钱时权，石亚中，戚翠红，孙晓侠，伍亚华，汪张贵，许 晖

（蚌埠学院生物与食品工程系，安徽蚌埠 233030）

大孔树脂对山葡萄渣白藜芦醇静态吸附与解吸工艺条件优化

钱时权，石亚中，戚翠红，孙晓侠，伍亚华，汪张贵，许 晖

（蚌埠学院生物与食品工程系，安徽蚌埠 233030）

研究了大孔树脂AB-8、D4020、DM130、HPD600对山葡萄渣白藜芦醇的静态吸附和解吸特性，然后以AB-8大孔树脂为研究对象，在单因素实验的基础上对其吸附条件进行了响应面法优化，最后对AB-8大孔树脂的解吸条件进行了探讨。结果表明：与另外3种大孔树脂相比，大孔树脂AB-8对白藜芦醇具有较好的吸附和解吸性能。吸附时间和温度对白藜芦醇吸附效果影响极显著，pH则影响显著，得到山葡萄渣白藜芦醇AB-8大孔树脂吸附最佳工艺参数为pH6.4、吸附时间4.2h、温度25.8℃，在此条件下，吸附量达到89.05mg/g。采用75%乙醇对山葡萄渣白藜芦醇解吸2.5h时，解吸率为85.77%。

大孔树脂，白藜芦醇，吸附与解吸特性，工艺优化

白藜芦醇是一种多酚类化合物，具有多种生物学活性及药理作用。研究表明它具有抗癌[1-2]、抗菌[3]、抗 衰 老[4]、预 防 心 脏 病[5]、降 血 脂[6]和 抗 艾 滋 病[7]等 作用，特别是具有很强的抗肿瘤活性及对心血管系统的作 用[8-11]，已 经 成 为 食 品 及 医 药 行 业 研 究 的 热 点 。研究表明[12-14]，葡萄中白藜芦醇含量较高。我国葡萄资源比较丰富。如何将葡萄渣中的白藜芦醇分离纯化出来，变废为宝，将具有很高的经济价值与现实意义。白藜芦醇的分离纯化方法很多，其中大孔树脂法近年来发展比较迅速。由于大孔树脂具有物理化学稳定性高、吸附选择性强、不受无机物存在的影响、再生简便、解吸条件温和、使用周期长、易构成闭路循环、运行费用低等优点，目前已被广泛应用于生化物质的分离纯化[15-18]。研究以山葡萄渣为原料，探讨大孔树脂对山葡萄渣白藜芦醇吸附与解吸工艺条件，为进一步纯化山葡萄渣白藜芦醇提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

山葡萄渣（除去果肉后的葡萄皮和葡萄籽混合物，经干燥后过80目筛） 购自蚌埠市农贸市场；白藜芦醇标准品（纯度98%） 山东泓捷生物科技有限公司；大孔树脂D4020、AB8、MD130、HpD600 购自天津南开大学化工厂；浓盐酸、氢氧化钠、无水乙醇、甲醇、丙酮 均为分析纯。

751紫外分光光度计 上海光学仪器厂；超声波萃取仪 上海生析超声仪器有限公司；旋转蒸发仪上海予华仪器设备有限公司。

1.2 样品的制备[19]

称取山葡萄渣干粉5g于250mL锥形瓶中，加入150mL 80%的乙醇和丙酮溶液（体积比1∶1），超声10min（功率400W），提取液5000r/min离心10min，上清液经浓缩旋转蒸至浸膏状，溶于50mL 95%乙醇，制成白藜芦醇粗提液。

1.3 大孔树脂的预处理[20]

将1g大孔树脂用95%浸泡24h，采用乙醇湿法装柱，用95%乙醇反复冲洗，至流出的乙醇液无白色浑浊为止，然后以大量蒸馏水洗去乙醇。

1.4 大孔树脂的选择[21]

采用静态吸附和解吸的方式进行筛选，具体过程如下：分别称取1g预处理好的4种大孔树脂置于150mL三角瓶中，加入40mL质量浓度为10mg/mL的白藜芦醇粗提物，置摇床中在25℃以120r/min中振荡以达到吸附平衡，然后用去离子水清洗，再加入95%乙醇置摇床中在30℃以120r/min中振荡进行解吸，每个实验重复3次。测定吸附和解吸溶液的白藜芦醇的浓度。

