Anreicherung der gesamten Flavonoide aus Cistanche Deserticola durch MOF-Materialien

Abstrakt Cistanche deserticola YC MaAls traditionelles „Lebensmittel und Medizin“-Heilkraut zeichnet es sich durch seine Flavonoide aus, die immunmodulatorische und antioxidative Wirkungen haben. In dieser Studie untersuchten wir die Leistung verschiedener MOFs bei der Anreicherung und Trennung der gesamten FlavonoideCistanche deserticola Y. C. Ma und die optimalen Adsorptions- und Auflösungsbedingungen. Fünf MOFs, [Zn(Nicotinat)2]n, MIL-101(Cr), MIL-101(Fe), MIL-53(Fe) und MOF-5, wurden synthetisiert durch hydrothermale Synthese und charakterisiert durch PXRD, FT-IR, SEM und TG, um die genaue Synthese sicherzustellen, und die Adsorptions- und Desorptionsmengen unter verschiedenen Bedingungen wurden als Indizes für die Bewertung der Adsorptions- und Desorptionsleistung herangezogen. Nach dem Screening wurde festgestellt, dass das Zinknicotinat-Koordinationspolymer [Zn(Nicotinat) 2]n ([Zn(NA)2]) die beste Gesamtleistung aufweist, und die optimalen Adsorptions- und Desorptionsbedingungen wurden ermittelt. Die Ergebnisse zeigten, dass die optimalen Adsorptionsbedingungen eine Adsorptionszeit von 6 Stunden, ein pH-Wert der Probenstammlösung von 5,0 und eine Konzentration der Probenstammlösung von 2,20 mg∙mL-1 sowie eine Adsorptionsmenge von waren gesamtFlavonoide von Cistanchis sinensisdurch [Zn(NA)2] betrug 62,91 mg∙mL-1. Die optimale Desorptionsbedingung war eine 30 %ige Ethanollösung und die Desorptionsrate betrug 45,52 %. Die Reinheit der gesamten Flavonoide in Cistanche stieg nach Adsorption und Desorption von 9,33 % auf 48,23 %. Die kristalline Form von [Zn(NA)2] vor und nach Adsorption und Desorption wurde durch PXRD als stabil charakterisiert. Die Experimente zeigten, dass [Zn(NA)2] eine hohe Adsorptionsleistung mit effizienter Anreicherung und Reinigung von Flavonoiden aus Cistanche aufwies. Daher verfügen MOFs über ein breites Anwendungsspektrum als neue Materialien für die Anreicherung und Trennung von Wirkstoffen in der traditionellen chinesischen Medizin.

Schlüsselwörter:Metallorganische Gerüste (MOFs);Cistanche deserticola;Gesamtflavonoide

KRÄUTER-CISTANCHE MIT HOHEM NIVEAUFlavonoide

Cistanche deserticola YC Ma[1] ist eine Pflanze, die im Katalog „Food and Medicine Homology“ der National Health Commission[2] aufgeführt ist. Er ist als „Wüstenginseng“ bekannt[3] und hat viele Funktionen, wie zStärkung der ImmunitätUndNeuroprotektion[4-9]. Seine Hauptwirkstoffe sind Flavonoide, die vielfältige biologische Aktivitäten haben, wie zentzündungshemmende und immunsystemregulierende Wirkung[10-13]. Herkömmliche Trennmethoden haben viele Nachteile, wie z. B. eine umständliche Bedienung und einen Lösungsmittelverbrauch[14-17]. Metallorganische Gerüstmaterialien (MOFs) wurden aufgrund ihrer großen spezifischen Oberfläche und starken Adsorptionskapazität umfassend untersucht und zeigten ihr Potenzial im Bereich der Adsorption und Trennung der traditionellen chinesischen Medizin[18-26]. In dieser Studie wurde das Zinknikotinat-Koordinationspolymer ([Zn(NA)2]) als Adsorbens ausgewählt, um dessen Adsorptionswirkung auf Gesamtflavonoide aus Cistanche deserticola und die optimalen Adsorptions- und Analysebedingungen zu untersuchen. Ziel war es, theoretische Unterstützung für die Trennung und Anreicherung der Gesamtflavonoide aus Cistanche deserticola bereitzustellen, die Anwendung von MOF-Materialien bei der Anreicherung und Trennung in der traditionellen chinesischen Medizin zu erweitern und eine wirtschaftliche, umweltfreundliche und effiziente Trennungs- und Reinigungsmethode zu entwickeln.

