experiments were carried out to study kinetics properties by periodic factors of temperature，initial concentration and ph which affect adsorption process were investigated. results the adsorption rate appears to be the first order kinetics. and the adsorption rate constants increase with lower temperature，higher initial concentration and ph value. conclusion the results are significant in guiding the production of apis. in order to enhance the adsorption rate,it should be appropriate to reduce the system temperature,increase samples' concentration and ph.

　　key words:berberine hydrochloride;adsorption kinetics;macroporous resin ab8

　 盐酸小檗碱，又称黄连素，存在于小檗科等4科10属的多种植物中。对痢疾杆菌、大肠杆菌、肺炎双球菌、金葡菌、链球菌、伤寒杆菌及阿米巴原虫有抑制作用，临床主要用于肠道感染及菌痢等[1]。近年来，随着临床药 理学 的不断深入研究，陆续发现其还有抗心率失常、改善充血性心理衰竭、降血糖、降血脂、抗肿瘤等药理作用，被广泛地应用于心律失常、糖尿病、高脂血症、高血压、癌症等的 治疗 [2～5]。由于其独特的疗效，盐酸小檗碱原料药的需求一直保持较高的增长趋势。在盐酸小檗碱的提取纯化方面，目前多采用水、酸水或乙醇提取，然后加石灰乳，利用其可与药材中的黏液质生成难溶于水的钙盐的特性，与小檗碱分离;再调ph值使小檗碱转化成盐酸盐析出[1]。与传统的提取分离方法相比，大孔树脂吸附法具有操作工序简单，溶剂单一、污染小，产品纯度高的独特优势，在中药有效成分的分离纯化方面显示出广阔的应用前景。但目前有关大孔树脂吸附技术的研究主要侧重于应用研究方面，如树脂的筛选以提高吸附率，动态吸附工艺条件优化以提高产品的纯度和得率等[6～8]，而对其基础理论研究则相对较少。本文研究了ab8树脂对盐酸小檗碱吸附的动力学行为，并考察了温度、初始浓度、ph值等因素对吸附过程的影响，为大孔树脂分离盐酸小檗碱的产业化应用奠定基础。

　　1 仪器与材料

　　lc10at vp plus 高效液相色谱仪(日本岛津);dkz1型电热恒温振荡水槽(上海精宏实验设备有限公司);盐酸小檗碱对照品(批号：110713200609， 中国 药品生物制品检定所);盐酸小檗碱原料(内蒙古包头中药厂);ab8树脂(天津欧瑞生物科技有限公司);其余试剂均为分析纯。

　 　2 方法与结果

　　2.1 盐酸小檗碱的含量测定

　　2.1.1 色谱条件 色谱柱：diamonsil c18柱(4.6 mm×250 mm，5 μm);流动相：乙腈1 g·l-1磷酸(体积比50∶50)，内含1 g·l-1十二烷基磺酸钠;流速：1 ml·min-1;检测波长：265 nm。

　　2.1.2 对照品溶液的制备 精密称取干燥至恒重的盐酸小檗碱对照品11.1 mg，置50 ml量瓶中，用0.1 mol·l-1 hcl溶解并稀释至刻度，使盐酸小檗碱的浓度为0.222 mg·ml-1。摇匀，即得。

　　2.1.3 线性关系考察 分别精密吸取上述盐酸小檗对照品溶液3、6、9、12、15、18 μl，进样，按“2.1.1”项下色谱条件进行分析。以盐酸小檗碱的质量(x)为横坐标，峰面积(y)为纵坐标，绘制标准曲线，得回归方程为：y=3×106x-3.589×105，r=0.999 0。结果表明，盐酸小檗碱进样量在0.666～3.996 μg之间，线性关系良好。

　　2.1.4 盐酸小檗碱的含量测定 精密吸取各试验条件下的样品溶液(经0.45 μm微孔滤膜过滤)20 μl，按“2.1.1”项下色谱条件,测定溶液中盐酸小檗碱的含量。

　　2.2 静态吸附动力学 取ab8湿树脂2.0 g，平行3份，装入100 ml锥形瓶中，加入盐酸小檗碱溶液(盐酸小檗碱质量浓度为0.576 mg·ml-1)40 ml，在100次·min-1振速、27 ℃下进行吸附试验。每隔一段时间取样，经适当稀释后(稀释倍数见表1)，测定盐酸小檗碱的质量浓度， 计算 吸附量qt，并绘制静态吸附动力学曲线，结果见表1、图1、图2。表1 吸附时间对吸附量的影响

