Enrichissement des flavonoïdes totaux de Cistanche Deserticola par des matériaux MOF

Abstrait Cistanche deserticola YC Ma, en tant qu'herbe médicinale traditionnelle « aliment et médecine », se caractérise par ses flavonoïdes, qui ont des effets immunomodulateurs et antioxydants. Dans cette étude, nous avons étudié les performances de différents MOF dans l'enrichissement et la séparation des flavonoïdes totaux deCistanche deserticola Y. C. Ma et les conditions optimales d'adsorption et de résolution. Cinq MOF, [Zn(nicotinate)2]n, MIL-101(Cr), MIL-101(Fe), MIL-53(Fe) et MOF-5, ont été synthétisés par synthèse hydrothermale et caractérisé par PXRD, FT-IR, SEM et TG pour garantir une synthèse précise, et les quantités d'adsorption et de désorption dans différentes conditions ont été prises comme indices pour évaluer les performances d'adsorption et de désorption. Après le criblage, le polymère de coordination du nicotinate de zinc [Zn(nicotinate) 2]n ([Zn(NA)2]) s'est avéré avoir les meilleures performances globales et les conditions optimales d'adsorption et de désorption ont été déterminées. Les résultats ont montré que les conditions d'adsorption optimales étaient un temps d'adsorption de 6 h, une valeur de pH de la solution mère de l'échantillon de 5.0 et une concentration de la solution mère de l'échantillon de 2,20 mg∙mL-1, et la quantité d'adsorption de totalflavonoïdes de Cistanchis sinensispar [Zn(NA)2] était de 62,91 mg∙mL-1. Les conditions de désorption optimales étaient une solution d'éthanol à 30 % et le taux de désorption était de 45,52 %. La pureté des flavonoïdes totaux du Cistanche a été augmentée de 9,33 % à 48,23 % après adsorption et désorption. La forme cristalline de [Zn(NA)2] avant et après adsorption et désorption a été caractérisée par PXRD comme étant stable. Les expériences ont montré que [Zn(NA)2] présentait des performances d'adsorption élevées avec un enrichissement et une purification efficaces des flavonoïdes de Cistanche. Par conséquent, les MOF possèdent un large éventail de perspectives d’application en tant que matériaux émergents pour l’enrichissement et la séparation des principes actifs dans la médecine traditionnelle chinoise.

Mots-clés :Cadres organiques métalliques (MOF) ;Cistanche désertique;flavonoïdes totaux

CISTANCHE AUX HERBES AVEC HAUT NIVEAUFLAVONOIDES

Cistanche deserticola YC Ma[1] est une plante inscrite au catalogue « homologie alimentaire et médicamenteuse » de la Commission Nationale de la Santé[2]. Il est connu sous le nom de « ginseng du désert »[3] et possède de nombreuses fonctions, telles querenforcer l'immunitéetneuroprotection[4-9]. Ses principaux principes actifs sont les flavonoïdes, qui ont de multiples activités biologiques telles querégulation du système anti-inflammatoire et immunitaire[10-13]. Les méthodes de séparation traditionnelles présentent de nombreux inconvénients, tels qu'une opération fastidieuse et une consommation de solvant[14-17]. Les matériaux à structure organique métallique (MOF) ont été largement étudiés en raison de leur énorme surface spécifique et de leur forte capacité d'adsorption, montrant leur potentiel dans le domaine de l'adsorption et de la séparation de la médecine traditionnelle chinoise[18-26]. Dans cette étude, le polymère de coordination du nicotinate de zinc ([Zn(NA)2]) a été sélectionné comme adsorbant pour explorer son effet d'adsorption sur les flavonoïdes totaux de Cistanche deserticola et les conditions optimales d'adsorption et d'analyse. L'objectif était de fournir un support théorique pour la séparation et l'enrichissement des flavonoïdes totaux de Cistanche deserticola, d'étendre l'application des matériaux MOF dans l'enrichissement et la séparation de la médecine traditionnelle chinoise et de développer une méthode de séparation et de purification économique, respectueuse de l'environnement et efficace.

