Wzbogacenie całkowitej zawartości flawonoidów z Cistanche Deserticola materiałami MOF Ⅱ

2 Wyniki i dyskusja

2.1 Charakterystyka i selekcja materiałów MOF

2.1.1 Wyniki charakteryzacji XRD i SEM

Rysunek 2 przedstawia widma charakteryzujące XRD i SEM materiałów 5 MOF. Z widm XRD widać, że piki dyfrakcyjne zsyntetyzowanych próbek MIL-101(Fe), MIL-101(Cr) i [Zn(NA)2] są całkowicie zgodne z widma standardowe i można uznać, że są one dokładnie zsyntetyzowane; na widmach XRD widać, że pozycje pików dyfrakcyjnych MIL-53(Fe) i MOF-5 uległy zmianie. W połączeniu z analizą SEM, MIL-53(Fe) może wynikać z preferowanej orientacji wzrostu kryształów i ma wyższą czystość; przypuszcza się, że zmiana położenia piku dyfrakcyjnego MOF-5 jest spowodowana nierównym rozmiarem cząstek kryształu, niekompletnym kształtem kryształu i pęknięciami, które wpływają na przesunięcie położenia piku dyfrakcyjnego; SEM pokazuje, że rozmiary cząstek MIL-101 (Cr), MIL-53 (Fe), MOF-5 i [Zn(NA)2] są jednakowe, a morfologia materiału jest w zasadzie ten sam. Kryształy MIL-53 (Fe) są oktaedryczne, a kryształy [Zn(NA)2] są kuliste, a powierzchnia cząstek jest stosunkowo gładka. Podsumowując, pięć materiałów MOF wybranych w tym artykule zostało pomyślnie przygotowanych.

Rys. 2 Wyniki charakterystyki XRD i SEM pięciu materiałów MOF (A: MIL-101 (Fe); B: MIL-101 (Cr); C: MOF-5; D: MIL{ {4}} (Fe); E: [Zn(NA)2])

2.1.2 Przegląd materiałów MOF

Wielkość adsorpcji statycznej, wielkość desorpcji i szybkość desorpcji pięciu materiałów MOF obliczono za pomocą wzorów 1-2~1-4, a wyniki przesiewania materiałów MOF przedstawiono w Tabeli 1.

Wyniki w Tabeli 1 pokazują, że wszystkie te pięć MOF mają wpływ adsorpcji na całkowitą zawartość flawonoidów Cistanche Deserticola, ale istnieją pewne różnice w adsorpcji i desorpcji. Wśród nich [Zn(NA)2] ma największą ilość adsorpcji statycznej spośród wszystkich flawonoidów Cistanche Deserticola. W doświadczeniu desorpcji statycznej stopień desorpcji [Zn(NA)2] jest najwyższy i wynosi 57,71%. Dlatego [Zn(NA)2] ma najlepszą kompleksową wydajność i można uznać, że [Zn(NA)2] jest najlepszym wyborem do oddzielania i oczyszczania wszystkich flawonoidów Cistanche Deserticola.

CISTANCHE O WYSOKIEJ ZAWARTOŚCI FLAWONIDU

2.1.3 Charakterystyka FTIR i TG [Zn(nikotynian)2]n

Rycina 3 przedstawia widma w podczerwieni organicznego ligandu kwasu nikotynowego i zsyntetyzowanej próbki [Zn(NA)2]. Pik absorpcji przy 3050 cm--1 pochodzi z drgań rozciągających wiązania C=N, co wykazuje charakterystykę stosunkowo silnego i szerokiego piku. Ponadto pik absorpcji przy 1620 cm-1 jest spowodowany drganiami rozciągającymi C=O. Charakterystyczny pik absorpcji kwasu nikotynowego, pik drgań rozciągających C=O, wynosi około 1700 cm-1, a drgania rozciągające C=O [Zn(NA)2] wynosi 1620 cm--1, co uważa się za spowodowane przesunięciem ku czerwieni spowodowanym koordynacją pomiędzy cynkiem i atomem tlenu w grupie karboksylowej.