　　上述两式表明：盐酸小檗碱在ab8树脂上的吸附动力学更接近于一级动力学过程。

　　2.3 温度对吸附动力学的影响

　　取ab8湿树脂2.0 g，共3份，分别装入100 ml锥形瓶中，各加入盐酸小檗碱溶液(盐酸小檗碱质量浓度为0.576 mg·ml-1)40 ml，分别在27、37、47 ℃下振荡吸附，振速为100次· min-1。每隔一段时间取样，测定溶液中盐酸小檗碱的含量，计算吸附量。结果见图3。从图3可知，盐酸小檗碱在ab8树脂上的吸附平衡时间较长，属于中速吸附类型的树脂。随着温度的降低，平衡吸附量随之增加，这与热力学性质的研究相一致。

　　2.4 初始浓度对吸附动力学的影响

　　不同初始浓度对盐酸小檗碱在ab8树脂上的吸附过程影响见图4。

　　图4 不同初始浓度的吸附动力学曲线

　　figure 4 the kinetics curves of static adsorption at different initial concentrations

　　由图4可以看出，初始浓度对盐酸小檗碱在ab8树脂上的吸附过程影响较为明显，初始浓度越大，系统达到平衡所需的时间越短。

　　以langmuir一级动力学吸附方程研究ab8树脂在不同初始浓度下对盐酸小檗碱的吸附速率，拟合结果如下：

　　0.576 mg·ml-1：ln( 1-qt /9.37)=-1.348t

　　r2=0.962，k1=1.368 h-1

　　0.288 mg·ml-1：ln(1-qt/4.79)=-1.055t

　　r2=0.957，k1=1.055 h-1

　　0.192 mg·ml-1：ln(1-qt/3.30)=-1.037t

　　r2=0.959，k1=1.037 h-1

　　2.5 ph值对吸附动力学的影响

　　改变盐酸小檗碱溶液(盐酸小檗碱质量浓度为0.576 mg·ml-1)的ph值分别为2.0(用盐酸调节)、5.0( 自然 状态下ph值)、8.0(用40%氢氧化钠溶液调节)，在100次·min-1振速、27 ℃下静态吸附，定时取样，测定溶液中盐酸小檗碱的含量， 计算 吸附量。不同的ph值对盐酸小檗碱在ab8树脂上的吸附过程的影响结果见图5。

　　图5 不同ph值的吸附动力学曲线

　　figure 5 the kinetics curves of static adsorption at different ph

　　从图5可见，以一级动力学方程拟合不同ph值条件下ab8树脂吸附盐酸小檗碱的情况，结果如下：

　　ph2.0：ln( 1-qt/8.54)=-1.233t

　　r2=0.980，k1=1.233 h-1

　　ph5.0：ln( 1-qt/9.37)=-1.348t

　　r2=0.962，k1=1.368 h-1

　　ph8.0：ln( 1-qt/9.89)=-1.649t

　　r2=0.963，k1=1.649 h-1

　　可以看出，随着ph值的升高，吸附速率常数逐渐增加。

　 　3 讨论

　　3.1 盐酸小檗碱静态吸附动力学分析 通过对盐酸小檗碱在ab8树脂上的静态吸附行为研究，发现盐酸小檗碱在ab8树脂上的吸附过程更趋向于一级动力学过程，但是按照一级动力学方程拟合的直线在纵轴上的截距较大，推测液膜扩散不是影响吸附过程速率的唯一因素，吸附同时受液膜扩散控制和颗粒内扩散控制[6]。

　　3.2 温度对吸附动力学的影响 由于盐酸小檗碱在ab8树脂上的吸附为放热的物理过程，故降低温度有利于该吸附反应的进行。且温度越低，吸附速率常数越大，达到吸附平衡所需的时间越短。研究温度具体如何影响吸附动力学的工作正在开展中。

　　3.3 初始浓度对吸附动力学的影响 初始浓度对盐酸小檗碱在ab8树脂上的吸附过程影响较为明显，初始浓度越大，系统达到平衡所需的时间越短。这是由于浓度越大，传质推动力越大，从而加快了传质速率的缘故。在本实验范围内，平衡吸附量随着初始浓度的增大而增大。

　　3.4 ph值对吸附动力学的影响 随着ph值的升高，盐酸小檗碱在ab8树脂上的平衡吸附量逐渐增加。这是由于盐酸小檗碱在酸性条件下成盐，在碱性条件下成为游离的盐酸小檗碱分子，而大孔吸附树脂不带任何功能基，对于盐类的吸附能力很低，对游离分子的吸附则较好[11]所致。

【 参考 文献 】
　[1] 肖崇厚.中药化学[m].上海：上海 科学 技术出版社,1996:142-144.

　　[2] 宣波.小檗碱对大鼠实验性心肌梗塞的保护作用[j].