泡沫分离新技术从麝香葡萄渣浸出液中有效回收反式白藜芦醇

研究背景

白藜芦醇（2,5,4′-三羟基二苯乙烯，Res）是一种天然存在的植物抗毒素，近年来因其良好的生物活性而受到农学和药理学界的广泛关注。白藜芦醇广泛存在于葡萄、花生、虎杖等植物中，其在植物中主要由反式白藜芦醇（trans-Res）和顺式白藜芦醇（cis-Res）组成（图1），据报道反式白藜芦醇的生物活性高于顺式白藜芦醇。

图1 顺式和反式白藜芦醇结构图

葡萄渣由葡萄皮、葡萄籽、葡萄梗和脱水的泥渣等组成，被认为是葡萄酒工业的一种毫无价值的副产品。因此，从葡萄渣中有效回收反式白藜芦醇可以带来巨大的经济效益。

本研究开发了一种设备简单、能耗低的泡沫分离技术。根据气泡表面活性不同，在泡沫分离过程中，溶液可以选择性地吸附在气泡表面（图2）。并利用分子印迹改性二氧化硅颗粒回收反式白藜芦醇。首先采用碱浸法从麝香葡萄渣中提取反式Res，并采用改性SiO2分子印迹吸附行为回收。这项工作有望给从含同分异构体或类似物的溶液中选择性回收非表面活性物质提供一种新技术，并促进泡沫分离技术的开发。

图2 泡沫分离新技术实验设置装置图

研究方法

首先将葡萄渣粉浸泡在NaOH水溶液中磁力搅拌，离心取上清液作为泡沫分馏进样液。将丙烯酰胺和乙腈混合，加入SiO2纳米颗粒，去除丙烯酰胺，进行冷冻干燥，得到不同粒径的SiO2纳米颗粒。计算出其解吸率和吸附率，在制备好的SiO2纳米颗粒中加入白藜芦醇提取液进行分离纯化后冷冻干燥实验程序，得到白藜芦醇初纯物。

研究结果

不同粒径改性SiO2纳米粒子对反式Res浓度的影响

在不同粒径（167.0±13.2 nm，436.0±21.5 nm和613.0±22.7 nm）的分子印迹改性SiO2纳米粒子在30℃和40℃温度下对反式Res的吸附等温线进行了测定。反式Res的初始浓度为4.36 mg/L～29.09 mg/L（如图3）。如图3（a）所示，反式Res的平衡吸附量随着反式Res初始浓度的增加而增大，当反式Res初始浓度为14.55 mg/L时，达到饱和。图3（b）可以看出，在达到吸附平衡之前，随着接触时间的增加，反式Res的吸附容量瞬时增加。反式Res由于其扩散阻力小，在较短时间内可在小颗粒上实现饱和吸附。在粒径为167.0 nm的纳米粒子上，反式Res的平衡时间为90 min。在粒径为436.0 nm和613.0 nm时，平衡时间分别为180 min和240 min。

图3 （a）不同粒径的分子印迹改性SiO2纳米粒子在30℃和40℃下对反式Res的吸附等温线（b）不同粒径在30℃下的吸附动力学曲线

标准反式Res、浸出液和泡沫酸盐的HPLC色谱图如图4所示。结果表明，泡沫分离可以通过分子印迹修饰的SiO2纳米粒子，选择性地从浸出液中富集顺式Res或其它多酚类反式Res。在适宜的载液量250 mL下，分子印迹改性SiO2纳米颗粒粒径为436.0 nm，无患子皂苷浓度为0.075 g/L，反式Res的富集率和回收率分别高达13.68±1.03%和89.73±3.57%。

图4 标准反式Res、浸出液和泡沫酸盐的HPLC色谱图

结论

研究了用泡沫分馏法从麝香葡萄渣浸出液中回收反式Res。首先采用碱浸法从麝香葡萄渣中提取反式Res。在80℃的适宜浸出条件下，反式Res浸出率达84.34%，然后用泡沫分馏法从浸出液中回收反式Res，反式Res浓度高达29.09 mg/L，在填液量为250 mL、分子印迹改性SiO2纳米颗粒粒径为436.0 nm、气体体积分数为0.075 g/L的适宜条件下，反式Res的浓度高达29.09 mg/L，反式Res的富集率和回收率分别高达13.68±1.03%和89.73±3.57%。以上结果表明，采用泡沫分级法可以有效地从麝香葡萄渣浸出液中回收反式Res。

供稿人：王新萍