大孔吸附樹脂

大孔吸附樹脂是一類不含交換基團且有大孔結構的高分子吸附樹脂，具有良好的大孔網狀結構和較大的比表面積，可以有選擇地通過物理吸附水溶液中的有機物，是20世紀60年代發展起來的新型有機高聚物吸附劑，已在環保、食品、醫藥等領域得到了廣泛的套用。

基本介紹

• 中文名：大孔吸附樹脂
• 外文名：macroporous adsorbent resin
• 性質：不溶於酸、鹼
• 孔徑：100~1000nm之間

結構

大孔吸附樹脂一般為白色球狀顆粒，粒度為20-60目。大孔吸附樹脂的巨觀小球系由許多彼此間存在孔穴的微觀小球組成。

組成

大孔吸附樹脂主要以苯乙烯、二乙烯苯等為原料，在0.5%的明膠溶液中，加入一定比例的致孔劑聚合而成。其中，苯乙烯為聚合單體，二乙烯苯為交聯劑，甲苯、二甲苯等作為致孔劑，它們互相交聯聚合形成了大孔吸附樹脂的多孔骨架結構。

製備

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，是一類含離子交換集團的交聯聚合物，它的理化性質穩定，不溶於酸、鹼及有機溶劑，不受無機鹽類及強離子低分子化合物的影響。

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.其理化性質穩定，不溶於酸、鹼及有機溶劑，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。

吸附機理

大孔樹脂吸附作用是依靠它和被吸附的分子(吸附質) 之間的范德華引力，通過它巨大的比表面進行物理吸附而工作，使有機化合物根據有吸附力及其分子量大小可以經一定溶劑洗脫分開而達到分離、純化、除雜、濃縮等不同目的。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，這種吸附性能是由於范德華引力或生成氫鍵的結果;同時由於大孔吸附樹脂的多孔性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的溶劑洗脫而達到分離的目的。

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。

通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於吸附，鹼性化合物在鹼性液中易於吸附，中性化合物在中性液中吸附；一般上樣液濃度越低越利於吸附；對於滴速的選擇，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，易於洗脫下來； 洗脫流速一般控制在0. 5 ～5mL/ min。

類型

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製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，最適於由極性溶劑(如水)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，以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。既可由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，例如聚丙烯酸醋型聚合物。

極性大孔吸附樹脂

極性大孔吸附樹脂是指含醯胺基、氰基、酚經基等含氮、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，如丙烯醯胺。

優點

大孔吸附樹脂的孔徑與比表面積都比較大，在樹脂內部具有三維空間立體孔結構，具有物理化學穩定性高、比表面積大、吸附容量大、選擇性好、吸附速度快、解吸條件溫和、再生處理方便、使用周期長、宜於構成閉路循環、節省費用等諸多優點。

用途

大孔吸附樹脂吸附技術最早用於廢水處理、醫藥工業、化學工業、分析化學、臨床檢定和治療等領域，近年來在我國已廣泛用於中草藥有效成分的提取、分離、純化工作中。與中藥製劑傳統工藝比較，套用大孔吸附樹脂技術所得提取物體積小、不吸潮、易製成外型美觀的各種劑型，特別適用於顆粒劑、膠囊劑和片劑，改變了傳統中藥製劑的粗、黑、大現象，有利於中藥製劑劑型的升級換代，促進了中藥現代化研究的發展，國家中醫藥管理局等單位聯合發布的2002~2010《醫藥科學技術政策》明確提出：研製開發中藥動態逆流提取、超臨界萃取、中藥飲片浸潤、大孔樹脂分離等技術。

