The Effect of Activated Carbon Adsorption on Content of Four Indicative Constituents in Shenqi Fuzheng Diluent
To explore the adsorption law of different batches of activated carbon on the indicative constituents in the dilution of Shenqi Fuzheng Diluent, HPLC method for the detection of the content of four indicative constituents, including adenine, adenosine, calycosin 7-o-glucoside, and astragaloside A, was established, and the methodology was evaluated. The results showed that adenine, adenosine, calycosin 7-o-glucoside, and astragaloside A had a good linear relationship in the ranges of 2.5~15 μg/mL, 5~30 μg/mL, 5~30 μg/mL and 0.1~0.8 mg/mL, respectively. The results of adsorption kinetic experiments showed that there were great differences in the adsorption rate and equilibrium adsorption amount of different batches of activated carbon. In addition, the activated carbon adsorption process was modeled by pseudo-first-order kinetics and quasi-second-order kinetics, and it was found that the quasi-second-order kinetics could better fit the activated carbon adsorption process.
Activated Carbon
参芪扶正注射液是以党参、黄芪为主要原料,经水提醇沉工艺处理后制成的纯中药注射剂,具有益气扶正的功效
本文旨在通过检测活性炭参芪扶正稀释液中腺嘌呤、腺苷、毛蕊异黄酮苷和黄芪甲苷等四种指标成分的吸附效果,进一步探究不同批次活性炭对参芪扶正稀释液中指标性成分的吸附规律。
本实验所用仪器:高效液相色谱仪配ELSD检测器(1260, Agilent);电子天平(Quintix65-1CN,赛多利斯);超声波清洗仪(XM-P102H,小美超声仪器有限公司)。
本实验所用试药:腺嘌呤(lot: D09S10S97125, ≥98%)、腺苷(lot: J08HB173656, ≥99%)、毛蕊异黄酮苷(lot: J19HB174062, ≥98%)、黄芪甲苷(lot: N13HB201030, ≥98%),均购自上海源叶,均为含量测定用。乙腈(色谱纯,MERCK公司);甲酸(分析纯,国药集团化学试剂有限公司);甲醇(分析纯,国药集团化学试剂有限公司);氨溶液(分析纯,上海阿拉丁生化科技股份有限公司);C18固相萃取小柱(2 g/12mL, Welch)。
本实验所用样品:参芪提取物(丽珠集团利民制药厂提供),其批号分别为221101和230222。8批活性炭均由丽珠集团利民制药厂提供,其批号分别为221104、230403、211005、220803、221205、211106、Y230301、Y230302。
取参芪提取物,每个批号6个样品,每个样品取25 mL,用纯化水稀释20倍,混合均匀,得未经活性炭吸附的参芪扶正稀释液。
每个批号活性炭称取0.107 g,加入到500 mL参芪扶正稀释液中,在常温下磁力搅拌,搅拌速度250 r/min,每间隔一段时间取样,样品经0.45 µm滤膜过滤,收集样品,备用。