Rysunek 4 Wyniki analizy termograwimetrycznej pokazują, że [Zn(NA)2] wykazuje ubytek masy wynoszący około 68,49% w zakresie temperatur od 411 stopni do 500 stopni, co jest spowodowane rozkładem ligandów organicznych w próbce i załamanie się metalowo-organicznej struktury. Wyniki analizy termograwimetrycznej dowodzą, że zsyntetyzowana próbka charakteryzuje się dużą stabilnością termiczną i pozostaje stabilna w temperaturze poniżej 411 stopni. Dlatego nadaje się do warunków wzbogacania i oddzielania wszystkich flawonoidów w Cistanche Deserticola.

2.2 Określenie optymalnych warunków adsorpcji [Zn(NA)2] na Cistanche Deserticola

Jak pokazano na rysunku 5, rysunku A, w początkowej fazie adsorpcji ilość adsorpcji [Zn(NA)2] stopniowo wzrasta wraz z upływem czasu, wykazując szybką tendencję wzrostową. Jednakże, gdy czas adsorpcji osiągnie 6 godzin, ilość adsorpcji [Zn(NA)2] ma tendencję do stabilizacji i osiąga stan równowagi adsorpcji. W tym czasie ilość adsorpcji [Zn(NA)2] wynosi 48,21 mg∙g-1. Zatem biorąc pod uwagę różne czynniki, można stwierdzić, że optymalny czas adsorpcji [Zn(NA)2] wynosi 6h.

Rysunek B pokazuje, że przy dawce wynoszącej 100 mg ilość adsorpcji wynosi 60,2 mg∙g-1. Gdy dawka jest większa niż 100 mg, ilość adsorpcji nie wzrasta znacząco, dlatego dawkę adsorbentu [Zn(NA)2] wybiera się na 100 mg.

Rysunek C pokazuje, że gdy stężenie roztworu próbki jest niższe niż 2,20 mg∙mL-1, wielkość adsorpcji wzrasta wraz ze wzrostem stężenia. Jednakże, gdy stężenie roztworu próbki osiągnie 2,20 mg∙mL-1, stężenie próbki dalej wzrasta, a zmiana wielkości adsorpcji zasadniczo pozostaje stabilna. Można zatem stwierdzić, że stężenie roztworu próbki wynoszące 2,20 mg∙mL-1 zapewnia bardziej odpowiedni efekt adsorpcji.

Rysunek D pokazuje, że wraz ze stopniowym wzrostem wartości pH roztworu próbki, ilość adsorpcji wszystkich flawonoidów w Cistanche Deserticola uległa znaczącym zmianom. Wraz ze wzrostem wartości pH zdolność adsorpcji stopniowo wzrasta, osiągając najwyższą wartość przy pH 5.0. Następnie, gdy wartość pH nadal rośnie, zdolność adsorpcji wykazuje tendencję spadkową. pH może wpływać na stan całkowitej zawartości flawonoidów Cistanche desericola w roztworze. Spekuluje się, że przy pH=5 flawonoidy przechodzą ze stanu jonowego w stan molekularny, siła van der Waalsa wzrasta i zachodzi adsorpcja molekularna z [Zn(NA)2], tworząc kompleks, zwiększając w ten sposób zdolność adsorpcji; eksperymenty wykazały, że efekt adsorpcji nie jest dobry w środowisku nadkwasowym lub nadmiernie zasadowym. Podsumowując, optymalna wartość pH roztworu podstawowego próbki Cistanche Deserticola wynosi 5.0.

