Cara Mengasingkan Acteoside Daripada Cistanche Tubulosa

Helin Xu a, Xueqin Li a,⇑ , Yanyan Hao a, Xiaobin Zhao a, Yun Cheng a, Jinli Zhang a,b

Pusat Pengajian Kimia dan Kejuruteraan Kimia/Makmal Utama untuk Pemprosesan Hijau Kejuruteraan Kimia Xinjiang Bingtuan, Universiti Shihezi, Shihezi 832003, China

b Makmal Utama untuk Teknologi Kimia Hijau Kementerian Pendidikan, Pusat Pengajian Kejuruteraan Kimia dan Teknologi, Universiti Tianjin, Tianjin 300072, China

Hubungi:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Abstrak

Untuk mencapai pemisahan yang mudah dan cekapacteoside(ACT), pengekstrakan ACT daripada ekstrak mentah daripadaCistanchetubulosamelalui cecair ionik (IL) berdasarkan sistem dua fasa akueus (ATPS) disiasat. IL–ATPS yang terdiri daripada [C4mim]BF4 dan (NH4)2SO4 mempamerkan prestasi pengekstrakan yang sangat baik, mengekstrak hampir semua ACT(Acteoside)dalam fasa [C4mim]BF4-kaya. Polariti tinggi [C4mim]BF4 yang mempunyai reseptor ikatan berbilang hidrogen adalah kondusif untuk mengekstrak ACT(Acteoside)dalam fasa kaya IL, dan (NH4)2SO4 bukan sahaja menyediakan persekitaran mikro berasid yang lemah untuk meningkatkan kestabilan ACT dalam fasa kaya IL tetapi juga mengurangkan keterlarutan ACT(Acteoside)dalam fasa kaya garam melalui kesan pengasinan. Selain itu, hasil simulasi molekul menunjukkan bahawa diekstrak dalam fasa kaya [C4mim]BF4-melalui pelbagai interaksi, termasuk ikatan hidrogen, daya van der Waals dan tindanan p–p. Kajian ini diharapkan dapat memberikan rujukan yang berharga untuk pengasingan juzuk bioaktif daripada produk semula jadi.

Kata kunci:Cecair ionik, Garam, Sistem dua fasa akueus, Pengekstrakan,Acteoside

ActeosidedalamCistanche tubulosa

pengenalan

Cistanchetubulosa(Orobanchaceae) ialah tumbuhan parasit yang tumbuh pada akar Tamarix dan Salvadora dan diedarkan terutamanya di tanah gersang dan padang pasir di barat laut China [1–3]. Batang Cistanche tubulosa, yang dikenali sebagai 'ginseng of the deserts', direkodkan secara rasmi dalam Chinese Pharmacopoeia (edisi 2015) [4,5], dan komponen utamanya telah dilaporkan sebagai phenylethanoid glycosides (PhG), polisakarida, dan iridoid.

Sebatian PhG, sekumpulan juzuk bioaktif larut air dalamCistanchetubulosa, mempunyai struktur biasa yang terdiri daripada asid sinamat dan gugusan hidroksifeniletil yang dilekatkan pada kumpulan b-glucopyranose melalui ikatan ester dan glikosidik, masing-masing [6].Acteoside(ACT) ialah komponen utama sebatian PhG dan merupakan komponen indeks untuk penentuan kandunganCistanchetubulosa[7]. Kajian kimia dan farmakologi moden telah menunjukkan bahawa ACT(Acteoside)mempamerkan pelbagai aktiviti farmakologi, seperti antioksidan, antikeletihan, perlindungan saraf, dan hepatoproteksi [8-10]. Oleh itu, ACT mempunyai prospek aplikasi yang luas dalam bidang perubatan, penjagaan kesihatan, makanan, dll. Walau bagaimanapun, pemisahan dan pemurnian ACT(Acteoside)sukar kerana komposisi kompleks sebatian PhG, yang mempunyai struktur, kekutuban, dan keterlarutan yang serupa. Pada masa ini, kaedah utama untuk pengasingan dan penulenan ACT termasuk pencetakan molekul, pengasingan resin penjerapan makroporous, kromatografi arus balas berkelajuan tinggi, dan pemisahan membran. Sebagai contoh, Liu et al menggunakan resin makroporous untuk memisahkan PhG daripada Cistanche deserticola, dan Xu et al. menggunakan penjerap karbon mesoporus untuk menyerap PhG, dan kapasiti penjerapan mencapai 358.09 mg/g. Walau bagaimanapun, kaedah ini mempunyai banyak kelemahan, seperti penggunaan masa, prosedur yang kompleks, dan selektiviti yang rendah. Oleh itu, pembangunan kaedah yang mudah dan berkesan untuk pemisahan terpilih juzuk bioaktif daripada produk semula jadi amat dikehendaki.