1 partie expérimentale

1.1 Instruments et réactifs

Cistanche deserticola, achetée à la pharmacie Tongrentang de Pékin ; la rutine, substance standard, achetée auprès de la China Food and Drug Administration ; la niacine, qualité analytique, achetée auprès de Tianjin Bodi Chemical Co., Ltd. ; hydroxyde de sodium; l'éthanol anhydre; nitrite de sodium; sulfate de zinc heptahydraté; nitrate d'aluminium; nitrate de chrome nonahydraté; chlorure ferrique hexahydraté; acide téréphtalique; acide fluorhydrique; nitrate de zinc hexahydraté; Les DMF étaient tous de qualité analytique nationale. TU-1901 Spectrophotomètre UV-visible, Beijing Puxi General Instrument Co., Ltd. ; XRD-6000Diffractomètre à rayons X, Shimadzu Corporation, Japon ; Microscope électronique à balayage à émission de champ froid Hitachi S4800, HITACHI Corporation, Japon ; FTIR-650 Spectromètre infrarouge à transformée de Fourier, Beijing Puxi General Instrument Co., Ltd. ; Analyseur thermogravimétrique SDT Q600, TA Corporation, États-Unis ;

1.2 Synthèse de matériaux MOF

1.2.1 Synthèse du polymère de coordination nicotinate-zinc [Zn(nicotinate)2]n([Zn(NA)2])

Méthode de référence [28], peser 2,336 g (8,14 mmol) de ZnSO4∙7H2O, ajouter 15 ml d'eau déminéralisée et dissoudre par ultrasons. Prendre 1,00 g (8,13 mmol) d'acide nicotinique, ajouter 5 ml de DMF et 10 ml d'éthanol anhydre, mélanger pendant 30 min, transférer la solution mélangée dans un réacteur et réagir à 120 degrés pendant 10 h. . Filtrer le produit, laver avec de l'eau déminéralisée et une solution d'éthanol chaude et sécher à 150 degrés pendant 12 h pour obtenir [Zn(NA)2] sous forme de solide blanc.

1.2.2 Synthèse de MIL-101(Fe)

Se référer à [29], peser avec précision 1,350 g (0,024 mol) de chlorure ferrique hexahydraté et 0,412 g (2,45 mmol) d'acide téréphtalique, ajouter 30 m de DMF, agiter pendant 30 min pour dissoudre, réagir dans un réacteur hydrothermal à 110 degrés pendant 20 h, refroidir naturellement, laver le produit avec du DMF, le purifier deux fois avec une solution d'éthanol chaude à 70 degrés, chaque fois pendant 2 h, et sécher le produit purifié à 150 degrés pendant 8 h. pour obtenir une poudre solide brun rougeâtre.

1.2.3 Synthèse de MIL-101 (Cr)

Pesez avec précision 2,699 g (16,06 mmol) d’acide téréphtalique, 1,101 g (2,75 mmol) de nitrate de cadmium nonahydraté et 100 µL d’acide fluorhydrique, ajoutez-les dans 30 ml d’eau déminéralisée et remuez pendant 30 min pour obtenir une solution uniforme. Transférez-le dans un réacteur et maintenez-le à 220 degrés pendant 8 h, refroidissez-le naturellement, filtrez et lavez le produit, puis séchez-le dans une étuve à 150 degrés pendant une nuit [30] pour obtenir une poudre solide gris-vert.

1.2.4 Synthèse de MOF-5

Peser avec précision 0,356 g (2,12 mmol) d'acide téréphtalique et 1,662 g (5,60 mmol) de nitrate de zinc hexahydraté, ajouter 40 ml de DMF et remuer la solution jusqu'à ce qu'elle soit claire, réagir dans un autoclave à 130 degrés pendant 4 h, refroidir naturellement, laver plusieurs fois avec du DMF, remplacer par du dichlorométhane pendant 12 h pour obtenir une poudre blanche solide, sécher et activer l'échantillon à 160 degrés pour une utilisation ultérieure [31-32].

1.2.5 Synthèse de MIL-53 (Fe)

Peser {{0}},473 g (1,75 mmol) de chlorure ferrique hexahydraté et 0,291 g (1,73 mmol) d'acide téréphtalique et les dissoudre dans 38 mL de DMF, réagir en autoclave à 170 degrés pendant 15 h , refroidir naturellement et laver plusieurs fois avec le solvant DMF pour obtenir une poudre solide orange clair. Sécher à 150 degrés pendant 12 h[33].

1.3 Détermination de la teneur totale en flavonoïdes dans les échantillons

1.3.1 Préparation de la courbe standard de la rutine

Pesez avec précision 10.0 mg d'échantillon standard de rutine, dissolvez-le dans 70 % d'éthanol et diluez à 100 mL pour préparer un { {15}},100 mg∙mL-1 solution étalon. Prendre 0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5 mL de solution standard respectivement, ajouter 0,4 ml de solution de NaNO2 à 5 %, réagir pendant 6 min ; puis ajouter 0,4 mL de solution Al(NO3)3 à 10 %, réagir à nouveau pendant 6 min ; Ajouter ensuite 4 mL de solution de NaOH à 4 %, diluer dans une fiole jaugée de 10 mL et laisser reposer 15 minutes. Mesurer l'absorbance à 510 nm. La relation d'ajustement entre l'absorbance A et la concentration massique C de rutine a été établie : C=0.08637A + 0.000701 (Figure 1), et le coefficient de corrélation était de 0,9992, indiquant que la rutine a une bonne corrélation linéaire dans la plage de 0 à 0,045 mg∙mL-1.