中藥有效成分的精製純化

大孔吸附樹脂是近代發展起來的一類有機高聚物吸附劑，70年代末開始將其套用於中草藥成分的提取分離。中國醫學科學院藥物研究所植化室試用大孔吸附樹脂對糖、生物鹼、黃酮等進行吸附，並在此基礎上用於天麻、赤勺、靈芝和照山白等中草藥的提取分離，結果表明大孔吸附樹脂是分離中草藥水溶性成分的一種有效方法。用此法從甘草中可提取分離出甘草甜素結晶。以含生物鹼、黃酮、水溶性酚性化合物和無機礦物質的4種中藥有效部位的單味藥材（黃連、葛根、丹參、石膏）水提液為樣本，在LD605型樹脂上進行動態吸附研究，比較其吸附特性參數。結果表明除無機礦物質外，其它中藥有效部位均可不同程度的被樹脂吸附純化。不同結構的大孔吸附樹脂對親水性酚類衍生物的吸附作用研究表明不同類型大孔吸附樹脂均能從極稀水溶液中富集微量親水性酚類衍生物，且易洗脫，吸附作用隨吸附物質的結構不同而有所不同，同類吸附物質在各種樹脂上的吸附容量均與其極性水溶性有關。用D型非極性樹脂提取了絞股藍皂甙，總皂甙收率在2.15%左右。用D1300大孔樹脂精製“右歸煎液”，其乾浸膏得率在4～5%之間，所得乾浸膏不易吸潮，貯藏方便，其吸附回收率以5-羥甲基糖醛計，為83.3%。用D-101型非極性樹脂提取了甜菊總甙，粗品收率8%左右，精品收率在3%左右。用大孔吸附樹脂提取精製三七總皂甙，所得產品純度高，質量穩定，成本低。將大孔吸附樹脂用於銀杏葉的提取，提取物中銀杏黃酮含量穩定在26%以上。江蘇色可賽思樹脂有限公司整理用大孔吸附樹脂分離出的川芎總提物中川芎嗪和阿魏酸的含量約為25%～29%，收率為0.6%。另外大孔吸附樹脂還可用於含量測定前樣品的預分離。

黃酮精製純化

張紀興等對地錦草的提取工藝進行了研究，旨在提高總黃酮的收率，選用D101型大孔樹脂，以地錦草總黃酮含量為考察指標，採用L9（34）正交試驗表，以直接影響地錦草總黃酮收率的上柱量、吸附時間及洗脫液的濃度為實驗因素，每個因素取3個水平。結果10ml樣品液（每1ml75%乙醇液含地錦草乾浸膏0.5g）上柱、靜置吸附時間30min、用95%乙醇洗脫地錦草總黃酮為最佳工藝；洗脫液乾燥後的總固體物中的地錦草總黃酮含量大於16%，高於醇提乾浸膏的7.61%，且洗脫率大於93%。高紅寧等採用紫外分光光度法測定苦參中總黃酮的含量，使用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進行了研究，結果AB-8型樹脂對苦參總黃酮的適宜吸附條件為原液濃度0.285mg/ml、pH值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AB-8型樹脂精製苦參總黃酮是可行的。麻秀萍等用不同型號的大孔吸附樹脂研究了中藥銀杏葉的提取物銀杏葉黃酮的分離，發現S-8型樹脂吸附量為126.7mg/g，洗脫溶劑的乙醇濃度90%，解吸率52.9%，AB-8型樹脂吸附量102.8mg/g，用溶劑為90%的乙醇解吸，解吸率是97.9%，表明不同型號的樹脂對同一成分的吸附量、解吸率不同。崔成九等用大孔樹脂分離葛根中的總黃酮，將用70%乙醇提取的葛根濃縮液加到大孔樹脂柱上，先用水洗脫，再用70%乙醇洗脫至薄層色譜（TLC）檢查無葛根素斑點為止，結果葛根總黃酮收率為9.92%（占生藥總黃酮的84.58%），高於正丁醇法的5.42%。兩種方法的主要成分基本一致，但用大孔樹脂法分離葛根總黃酮具有收率高、成本低、操作簡便等優點，可供大生產使用。