2.3 Wyznaczanie optymalnych warunków desorpcji

2.3.1 Wpływ wydajności desorpcji i różnych roztworów desorpcyjnych

Według danych na rysunku 6, stopień desorpcji [Zn(NA)2] w etanolu wynosi 38,79%; szybkość desorpcji w roztworze desorpcyjnym metanolu wynosi 39,16%. Jednakże etanol ma niską toksyczność i jest ekonomiczny, dlatego jego zastosowanie w procesie desorpcji zapewnia nie tylko dobre wyniki desorpcji, ale także spełnia wymogi bezpieczeństwa i ekonomii. Z kompleksowego punktu widzenia, biorąc pod uwagę wiele czynników, takich jak efekt desorpcji, bezpieczeństwo i koszty ekonomiczne, etanol uznano za najbardziej odpowiedni desorbent.

2.3.2 Wpływ efektu desorpcji i różnych stężeń etanolu

Z rysunku 7 wynika, że ​​gdy udział objętościowy etanolu w [Zn(NA)2] osiąga 30%, stopień desorpcji wszystkich flawonoidów w Cistanche Deserticola osiąga najwyższy punkt. Gdy udział objętościowy etanolu przekracza 30%, ilość desorpcji stopniowo maleje. Z obliczeń wynika, że ​​stopień desorpcji flawonoidów ogółem Cistanche desericola przez 30% etanol osiągnął 45,52%, a czystość flawonoidów ogółem po desorpcji wzrosła z 9,33% w ekstrakcie surowym do 48,23%. W oparciu o powyższe rozważania najlepszym wyborem roztworu desorpcyjnego [Zn(NA)2] jest wodny roztwór etanolu o stężeniu 30%.

2.3.3 Charakterystyka PXRD po desorpcji [Zn(NA)2].

Figura 8 przedstawia porównanie widm PXRD przed i po adsorpcji [Zn(NA)2]. Na podstawie pozycji piku i intensywności na wykresie PXRD uważa się, że struktura krystaliczna materiału pozostaje niezmieniona podczas procesu adsorpcji i desorpcji.

Rys. 8 PXRD [Zn(NA)2] (a: przed adsorpcją b: po desorpcji)

3 Wnioski

Pięć materiałów MOF, [Zn(nikotynian)2]n, MIL-101(Cr), MIL-101(Fe), MIL53(Fe) i MOF-5, zostało pomyślnie przygotowanych przez firmę metoda reakcji termicznej rozpuszczalnika. Po sprawdzeniu efektów adsorpcji i desorpcji całkowitej zawartości flawonoidów z Cistanche Deserticola, wybrano [Zn(nikotynian)2]n([Zn(NA)2]) jako najlepszy wybór do wzbogacania i oddzielania całkowitej zawartości flawonoidów z Cistanche Deserticola i okazało się, że w pełni scharakteryzowany za pomocą FT-IR, PXRD, SEM i TG. Wyniki FT-IR i PXRD wykazały, że szkieletowa struktura syntetyzowanych materiałów jest wyraźnie określona, ​​wykazując wysoką krystaliczność i doskonałą czystość, bez obecności pików zanieczyszczeń. Obserwacje SEM ujawniły jednorodność i spójność morfologii materiału. Analiza TG wykazała, że ​​[Zn(NA)2] ma doskonałą stabilność termiczną, co pozwala na jego zastosowanie jako materiału adsorpcyjnego dla wszystkich flawonoidów w Cistanche Deserticola.

Pod względem adsorpcji optymalne warunki adsorpcji są następujące: wartość pH roztworu próbki wynosi 5.0, stężenie roztworu próbki wynosi 2,20 mg∙mL-1, a czas adsorpcji wynosi 6 H. W tych warunkach ilość całkowitej adsorpcji flawonoidów w Cistanche Deserticola przez [Zn(NA)2] osiągnęła 62,91 mg∙g-1. W optymalnych warunkach desorpcji 30% wodnego roztworu etanolu (objętościowo) szybkość desorpcji [Zn(NA)2] wyniosła 45,52%. Ten proces adsorpcji i desorpcji zwiększył czystość flawonoidów ogółem w Cistanche Deserticola z 9,33% surowego ekstraktu do 48,23%, przy czym proces ten nie wpłynął znacząco na strukturę krystaliczną [Zn(NA)2].