1 Experimenteller Teil

1.1 Instrumente und Reagenzien

Cistanche deserticola, gekauft von der Beijing Tongrentang Pharmacy; Rutin, Standardsubstanz, gekauft von der China Food and Drug Administration; Niacin, analytische Qualität, gekauft von Tianjin Bodi Chemical Co., Ltd.; Natriumhydroxid; wasserfreies Ethanol; Natriumnitrit; Zinksulfat-Heptahydrat; Aluminiumnitrat; Chromnitrat-Nonahydrat; Eisenchlorid-Hexahydrat; Terephthalsäure; Flusssäure; Zinknitrat-Hexahydrat; DMF waren alle inländischer analytischer Qualität. TU-1901 UV-sichtbares Spektrophotometer, Beijing Puxi General Instrument Co., Ltd.; XRD-6000Röntgendiffraktometer, Shimadzu Corporation, Japan; Kaltfeldemissions-Rasterelektronenmikroskop Hitachi S4800, HITACHI Corporation, Japan; FTIR-650 Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer, Beijing Puxi General Instrument Co., Ltd.; Thermogravimetrischer Analysator SDT Q600, TA Corporation, USA;

1.2 Synthese von MOF-Materialien

1.2.1 Synthese des Nicotinat-Zink-Koordinationspolymers [Zn(Nicotinat)2]n([Zn(NA)2])

Referenzmethode [28]: 2,336 g (8,14 mmol) ZnSO4∙7H2O abwiegen, 15 ml entionisiertes Wasser hinzufügen und mit Ultraschall auflösen. Nehmen Sie 1,00 g (8,13 mmol) Nikotinsäure, geben Sie 5 ml DMF und 10 ml wasserfreies Ethanol hinzu, mischen Sie 30 Minuten lang, übertragen Sie die gemischte Lösung in einen Reaktor und reagieren Sie 10 Stunden lang bei 120 Grad . Filtern Sie das Produkt, waschen Sie es mit entionisiertem Wasser und heißer Ethanollösung und trocknen Sie es 12 Stunden lang bei 150 Grad, um [Zn(NA)2] als weißen Feststoff zu erhalten.

1.2.2 Synthese von MIL-101(Fe)

Siehe [29], 1,350 g (0,024 mol) Eisenchlorid-Hexahydrat und 0,412 g (2,45 mmol) Terephthalsäure genau abwiegen, 30 m DMF zugeben, 30 Min. rühren auflösen, in einem Hydrothermalreaktor 20 Stunden lang bei 110 Grad reagieren lassen, auf natürliche Weise abkühlen lassen, das Produkt mit DMF waschen, es zweimal mit 70 Grad heißer Ethanollösung reinigen, jeweils 2 Stunden lang, und das gereinigte Produkt 8 Stunden lang bei 150 Grad trocknen um ein rotbraunes festes Pulver zu erhalten.

1.2.3 Synthese von MIL-101 (Cr)

Wiegen Sie 2,699 g (16,06 mmol) Terephthalsäure, 1,101 g (2,75 mmol) Cadmiumnitrat-Nonahydrat und 100 µL Flusssäure genau ab, geben Sie sie in 30 ml entionisiertes Wasser und rühren Sie 30 Minuten lang, um eine gleichmäßige Lösung zu erhalten. Übertragen Sie es in einen Reaktor und halten Sie es 8 Stunden lang bei 220 Grad, kühlen Sie es auf natürliche Weise ab, filtrieren und waschen Sie das Produkt und trocknen Sie es über Nacht in einem Ofen bei 150 Grad [30], um ein graugrünes festes Pulver zu erhalten.

1.2.4 Synthese von MOF-5

Wiegen Sie 0,356 g (2,12 mmol) Terephthalsäure und 1,662 g (5,60 mmol) Zinknitrat-Hexahydrat genau ab, geben Sie 40 ml DMF hinzu und rühren Sie die Lösung, bis sie klar ist, reagieren Sie in einem Autoklaven bei 130 Grad 4 Stunden lang, auf natürliche Weise abkühlen lassen, mehrmals mit DMF waschen, 12 Stunden lang durch Dichlormethan ersetzen, um einen weißen Pulverfeststoff zu erhalten, trocknen und die Probe bei 160 Grad für die spätere Verwendung aktivieren [31-32].

