辣木(Moringa oleifera Lam.)中多酚和类黄酮在三种大孔树脂上的吸附行为研究

《Food Chemistry》:Adsorption behavior study of polyphenols and flavonoids in Moringa oleifera Lam. On three macroporous resins

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月14日 来源:Food Chemistry 10.4

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   摘要本研究探讨了辣木(Moringa oleifera Lam.)中多酚和类黄酮在三种大孔树脂上的吸附行为。AB-8大孔树脂对多酚和类黄酮表现出最优的吸附性能。多酚和类黄酮在AB-8树脂上的吸附行为符合拟二级动力学模型(R2 > 0.98)和Freundlich等温吸附模型。

  

摘要

本研究探讨了辣木(Moringa oleifera Lam.)中多酚和类黄酮在三种大孔树脂上的吸附行为。AB-8大孔树脂对多酚和类黄酮表现出最优的吸附性能。多酚和类黄酮在AB-8树脂上的吸附行为符合拟二级动力学模型(R2 > 0.98)和Freundlich等温吸附模型。AB-8树脂对目标成分呈现典型的S型穿透曲线。对于多酚,穿透点和饱和点分别在流出体积为40 mL和130 mL时达到,动态吸附容量分别为18 mg/g。对于类黄酮,穿透点和饱和点分别在43 mL和110 mL时出现,动态吸附容量分别为10.4 mg/g。本研究从节能角度出发,为天然产物资源中活性成分的大规模工业纯化及可持续发展奠定了理论基础和技术支撑。

引言

Moringa oleifera Lam.是一种生长于热带和亚热带地区的多用途常绿乔木,富含多种具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗肿瘤以及调节血糖和血脂功能的生物活性成分。因此,它已被广泛应用于功能食品开发、天然药物发现和膳食补充剂生产(Buthelezi & Ntuli, 2023; Liu等, 2020; Ramappa等, 2025; Yang等, 2023)。
多酚是植物合成的次生代谢产物,由于其多样的生物特性,可用于改善淀粉的理化性质、食品保鲜、作为食品着色剂和益生元成分(de Araújo, de Paulo Farias等, 2021; Selepe, 2024)。类黄酮是多酚化合物中的主要类别,被认定为药用和食用物质(Wang等, 2026)。它们表现出多种药理特性,包括抗氧化、抑菌、免疫调节和抗炎作用(Chang等, 2023)。辣木(Moringa oleifera Lam.)种子中富含肉桂酸、阿魏酸、没食子酸和对羟基苯甲酸等多酚,而辣木叶片中则含有儿茶素、槲皮素、山奈酚、牡荆素和芦丁等类黄酮(Bian等, 2024; Gao, Liu等, 2025; Ndou等, 2023; Singh等, 2013)。构建科学高效的路径以获取这些活性成分,对于辣木资源的高值化利用至关重要(Liang等, 2025)。鉴于辣木种子中多酚含量较低,对其进行高效分离纯化尤为重要(Gao, Liu等, 2025)。
大孔吸附树脂,尤其是AB-8、D-101和NKA-9,凭借其大的吸附容量、优异的选择性和良好的可再生性,已成为天然产物中活性成分纯化的核心材料(Chai等, 2025; Han等, 2024; Mei等, 2025)。其中,AB-8大孔树脂常用于纯化辣木中的活性成分(Shen等, 2022)。该纯化体系能有效保留目标成分的活性,甚至提升辣木产品的附加值(Li等, 2024)。除了树脂的吸附和解吸性能外,纯化过程中的除杂效果也值得关注。分子印迹大孔吸附树脂在天然产物单体成分分离中的应用,为获取辣木类黄酮单体提供了新的技术路径(Le等, 2024)。通过研究树脂的吸附动力学特征并用动力学模型进行拟合,可以为树脂对目标成分的吸附机理提供坚实可靠的理论支撑,从而优化吸附工艺参数(Le等, 2024)。然而,以往研究主要依赖静态吸附实验,忽略了动态柱色谱过程和穿透曲线,而这对于工业化放大至关重要(Al-Baidhani等, 2024; Han等, 2024)。
穿透曲线是连接实验室规模的静态吸附数据与工业规模动态连续操作之间的桥梁(Zarei等, 2024)。它不仅是树脂性能的典型指纹特征,也是固定床反应器设计、工艺优化和经济评价的重要工具(Chu & Hashim, 2023; Knox等, 2016; Zarei等, 2024)。在食品相关应用中,包括天然产物活性成分纯化、食品加工废水处理以及包装作业中的气体纯化等,穿透曲线的实验测定和数学建模是吸附分离工艺规模放大的关键前提(Chu & Hashim, 2023; Irvan等, 2018; Li等, 2024)。在动态吸附过程中,穿透曲线是反映树脂吸附性能和确定最优上样工艺的重要依据(Hu等, 2024)。可以从穿透曲线中准确确定穿透点和饱和点,从而计算最优上样体积。这些数据为优化工业连续柱色谱过程提供了直接参数(Aljawarneh等, 2024)。同时,纯化工艺直接影响辣木活性成分的纯度和活性(Kheyar等, 2024)。
本研究以辣木种子和叶片为原料,分别采用微波辅助提取多酚和类黄酮。选用三种大孔吸附树脂(AB-8、D-101和NKA-9)作为吸附剂,基于吸附率、解吸率、脱糖率和脱色率的综合评估确定最优纯化树脂。采用恒温振荡法进行静态吸附动力学实验,以阐明吸附机理。开展动态柱色谱实验构建穿透曲线并探索动态吸附机理,从而建立辣木活性成分的高效、稳定且适用于工业化的纯化技术体系。其他天然产物纯化技术的研究为优化辣木类黄酮纯化工艺提供了有益参考(Huang等, 2024);同样,本研究也将为辣木类黄酮的定量分析提供重要参考(Aljawarneh等, 2024)。柱色谱过程中穿透曲线的变化规律可为工业连续上样过程中的参数设定提供直接的实验依据,确保生产的稳定性和效率(Han等, 2024; Le等, 2024)。
因此,本研究不仅提高了辣木资源的利用效率,还为天然产物活性成分提取工艺的优化提供了坚实的理论基础和技术支撑(Kashyap等, 2022)。

