大孔樹脂-綜述

對大孔吸附樹脂的初步認識大孔樹脂（macroporousresin）又稱全多孔樹脂，聚合物吸附劑，它是一類以吸附為特點，對有機物具有濃縮、分離作用的高分子聚合物。1964年，Rohm&Haas公司開發(fā)了對硼進行選擇性絡合吸附的吸附樹脂AmberliteXE-243,這可看作是最早開發(fā)的吸附樹脂。60年代末，日本三菱化成公司也開發(fā)生產了DiaionHP系列的大孔吸附樹脂。中國吸附樹脂的研究工作開展于1974年，現已有H系列、CHA系列、NKA系列等多個系列產品。大孔樹脂是由聚合單體和交聯劑、致孔劑、分散劑等添加劑經聚合反應制備而成。聚合物形成后，致孔劑被除去，在樹脂中留下了大大小小、形狀各異、互相貫通的孔穴。因此大孔樹脂在干燥狀態(tài)下其內部具有較高的孔隙率，且孔徑較大，在100~1000nm之間，故稱為大孔吸附樹脂。一、 吸附原理大孔吸附樹脂是以苯乙烯和丙酸酯為單體，加入乙烯苯為交聯劑，甲苯、二甲苯為致孔劑，它們相互交聯聚合形成了多孔骨架結構。樹脂一般為白色的球狀顆粒，粒度為20?60目,是一類含離子交換集團的交聯聚合物，它的理化性質穩(wěn)定，不溶于酸、堿及有機溶劑，不受無機鹽類及強離子低分子化合物的影響。大孔吸附樹脂是一種不含離子交換基團，具有大孔結構的高分子吸附劑。其吸附性能與活性炭相似，它所具有的吸附性，可能與范德華力或氫鍵有關。由于是分子吸附，因而解吸容易。因此，欲分離的天然產物可依其分子體積的大小及吸附力的強弱，在一定規(guī)格的大孔吸附樹脂上，以適當的溶劑洗脫而達到分離的目的[1]二、 吸附條件和解吸附條件吸附條件和解吸附條件的選擇直接影響著大孔吸附樹脂吸附工藝的好壞，因而在整個工藝過程中應綜合考慮各種因素，確定最佳吸附解吸條件。影響樹脂吸附的因素很多，主要有被分離成分性質（極性和分子大小等）、上樣溶劑的性質（溶劑對成分的溶解性、鹽濃度和PH值）、上樣液濃度及吸附水流速等。常、極性較大分子適用中極性樹脂上分離，極性小的分子適

用非極性樹脂上分離；體積較大化合物選擇較大孔徑樹脂；上樣液中加入適量無機鹽可以增大樹脂吸附量；酸性化合物在酸性液中易于吸附，堿性化合物在堿性液中易于吸附，中性化合物在中性液中吸附；一般上樣液濃度越低越利于吸附；對于滴速的選擇，則應保證樹脂可以與上樣液充分接觸吸附為佳。影響解吸條件的因素有洗脫劑的種類、濃度、 pH值、流速等。洗脫劑可用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等，應根據不同物制裁在樹脂上吸附力的強弱，選擇不同的洗脫劑和不同的洗脫劑濃度進行洗脫；通過改變洗脫劑的pH值可使吸附物改變分子形態(tài)，易于洗脫下來；洗脫流速一般控制在0.5?5mL/min。三、 理化性質大孔吸附樹脂是通過物理吸附從溶液中有選擇地吸附有機物質， 從而達到分離提純的目的。其理化性質穩(wěn)定，不溶于酸、堿及有機溶劑，對有機物選擇性好，不受無機鹽類及強離子、低分子化合物存在的影響，在水和有機溶劑中可吸附溶劑而膨脹。四、 分離原理大孔吸附樹脂為吸附性和篩選性原理相結合的分離材料。