pecahan flavonoid tulen mikronisasi

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, sistem dua fasa akueus (ATPS), yang boleh dilakukan dalam persekitaran yang sederhana dan mudah berskala [11-15], telah muncul sebagai teknik pengekstrakan cecair-cecair baru untuk pengasingan juzuk bioaktif [16]. –19]. Menurut komposisinya, ATPS boleh dibahagikan kepada tiga jenis, iaitu, dua atau lebih polimer, polimer dan garam, atau dua surfaktan [20-23]. Walau bagaimanapun, hampir semua polimer pembentuk fasa mempunyai kelikatan tinggi dan julat kekutuban sempit yang tidak kondusif untuk pemindahan jisim dan selektiviti mengehadkan. Dalam konteks ini, cecair ionik (IL) dicirikan oleh kemeruapan yang boleh diabaikan, kestabilan kimia, keterlarutan komprehensif untuk sebatian organik, dan kebanyakan IL adalah mesra alam [24-28]. Ciri-ciri ini menjadikan IL-APTS dengan prestasi yang lebih baik daripada ATPS lain untuk pengasingan juzuk bioaktif. Berbanding dengan ATPS tradisional, IL-ATPS mengumpulkan kelebihan kedua-dua IL dan ATPS, seperti pemisahan fasa cepat, prestasi pengekstrakan tinggi, dan biokompatibiliti alam sekitar [12,29,30]. Pada masa ini, IL-ATPS belum digunakan untuk pengasingan dan pemurnian ACT(Acteoside), tetapi telah ditentukan bahawa IL-ATPS boleh digunakan dalam pengekstrakan dan pengasingan polisakarida [31], vanillin [32], polisakarida aloe [33], saponin ginseng [11], dsb. Contohnya, He et al. saponin ginseng bioaktif diekstrak menggunakan IL-ATPS, yang ditunjukkan sebagai kaedah yang mudah dan berkesan untuk pengekstrakan ginsenosides dengan kecekapan pengekstrakan tinggi 99.5 peratus dan pekali partition 651. Gao et al. astaxanthin diekstrak dalam fasa kaya [P4448]Br menggunakan ATPS IL yang terdiri daripada [P4448]Br dan K3PO4 dengan kecekapan pengekstrakan sehingga 93.08 peratus [34]. Keputusan ini menunjukkan bahawa IL-ATPS mempunyai prospek aplikasi yang berpotensi untuk mengasingkan juzuk bioaktif daripada produk semula jadi, dan ia boleh dijangka mencapai pemisahan ACT yang sangat selektif daripadaCistanchetubulosa.

Dalam kajian ini, teknik mudah, cekap dan hijau berdasarkan pengekstrakan-ATPS untuk pemisahan ACT yang sangat selektif.(Acteoside)daripada ekstrak mentah daripadaCistanchetubulosaditerokai. IL yang berbeza([C4mim][CF3SO3], [C4mim]Cl, [C4mim]BF4, [C2mim]Br, [C4mim]Br, [C6mim]Br dan [C8mim]Br) dan jenis garam (NaCl, Na2SO4,Na3C6H5O7 , (NH4)2SO4, dan NaH2PO4) telah disiasat untuk menentukan IL-ATPS optimum untuk mengekstrak ACT(Acteoside). Selain itu, keadaan pengekstrakan telah diselaraskan untuk mencapai pemisahan ACT yang sangat selektif dalam fasa kaya IL. Kesan keadaan pengekstrakan yang berbeza (cth, suhu pengekstrakan, kepekatan IL, kepekatan larutan sampel, kepekatan garam, pH, dan masa keseimbangan pengekstrakan) ke atas prestasi pengekstrakan ACT dibincangkan secara terperinci. Tambahan pula, simulasi molekul telah dijalankan pada ACT, [C4mim]BF4, dan H2O untuk mendedahkan mekanisme pengekstrakan.