用以十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂(Waters Atlantis T3, 100 mm × 2.1 mm, 3 μm);以0.05%甲酸溶液为流动相A,以乙腈为流动相B,流量0.25 mL/min,检测波长为260 nm;柱温为30℃,梯度洗脱条件为:0~7 min,100% A;7~15 min,100%~95% A;15~20 min,95%~90% A;20~30 min,90%~75% A;30~35 min,75%~50% A;35~40 min,50%~5% A;40~50 min,5% A。
分别取腺嘌呤、毛蕊异黄酮苷、腺苷对照品适量,精密称定,加水制成每1 mL含毛蕊异黄酮苷和腺苷5 μg、10 μg、15 μg、20 μg、30 μg和含腺嘌呤2.5 μg、5 μg、7.5 μg、10 μg、15 μg的溶液作为参照物溶液。
分别取批号221101、230222的参芪提取物适量,用纯化水稀释20倍,混合均匀,得未经活性炭吸附的参芪扶正稀释液,滤过,即得。
分别精密吸取参照物溶液与供试品溶液各5 μL,注入液相色谱仪,测定。计算腺嘌呤、腺苷、毛蕊异黄酮苷的含量,即得。
精密吸取不同浓度混标液,注入液相色谱仪,以色谱峰峰面积(Y)为纵坐标,进样量(X, g/mL)为横坐标绘制标准曲线,计算回归方程和线性范围。腺嘌呤线性方程为Y = 97.63X − 130.82,R2= 0.9936,腺苷线性方程为Y = 51.17X − 100.29,R2= 0.9906,毛蕊异黄酮苷线性方程为Y = 58.14X − 167.89,R2= 0.9989,线性范围:腺嘌呤、腺苷、毛蕊异黄酮苷分别在2.5~15 µg/mL、5~30 µg/mL、5~30 µg/mL范围内呈良好的线性关系。
精密吸取同一供试品,按上述色谱条件重复进样6次,以色谱峰的峰面积计算相对标准偏差(RSD),结果腺嘌呤、腺苷、毛蕊异黄酮苷RSD均小于1%,表明仪器精密度良好。
取同一批活性炭吸附后的参芪吸附液,共6份,按供试品制备方法制备供试品溶液,注入液相色谱仪,按上述色谱条件测定腺嘌呤、腺苷、毛蕊异黄酮苷峰面积。结果显示,腺嘌呤峰面积RSD值为1.4% (n = 6),腺苷峰面积RSD值为0.8% (n = 6),毛蕊异黄酮苷峰面积RSD值为1.0% (n = 6),表明该方法重复性良好。
取参芪扶正稀释液(批号:221101) 6份,分成3组,每组分别加入浓度为1 mg/mL的腺嘌呤、腺苷、毛蕊异黄酮苷各50 µL,再定容到10.0 mL容量瓶中,按供试品溶液制备方法制备,并按上述色谱条件进行分析,计算回收率和RSD。结果表明,参芪扶正稀释液中腺嘌呤、腺苷、毛蕊异黄酮苷的平均回收率分别为98.2%、98.2%、97.2%,见
成分 | 已知浓度(µg/mL) | 加入浓度(µg/mL) | 测得浓度(µg/mL) | 回收率(100%) | 平均回收率(100%) |
腺嘌呤 | 6.45 | 5 | 11.20 | 95.0% | 98.2% |
6.44 | 11.51 | 101.4% | |||
腺苷 | 13.72 | 5 | 18.56 | 96.8% | 98.2% |
13.69 | 18.67 | 99.6% | |||
毛蕊异黄酮苷 | 15.73 | 5 | 20.56 | 96.6% | 97.2% |
15.68 | 20.57 | 97.8% |
采用上述方法对两批参芪提取物进行检测,所得谱图见
用以十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂(色谱柱ZORBAX SB-C18 250 mm × 4.6 mm,5 μm);流动相为0.2%甲酸–水(A)和乙腈(B);柱温30℃;流量0.8 mL/min,蒸发光散射检测器(ELSD)检测,雾化温度30℃;漂移管温度80℃;氮气流量1.6 L/min,梯度洗脱条件为:0~16 min,85%~77% A;16~20 min,77%~72% A;20~25 min,72%~70% A;25~30 min,70% A;30~40 min,70%~45% A;40~50 min,45%~5% A。
取黄芪甲苷对照品适量,精密称定,加甲醇制成每1 mL含黄芪甲苷0.1 mg、0.2 mg、0.4 mg、0.8 mg的溶液作为参照物溶液。