1.3.2 Exemple de détermination du contenu

Prélevez une quantité appropriée d'échantillon de poudre de Cistanche deserticola et extrayez-la avec une solution d'éthanol à 70 % à 25 degrés pendant 2 h selon un certain rapport solide-liquide. Après filtration, éliminer l'éthanol par évaporation rotative et ajuster le volume à 250 mL. Prélevez 1 ml de solution échantillon pour le développement de la couleur et déterminez son absorbance. La teneur en flavonoïdes totaux de Cistanche deserticola a été calculée par la formule (1) [27] :

W=C×V×N/m (1) Où : V représente le volume de dilution de la solution échantillon, en ml ; W représente la teneur totale en flavonoïdes de l'échantillon, mg∙g-1 ; C représente la concentration de flavonoïdes dans la solution échantillon, mg∙mL-1 ; m représente la masse de l'échantillon, g ; N représente le multiple de dilution.

Fig. 1 Courbe standard de la rutine

1.4 Test d'adsorption et de désorption statique des flavonoïdes totaux dans Cistanche deserticola par MOF

1.4.1 Préparation d'extrait brut de flavonoïdes totaux dans Cistanche deserticola

Pesez 5 g d'échantillon de poudre de Cistanche deserticola, ajoutez 150 ml d'éthanol à 70 % en volume, extrayez à 60 degrés pendant 2 h et obtenez l'extrait brut de flavonoïdes totaux dans Cistanche deserticola. Dans ce schéma expérimental, la teneur en flavonoïdes totaux de Cistanche deserticola était de 51,67 mg∙g-1 et la pureté était de 9,33 %.

1.4.2 Test d'adsorption et de désorption statique des MOF

Pesez avec précision 100,0 mg de chacun des cinq matériaux MOF et ajoutez-les dans un tube à centrifuger de 50 ml, puis ajoutez 35 ml d'extrait brut et effectuez une dispersion ultrasonique. Adsorber 24 h à 150 tr/min sur un shaker à 25 degrés. Centrifuger après adsorption et extraire 1 mL du surnageant pour déterminer la teneur totale en flavonoïdes, calculant ainsi la quantité totale d’adsorption de flavonoïdes de chaque matériau MOF.

Le matériau MOF après équilibre d'adsorption a été lavé avec de l'eau déminéralisée et 20 ml de solution de désorption ont été ajoutés. Le matériau a été placé dans un agitateur à température constante à 25 degrés et désorbé à 150 tr/min pendant 24 h. Centrifuger après désorption et extraire 1 mL du surnageant pour déterminer la teneur totale en flavonoïdes dans la solution de désorption. Sur la base des étapes ci-dessus, la quantité d'adsorption à l'équilibre, la quantité de désorption et le taux de désorption des cinq matériaux MOF pour les flavonoïdes totaux ont été calculés [34]. Qe=(C0− Ce)×Vi/m (2)

Qd=Cd×Vd/m (3)

Rd(%)=Qd/Qe×100 % (4)

Où : m représente le poids des MOF, g ; Qd représente la quantité de désorption, mg∙g{{0}} ; Qe représente la quantité d'absorption à l'équilibre, mg∙g-1 ; Cd représente la concentration de la solution de désorption, mg∙mL-1 ; Rd représente le taux de désorption, % ; C0 représente la concentration initiale de la solution d'adsorption, mg∙mL-1 ; Ce représente la concentration d'équilibre de la solution d'adsorption, mg∙mL-1 ; Vd représente le volume de la solution de désorption, mL ; Vi représente le volume de la solution échantillon, en mL.

1.5 Détermination des conditions optimales d'adsorption de [Zn(NA)2] sur Cistanche deserticola

1.5.1 Courbe cinétique d'adsorption statique

Pesez avec précision 1,0 g d'échantillon [Zn(NA)2], ajoutez 200 ml d'extrait brut de Cistanche deserticola et adsorbez sur un shaker à 25 degrés et 150 tr/min. Sortez 1 mL de surnageant pour analyse à un certain intervalle de temps afin de déterminer la teneur en flavonoïdes totaux. En même temps, continuez à ajouter une solution fraîche jusqu'à l'équilibre d'adsorption.

1.5.2 Effet du dosage de l'adsorbant sur l'adsorption des flavonoïdes totaux chez Cistanche deserticola

Pesez avec précision 20, 60, 100, 140, 180 et 200 mg de [Zn(NA)2], ajoutez 35 ml de solution d'extrait et, après équilibre d'adsorption, centrifugez et prélevez 1 ml de surnageant pour analyse et détermination de la teneur totale en flavonoïdes. .

