الجزء: القسط: امتصاص عالي الكفاءة لجليكوسيدات فينيليثانويد على الكربون ميسوبوروس

جهة الاتصال: Audrey Hu Whatsapp / hp: 0086 13880143964 البريد الإلكتروني:audrey.hu@wecistanche.com

هيلين شو ، ونجينغ باي ، وشويهتشين لي ، وجينلي تشانغ

جليكوسيدات فينيلثانويدهي المركبات النشطة الرئيسية لCistanche tubulosa（انقر للحصول على المنتجات） ، ومن المرغوب فيه للغاية الحصول على تنقية عالية من جليكوسيدات فينيليثانويد عن طريق الامتزاز من مستخلصاتها. لاستكشاف كفاءة امتصاص جليكوسيدات فينيلثانويد ، وهي مادة امتزاز جديدة للفصل الفعال وتنقية جليكوسيدات فينيلثانويد (جليكوسيدات فينيليثانويد) منCistanche tubulosaتم استكشافه. تمت مقارنة الكربونات المسامية الثلاثة للكربون متوسط ​​المسام (CMK -3) ، والكربون المسامي غير المنظم (DMC) ، والكربون المسامي المكعب ثلاثي الأبعاد (CMK -8) لامتصاص جليكوسيدات فينيليثانويد. وفي الوقت نفسه ، تم التحقيق في متساوي درجة حرارة الامتزاز ، وحركية الامتزاز ، وتحسين ظروف الامتزاز. أشارت النتائج إلى أن CMK -3 أظهر قدرة امتصاص أعلى تبلغ 358.09 ± 4.13 مجم / جم بسبب مساحة سطحه العالية ، وحجم المسام الكبير ، والمجموعات الوظيفية المحتوية على الأكسجين. يمكن وصف البيانات التجريبية بدقة باستخدام نموذج لانجمير ونموذج الدرجة الثانية الزائف. اقترح نموذج الانتشار داخل الجسيمات أن خطوات الحد من معدل الامتزاز كانت الانتشار داخل الجسيمات.

المقدمة

Cistanche tubulosa كان نباتًا طفيليًا من Orobanchaceae (Li et al. ، 2016 ؛ Wang X. et al. ، 2017) ، ونما بشكل أساسي على جذور نباتات Tamarix وأنواع Calotropis (Zhang W. وآخرون ، 2016 ؛ Yan et al. ، 2017). تم تسجيل Cistanche tubulosa في الأصل في Shen Nong's Chinese Materia Medica في كاليفورنيا. 100 قبل الميلاد تطلب نمو وزراعة Cistanche tubulosa ظروفًا بيئية قاسية ، وزُرعت على نطاق واسع في الأراضي القاحلة والصحاري في نصف الكرة الشمالي ، مثل مقاطعات شينجيانغ ومنغوليا الداخلية وقانسو وتشينغهاي ومنطقة نينغشيا ذاتية الحكم في الصين. (أنت وآخرون ، 2016).Cistanche tubulosaكان عشبًا منشطًا صينيًا ثمينًا كان له وظائف تغذية الكلى ، ومكافحة الشيخوخة ، وتعزيز جوهر الدم ، وترطيب الأمعاء الغليظة لتحرير البراز (Gu et al. ، 2016 ؛ Shimada et al. ، 2017 ؛ Cui et al. ، 2018) ، وقد اشتهرت باسم"الجينسنغ في الصحاري"(Song et al.، 2016؛ Wang et al.، 2018). تم تسجيل Cistanche tubulosa رسميًا في دستور الأدوية الصيني كمصدر أصيل لـ Cistanches Herba (الاسم الصيني: Rou cong rong) من إصدار 2005 (Wang T. et al. ، 2016 ؛ Pei et al. ، 2019).