固相萃取小柱活化:C18固相萃取柱依次用12 mL甲醇和12 mL纯化水处理。取待测样品溶液12 mL,加氨水0.5 mL,离心混匀,备用。将调碱样品加入已活化的固相萃取小柱,吸附30分钟。然后水洗2个柱体积,再用甲醇洗脱,洗至洗脱液颜色不再改变,收集甲醇洗脱液。将甲醇洗脱液水浴蒸干,加1 mL甲醇溶解,即得。
分别精密吸取标准溶液与供试品溶液各10 μL,注入液相色谱仪,测定。
精密吸取不同浓度标准溶液,注入液相色谱仪,以色谱峰峰面积(Y)为纵坐标,进样量(X, mg/mL)为横坐标绘制标准曲线,计算回归方程和线性范围。线性方程为Y = 11849X − 1322,R2= 0.9957,线性范围为0.1~0.8 mg/mL。
精密吸取同一供试品,按上述色谱条件重复进样6次,以色谱峰的峰面积计算相对标准偏差(RSD),结果RSD小于1%,表明仪器精密度良好。
取同一批活性炭吸附后参芪扶正吸附液,共6份,按供试品制备方法制备供试品溶液,注入液相色谱仪,按上述色谱条件测定黄芪甲苷峰面积。结果表明,黄芪甲苷峰面积RSD值为1.3% (n = 6),表明该方法重复性良好。
取未经活性炭吸附的参芪扶正稀释液(批号:230222) 9份,分成3组,每组分别加入浓度为1 mg/mL的黄芪甲苷各50 µL、100 µL、150 µL,按供试品溶液制备方法制备,并按上述色谱条件进行分析,计算回收率和RSD。结果表明,参芪提取物中黄芪甲苷的平均回收率分别为96.7%、97.6%、98.8%,见
成分 | 已知浓度(mg/mL) | 加入浓度(mg/mL) | 测得浓度(mg/mL) | 回收率(100%) | 平均回收率(100%) |
黄芪甲苷 | 0.165 | 0.05 | 0.213 | 96% | 96.7% |
0.164 | 0.212 | 96% | |||
0.164 | 0.213 | 98% | |||
0.166 | 0.10 | 0.264 | 98% | 97.6% | |
0.166 | 0.265 | 99% | |||
0.164 | 0.262 | 96% | |||
0.166 | 0.15 | 0.314 | 98.6% | 98.8% | |
0.164 | 0.313 | 99.3% | |||
0.164 | 0.312 | 98.6% |
采用以上建立的黄芪甲苷含量检测方法所得对照品谱图及参芪扶正稀释液(批号230222)检测谱图见
图2. 黄芪甲苷检测谱图
吸附过程的动力学研究主要是用来描述吸附剂吸附溶质的速率快慢,通过拟一级动力学模型对数据进行拟合,从而探讨其吸附机理。本节选用拟一级动力学模型、拟二级动力学模型来拟合腺嘌呤、腺苷、毛蕊异黄酮苷在活性炭上的吸附。
拟一级动力学模型其方程为:
(1)
式中k1为拟一级吸附速率常数(min−1);qe为平衡时间的活性炭吸附量(mg/g);qt为t时刻活性炭吸附量mg/g。
拟二级动力学模型其方程为:
(2)
式中k2为拟二级吸附速率常数(min−1);qe为平衡时间的活性炭吸附量(mg/g);qt为t时刻活性炭吸附量mg/g。拟二级动力学模型可进行公式变换,即将 作为y,t仍为自变量,即
(3)
活性炭吸附结果见
图3. 活性炭吸附结果及拟二级动力学方程拟合曲线
另外部分批次的一些组分的吸附量在吸附后期有随时间增长而下降的趋势,这可能是该组分在吸附开始阶段被迅速吸附,而在吸附后期与其他组分产生了竞争吸附所导致的。
用拟一级动力学方程对活性炭吸附实验数据进行非线性拟合得到动力学参数,结果如
活性炭批号 | 指标成分 | 拟一级动力学拟合 | ||
qe(mg/g) | k1× 102(min−1) | R2 | ||
211005 | 腺嘌呤 | 17.1 ± 0.363 | 9.58 ± 1.22 | 0.971 |
腺苷 | 17.9 ± 0.495 | 12.4 ± 2.46 | 0.946 | |
毛蕊异黄酮苷 | 28.4 ± 2.00 | 5.46 ± 1.62 | 0.787 | |
黄芪甲苷 | 132 ± 2.75 | 11.8 ± 1.58 | 0.987 | |
230403 | 腺嘌呤 | 10.7 ± 0.188 | 458 ± 0.00 | 0.970 |
腺苷 | 30.2 ± 0.622 | 5.73 ± 0.511 | 0.981 | |