1.5.3 Relation entre l'adsorption des flavonoïdes totaux dans Cistanche deserticola et la concentration initiale de l'échantillon. Préparez la solution échantillon d'extrait flavonoïde brut de Cistanche deserticola avec des concentrations de 0,64, 1,28, 1,76, 2,20, 2,84 et 3,6 mg∙mL-1, ajoutez 100 mg [Zn(NA)2 ], adsorber pendant 6 h, centrifuger et prélever 1 mL de surnageant pour analyse et détermination, et calculer l’adsorption de [Zn(NA)2] pour les flavonoïdes totaux.

1.5.4 Relation entre l'adsorption des flavonoïdes totaux de Cistanche deserticola et la valeur pH de la solution échantillon

L'expérience a sélectionné une solution échantillon avec une concentration de 2,20 mg∙mL-1 et a ajusté la valeur du pH de la solution échantillon à 3.0, 4.0 , 5.{{10}}, 6.0, 7.0 et 8.0. Après 6 heures d'adsorption, l'adsorption a atteint un état complet et 1 ml du surnageant a été centrifugé pour analyse. Ensuite, l’adsorption du [Zn(NA)2] sur les flavonoïdes totaux a été calculée.

1.6 Détermination des conditions optimales de désorption de [Zn(NA)2] sur Cistanche deserticola

1.6.1 Effet des performances de désorption et différentes solutions de désorption

Pour la désorption par oscillation de [Zn(NA)2] à l'équilibre d'adsorption, l'effet de la sélection de l'éthanol, du n-butanol, du méthanol et de l'acétate d'éthyle comme solutions de désorption sur les performances de désorption de [Zn(NA)2] a été étudié.

1.6.2 Effet de l'effet de désorption sur la concentration d'éthanol

[Zn(NA)2] à l'équilibre d'adsorption a été désorbé, et l'effet d'une solution aqueuse d'éthanol avec une fraction volumique de liquide de désorption de 10 %, 30 %, 50 %, 70 % et 90 % sur l'effet de désorption de [Zn(NA) )2] a été étudié. Les conditions analytiques optimales ont été déterminées.

1.5.2 Effet du dosage de l'adsorbant sur l'adsorption des flavonoïdes totaux chez Cistanche deserticola

Pesez avec précision 20, 60, 100, 140, 180 et 200 mg de [Zn(NA)2], ajoutez 35 ml de solution d'extrait et, après équilibre d'adsorption, centrifugez et prélevez 1 ml de surnageant pour analyse et détermination de la teneur totale en flavonoïdes. .

1.5.3 Relation entre l'adsorption des flavonoïdes totaux dans Cistanche deserticola et la concentration initiale de l'échantillon. Préparez la solution échantillon d'extrait flavonoïde brut de Cistanche deserticola avec des concentrations de 0,64, 1,28, 1,76, 2,20, 2,84 et 3,6 mg∙mL-1, ajoutez 100 mg [Zn(NA)2 ], adsorber pendant 6 h, centrifuger et prélever 1 mL de surnageant pour analyse et détermination, et calculer l’adsorption de [Zn(NA)2] pour les flavonoïdes totaux.

1.5.4 Relation entre l'adsorption des flavonoïdes totaux de Cistanche deserticola et la valeur pH de la solution échantillon

L'expérience a sélectionné une solution échantillon avec une concentration de 2,20 mg∙mL-1 et a ajusté la valeur du pH de la solution échantillon à 3.0, 4.0 , 5.{{10}}, 6.0, 7.0 et 8.0. Après 6 heures d'adsorption, l'adsorption a atteint un état complet et 1 ml du surnageant a été centrifugé pour analyse. Ensuite, l’adsorption du [Zn(NA)2] sur les flavonoïdes totaux a été calculée.

1.6 Détermination des conditions optimales de désorption de [Zn(NA)2] sur Cistanche deserticola

1.6.1 Effet des performances de désorption et différentes solutions de désorption

Pour la désorption par oscillation de [Zn(NA)2] à l'équilibre d'adsorption, l'effet de la sélection de l'éthanol, du n-butanol, du méthanol et de l'acétate d'éthyle comme solutions de désorption sur les performances de désorption de [Zn(NA)2] a été étudié.

1.6.2 Effet de l'effet de désorption sur la concentration d'éthanol

[Zn(NA)2] à l'équilibre d'adsorption a été désorbé, et l'effet d'une solution aqueuse d'éthanol avec une fraction volumique de liquide de désorption de 10 %, 30 %, 50 %, 70 % et 90 % sur l'effet de désorption de [Zn(NA) )2] a été étudié. Les conditions analytiques optimales ont été déterminées.