كشفت الدراسة السابقة عن العديد من المكونات الكيميائية الرئيسية لـ Cistanche tubulosa ، بما في ذلك PhGs و iridoids و polysaccharides (Li et al. ، 2018a). تتكون هياكل PhGs بشكل أساسي من حمض سيناميك وكحول عديد السكاريد الذي تم إرفاقه بـ -جلوكوبيرانوز من خلال روابط الإستر والجليكوسيد (Luo et al. ، 2010) ، واعتبر جليكوسيد فينيل إيثانويد المكونات النشطة الرئيسية لـ Cistanche tubulosa التي تمتلك مختلف الأنشطة الدوائية (Liao et al. ، 2018). أظهرت الدراسة أن PhGs لها مجموعة متنوعة من الخصائص الطبية ، مثل الحماية العصبية ، وتنظيم المناعة ، ومضادات الالتهاب ، وحماية الكبد ، ومضادات الأكسدة (Aiello et al. ، 2015 ؛ Shiao et al. ، 2017 ؛ Wu et al. ، 2018 ، 2019). وفقًا للتقييمات الكيميائية النباتية ، تم اعتبار PhGs مثل echinacoside و acteoside بمثابة المكونات النشطة الرئيسية وعلامات Cistanche tubulosa (Li et al. ، 2017b) ، والتي تم اختيارها عادةً كمركبات علامة لتقييم جودة Cistanche tubulosa والأنواع تم تمييز Cistanche من خلال هذه المركبات. كانت مركبات PhGs تحدث بشكل طبيعي مركبات قابلة للذوبان في الماء لأنها تحتوي على العديد من مجموعات الهيدروكسيل ومجموعات الهيدروكسيل الفينولية في الجزيء. وبالتالي ، يمكن فصل الفينيثانويد عن Cistanche tubulosa في محلول مائي.

تم تطوير العديد من الطرق لفصل المنتجات الطبيعية وتنقيتها بما في ذلك الامتصاص (Liu et al. ، 2016) ، وفصل الغشاء (Zhang et al. ، 2018b ؛ Li et al. ، 2019) واستخراج المذيبات ، وما إلى ذلك (Li et al.، 2015a، b؛ Wang S. et al.، 2016؛ Zhang H. et al.، 2016). ومع ذلك ، لم يكن فصل الغشاء واستخراج المذيبات مناسبين للتحضير على نطاق واسع وكان من الصعب تحقيق استرداد عالي للمنتجات (Zhang et al. ، 2018a). كان الامتزاز أحد أكثر الطرق المعتمدة على نطاق واسع لفصل المنتجات الطبيعية (Wang S. et al. ، 2016 ؛ Konggidinata et al. ، 2017). نظرًا لهياكل المسام الفريدة والقابلة للضبط ، ومساحات السطح العالية ، والاستقرار الميكانيكي ، فقد ثبت أن الكربون متوسط ​​المسام (حجم المسام بين 2 و 50 نانومتر) هو نوع من الممتزات الفعالة للمنتجات الطبيعية الممتصة. أظهرت الدراسة أن الكربون ميسور المسام كان أكثر ملاءمة لامتصاص الجزيئات الكبيرة ، مثل الكربون المسامي الذي استخدمه Qin et al. لإثراء حمض الكلوروجينيك من أوراق يوكوميا أولموديس (تشين وآخرون ، 2018). لي وآخرون. قام بتوليف اثنين من ذرات الكربون متوسطة المسام عبر نهج المعالجة الحرارية المائية وتقييم أداء الامتصاص لكربونين متوسطي المسام لهيدروكلوريد البربرين وماترين من الماء (Li et al. ، 2018b). كان يعتبر نوعًا من المواد الواعدة كممتاز عالي الكفاءة (Zhang et al. ، 2013 ؛ Tian et al. ، 2015 ؛ Zhou et al. ، 2016). بالإضافة إلى ذلك ، تم أيضًا تطبيق الكربون المسامي على الإزالة الممتصة للمركبات العطرية والأصباغ والمعادن الثقيلة من مياه الصرف الصحي (Kong et al. ، 2016). في الأعمال المنشورة سابقًا ، Liu et al. استخدم راتينج كبير المسام لامتصاص PhGs من Cistanche tubulosa ، وزاد نقاء PhGs لكن قدرة الامتصاص ومعدل الامتصاص كانا منخفضين. بالمقارنة مع الراتنجات الكبيرة التي يسهل اختراقها ، تتميز الكربونات المسامية بخصائص مساحة السطح المحددة الكبيرة ، وحجم المسام المناسب ، وحجم المسام العالي. لذلك ، تم اعتبار الكربون ميسور المسام مادة ماصة عالية الكفاءة لـ PhGs. في هذه الدراسة ، تم اختيار الأنواع الثلاثة من الكربون المسامي كممتزات لفصل وتنقية جليكوسيدات فينيل إيثانويد من Cistanche tubulosa.