1.2.5 Synthese von MIL-53 (Fe)

{{0}}.473 g (1,75 mmol) Eisenchlorid-Hexahydrat und 0,291 g (1,73 mmol) Terephthalsäure abwiegen und in 38 ml DMF auflösen, in einem Autoklaven bei 170 Grad 15 Stunden lang reagieren lassen , auf natürliche Weise abkühlen lassen und mehrmals mit DMF-Lösungsmittel waschen, um einen hellorangen pulverförmigen Feststoff zu erhalten. 12 Stunden lang bei 150 Grad trocknen[33].

1.3 Bestimmung des Gesamtflavonoidgehalts in Proben

1.3.1 Erstellung der Rutin-Standardkurve

Wiegen Sie 10,0 mg der Rutin-Standardprobe genau ab, lösen Sie sie in 70 % Ethanol auf und verdünnen Sie sie auf 100 ml, um eine {{ {15}}.100 mg∙mL-1 Standardlösung. Nehmen Sie 0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5 ml davon Standardlösung, 0,4 ml 5 %ige NaNO2-Lösung zugeben, 6 min reagieren lassen; dann 0,4 ml 10 %ige Al(NO3)3-Lösung hinzufügen, erneut 6 Minuten reagieren lassen; Anschließend 4 ml 4 %ige NaOH-Lösung hinzufügen, in einen 10-ml-Messkolben auffüllen und 15 Minuten stehen lassen. Messen Sie die Absorption bei 510 nm. Die passende Beziehung zwischen Absorption A und Rutin-Massenkonzentration C wurde ermittelt: C=0.08637A + 0.000701 (Abbildung 1), und der Korrelationskoeffizient betrug 0,9992, was darauf hinweist, dass Rutin eine gute lineare Korrelation aufweist der Bereich von 0~0,045 mg∙mL-1.

1.3.2 Bestimmung des Probeninhalts

Nehmen Sie eine geeignete Menge Cistanche-Deserticola-Pulverprobe und extrahieren Sie sie 2 Stunden lang mit 70 %iger Ethanollösung bei 25 Grad entsprechend einem bestimmten Fest-Flüssigkeits-Verhältnis. Entfernen Sie nach der Filtration das Ethanol durch Rotationsverdampfung und stellen Sie das Volumen auf 250 ml ein. Nehmen Sie 1 ml der Farbentwicklungslösung und bestimmen Sie deren Absorption. Der Gesamtgehalt an Flavonoiden in Cistanche deserticola wurde nach Formel (1) berechnet [27]:

W=C×V×N/m (1) Wobei: V das Verdünnungsvolumen der Probenlösung in ml darstellt; W stellt den gesamten Flavonoidgehalt in der Probe dar, mg∙g-1; C stellt die Konzentration der Flavonoide in der Probenlösung dar, mg∙mL-1; m stellt die Probenmasse g dar; N stellt das Verdünnungsvielfache dar.

Abb. 1 Standardkurve von Rutin

1.4 Statischer Adsorptions- und Desorptionstest der gesamten Flavonoide in Cistanche deserticola durch MOFs

1.4.1 Herstellung eines Rohextrakts der gesamten Flavonoide in Cistanche deserticola

Wiegen Sie 5 g der Pulverprobe von Cistanche deserticola ab, geben Sie 150 ml 70 %iges Ethanol hinzu, extrahieren Sie 2 Stunden lang bei 60 Grad und erhalten Sie den Rohextrakt der gesamten Flavonoide in Cistanche deserticola. In diesem Versuchsschema betrug der Gesamtgehalt an Flavonoiden in Cistanche deserticola 51,67 mg∙g-1 und die Reinheit 9,33 %.