皂苷精製純化

赤芍為中藥，其主要成分為芍藥苷、羥基芍藥苷、芍藥苷內酯等化合物，簡稱赤芍總苷。姜換榮等用大孔吸附樹脂分離赤芍總苷，芍藥以70%的乙醇回流提取，減壓濃縮，過大孔吸附樹脂柱，分別用水、20%乙醇洗脫，收集20%乙醇洗脫液，減壓濃縮得赤芍總苷，並用高效液相色譜法（HPLC）對所得赤芍總苷中的芍藥苷含量進行測定，赤芍總苷的收率為5.4%，其中芍藥苷的含量為75%。本法操作簡便，得率穩定，產品質量穩定。金芳等用D101型大孔吸附樹脂吸附含芍藥中藥複方提取液，以排除其他成分的干擾，並將50%乙醇洗脫液用HPLC法測定，結果可以快速準確地測定複方中藥製劑中的芍藥苷含量，且重現性好，回收率較高。臧琛等以中藥抗感冒顆粒中芍藥苷含量為指標，比較了醇沉、超濾及大孔吸附樹脂精製3種方法，結果芍藥苷的含量大小依次為醇沉、大孔樹脂、超濾法。醇沉法含量雖高，但工藝較為複雜，耗時長。陳延清採用HPLC法測定丹參素、芍藥苷的含量，選用7種不同類型的大孔吸附樹脂（X-5，AB-8，NK-2，NKA-2，NK-9，D3520，D101，WLD），精製後提取物的含固率顯著降低，丹參素的損失都很大，X-5，AB-8，WLD3種樹脂對芍藥苷的保留率都在80%以上。7種大孔樹脂在樂脈膠囊的精製中對丹參素保留率都很低，因而對丹參藥材不宜採用；部分類型樹脂對精製芍藥苷類成分可以採用。苟奎斌等採用大孔吸附樹脂，用HPLC法測定肝得寧片中的連翹苷的含量，用DA-101型樹脂吸附樣品，以水洗脫干擾成分，將70%乙醇洗脫液用於含量測定。利用HPLC法檢測大孔樹脂柱處理過的樣品液，操作步驟少，色譜性污染小，柱壓低，具有分離度高、專屬性強及重現性好、靈敏度高等特點。蔡雄等研究D101型大孔吸附樹脂富集、純化人參總皂苷的工藝條件及參數。人參提取液45ml（5.88mg/ml）上大孔樹脂柱（15mm×90mm，乾重2.52g），用蒸餾水100ml、50%乙醇100ml依次洗脫，人參總皂苷富集於50%乙醇洗脫液中，且該法除雜質能力強；通過大孔吸附樹脂富集與純化後，人參總皂苷洗脫率在90%以上，50%乙醇洗脫液乾燥後總固物中人參總皂苷純度可達60.1%。劉中秋等研究了大孔樹脂吸附法富集保和丸中有效成分的工藝條件及參數，以保和丸中的陳皮的主要成分橙皮苷和總固物為評價指標。結果保和丸提取液（500mg/ml）5ml上D101型大孔樹脂柱（15mm×10mm），吸附30min後，先用100ml蒸餾水洗脫除去雜質，然後用100ml50%乙醇洗脫橙皮苷為最佳工藝條件；通過大孔樹脂富集後橙皮苷洗脫率在95%以上，50%乙醇洗脫液乾燥後總固物約為處方量的4%。劉中秋等將D101型大孔樹脂用於分離三七皂苷，結果吸附量為174.5mg/g，用50%乙醇解吸，解吸率達80%，產品純度71%。金京玲用D101型樹脂提取分離蒺藜總皂苷，結果吸附量為6mg/g，用濃度為80%的乙醇解吸，解吸率為96%。劉中秋等研究了中藥毛冬青中的有效成分毛冬青總皂苷的提取分離工藝，選用D101型大孔吸附樹脂，結果吸附量為120mg/g，用50%乙醇解吸，解吸率為95%，產品純度71%。上述結果表明同一型號的樹脂對不同成分的吸附量不同。杜江等將D3520型大孔吸附樹脂用於黃褐毛忍冬總皂苷的提取分離，並與原工藝有機溶劑提取法進行比較，結果總皂苷的純度、得率均明顯高於原法，且工藝簡化、成本降低。