大孔吸附樹脂的吸附實質為一種物體高度分散或表面分子受作用力不均等而產生的表面吸附現象，這種吸附性能是由于范德華引力或生成氫鍵的結果。同時由于大孔吸附樹脂的多孔結構使其對分子大小不同的物質具有篩選作用。通過上述這種吸附和篩選原理，有機化合物根據吸附力的不同及分子量的大小，在大孔吸附樹脂上經一定溶劑洗脫而達到分離、純化、除雜、濃縮等不同目的。吸附樹脂的表面發(fā)生吸附作用后，會使樹脂表面上溶質的濃度高于溶劑內溶質的濃度，其結果引起體系內放熱和自由能的下降。一般說來，吸附分為物理吸附和化學吸附兩大類。五、 分類大孔吸附樹脂按其極性大小和所選用的單體分子結構不同， 可分為非極性、中極性和極性三類。

非極性大孔吸附樹脂非極性大孔吸附樹脂是由偶極矩很小的單體聚合制得的不帶任何功能基，孔表的疏水性較強，可通過與小分子內的疏水部分的作用吸附溶液中的有機物，最適于極性溶劑中吸附非極性物質，也稱為芳香族吸附劑，例如苯乙烯、二乙烯苯聚合物。中等極性大孔吸附樹脂中等極性大孔吸附樹脂是含酯基的吸附樹脂， 且多功能團的甲基丙烯酸酯作為交聯劑。其表面兼有疏水和親水兩部分。既可極性溶劑中吸附非極性物質，又可由非極性溶劑中吸附極性物質，也稱為脂肪族吸附劑，例如聚丙烯酸酯型聚合物。極性大孔吸附樹脂極性大孔吸附樹脂是指含酰胺基、氰基、酚羥基等含氮、氧、硫極性功能基的吸附樹脂，它們通過靜電相互作用吸附極性物質，如丙烯酰胺。六、樹脂型號樹脂種類眾多，型號各異，性能差異大。樹脂型號主要有：美國Rohn&hass公司生產的AmberliteXAD系列與日本三菱合成工業(yè)公司生產的DiaionHP-10、-20、-30、-40、-50（非極性）其它牌號吸附樹脂還有：ParapetP-S、ParapetQ、ParapetR、ParapetS、ParapetN、Chromosorb系列等；中國主要的樹脂有天津農藥股份有限公司的D系列，上海試劑廠101、102、402等，南開大學化工廠產品D系列、H系列、AB-8（弱極性）和上海醫(yī)藥工業(yè)研究院SIP系列等。大孔吸附樹脂是一類新型的非離子型高分子吸附劑，樹脂通常依其極性分為非極性、弱極性、極性3類，樹脂的結構一般為苯乙烯、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、丙烯酸或氧化氮類。樹脂吸附性能的優(yōu)劣是由其化學和物理結構決定的，同一型號大孔吸附樹脂對有效部位吸附能力強弱的規(guī)律為：以藥材計，生物堿>黃酮〉酚性成分〉無機物，不同樹脂結構對不同物質吸附

效果不同，通過研究DM-130、LSA-10、LSA-20型吸附樹脂對黃酮類化合物的吸附分離研究，發(fā)現DM-130吸附樹脂是一種對黃酮類化合物具有優(yōu)良吸附性能的吸附劑。研究人員比較了10種大孔吸附樹脂對銀杏葉黃酮的吸附性能及吸附動力學過程。篩選實驗表明， D-及DA-型樹脂對多糖的吸附作用較單糖和雙糖大。AB-8樹脂對皂苷的吸附容量較蛋白質、糖大。一般大孔吸附樹脂吸附符合以下規(guī)律：非極性物質在極性介質 （水）內被非極性吸附劑吸附，極性物質在非極性介質中被極性吸附劑吸附，帶強極性基團的吸附劑在非極性溶劑里能很好的吸附極性化合物。