1.4.2 MOFs statischer Adsorptions- und Desorptionstest

Wiegen Sie 100,0 mg jedes der fünf MOF-Materialien genau ab und geben Sie sie in ein 50-ml-Zentrifugenröhrchen. Fügen Sie dann 35 ml Rohextrakt hinzu und führen Sie eine Ultraschalldispersion durch. 24 Stunden lang bei 150 U/min auf einem Schüttler bei 25 Grad adsorbieren. Nach der Adsorption zentrifugieren und 1 ml des Überstands extrahieren, um den gesamten Flavonoidgehalt zu bestimmen und so die gesamte Flavonoidadsorptionsmenge jedes MOF-Materials zu berechnen.

Das MOF-Material wurde nach Erreichen des Adsorptionsgleichgewichts mit entionisiertem Wasser gewaschen und 2 0 ml Desorptionslösung hinzugefügt. Das Material wurde auf einen Schüttler mit konstanter Temperatur bei 25 Grad gestellt und 24 Stunden lang bei 150 U/min desorbiert. Nach der Desorption zentrifugieren und 1 ml des Überstands extrahieren, um den gesamten Flavonoidgehalt in der Desorptionslösung zu bestimmen. Basierend auf den obigen Schritten wurden die Gleichgewichtsadsorptionsmenge, die Desorptionsmenge und die Desorptionsrate der fünf MOF-Materialien für die gesamten Flavonoide berechnet[34]. Qe=(C0− Ce)×Vi/m (2)

Qd=Cd×Vd/m (3)

Rd(%)=Qd/Qe×100 % (4)

Wobei: m das Gewicht der MOFs darstellt, g; Qd stellt die Desorptionsmenge dar, mg∙g{{0}}; Qe stellt die Gleichgewichtsabsorptionsmenge dar, mg∙g-1; Cd stellt die Konzentration der Desorptionslösung dar, mg∙mL-1; Rd stellt die Desorptionsrate dar, %; C0 stellt die Anfangskonzentration der Adsorptionslösung dar, mg∙mL-1; Ce stellt die Gleichgewichtskonzentration der Adsorptionslösung dar, mg∙mL-1; Vd stellt das Volumen der Desorptionslösung dar, ml; Vi stellt das Volumen der Probenlösung in ml dar.

1.5 Bestimmung der optimalen Adsorptionsbedingungen von [Zn(NA)2] an Cistanche deserticola

1.5.1 Kinetische Kurve der statischen Adsorption

Wiegen Sie 1,0 g der [Zn(NA)2]-Probe genau ab, geben Sie 200 ml Rohextrakt aus Cistanche deserticola hinzu und adsorbieren Sie es auf einem Schüttler bei 25 Grad und 150 U/min. Nehmen Sie in einem bestimmten Zeitintervall 1 ml Überstand zur Analyse heraus, um den Gehalt an Gesamtflavonoiden zu bestimmen. Geben Sie gleichzeitig weiterhin frische Lösung hinzu, bis das Adsorptionsgleichgewicht erreicht ist.

1.5.2 Einfluss der Adsorptionsmitteldosierung auf die Adsorption der gesamten Flavonoide in Cistanche deserticola

Wiegen Sie 20, 60, 100, 140, 180 und 200 mg [Zn(NA)2] genau ab, fügen Sie 35 ml Extraktlösung hinzu und zentrifugieren Sie nach Erreichen des Adsorptionsgleichgewichts und entnehmen Sie 1 ml Überstand zur Analyse und Bestimmung des Gesamtflavonoidgehalts .

1.5.3 Zusammenhang zwischen der Adsorption der gesamten Flavonoide in Cistanche deserticola und der Anfangskonzentration der Probe. Bereiten Sie die Probenlösung des rohen Flavonoidextrakts von Cistanche deserticola mit Konzentrationen von 0.64, 1.28, 1.76, 2.20, 2.84 und 3.6 mg∙mL-1 vor und fügen Sie 100 mg [Zn(NA)2 hinzu ], adsorbieren Sie 6 Stunden lang, zentrifugieren Sie, nehmen Sie 1 ml Überstand zur Analyse und Bestimmung und berechnen Sie die Adsorption von [Zn(NA)2] für die gesamten Flavonoide.

1.5.4 Zusammenhang zwischen der Adsorption der Gesamtflavonoide von Cistanche deserticola und dem pH-Wert der Probenlösung

Das Experiment wählte eine Probenlösung mit einer Konzentration von 2,20 mg∙mL-1 und stellte den pH-Wert der Probenlösung auf 3,0, 4,0 ein. , 5.{{10}}, 6.0, 7.0 und 8.0. Nach 6 Stunden Adsorption erreichte die Adsorption einen vollständigen Zustand und 1 ml des Überstands wurde zur Analyse zentrifugiert. Anschließend wurde die Adsorption von [Zn(NA)2] an den gesamten Flavonoiden berechnet.