生物鹼精製純化

傳統方法一般用陰離子交換樹脂分離純化生物鹼，解吸時需要用酸、鹼或鹽類洗脫劑，會引入雜質，給後來的分離帶來不便，換用吸附樹脂則可避免此類問題。劉俊紅等將3種大孔吸附樹脂（D101，DA-201，WLD-3）套用於延胡索生物鹼的提取分離，方法是讓延胡索水提取液通過已處理過的樹脂柱，用水洗至流出液無色，然後分別用30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%，95%乙醇依次洗脫，收集各段洗脫液，進行薄層鑑別。結果從樹脂上洗脫的延胡索乙素占總生藥量D101型為0.069%，WLD-3型為0.072%，DA-201型為0.053%。樹脂柱用40%乙醇洗脫後除去了干擾性成分，便於用HPLC法測定，保護了色譜柱，且經過大孔吸附樹脂提取分離的延胡索生物鹼成品體積小，相對含量高，產品質量穩定，具有良好的生理活性。羅集鵬等將大孔吸附樹脂用於小檗鹼的富集與定量分析，把黃連粉末以70%甲醇超聲提取30min，加到已處理的大孔樹脂小柱上，用pH值為10～11的水洗脫，再用含0.5%硫酸的50%甲醇80ml洗脫，洗脫液用10%氫氧化鈉調至鹼性後，於水浴上揮去大部分溶劑，並轉移至10ml量瓶中，用水稀釋至刻度，以HPLC法測定，結果小檗鹼與其他生物鹼能很好地分離。表明大孔吸附樹脂對醛式或醇式小檗鹼具有良好的吸附性能，且不易被弱鹼性水解吸，可用於黃連及其製劑尤其是含糖製劑中小檗鹼的富集和水溶性雜質的去除。楊樺等採用大孔吸附樹脂比較並篩選烏頭類生物鹼的提取分離最佳工藝條件，將川烏水提取液製備成8ml/g濃縮液，上柱，測定總生物鹼的含量，結果該方法可分離出樣品中85%以上的烏頭類生物鹼，同時可除去浸膏中總量為82%的水溶性固體雜質。

複方製劑精製純化

饒品昌等用大孔樹脂D1300，通過正交試驗探討了右歸煎液的精製工藝，結果影響精製的主要因素為右歸煎液濃度、流速和徑高比，樹脂最大吸附量為1.10g生藥/ml，吸附回收率為83.34%（以5-羥甲基糖醛計）。晏亦林等將四逆湯提取液上大孔樹脂，水洗後用70%乙醇洗脫，四逆湯精製樣品的TLC測試結果表明，經大孔樹脂處理後3味主要成分基本能檢出，樹脂處理前後樣品的HPLC圖譜峰位、峰形基本相似，但TLC及HPLC圖譜中烏頭鹼特徵峰不明顯。

使用方法

在運用大孔吸附樹脂進行分離精製工藝時，其大致操作步驟為：大孔吸附樹脂預處理——樹脂上柱——藥液上柱——大孔吸附樹脂的解吸——大孔吸附樹脂的清洗、再生。由於每一個操作單元都會影響到大孔吸附樹脂的分離效果，因此對大孔吸附樹脂的精製工藝和分離技術的要求就相對較高。

使用注意事項

該類樹脂在通常的儲存及使用條件下性質十分穩定，不溶於水、酸、鹼及有機溶劑，也不與它們發生化學反應。

1. 搬運、裝卸操作應輕緩，堆放穩定、規則，勿猛烈摔打。如灑落會導致地面濕　滑，要注意防止滑倒。
   
2. 儲存此種材料的儲存溫度請勿高於90℃，最高使用溫度180℃。
   
3. 濕態0℃以上保存。儲存狀態下請保持包裝密封完好，以防失水;如發生乾燥失水，應以乙醇浸泡乾態樹脂約2小時，用清水洗乾淨後再重新包裝或使用。
   
4. 嚴防冬季將球體凍裂。如發現凍結現象，請於室溫下緩慢融化。
   
5. 運輸或儲存過程中嚴防和有異味、有毒物品及強氧化劑混雜堆放。
   

前景

大孔吸附樹脂純化技術在中藥製藥工業中是有發展前景的實用新技術之一，儘管它在中藥有效成分的精製純化方面還存在著一些問題。隨著研究的深入以及相關標準、法規的進一步完善，一定會開發出高選擇性的樹脂，以進一步提高中藥有效成分的提取、分離、富集效率。