W oparciu o powyższe wyniki badań, [Zn(NA)2] wykazuje doskonałe właściwości adsorpcji i desorpcji wszystkich flawonoidów z Cistanche Deserticola i nadaje się do wzbogacania i rozdzielania podobnych związków. Dlatego materiał MOF, Zn(nikotynian)2]n, ma potencjał do szerokiego zastosowania w dziedzinie wzbogacania i separacji skutecznych składników tradycyjnej medycyny chińskiej. Badanie to zapewnia nowe metody i wsparcie teoretyczne w dziedzinie ekstrakcji i separacji tradycyjnej medycyny chińskiej oraz poszerza zakres zastosowań materiałów MOF.

Referencje

[1] Komitet Farmakopei Narodowej. Farmakopea Chińska [S]. Pekin: Chińska prasa naukowo-technologiczna, 2020.

[2] Narodowa Komisja Zdrowia. Zawiadomienie w sprawie pilotażowego zarządzania 9 substancjami, w tym Codonopsis pilosula, zarówno tradycyjną żywnością, jak i chińskimi materiałami leczniczymi [EB/OL]. /2023-09-05. http://www.nhc.gov.cn/sps/s7885/202001/1ec2cca04146450d9b14acc2499d854f.shtml.

[3] ZHENG S, JIANG X, WU L i in. Kryminacja chemiczna i genetyczna Cistanches Herba Na podstawie UPLC-QTOF/MS i DNA

Kod kreskowy [J]. M.Labra. PLoS ONE, 2014, 9(5): e98061.

[4] Jiangsu New Medical College. Chiński słownik Materia Medica (tom 1) [M]. Szanghaj: Wydawnictwo Ludowe w Szanghaju, 1977.

[5] Instytut Materia Medica Chińskiej Akademii Nauk Medycznych. Chińska Materia Medica (tom 1) [M]. Pekin: Ludowe Wydawnictwo Medyczne, 1959.

[6] ZHOU S, FENG D, ZHOU Y i in. Analiza składników aktywnych i zastosowań zdrowotnych cistanche [J]. Frontiers in Nutrition, 2023, 10: 1101182. [7] CHOI JG, MOON M, JEONG HU i in. Cistanches Herba poprawia uczenie się i pamięć poprzez indukcję czynnika wzrostu nerwów [J]. Badania mózgu behawioralnego, 2011, 216(2): 652–658. [8] LIAO Y, WANG J, GUO C i in. Cistanche tubulosa łagodzi uszkodzenie bariery krew-mózg wywołane udarem niedokrwiennym poprzez modulowanie zapalenia układu nerwowego za pośrednictwem mikrogleju [J]. Journal of Ethnopharmacology, 2023, 309: 116269. [9] WAT E, NG CF, KOON CM i in. Ochronne działanie Herba Cistanches na miotoksyczność indukowaną statynami in vitro [J]. Dziennik z

Etnofarmakologia, 2016, 190: 68–73.

[10] Yang Kai, Zhang Guiju, Xu Baocai. Badanie procesu ekstrakcji flawonoidów całkowitych z Cistanche Deserticola [J] za pomocą środków powierzchniowo czynnych. Daily Chemical Industry, 2015, 45(6): 328-331,

341．

[11] Xiao Xinghui, Zhang Xiangqian, Li Guifang i in. Wodna dwufazowa ekstrakcja flawonoidów ogółem z Cistanche Deserticola i jej działanie przeciwutleniające [J]. Badania i rozwój żywności, 2017, 38(16): 5-

9．

[12] BOUZAYANI B, KOUBAA I, FRIKHA D i in. Analiza spektrometryczna, izolacja fitoskładników i ocena in vitro aktywności przeciwutleniającej i przeciwdrobnoustrojowej tunezyjskiego Cistanche violacea (Desf) [J]. Chemical Papers, 2022, 76(5): 3031–3050