1.6 Bestimmung der optimalen Desorptionsbedingungen von [Zn(NA)2] an Cistanche deserticola

1.6.1 Einfluss der Desorptionsleistung und verschiedener Desorptionslösungen

Für die Oszillationsdesorption von [Zn(NA)2] im Adsorptionsgleichgewicht wurde die Auswirkung der Auswahl von Ethanol, n-Butanol, Methanol und Ethylacetat als Desorptionslösungen auf die Desorptionsleistung von [Zn(NA)2] untersucht.

1.6.2 Auswirkung des Desorptionseffekts auf die Ethanolkonzentration

[Zn(NA)2] wurde im Adsorptionsgleichgewicht desorbiert, und die Wirkung einer wässrigen Ethanollösung mit einem Volumenanteil der Desorptionsflüssigkeit von 10 %, 30 %, 50 %, 70 % und 90 % auf die Desorptionswirkung von [Zn(NA)2] wurde desorbiert )2] wurde untersucht. Die optimalen Analysebedingungen wurden ermittelt.

1.5.2 Einfluss der Adsorptionsmitteldosierung auf die Adsorption der gesamten Flavonoide in Cistanche deserticola

Wiegen Sie 20, 60, 100, 140, 180 und 200 mg [Zn(NA)2] genau ab, fügen Sie 35 ml Extraktlösung hinzu und zentrifugieren Sie nach Erreichen des Adsorptionsgleichgewichts und entnehmen Sie 1 ml Überstand zur Analyse und Bestimmung des Gesamtflavonoidgehalts .

1.5.3 Zusammenhang zwischen der Adsorption der gesamten Flavonoide in Cistanche deserticola und der Anfangskonzentration der Probe. Bereiten Sie die Probenlösung des rohen Flavonoidextrakts von Cistanche deserticola mit Konzentrationen von 0.64, 1.28, 1.76, 2.20, 2.84 und 3.6 mg∙mL-1 vor und fügen Sie 100 mg [Zn(NA)2 hinzu ], adsorbieren Sie 6 Stunden lang, zentrifugieren Sie, nehmen Sie 1 ml Überstand zur Analyse und Bestimmung und berechnen Sie die Adsorption von [Zn(NA)2] für die gesamten Flavonoide.

1.5.4 Zusammenhang zwischen der Adsorption der Gesamtflavonoide von Cistanche deserticola und dem pH-Wert der Probenlösung

Das Experiment wählte eine Probenlösung mit einer Konzentration von 2,20 mg∙mL-1 und stellte den pH-Wert der Probenlösung auf 3,0, 4,0 ein. , 5.{{10}}, 6.0, 7.0 und 8.0. Nach 6 Stunden Adsorption erreichte die Adsorption einen vollständigen Zustand und 1 ml des Überstands wurde zur Analyse zentrifugiert. Anschließend wurde die Adsorption von [Zn(NA)2] an den gesamten Flavonoiden berechnet.

1.6 Bestimmung der optimalen Desorptionsbedingungen von [Zn(NA)2] an Cistanche deserticola

1.6.1 Einfluss der Desorptionsleistung und verschiedener Desorptionslösungen

Für die Oszillationsdesorption von [Zn(NA)2] im Adsorptionsgleichgewicht wurde die Auswirkung der Auswahl von Ethanol, n-Butanol, Methanol und Ethylacetat als Desorptionslösungen auf die Desorptionsleistung von [Zn(NA)2] untersucht.

1.6.2 Auswirkung des Desorptionseffekts auf die Ethanolkonzentration

[Zn(NA)2] wurde im Adsorptionsgleichgewicht desorbiert, und die Wirkung einer wässrigen Ethanollösung mit einem Volumenanteil der Desorptionsflüssigkeit von 10 %, 30 %, 50 %, 70 % und 90 % auf die Desorptionswirkung von [Zn(NA)2] wurde desorbiert )2] wurde untersucht. Die optimalen Analysebedingungen wurden ermittelt.