كان الهدف الرئيسي لهذا العمل هو استكشاف أداء الامتصاص لـ CMK -3 لفصل وتنقية جليكوسيد الفينيثانويد من Cistanche tubulosa. تم التحقيق في تأثيرات التركيزات المختلفة ، ودرجة الحموضة ، ودرجة الحرارة على أداء امتصاص CMK - 3 وتم فحص ظروف الامتزاز المثلى لـ PhGs. تميزت كربونات الميزوبور بـ FT-IR و BET و TEM و TGA ، وتم إجراء تحليل متساوي للامتصاص وعلم الحركة بالتفصيل.

Cistanche tubulosa

التجارب

المواد والكواشف

Cistanche tubulosaتم شراء الجذع من Congrongtang Biological Technology Co.، Ltd. (شينجيانغ). تم شراء معايير إشنكوسايد (درجة نقاء أكبر من أو تساوي 98 في المائة) وأكتيوسيد (نقاء أكبر من أو تساوي 98 في المائة) من شركة Sunny Biotech Co.، Ltd. (شنغهاي). تم شراء الأسيتونيتريل والميثانول وحمض الأسيتيك من HLPC من شركة Thermo Fisher Scientific Co.، Ltd. (شنغهاي). تم شراء الإيثانول من الدرجة التحليلية من Yongsheng Fine Chemical Co.، Ltd. (Tianjin). تم شراء الكربون ميسور المسام المطلوب (CMK -3) ، والكربون المسامي غير المنتظم (DMC) ، والكربون متوسط ​​المسام ثلاثي الأبعاد (CMK -8) من Xianfeng Nano Material Technology Co.، Ltd. (نانجينغ) .

التوصيف

تم فحص التشكل والبنى الدقيقة للعينات المحضرة باستخدام المجهر الإلكتروني للإرسال (TEM ، Tecnai G2 F20) الذي يعمل عند 200 كيلو فولت. تم تحضير عينات TEM في الظروف المحيطة عن طريق ترسيب قطرات من محلول الإيثانول مع المواد المسامية على أغشية كربون مدعومة بشبكات النحاس. بشكل عام ، تم اختيار مصدر ضوء بطول موجي أقصر لزيادة دقة المجهر ، ويمكن ملاحظة بنية الكربون متوسط ​​المسام بوضوح. تم قياس المجموعات الوظيفية السطحية نوعياً بواسطة مطيافية الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FT-IR ، AVATAR360) باستخدام التفاعل بين الأشعة تحت الحمراء وجزيئات المادة. استخدم FT-IR اختبار طريقة الانعكاس الكلي المخفف ، وكانت الظروف حجم الخطوة 2 سم ومدى المسح كان 4 ، 000 - 400 سم -1. تم حساب بيانات الهيكل المادي مثل مساحة السطح المحددة ، وحجم المسام ، وحجم المسام للكربون متوسط ​​المسام بواسطة Brunauer-Emmett-Teller (BET ، ASAP 2460). كان الإجراء الخاص بالممتاز على النحو التالي: تم إزالة الغازات الكربونية المسامية عند 60 درجة مئوية لمدة 12 ساعة ، وتم اختبار منحنيات امتزاز وامتصاص N2 عند -196 درجة مئوية لحساب مساحة السطح المحددة ، وحجم المسام ، وحجم المسام. الكربون ميسوبوروس. محلل قياس الوزن الحراري (TGA، STA 449 F3) هو أداة تستخدم مقياس الوزن الحراري لاكتشاف العلاقة بين درجة الحرارة والكتلة لمادة ما ، ويقيس التحليل الحراري الوزني (TGA) كتلة المادة كدالة لدرجة الحرارة تحت التحكم في درجة حرارة البرنامج. تم الحصول على بيانات التحليل الحراري الوزني (TGA) باستخدام التحليل الحراري الوزني (TGA) في درجة حرارة تتراوح من 30 إلى 800 درجة مئوية بمعدل تسخين 10 درجة مئوية / دقيقة تحت جو جوي.