毛蕊异黄酮苷 | 57.6 ± 5.05 | 1.44 ± 0.330 | 0.879 | |
黄芪甲苷 | 157 ± 1.35 | 12.28 ± 0.689 | 0.998 | |
221104 | 腺嘌呤 | 16.5 ± 0.241 | 18.0 ± 2.61 | 0.983 |
腺苷 | 20.8 ± 0.667 | 21.3 ± 8.16 | 0.919 | |
毛蕊异黄酮苷 | 41.3 ± 1.54 | 7.85 ± 1.53 | 0.923 | |
黄芪甲苷 | 178 ± 2.69 | 15.1 ± 1.61 | 0.993 | |
220803 | 腺嘌呤 | 9.12 ± 0.680 | 2.48 × 104± 0.00 | 0.600 |
腺苷 | 29.3 ± 0.573 | 11.9 ± 1.72 | 0.965 | |
毛蕊异黄酮苷 | 69.2 ± 2.62 | 0.846 ± 0.103 | 0.980 | |
黄芪甲苷 | 121 ± 1.46 | 4.60 ± 0.274 | 0.991 | |
221205 | 腺嘌呤 | 20.8 ± 0.438 | 5.79 ± 0.634 | 0.968 |
腺苷 | 37.7 ± 3.48 | 1.16 ± 0.405 | 0.772 | |
毛蕊异黄酮苷 | 34.1 ± 1.26 | 3.96 ± 0.698 | 0.919 | |
黄芪甲苷 | 90.8 ± 1.56 | 6.02 ± 0.543 | 0.979 | |
211106 | 腺嘌呤 | 17.0 ± 0.211 | 35.6 ± 14.4 | 0.984 |
腺苷 | 23.9 ± 0.585 | 8.89 ± 1.35 | 0.949 | |
毛蕊异黄酮苷 | 37.9 ± 1.59 | 3.59 ± 0.707 | 0.897 | |
黄芪甲苷 | 98.8 ± 1.03 | 5.40 ± 0.289 | 0.992 | |
Y230301 | 腺嘌呤 | 30.1 ± 0.621 | 5.03 ± 0.520 | 0.971 |
腺苷 | 15.2 ± 0.401 | 2.75 ± 0.329 | 0.965 | |
毛蕊异黄酮苷 | 14.5 ± 0.358 | 6.65 ± 0.895 | 0.954 | |
黄芪甲苷 | 19.9 ± 0.453 | 5.09 ± 0.580 | 0.964 | |
Y230302 | 腺嘌呤 | 15.3 ± 0.216 | 9.47 ± 0.855 | 0.983 |
腺苷 | 34.2 ± 0.886 | 5.41 ± 0.714 | 0.952 | |
毛蕊异黄酮苷 | 50.6 ± 1.82 | 1.64 ± 0.247 | 0.953 | |
黄芪甲苷 | 28.3 ± 0.711 | 4.77 ± 0.593 | 0.960 |
活性炭批号 | 指标成分 | 拟二级动力学拟合 | qe(mg/g) | k2× 103(min−1) | ||
R2 | ||||||
211005 | 腺嘌呤 | 0.356 ± 0.0754 | 53.5 ± 0.554 | 0.999 | 18.7 | 8.04 |
腺苷 | 0.356 ± 0.0910 | 50.2 ± 0.669 | 0.998 | 19.9 | 7.08 | |
毛蕊异黄酮苷 | 0.493 ± 0.146 | 30.0 ± 1.07 | 0.989 | 33.3 | 1.83 | |
黄芪甲苷 | 0.0734 ± 0.0321 | 7.00 ± 0.176 | 0.997 | 143 | 0.668 | |
230403 | 腺嘌呤 | −0.544 ± 0.390 | 104 ± 2.87 | 0.993 | 9.60 | −19.9 |
腺苷 | 0.271 ± 0.0477 | 30.95 ± 0.350 | 0.999 | 32.3 | 3.53 | |
毛蕊异黄酮苷 | 0.750 ± 0.200 | 14.7 ± 1.47 | 0.917 | 67.9 | 0.289 | |
黄芪甲苷 | 0.0144 ± 0.0139 | 6.27 ± 0.0763 | 0.999 | 159 | 2.73 | |
221104 | 腺嘌呤 | 0.116 ± 0.0546 | 58.3 ± 0.401 | 1.00 | 17.1 | 29.3 |