聚苯乙烯樹脂一般適用于非極性和弱極性物質的化合物，如皂苷類和黃酮類；聚丙烯酸類樹脂，一般帶有酯基或酰氨基，對中極性和極性化合物如黃酮醇和酚類的吸附較好。七、預處理和再生預處理新購樹脂可能含有分散劑、致孔劑、惰性溶劑等化學殘留,所以使用前要進行預處理。將大孔樹脂用乙醇浸漬24小時,在裝柱前,若是國產的樹脂,由于其粒度不是很均勻,先用類似于中藥制劑里的“水飛法”將比較細小的顆粒漂去,然后再進行裝柱,用乙醇洗脫,洗至流出液在試管中用水稀釋不渾濁時為止。最后用水反復洗滌至無明顯乙醇氣味即可。上樣大孔吸附樹脂采用濕法上樣,為保證分離效果,上樣液應當進行一定的預處理,可將樣品液過濾或者離心,有必要的話也可以離心之后再過濾一次;同時加入樣品液后，需要檢查柱的飽和性,可以用HPLC,TLC等手段進行檢測。洗脫常用的洗脫劑是水、甲醇、乙醇等。為了達到滿意的效果,可用幾種不同濃度洗脫劑洗脫,并根據分離物的極性、溶解性,以確定最佳洗脫濃度,筆者用大孔吸附樹脂分離提取川芎當歸中的阿魏酸,在大孔吸附樹脂上加樣后,用水洗脫至還原糖的反應成陰性,再改用40%乙醇洗脫,基本能洗脫完全。洗脫劑加入樹脂后,應有一段時間進行平衡,根據樣品多少以及樹脂效能確定具體時間,洗脫時速度控制在0.5?5ml/min，洗脫液分別進行回收，經檢測后，再將組分合并。

樹脂的再生樹脂經過反復使用后,樹脂表面或內部殘留著許多非吸附性成分或吸附性雜質,使樹脂顏色變深,柱效降低,這時需要進行樹脂的再生,可先用水或95%的乙醇洗柱,而后進行大孔吸附樹脂的預處理。當樹脂受到嚴重污染時,可先用3%HCl溶液，繼用5%NaOH溶液對樹脂做深度處理。經多次使用后,有時柱床擠壓過緊,或樹脂顆粒部分破碎而影響流速,可從柱中取出樹脂,盛于一個較大容器中用水漂洗除去小顆粒和懸浮雜質,再重新裝柱。八、影響吸附率因素吸附樹脂對有機物的去除效果與樹脂本身的結構性質、吸附質的結構以及吸附處理過程中的操作條件有著密切的關系。大孔吸附樹脂極性的影響遵從類似物吸附類似物的原則，根據吸附物質的極性大小選擇不同類型的大孔吸附樹脂。極性較大的化合物一般適用于在中極性的樹脂上分離；極性小的化合物適用于在非極性的樹脂上分離。極性大小是一個相對概念，要根據分子中基團（如羥基）與非極性基團（如烷基、苯環(huán)、環(huán)烷母核等）的數量與大小來確定；對于未知化合物，可通過一定的預試驗及 TLC而大致確定。大孔吸附樹脂孔徑的影響大孔吸附樹脂是多孔性物質，其孔徑特性可用比表面積 （S）、孔體積（V）和計算所得的平均半徑（r）來表征。假定孔道為圓柱形，則三者關系r=2V/S，V可由壓汞儀測得，S可由比表面積測定儀測得。被分離成分通過樹脂的孔道而擴散到樹脂的內表面而被吸附。大孔吸附樹脂孔徑的大小，直接影響不同大小的分子自由進入，從而使樹脂具有選擇性。因此，只有當孔徑對于被分離成分足夠大時，比表面積才能充分發(fā)揮作用，即大孔吸附樹脂比表面積越高，而平均孔徑小。其吸附速度越慢，解吸越不夠集中，雜質的分離效果也就越差。