تحليل HPLC

تم الكشف عن محتوى إشيناكوسايد وأكتيوسيد بواسطة كروماتوجرافيا سائلة عالية الأداء (HPLC ، شركة ووترز ، الولايات المتحدة الأمريكية). تضمن النظام جهاز أخذ العينات الأوتوماتيكي ومضخة الضغط العالي وكاشف الأشعة فوق البنفسجية. تم إجراء التحليل على عمود عدم التماثل C18 (100 درجة ، 5 ميكرومتر ، 4.6 × 250 مم). استخدم HPLC طريقة شطف التدرج لفصل العينات واكتشافها. كان حجم حلقة الحقن 10 ميكرومتر ، وكانت درجة حرارة العمود 30 درجة مئوية ، وكان الطول الموجي للكشف لمقياس الطيف الضوئي بالأشعة فوق البنفسجية 330 نانومتر ، وكان معدل التدفق 1 مل / دقيقة وكان الطور المتحرك (أ) أسيتونيتريل و (ب) حمض أسيتيك / ماء (1:44 ، ت / ت).

توازن الامتزاز

تم إجراء تجربة تحسين حالة الامتزاز لـ CMK - 3 باستخدام خليط من أكتيوسيد وإكيناكوسيد وفي ظل الظروف المثلى ، تممقتطف من Cistanche tubulosaتم إجراء تجربة دورة الامتزاز وتم إجراء جميع تجارب الامتزاز بشكل متكرر على الأقل 3. في نفس مجموعة التجارب ، تم تشغيل الكربون المسامي من CMK -8 و DMC بالتوازي مع CMK -3. تمت إضافة الأنواع الثلاثة من الكربون متوسط ​​المسام (CMK - 3 و DMC و CMK -8) كل 1 0 مجم إلى الزجاجات الثلاث ، على التوالي. ثم تمت إضافة 15 مل من محلول العينة بالتركيز الأولي لـ C 0 (مجم / مل) إلى الزجاجة. تم وضع الزجاجة في شاكر بدرجة حرارة ثابتة 30 درجة مئوية لمدة 24 ساعة حتى تم الوصول إلى توازن الامتزاز. ثم تم ترشيح 1 مل من محلول الامتزاز من خلال مرشح 0.22 ميكرومتر وتم تحديد تركيز التوازن Ce (مجم / مل) من محلول العينة بواسطة HPLC.