1.5 静态吸附实验

1.5.1 单因素实验 在吸附时间为4h，温度为25℃时，设定pH（4、5、6、7、8）；在pH6，温度为25℃时，设定吸附时间（2、3、4、5、6h）；在pH6，吸附时间为4h时，设定温度（15、20、25、30、35、40、45℃）。研究AB-8大孔树脂对山葡萄渣白藜芦醇吸附量的影响。

1.5.2 响应面实验 根据单因素实验，选取pH、吸附时间、温度为自变量，以吸附量为响应值，进行Box-Behnken设计，见表1，然后根据实验结果，进行响应面分析并对最佳条件进行验证。

表1 Box-Behnken实验因素与水平表Table 1 Factors and levels of Box-Behnken desigh

1.5 静态解吸实验

其他条件不变时，分别在乙醇体积分数（55%、65%、75%、85%、95%）和解吸时间（1.5、2.5、3.5、4.5、5.5h）时考虑AB-8大孔树脂对山葡萄渣白藜芦醇解吸效果的影响。

1.6 白藜芦醇含量、吸附量和解吸率的测定

白藜芦醇的浓度测定采用分光光度法。测定不同浓度标准白藜芦醇样品在测定不同浓度标准白藜芦醇样品在306nm下的吸光度值，以吸光度值为横坐标，浓度为纵坐标，经回归计算白藜芦醇标准曲线方程为：y=0.1308x+0.0039，R2=0.9997。式中，x为吸光度，y为白藜芦醇含量（mg/L）。

吸附量和解吸率的计算公式如下[22]：

式中，Q为吸附量（mg/g）；C0和Ce分别为样品的初始浓度和吸附平衡时的浓度（mg/mL）；V为吸附时加入的样品的体积（mL）；m是树脂的干重（g）；D为解吸率（%）；Cd解吸液中白藜芦醇浓度（mg/mL）；Vd为解吸液体积（mL）。

2 结果与分析

2.1 4种大孔树脂的比较选择

大孔吸附树脂的吸附和解吸能力与其物理化学性质有关。分别考察了4种不同物理化学性质大孔树脂对山葡萄渣白藜芦醇的吸附和解吸性能，结果见表2。

白藜芦醇含有多个酚羟基，是极性较强的分子。一般来说，树脂的极性、比表面积、孔径以及与被吸附分子的极性、分子大小是影响吸附效果的主要因素。由表2可知，与D4020、MD-130和HPD600相比，由于AB-8型大孔树脂的平均孔径和比表面面积较大，其吸附量和解吸率分别达到了85.02mg/g和84.51%，对白藜芦醇有较好的吸附和解吸性能。因此，选择AB-8大孔树脂用于分离纯化白藜芦醇。

2.2 单因素实验

2.2.1 白藜芦醇溶液pH对AB-8大孔树脂吸附山葡萄渣白藜芦醇的影响 由图1（a）可知，在pH6时，吸附率最高，达到86.77%；当pH超过6时，吸附率逐渐下降。说明AB-8大孔树脂对pH有一定的选择性，吸附环境的pH影响大孔树脂的吸附效果。结果显示，AB-8大孔树脂在弱酸及近中性时吸附效果较好，这可能与白藜芦醇的酸碱度及AB-8大孔树脂具有的弱极性特性有关。因此，选用pH6。

2.2.2 吸附时间对AB-8大孔树脂吸附山葡萄渣白藜芦醇的影响 结果见图1（b），当吸附时间在2～4h时，白藜芦醇的吸附量随时间的延长而增大，当吸附时间为4h时，大孔树脂对山葡萄渣白藜芦醇的吸附作用最强，吸附量达到最大，此后，随着吸附时间的延长，吸附量基本维持不变。

表2 4种大孔树脂的物理性质及吸附和解吸性能Table 2 Physical properties and adsorption and desorption properties of four kinds of macroporous resins