腺苷 | −0.207 ± 0.301 | 51.0 ± 2.21 | 0.983 | 19.6 | −12.6 | |
毛蕊异黄酮苷 | 0.212 ± 0.0557 | 21.4 ± 0.409 | 0.997 | 46.7 | 2.17 | |
黄芪甲苷 | −0.0159 ± 0.0234 | 5.83 ± 0.128 | 0.998 | 172 | −2.14 | |
220803 | 腺嘌呤 | −0.568 ± 1.07 | 119 ± 4.57 | 0.987 | 8.42 | −24.8 |
腺苷 | −0.141 ± 0.170 | 35.4 ± 0.687 | 0.996 | 28.3 | −8.86 | |
毛蕊异黄酮苷 | 0.979 ± 0.180 | 12.5 ± 0.729 | 0.967 | 79.7 | 0.161 | |
黄芪甲苷 | 0.094 ± 0.0155 | 7.84 ± 0.0627 | 0.999 | 128 | 0.654 | |
221205 | 腺嘌呤 | 0.404 ± 0.0864 | 45.8 ± 0.349 | 0.999 | 21.9 | 5.18 |
腺苷 | 1.28 ± 0.498 | 22.9 ± 2.01 | 0.929 | 43.6 | 0.411 | |
毛蕊异黄酮苷 | 0.574 ± 0.192 | 26.2 ± 0.776 | 0.991 | 38.2 | 1.19 | |
黄芪甲苷 | 0.125 ± 0.0332 | 10.3 ± 0.134 | 0.998 | 98.0 | 0.841 | |
211106 | 腺嘌呤 | −0.386 ± 0.289 | 62.5 ± 1.17 | 0.997 | 16.0 | −10.1 |
腺苷 | 0.220 ± 0.109 | 40.0 ± 0.441 | 0.999 | 25.0 | 7.27 | |
毛蕊异黄酮苷 | 0.529 ± 0.129 | 23.4 ± 0.520 | 0.995 | 42.7 | 1.04 | |
黄芪甲苷 | 0.0982 ± 0.0186 | 9.61 ± 0.075 | 0.999 | 104 | 0.940 | |
Y230301 | 腺嘌呤 | 0.312 ± 0.0573 | 31.7 ± 0.231 | 0.999 | 31.5 | 3.22 |
腺苷 | 1.37 ± 0.272 | 59.9 ± 1.10 | 0.997 | 16.7 | 2.62 | |
毛蕊异黄酮苷 | 0.827 ± 0.261 | 63.1 ± 1.05 | 0.997 | 15.8 | 4.82 | |
黄芪甲苷 | 0.606 ± 0.105 | 47.1 ± 0.407 | 0.999 | 21.2 | 3.66 | |
Y230302 | 腺嘌呤 | 0.256 ± 0.0629 | 63.3 ± 0.254 | 1.00 | 15.8 | 15.6 |
腺苷 | 0.273 ± 0.0699 | 27.6 ± 0.282 | 0.999 | 36.2 | 2.79 | |
毛蕊异黄酮苷 | 0.664 ± 0.132 | 17.6 ± 0.531 | 0.991 | 56.7 | 0.468 | |
黄芪甲苷 | 0.646 ± 0.119 | 31.9 ± 0.462 | 0.998 | 31.4 | 1.57 |
从
从
本文主要建立了参芪扶正稀释液中腺嘌呤、腺苷、毛蕊异黄酮苷、黄芪甲苷四种指标性成分的分析方法,为吸附前后药液中化学成分检测提供了分析手段,因为分析时间较短,操作容易,也有应用于工业样品检测的前景。采用多批活性炭对参芪扶正稀释液进行了吸附动力学研究,发现不同批活性炭对不同化学成分的吸附平衡时间和平衡吸附量差异较大,其中大部分批次活性炭对黄芪甲苷的吸附量最大,这可能是活性炭的非极性特性导致的。用拟一级动力学方程和拟二级动力学方程分别对吸附过程进行拟合时,发现拟二级动力学方程所得决定系数更高。拟合所得吸附速率和平衡吸附量均有显著的差异,说明活性炭自身性质对于吸附结果有较大影响,需要进一步深入研究,以明确活性炭吸附过程对参芪扶正稀释液体系成分含量高低的影响规律。
国家中医药现代化专项“黄芪补气和红花补血‘功效–物质’解析及深度开发”(2022YFC3501600)。
*通讯作者。