cistanche tubulosa vs deserticola

2. Eksperimen

2.1. Bahan

Batang-batang daripadaCistanchetubulosatelah dibekalkan oleh Cong Rongtang Biological Technology Co., Ltd. (Xinjiang, China). Piawaian ACT(Acteoside)(peratus ketulenan - 98 , Rajah 1a) dan echinacoside (peratus ketulenan - 98 , Rajah 1b) dibekalkan oleh Sunny Biotech Co., Ltd. (Shanghai, China). 1-Butil-3-methylimidazolium trifluoro methanesulfonate ([C4mim][CF3SO3]), 1-butil-3-methylimidazolium chloride ([C4mim]Cl), 1-butil{ {13}}methylimidazolium tetrafluoroborate ([C4mim]BF4), 1-etil{17}}methylimidazolium bromide ([C2mim]Br), 1-butil-3-methylimidazolium bromide ([C4mim] Br), 1-hexyl-3-methylimidazolium bromide ([C6mim]Br), dan 1-octyl-3-methylimidazolium bromide ([C8mim]Br) dibekalkan oleh Chengjie Chemical Co. , Ltd. (Shanghai, China). Ammonium sulfat gred analitik ((NH4)2SO4), natrium dihidrogen fosfat (NaH2PO4), natrium sulfat (Na2SO4), natrium fosfat dibasik (Na2HPO4), dipotassium hidrogen fosfat (K2HPO4), natrium klorida (NaCl), dan trisodium sitrat anhidrat (Na3C6H5O7). ) dibekalkan oleh Shengao Chemical Reagent Co., Ltd. (Tianjin, China). Metanol, asid asetik dan asetonitril gred kromatografi dibekalkan oleh Aladdin Chemical Co., Ltd. (Shanghai, China). Etanol gred analitik dibekalkan oleh Fuyu Fine Chemical Co., Ltd. (Tianjin, China).

Rajah 1. Struktur kimia (a)acteoside(ACT), dan (b) enchinacoside.

2.2. Penyediaan ekstrak mentah Cistanche tubulosa

Satu sampel serbuk daripadaCistanchetubulosa(20 mg) direndam dalam 500 mL larutan etanol 50 peratus dengan ultrasound selama 2 jam. Sisa dalam larutan diasingkan dengan sentrifugasi pada kelajuan 5000 rpm selama 10 minit. Supernatan selepas sentrifugasi ditapis secara berurutan menggunakan penapis 0.45 dan 0.22 lm. Kemudian, turasan itu dipekatkan dan dikeringkan pada suhu 323 K dalam ketuhar vakum. Akhirnya, produk kering telah dilarutkan dalam air, dan ekstrak coklat kemerahan daripadaCistanchetubulosatelah diperolehi.

2.3. Pengekstrakan ACT(Acteoside)oleh IL-ATPS

Skema untuk pengekstrakan ACT yang cekap(Acteoside)oleh IL-ATPS ditunjukkan dalam Rajah 2. Oleh itu, 3.75 mL [C4mim]BF4, 3.5 mL air suling, 11.11 wt peratus garam, dan 1.0 mL larutan sampel dengan kepekatan ACT dan echinacoside yang sama adalah dimasukkan ke dalam tiub empar 50 ml. Satu lagi IL-ATPS dengan komponen yang sama kecuali penyelesaian sampel telah disediakan sebagai sistem kontras. Garam IL-ATPS telah dibubarkan sepenuhnya dengan ultrasonik, dan pembentukan dua fasa jelas telah dipercepatkan dengan sentrifugasi pada 8000 rpm selama 8 minit. Fasa bawah IL-ATPS ialah fasa kaya IL, dan fasa atas ialah fasa kaya garam. Komponen kedua-dua fasa telah dianalisis secara kuantitatif oleh kromatografi cecair berprestasi tinggi (HPLC).

Kepekatan ACT(Acteoside)dan echinacoside dalam dua fasa ditentukan oleh HPLC, dan prestasi pengekstrakan dinilai oleh kecekapan pengekstrakan (E, peratus ), pekali sekatan (K), dan selektiviti (S). Persamaan berikut. (1) persamaan telah digunakan untuk mengira K

K=Cb/Ct (1)

di mana Cb dan Ct (mg/mL) ialah ACT(Acteoside)kepekatan dalam fasa bawah dan atas, masing-masing. Pers. (2) dan (3) digunakan untuk mengira E dan S, masing-masing.