تجربة الامتزاز

ثم أجريت تجربة امتصاص الكربون المسامي. الكربون المسامي الممتص تحت 15 مل من محلول الميثانول / حمض الأسيتيك المختلط (9: 1 ، حجم / حجم) ، والذي تم وضعه في حمام مائي بالموجات فوق الصوتية لمدة ساعة واحدة عند 3 0 درجة مئوية. تم ترشيح محلول الامتصاص الناتج بواسطة مرشح 0.22 قبل التحليل بواسطة HPLC. تم تقييم قدرة الامتزاز QE (مجم / مل) على النحو التالي:

QE {0}} (C0 - Ce) · v / w (1)

(1) حيث V هو حجم المحلول (مل) و W هو وزن الكربون متوسط ​​المسام (جم)

النتائج والمناقشة

التوصيف

أظهر الشكل 1 TEM للأنواع الثلاثة من الكربون المسامي. كانت DMC عبارة عن شبكة مسامية مضطربة ، وكان CMK -8 عبارة عن بنية شبكة مسامية ثلاثية الأبعاد ، وكان CMK -3 عبارة عن بنية مخططة بوضوح ذات مسام مرتبة أحادية البعد ، والتي كانت مشابهة للنتائج التي تم الإبلاغ عنها ( Wang et al. ، 2006 ؛ Luo et al. ، 2010).

أظهر الشكل 2 طيف FT-IR للكربون متوسط ​​المسام (CMK -3 و DMC و CMK -8) وطيف FT-IR قبل وبعد امتصاص CMK -3. يمكن أن نرى من الشكل 2 أ أن المجموعات الوظيفية على أسطح الكربون ميسوبوروس كانت بشكل أساسي مجموعات تحتوي على الأكسجين. كانت الأشكال الكلية لأطياف الأنواع الثلاثة من الكربون المسامي متشابهة. أظهرت الكربونات متوسطة المسام نطاق ذروة عند 3423 سم -1 مشيرًا إلى نطاق الاهتزاز الممتد لـ OH. النطاقات في منطقة 1،580 و 1629 سم -1 تتوافق مع اهتزازات التمدد للكربونيل والكربوكسيل C=O. بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على الذروة التي تحدث عند 1،384 سم لتمدد اهتزازات من ثاني أكسيد الكربون الكحولي واهتزاز الشد عند 2922 و 2852 سم -1 يتوافق مع CH على مجموعات الميثيلين والميثيل ، على التوالي. يشير هذا إلى أن المجموعات المحتوية على الأكسجين الموجودة على أسطح الكربون ميسوبوروس قد تؤدي إلى تفاعل كيميائي ضعيف بين جزيئات PhGs والكربون متوسط ​​المسام.

يوضح الشكل 2 ب أطياف FT-IR لـ CMK -3 قبل وبعد الامتزاز ، و acteoside ، و echinacoside. الذروة المميزة عند 1697 سم -1 المستمدة من C=C للأولفين في أكتيوسيد وإشنكوسايد ، بينما النطاقات في المنطقة من 1،519-1،423 سم -1 تقابل ذروة اهتزاز التمدد للحلقة العطرية C {{ 12}} C في Acteoside و echinacoside. كان اهتزاز الشد عند 1،604 سم - 1 هو رابطة C=O وكانت الذروة عند 1،157 سم 1 ناتجة عن اهتزاز تمدد رابطة الأثير في أكتيوسيد وإشنكوسايد. بالمقارنة مع طيف FT-IR لـ CMK -3 قبل الامتزاز ، ظهر طيف FT-IR لـ CMK -3 بعد الامتزاز القمم الجديدة ، والتي تنتمي إلى الذروة المميزة لـ acteoside و echinacoside.

