管烽偉 顧美娟
摘? ?要:以質量分數為58%左右的茄尼醇半成品為原料提取精品茄尼醇,探討了活性炭的用量、脫色溫度、硅膠目數、流動相比例對實驗結果的影響。實驗結果表明:當活性炭加入量為3 g,脫色溫度為70 ℃,200~300 目的硅膠為固定相,V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶9的混合液為流動相,所得洗脫液進行重結晶后,可將茄尼醇含量提純至91.5%以上。
關鍵詞:茄尼醇;提取;層析
茄尼醇[1]是一種不飽和的聚異戊二烯醇,屬四倍半萜醇,具有特殊的全反式鏈式結構,分子式為C45H74O,分子質量為630,熔點41.5~42.5 ℃,易溶于乙醚、丙酮,烴類等有機溶劑,不溶于水,無光學活性,廣泛存在于高等植物、哺乳動物和微生物體內,煙葉、馬鈴薯葉和桑葉中含量突出,尤其是煙葉中茄尼醇含量高達0.03%~3%。該物質本身具有抗菌、消炎、抗?jié)兒椭委熜难芗膊〉茸饔?,同時也是用于合成輔酶Q10、維生素K、抗癌增效劑SDB等的藥用中間體原料。
由于高純度茄尼醇是合成輔酶Q10的重要原料,因此輔酶Q10的市場直接決定于茄尼醇的市場情況。輔酶Q10在醫(yī)藥、保健和化妝品領域中應用十分廣泛,歐美諸國和日本等發(fā)達國家,已把人體內輔酶Q10含量的高低作為衡量身體健康與否的重要指標。隨著國際市場上輔酶Q10建議用量的提高和需求量的日益增大,國際市場對茄尼醇的需求量也與日俱增。由于我國煙草種植面積和產量均居世界首位,因此發(fā)展茄尼醇產業(yè)有著得天獨厚的優(yōu)勢。目前,國內外提取茄尼醇的方法有超臨界CO2萃取法、硫脲包合法、聚合態(tài)共沉淀法、動態(tài)軸向壓縮色譜法和模擬移動床動態(tài)軸向壓縮色譜法等方法[2-5],但是也存在一些不足:超臨界CO2萃取法和硫脲包合法無法達到高純度茄尼醇的要求,聚合態(tài)共沉淀法具有靶向性的高分子基團的化合物價格高,并且具有靶向性的高分子化合物性質不穩(wěn)定,比較容易變性,此方法很難實現工業(yè)化生產。動態(tài)軸向壓縮色譜法和模擬移動床動態(tài)軸向壓縮色譜法對設備的要求比較嚴格,鑒于實際情況,實驗室中不適合采用。本研究采用柱層析法提取高純度茄尼醇。
前期,筆者[6]已經對煙草中的粗品茄尼醇含量提純至58%,本實驗主要是在前期的研究基礎上,繼續(xù)對58%的茄尼醇進行提純研究。
1? ? 實驗部分
1.1? 實驗裝置
實驗裝置如圖1~2所示。
1.2? 原料及儀器
1.2.1? 原料及試劑
茄尼醇半成品(質量分數58%左右),乙酸乙酯、乙腈(分析純),石油醚(60~90),活性炭,硅膠(200~300 目),石英砂。
1.2.2? 儀器
LC-1100型高效液相色譜儀(安捷倫公司),C18反相柱(安捷倫公司),數顯智能控溫磁力攪拌器(鞏儀市英峪華儀器廠),旋轉蒸發(fā)儀(天津玻璃儀器廠),冷凝管,三頸燒瓶,柱層析裝置(自行設計,見圖2)。
1.3? 分析方法
Agilent LC-1100型高效液相色譜儀,DAD紫外檢測器,檢測器波長210 nm;流動相為甲醇和乙醇,體積比例1∶1,流速為1 mL/min;柱溫30 ℃。
1.4? 實驗步驟
茄尼醇半成品在圖1脫色裝置中經過脫色處理后,過濾除去活性炭,取濾液進一步到圖2柱層析裝置中進行層析,分段收集層析液并進行分析,將收集到茄尼醇濃度最高的溶液進一步重結晶,得到精品茄尼醇。
2? ? 實驗結果與討論
2.1? 脫色實驗
2.1.1? 活性炭的加入量選擇
稱取茄尼醇半成品5 g,溶解于40 mL層析液[V(石油醚)∶ V(乙酸乙酯)=9∶1]中,溶解均勻后倒入250 mL三頸燒瓶3中,再向其中加入活性炭,控制加熱磁力攪拌器4的溫度為70 ℃,攪拌回流30 min,用布氏漏斗將懸濁液中的活性炭濾掉,濾液用高效液相色譜進行分析,分別控制加入活性炭的量分別為2 g,3 g,4 g,實驗結果如表1所示。
從表1可以看出,當活性炭的加入量為2 g時,濾液顏色仍為黃色,即脫色不充分;當活性炭的加入量為3 g和4 g時,濾液顏色均變?yōu)榈S色,即脫色充分;從表中還可以看出茄尼醇的含量不隨活性炭的加入量增加而變化,故選擇活性炭的加入量為3 g。
2.1.2? 脫色溫度的選擇
稱取茄尼醇半成品5 g,溶解于40 mL層析液[V(石油醚)∶ V(乙酸乙酯)=9∶1]中,溶解均勻后倒入250 mL三頸燒瓶中,再向其中加入活性炭3 g,控制加熱磁力攪拌器4的溫度分別為60 ℃、70 ℃、80 ℃,攪拌回流30 min,用布氏漏斗將懸濁液中的活性炭濾掉,濾液用高效液相色譜進行分析,實驗結果如表2所示。
從表2可以看出,當脫色溫度為60 ℃時,濾液顏色為黃色,當溫度在70 ℃以上時,濾液顏色為淺黃色,說明脫色較充分,但是當溫度為80 ℃時,茄尼醇含量有所下降,此時,有部分茄尼醇被氧化,因此,選擇脫色溫度為70 ℃。
2.2.1? 洗脫液比例的選擇