2.2.3 温度对AB-8大孔树脂吸附山葡萄渣白藜芦醇的影响 从图1c可以看出，当温度低于25℃时，吸附量随温度的升高而增大，温度为25℃时，吸附量最大。当温度超过25℃后，进一步提高温度，吸附量反而下降。这可能是由于温度的升高改变了山葡萄渣白藜芦醇的特性，而不利于大孔树脂吸附，从而造成吸附量下降。

图1 白藜芦醇溶液pH、吸附时间和温度对静态吸附效果的影响Fig.1 Effect of pH，time of static adsorption and temperature on static adsorption to resveratrol

2.3 响应面设计方案及结果

为进一步优化AB-8大孔树脂对山葡萄渣白藜芦醇的吸附条件，选取pH（A）、吸附时间（B）和温度（C）为自变量，以吸附量Y为响应值进行响应面分析。

实验结果如表3所示。根据表3中数据，采用SAS软件进行回归分析，得到二次方程模型为：

Y=-401.821+28.5325A+64.9575B+20.439C-1.77375A2-1.9425AB+0.0865AC-7.8638B2+0.5375BC-0.4512C2。

对表3中的实验结果进行统计分析，得到的方差分析结果如表4所示。由表4可知，模型极显著（p＜0.01），并且失拟项不显著（p=0.5301＞0.05），R2=0.9922表明此模型能解释99.22%响应变化，回归方程拟合程度良好，因此模型可以真实地拟合和预测实际情况。从回归方程系数显著性检验可知：一次项B、C影响极显著，A影响显著。即吸附时间和温度影响极显著，pH影响显著。二次项B2和C2影响极显著，A2影响显著，交互项BC影响极显著，AB影响显著，AC影响不显著。通过表3中p值可以判断3个因素对白藜芦醇吸附效果影响的主次顺序为吸附时间＞温度＞pH。

表3 Box-Behnken设计实验结果Table 3 Results of Box-Behnken design

表4 方差分析Table 4 Variance analysis

2.4 响应面分析及优化

由图2（a）可知，当固定温度为25℃时，当pH一定时，吸附量随着吸附时间的延长先增加，达到一定吸附量后，吸附量先维持不变而后略有下降，而当吸附时间一定时，pH对吸附量的影响不明显。由图2（b）可知，当固定pH为6时，当吸附时间不变时，吸附量随着温度的升高呈先增后减的趋势。温度一定时，吸附量随着吸附时间的延长先慢慢增加，达到一定值后又慢慢降低。由图2（c）可知，当固定吸附时间为4h，当pH不变时，温度在20~30℃范围内，吸附量随着温度的升高先增加后，当吸附量达到极大值后，继续升高温度，吸附量反而会下降。当温度不变时，pH在5～7范围内对吸附量的影响不明显。根据回归方程，经SAS软件分析，得出山葡萄渣白藜芦醇大孔树脂吸附最佳工艺参数为pH6.36、吸附时间4.23h、温度25.78℃，得到吸附量理论值为89.58mg/g。为验证模型的可靠性，考虑到实际操作，在pH6.4、吸附时间4.2h、温度25.8℃下进行3组重复验证实验，验证实验得到的吸附量含量平均值为89.05mg/g，平均误差为1.47%，小于5%，实验值与理论值基本吻合，说明该模型真实可靠，能较好地预测山葡萄渣白藜芦醇大孔树脂吸附效果。

2.6 乙醇体积分数和解吸时间对AB-8大孔树脂解吸山葡萄渣白藜芦醇的影响

为研究山葡萄渣白藜芦醇静态解吸特性，实验采用乙醇作为解吸液，研究体积分数对山葡萄渣白藜芦醇解吸效果的影响。由图3（a）可知，不同体积分数的乙醇对山葡萄渣白藜芦醇的解吸效果不同，当乙醇体积分数为55%～75%时，随着乙醇体积分数的增大，白藜芦醇的解吸率增大，乙醇体积分数超过75%后，继续增大乙醇体积分数时，解吸率反而下降。因此，采用体积分数为75%的乙醇对白藜芦醇进行解吸为宜。当采用75%乙醇解吸2.5h时（图3b），解吸率达到为85.77%，当继续延长解吸时间，白藜芦醇解吸率基本保持不变。因此，解吸时间选择2.5h。