كانت متساوي درجة حرارة امتصاص N2 معلمة مهمة لامتصاص PhGs على CMK -3 ومقارنة بنية الممتزات. يوضح الشكل 3 متساوي درجة حرارة امتصاص N2 لـ CMK -3 و CMK -8 و DMC و CMK -3 بعد امتصاص PhGs ، على التوالي. كما يتضح من الشكل 3 ، كان متساوي الحرارة للكربون ميسوبوروس مشابهًا للنوع الرابع متساوي الحرارة من حيث أن هذا النوع من الأيزوثرم كان في الغالب مساميًا ، حيث كان نطاق حجم المسام بين 2 و 50 نانومتر (Sanz Pérez et al. ، 2019). تمت الإشارة إلى الفجوة بين متساوي الامتصاص والامتصاص على أنها حلقة التباطؤ الناتجة عن تفاعل التكثيف الشعري. بالنسبة لتفاعلات التكثيف الشعري ، يحدث التكثف الشعري أولاً في أصغر المسام (بارسوتي وآخرون ، 2016). يوضح هذا أن CMK -3 يحتوي على ثقب متوسط ​​أصغر من DMC و CMK -8 ، والذي كان متسقًا مع نتائج الجدول 1. يعرض متساوي الحرارة لـ CMK -3 حلقة تخلفية H1 كانت دلالة على ملء المسام السريع المرتبط بالتكثيف الشعري وبنية المسام لـ CMK -3 كان منظمًا بشكل معقول. يُظهر متساوي الحرارة لـ DMC حلقة التباطؤ H3 ، وهذا النوع من التباطؤ قد تسبب في اختلال المسام بسبب شبكة من المسام التي تسببت في بنية غير محددة من الممتزات المسامية. تعرض متساوي الحرارة CMK -8 حلقة تباطؤ H2 ، مما يشير إلى أن بنية المسام كانت معقدة وأن توزيع حجم المسام كان غير متساو.

تمت مقارنة متساوي درجة حرارة امتصاص N2 لـ CMK -3 قبل وبعد امتزاز PhGs. كان متساوي الحرارة من CMK -3 بعد الامتزاز مشابهًا أيضًا لنوع IV متساوي الحرارة في الشكل 3 ب. أشارت إلى أن CMK -3 حافظ على هيكله المسامي بعد الامتصاص. كما يتضح من الجدول 1 ، أظهر السطح المحدد وحجم المسام لـ CMK -3 انخفاضًا ملحوظًا بعد الامتزاز ، حيث انخفضت مساحة السطح المحددة لـ CMK -3 قبل وبعد الامتزاز من 1 ، {{18 }} 98.02 إلى 227.75 م 2 / جم ، وحجم المسام الذي انخفض من 1.32 إلى 0.42 سم 3 / جم. أشارت إلى أن جزيئات PhGs تم امتصاصها على CMK -3

Table 1 summarized the BET-specific surface area, pore-volume, and pore size of the four samples. The BET surface areas of CMK-3, DMC, and CMK-8 were 1,098.02, 430.42, and 596.00 m2 /g, and the pores volume were 1.32, 0.70, and 0.85 m3 /g, respectively. The pore size of CMK-3 was 4.31 nm, lower than that of CMK-8 (9.58 nm) and DMC (5.18 nm). It can be seen that the pore volume and specific surface area follow the order: CMK-3 >CMK-8 >DMC, while pore size follows the order: DMC >CMK-8 >CMK -3.

يوضح الشكل 4 منحنيات التحليل الحراري الوزني (TGA) للأنواع الثلاثة من الكربون متوسط ​​المسام (CMK -3 و CMK -8 و DMC). كما يتضح من الشكل 4 ، فإن الأنواع الثلاثة من الكربون متوسط ​​المسام لها مرحلتان متميزتان من فقدان الكتلة: المرحلة الأولى من فقدان الكتلة كانت بسبب تبخر الرطوبة في الكربون ميسور المسام قبل 100 درجة مئوية ، وهي المرحلة الثانية لفقدان الكتلة من CMK - 3 و DMC و CMK -8 يحدث تقريبًا عند 660 و 427 و 615 درجة مئوية على التوالي ، وهو ما يتوافق مع التحلل الحراري التأكسدي للمواد الكربونية المسامية. يمكن ملاحظة أن درجة حرارة التحلل الحراري لـ CMK -3 كانت أعلى من CMK -3 و CMK -8 ، وكان الثبات الحراري لـ CMK -3 أفضل من CMK { {14}} و DMC.

أكمل القراءة ... للجزء Ⅱ