取硅膠150 g(200~300 目)注入圖2的柱層析裝置中,將脫色所得的濾液進行層析實驗,分別控制流動相為石油醚與乙酸乙酯的混合液[V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶9]、石油醚與乙酸乙酯的混合液[V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=2∶9]、石油醚[V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=0∶9]洗脫,觀察色帶,收集洗脫液,實驗結果如表3所示。其中,t0段、t1段和t2段分別代表不同的色帶,峰號代表出峰次序,1為茄尼醇以前的所有雜質峰的質量分數總合,2代表茄尼醇的質量分數,3代表茄尼醇后的一個雜質的質量分數。
實驗結果表明,當洗脫液為V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶9的混合液時層析時色帶顏色區(qū)分比較明顯,當洗脫液為V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=2∶9的混合液時層析時色帶顏色區(qū)分不明顯,而當當洗脫液為V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=0∶9時,色帶顏色區(qū)分較明顯,但是流動相流速較慢,因此選擇洗脫液為V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶9的混合液,此時,茄尼醇的最高質量分數可達到90.321 8%。
2.2.2? 硅膠目數的選擇
取硅膠150g注入圖2的柱層析裝置中,將脫色所得的濾液進行層析實驗,控制流動相為石油醚與乙酸乙酯的混合液[V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶9],分別選擇硅膠目數為200~300 目和100~200 目進行試驗。實驗結果如表4所示。
從表4可以看出,當硅膠目數為200~300目時進行實驗比較合適。
2.3? 精制實驗
取收集到的t2段洗脫液500 mL,用旋轉蒸發(fā)儀濃縮后加入乙腈溶解,放入-5 ℃的冰箱中靜置過夜,過濾,干燥得到微黃色的晶體,采用高效液相色譜對晶體進行分析。其中,茄尼醇的質量分數為91.532 1%,高效液相圖譜如圖3所示。
3? ? 結語
本實驗探討了茄尼醇半成品制備精品茄尼醇的方法,分析了活性炭的用量、脫色溫度、硅膠目數、流動相比例對實驗結果的影響。當取5 g茄尼醇半成品加入3 g活性炭時,控制脫色溫度為70℃進行脫色,取此時的濾液以200~300 目的硅膠為固定相,V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶9的混合液為流動相進行層析,收集相應濾液進行精制,可得到91.5%以上的茄尼醇。本實驗所用的工藝方法與傳統(tǒng)的方法相比,能耗低、過程比較簡單,符合當今綠色化工的原則,可以為精品茄尼醇生產放大研究提供依據。
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Study on the extraction of fine Solanesol
Guan Fengwei1, Gu Meijuan2
(1.Chemical Engineering Institute, Nanjing Technology University, Nanjing 211800, China;
2.Academic Affairs Office, Nanjing Polytechnic Institute, Nanjing 210048, China)
Abstract:Solanesol was refined from the semi-finished materials(the massfraction of solanesol about 58%) in this paper. The amount of activated carbon, decolorization temperature, silica gel number and the mobile phase ratio were investigated. The results of experiment showed that about 91.5% purity of solanesol can be achieved with the optimal conditions, which as follows: the amount of activated carbon was 3 g, decolorization temperature was 70 ℃, silica gel number was 200~300 m, and the mobile phase was V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶9.
Key words:Solanesol; extract ; chromatography