图2 交互作用对白藜芦醇吸附效果影响的响应曲面图Fig.2 Response surface plots of interaction effects on adsorption to resveratrol

图3 乙醇体积分数、解吸时间对静态解吸效果的影响Fig.3 Effect of volume fraction of ethanol and time of desorption on static desorption

3 结论

3.1 4种大孔树脂吸附和解吸山葡萄渣白藜芦醇的特性比较表明，大孔树脂AB-8对白藜芦醇有较好的吸附和解吸性能，吸附量和解吸率分别为85.02mg/g和84.51%。

3.2 采用Box-Behnken实验设计，结合吸附量与pH、吸附时间和温度的二次多项式多元回归模型。通过分析可知，吸附时间和温度影响对吸附量影响极显著，pH影响显著。吸附时间对白藜芦醇吸附效果影响最大，其次是温度，pH则最小。得到山葡萄渣白藜芦醇大孔树脂吸附最佳工艺参数为pH6.4、吸附时间4.2h、温度25.8℃，在此条件下，通过验证实验，得到的吸附量为89.05mg/g，实验值与理论值基本吻合，该模型真实可靠，能较好地预测山葡萄渣白藜芦醇大孔树脂吸附效果。

3.3 采用75%乙醇对山葡萄渣白藜芦醇解吸2.5h时，解吸率达到为85.77%。

[1]Venuti V，Cannavà C，Cristiano M C，et al.A characterization study of resveratrol/sulfobutyl ether- β -cyclodextrin inclusioncomplex and in vitro anticancer activity[J].Colloids and Surfaces B：Biointerfaces，2014，115：22-28.

[2]Mohanty R K ， Thennarasu S， Mandal A B.Resveratrol stabilized gold nanoparticles enable surface loading of doxorubicin and anticancer activity[J].Colloids and Surfaces B：Biointerfaces，2014，114：138-143.

[3]Chan M M.Antimicrobial effect of resveratrol on dermatophytes and bacterial pathogens of the skin[J].Biochemical Pharmacology，2002，63（2）：99-104.

[4]Kasiotis K M，Pratsinis H，Kletsas D，et al.Resveratrol and related stilbenes：Their anti-aging and anti-angiogenic properties [J].Food and Chemical Toxicology，2013，61：112-120.

[5]Pace-Asciak C R，Hahn S，Diamandis E P，et al.The red wine phenolics trans-resveratrol and quercetin block human platelet aggregation and eicosanoid synthesis：Implications for protection against coronary heart disease[J].Clinica Chimica Acta，1995，235（2）：207-219.

[6]Wang B，Sun J，Li X，et al.Resveratrol prevents suppression of regulatory T-cell production，oxidative stress，and inflammation of mice prone or resistant to high-fat diet-induced obesity[J]. Nutrition Research，2013，33（11）：971-981.

[7]Clouser C L，Chauhan J，Bess M A，et al.Anti-HIV-1 activity of resveratrol derivatives and synergistic inhibition of HIV-1 by the combination of resveratrol and decitabine[J].Bioorganic& Medicinal Chemistry Letters，2012，22（21）：6642-6646.

[8]Frombaum M，Le Clanche S，Bonnefont-Rousselot D，et al. Antioxidant effects of resveratrol and other stilbene derivatives on oxidative stress and NO bioavailability：Potential benefits to cardiovascular diseases[J].Biochimie，2012，94（2）：269-276.

[9]Dolinsky V W，Dyck J R B.Calorie restriction and resveratrol in cardiovascular health and disease[J].Biochimica et Biophysica Acta（BBA）-Molecular Basis of Disease，2011，1812（11）：1477-1489.

[10]Lee Y，Park I，Lee Y，et al.Resveratrol contributes to chemosensitivity of malignant mesothelioma cells with activation of p53[J].Food and Chemical Toxicology，2014，63：153-160.

[11]Kim T H，Shin Y J，Won A J，et al.Resveratrol enhances chemosensitivity of doxorubicin in multidrug-resistant human breast cancer cells via increased cellular influx of doxorubicin[J]. Biochimica et Biophysica Acta（BBA）-General Subjects，2014，1840（1）：615-625.