大孔吸附樹脂強度的影響大孔吸附樹脂強度與孔隙率有直接關系，也和制備工藝有關。這類樹脂在酸堿中體積變化不大，在溶媒中則有一定程度的溶脹。一般大孔吸附樹脂孔隙率越高，孔體積越大，則強度越差。大孔吸附樹脂的強度直接影響樹脂的使用壽命，從而影響著大孔吸附樹脂法工藝的成本。吸附流速的影響對于同一濃度的上樣溶液，吸附流速過大，樹脂的吸附量就會降低。但吸附流速過小，吸附時間就會增加，在實際應用中，應綜合考慮來確定最佳吸附流速，既要使大孔吸附樹脂的吸附效果好，又要保證較高的工作效率。溫度的影響物理吸附和化學吸附都是放熱過程，所以只要吸附已經達到平衡，增加溫度無論是物理吸附量還是化學吸附量都會降低。但是由于化學吸附在低溫時往往末達到平衡，而升高溫度會使吸附速度增快，所以對于化學吸附來說，在低溫時常會出現吸附量隨溫度升高而增加的情況，直到真正達到平衡以后，吸附量才又隨溫度升高而下降。其它組分存在時的影響當溶液中存在二種以上溶質時，往往會引起一種溶質易吸附而使另一種溶質的吸附量降低，一般來講，對混合溶質的吸附較純溶質的吸附效果差。九、精致純化黃酮類化合物精制純化劉中秋等［2用］大孔吸附樹脂法富集保和丸中的橙皮苷，將保和丸提取液上大孔吸附樹脂柱,用50%乙醇洗脫，使保和丸中的主要有效成分橙皮苷保留率達到96.5%。與原工藝劑型比較，大孔吸附樹脂富集橙皮苷等黃酮類成分不僅吸附快、

解吸度高，而且具有吸附容量大、洗脫率高、樹脂再生簡化等優(yōu)點。高紅寧等［3］采用紫外分光光度法測定苦參中總黃酮的含量，研究了AB-8型大孔吸附樹脂對苦參總黃酮的吸附性能及原液濃度、pH值、流速、洗脫劑的種類對吸附性能的影響，結果AB-8型樹脂對苦參總黃酮的適宜吸附條件為原液質量濃度0.285mg/ml、pH值為4、流速每小時3倍樹脂體積、洗脫劑用50%乙醇時，解吸效果較好，表明用AB-8,型樹脂精制苦參總黃酮是可行的。大孔吸附樹脂法還用于復方抑抗靈片中淫羊藿苷測定的樣品制備上，該法減少了分離轉移過程中的損耗，可選擇性吸附淫羊藿苷，純化樣品，既利于準確定量，又利于色譜柱的保護。皂苷精制純化蔡雄等［4］用大孔吸附樹脂吸附技術純化人參總皂苷，將人參提取液上大孔吸附樹脂柱，用蒸餾水及50%乙醇依次洗脫，人參總皂苷富集于50%乙醇洗脫液部分，洗脫率在90%以上。純化前總固體物中人參總皂苷含量為14.9%，純化后總皂苷固體物中人參總皂苷含量為60.1%，從精制程度、解吸度方面分析，大孔吸附樹脂適宜于人參總皂苷的分離、純化。金京玲等［5］用大孔吸附樹脂法提取蒺藜總皂苷，將蒺藜的提取液上D-101型大孔樹脂柱，用水洗至流出液無色后，用80%乙醇洗脫至薄層檢查無蒺藜總皂苷為止。這樣制得的蒺藜總皂苷可有效去除糖類等水溶性雜質及大部分脂溶性雜質，皂苷的收率也明顯優(yōu)于傳統方法。杜江等⑹將D3520型大孔吸附樹脂用于黃褐毛忍冬總皂苷的提取分離并與原工藝有機溶劑提取法進行了比較，結果顯示，前者總皂苷純度、收率均明顯高于原法，且工藝簡化，成本降低。周萍等⑺用AB-8型大孔吸附樹脂對枸骨葉藥材中總皂苷進行富集和純化，用50%和70%乙醇為解吸溶劑，結果枸骨葉中總皂苷的樹脂保留率為98.5%。