章节摘要

材料

辣木(Moringa oleifera Lam.)种子和叶片购自印度泰米尔纳德邦,由峰禧食品管理有限公司(中国云南)提供。无水乙醇和氢氧化钠由云南景瑞科技有限公司(中国云南)提供。盐酸由云南扬林山电制药有限公司(中国云南)提供。芦汀和没食子酸由上海麦克林生化科技有限公司(中国上海)提供。葡萄糖由上海阿拉丁生物化学提供

多酚和类黄酮的提取条件

探讨了乙醇体积分数、液料比、提取温度和提取时间对辣木种子中多酚和辣木叶片中类黄酮得率的影响。

结论

本研究系统地考察了多酚和类黄酮在三种大孔树脂(AB-8、D-101和NKA-9)上的吸附率、解吸率、脱糖率和脱色率。结果表明,AB-8树脂对多酚和类黄酮均表现出最优的吸附性能。AB-8树脂对这些目标成分的吸附行为符合拟二级动力学模型,表明吸附过程以化学吸附为主

CRediT作者贡献声明

浦春燕:撰写 – 初稿,方法论,调查研究,形式分析,数据管理。陈程熙:形式分析,数据管理。付雪文:调查研究,形式分析。陈瑞:撰写 – 审阅与编辑,资源,项目管理,资金获取,概念构思。

未引用参考文献

de Araújo, Farias, Neri-Numa and Pastore, 2021

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

作者感谢国家自然科学基金(批准号:22164021)对本工作的支持。
浦春燕|陈程熙|付雪文|陈瑞
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