[12]Casas L，Mantell C，Rodríguez M，et al.Extraction of resveratrolfrom the pomace ofPalomino finograpesby supercritical carbon dioxide[J].Journal of Food Engineering ，2010，96（2）：304-308.

[13]González-Barrio R，Vidal-Guevara M L，Tomás-Barberán F A，et al.Preparation of a resveratrol-enriched grape juice based on ultraviolet C-treated berries[J].Innovative Food Science& Emerging Technologies，2009，10（3）：374-382.

[14]Hasan M M，Yun H，Kwak E，et al.Preparation of resveratrolenriched grape juice from ultrasonication treated grape fruits[J]. Ultrasonics Sonochemistry，2014，21（2）：729-734.

[15]Li B，Wang C，Chen X，et al.Highly specific separation for antitumor Spiropreussione A from endophytic fungal[Preussia sp.] fermentation broth by one-step macroporous resins AB-8 treatment [J].Journal of Chromatography B，2013，938：1-7.

[16]Xiong Q，Zhang Q，Zhang D，et al.Preliminary separation and purification of resveratrol from extract of peanut（Arachis hypogaea） sprouts by macroporous adsorption resins[J].Food Chemistry，2014，145：1-7.

[17]Yang J，Zhang L，Zhu G，et al.Separation and enrichment of major quinolizidine type alkaloids from Sophora alopecuroides using macroporous resins[J].Journal of Chromatography B，2014，945-946：17-22.

[18]Zhao Z，Zhang J，Chen X，et al.Separation of tungsten and molybdenum using macroporous resin：Equilibrium adsorption for single and binary systems[J].Hydrometallurgy，2013，140：120-127.

[19]钱时权，石亚中，伍亚华，等.纤维素酶-超声波辅助有机溶剂提取山葡萄渣中白藜芦醇的研究[J]. 食品工业科技，2012，33（3）：210-213.

[20]李春美，钟朝辉，窦宏亮，等.大孔树脂分离纯化柚皮黄酮的研究[J]. 农业工程学报，2006，22（3）：153-157.

[21]孟宪军，李颖畅，宣景宏，等.AB-8大孔树脂对蓝莓花色苷的动态吸附与解吸特性研究[J]. 食品工业科技，2007，28（12）：94-96.

[22]张素华，王正云. 大孔树脂纯化芦笋黄酮工艺的研究[J].食品科学，2006，27（2）：182-186.

Optimization of adsorption and desorption of static macroporous resin to resveratrol of grape pomace

QIAN Shi-quan，SHI Ya-zhong，QI Cui-hong，SUN Xiao-xia，WU Ya-hua，WANG Zhang-gui，XU Hui
（Department of Bioengineering and Food，Bengbu College，Bengbu 233030，China）

Properties of adsorption and desorption of four kinds of macroporous resins （AB-8 ， D4020 ，DM130 and HPD600） were investigated.Then，taking AB-8 macroporous resin as an objective，adsorption conditions were optimized using response surface methodology on basis of single factor experiment.Finally ，desorption conditions were also studied.The results indicated that，comparing to other three kinds of macroporous resins，AB-8 macroporous resin was a suitable resin for adsorption and desorption experiments.Time of adsorption and temperature had extremely significant effect on adsorption amount of resveratrol，pH have a significant impact on it.The optimum conditions for adsorpting resveratrol were found to be at 25.8℃ for 4.2h with pH6.4. Under these conditions ，the adsorption amount was 89.05mg/g and the desorption rate was 85.77% ，when using 75%ethanol eluting for 2.5 hours．

macroporous resin；resveratrol；property of adsorption and desorption；process optimization

TS209

B

1002-0306（2014）22-0221-05

10.13386/j.issn1002-0306.2014.22.040

2013－12－23

钱时权（1979-），男，在读博士，讲师，主要从事天然产物开发与食品生物技术方面的研究。

安徽省高等学校省级自然科学研究项目（KJ2013Z196）；安徽省高等学校省级食品科学与工程特色专业建设点资助（20101091）；安徽省食品科学与工程教学团队项目资助（20101094）。