袁海龍等［8］將大孔吸附樹脂法應用于測定梔子金花丸中梔子苷的含量，用高效液相色譜(HPLC)法檢測大孔吸附樹脂處理過的樣品液，操作步驟少，色譜柱污染少，柱壓低，具有分離度高，重現性好，專屬、靈敏的特點。生物堿精制純化傳統上，分離純化生物堿一般用陰離子交換樹脂，因解吸時需要用酸、堿或鹽類洗脫劑，會引入雜質，給后來的分離帶來不便。換用大孔吸附樹脂則可避免此類問題⑼。羅集鵬［10］用大孔吸附樹脂對黃連藥材及其制劑中小檗堿進行富集，并用HPLC法進行定量分析，結果表明D-101型大孔吸附樹脂對醛式或醇式小檗堿具有良好的吸附作用，且不易被弱堿水解吸附，含0.5%硫酸的5%甲醇解吸附能力最強。在左金丸中吳茱萸生物堿成分對小檗堿的富集和HPLC分離均無明顯影響。以上說明大孔吸附樹脂對水溶性生物堿有很好的富集作用，且不受其他脂溶性成分的影響。楊樺等［11］采用大孔吸附樹脂，比較并篩選烏頭類總生物堿的提取分離最佳工藝條件。將川烏水提取液制備成8ml/g濃縮液，上柱，測定總生物堿含量，該方法可以從樣品中分離出85%以上的烏頭類生物堿，同時除去浸膏總量82%的水溶性固體雜質，對提高天然藥物復方制劑中有效成分的含量，減小服用劑量具有重要的意義。晏亦林等［12］將四逆湯提取液上大孔吸附樹脂，水洗后用70%乙醇洗脫。四逆湯精制后樣品的薄層色譜（TLC）檢測結果表明，經大孔樹脂處理后3味藥的主要成分基本能檢出，大孔吸樹脂處理前后的樣品的HPLC圖譜峰位、峰形基本相似。藥理試驗表明，四逆湯與大孔吸附樹脂精制的四逆湯均能顯著提高間羥胺處理的小鼠血清一氧化氮（NO）水平，二者無顯著差異。其他水溶性化合物臧琛等［13］用抗感顆粒中芍藥苷的含量為指標，比較了醇沉、超濾及大孔吸附樹脂3種方法的精制效果，結果芍藥苷含量依次為醇沉法＞大孔吸附樹脂法＞超濾法。劉榮華等［14］對大孔吸附樹脂提取膽紅素的工藝進行了考察,在應用CDA-40型大孔吸附樹脂、pH值為5~6、吸附劑用量為4g/10ml膽汁、硫酸銨鹽濃度70%、攪拌吸附時間為4h的條件下，膽紅素的提取率達85%以上,純度達93%,且工藝簡便、大孔吸附樹脂再生容易。陳延清［15］用7種不同種類的大孔吸附樹脂來精制樂脈膠囊，用HPLC法測定丹參素、芍藥苷的含量，結果顯示,用樹脂精制后提取物的含固率顯著降低，丹參素的損失很大，芍藥苷在部分樹脂的保留率低于80%。大孔吸附樹脂在天然藥物的分離、富集方面有著廣泛的應用前景，并日益顯示出其獨特的作用。目前在天然藥物化學成分分離方面最常用的樹脂有D-101，DA-201,AB-8,H103，LD605,CDA-40，D1300型等，還有NKA和SIP系列。目前大孔吸附樹脂在苷類成分分離方面應用較廣，在其他類化學成分的分離方面應用研究有待深入。應用大孔吸附樹脂可將天然藥物的有效成分分離出來，特別有利于解決天然藥物大、黑、粗的問題。隨著在天然藥物化學成分提取、分離、富集中的進一步應用，大孔吸附樹脂必將有利于天然藥物制劑工藝的改進，有利于促進天然藥物現代化研究的進程。參考文獻[1]李嘉蓉?天然藥物化學試驗[M].北京：中國醫(yī)藥科技出版社,1998.25-27劉中秋.大孔樹脂吸附法富集保和丸中橙皮苷的工藝研究[J].中成藥，20101,23(