E=Cb*Vb/Mv*100 peratus (2)

S=K/Kt=Cb*Cet / Ct*Ceb (3)

dengan mv (mg) ialah berat ACT(Acteoside)dalam larutan sampel, Vb (mL) ialah isipadu dalam fasa bawah, dan kepekatan Cet dan Ceb echinacoside dalam fasa atas dan bawah (mg/mL), masing-masing.

Rajah 2. Skema untuk pengekstrakan ACT yang cekap oleh IL-ATPS

2.4. Eksperimen terpilih

BERTINDAK(Acteoside)dan echinacoside dianggap sebagai pesaing untuk menilai selektiviti IL-ATPS kepada ACT(Acteoside)disebabkan oleh struktur molekul dan sifat kimia ACT yang serupa(Acteoside)dan echinacoside. 3.75 mL[C4mim]BF4, 3.5 mL air suling, 11.11 wt peratus garam dan 1.0 ml larutan sampel dengan kepekatan ACT dan echinacoside yang sama telah ditambah pada tiub emparan 50 ml. Garam IL-ATPS telah dibubarkan sepenuhnya dengan ultrasonik, dan pembentukan dua fasa jelas telah dipercepatkan dengan sentrifugasi pada 8000 rpm selama 8 minit. Fasa bawah IL-ATPS ialah fasa kaya IL, dan fasa atas ialah fasa kaya garam. Komponen kedua-dua fasa telah dianalisis secara kuantitatif oleh HPLC.

2.5. Analisis HPLC

Kepekatan larutan sampel dalam dua fasa telah dianalisis oleh HPLC (2695, Waters Co., USA) dengan lajur C18 pada 330 nm menggunakan pengesan ultraviolet. Kaedah elusi kecerunan telah diterima pakai untuk mengasingkan dan mengesan sampel pada suhu lajur 303 K. Fasa mudah alih ialah (a) asetonitril dan (b) asid asetik/air (1:44, v/v), dan kadar alir adalah ditetapkan kepada 1 mL/min. Fasa mudah alih dan sampel telah ditapis melalui penapis 0.22 lm sebelum suntikan. Semua eksperimen telah dilakukan tiga kali, dan bar ralat diberikan dalam semua angka.

2.6. Perwatakan

ACT, [C4mim]BF4 dan fasa kaya [C4mim]BF4-dianalisis oleh spektroskopi inframerah transformasi Fourier (FTIR) menggunakan Bruker Vertex 70 (Bruker Optics, Ltd., Jerman). Spektrum FTIR ACT, [C4mim]BF4 dan fasa kaya [C4mim]BF4-diperolehi daripada 4000 hingga 500 cm 1 dengan resolusi 2 cm 1 menggunakan kalium bromida sebagai rujukan.

2.7. Simulasi molekul

Untuk mendapatkan pandangan tentang mekanisme pengekstrakan IL-ATPS serta mod interaksi antara ACT dan [C4mim]BF4 dalam IL ATPS, pengiraan prinsip pertama telah dijalankan berdasarkan teori fungsi ketumpatan (DFT). Pengoptimuman dan pengiraan tenaga titik tunggal dilakukan menggunakan fungsi M06–2X [35,36], dan set asas 6–31 ditambah G (d) digunakan untuk menerangkan atom C, H, F, B, N dan O. [37]. Untuk mensimulasikan interaksi lemah dengan tepat, kaedah DFT-D3 digunakan untuk penerangan yang mencukupi tentang interaksi penyebaran [38]. Menurut laporan sebelumnya [39], simulasi molekul telah dijalankan pada ACT, [C4mim]BF4, dan H2O. Pertama, konformasi individu model ACT dan [C4mim]BF4 telah dioptimumkan, dan kemudian konformasi mengikat [C4mim]BF4 dan ACT telah dioptimumkan berdasarkan konfigurasi individu optimum mereka.

Tenaga pengikat (DE) ACT(Acteoside)dan [C4mim]BF4 dan tenaga pengikat (DE) ACT dan H2O dinilai menggunakan Persamaan. (4) dan (5), masing-masing.

△E = Ecom- (EBERTINDAKtambah EIL)
△E = Ecom - (EH2O tambah EBERTINDAK)

di mana EH2O, EACT, EIL, dan Ecom ialah tenaga berpotensi ACT(Acteoside), [C4mim]BF4, H2O, dan kompleksnya, masing-masing. Semua pengiraan dilakukan menggunakan program Gaussian16 [40], dan semua molekul dilukis menggunakan perisian VMD v.1.9.3. Sementara itu, model kecerunan bebas (IGM) telah ditubuhkan untuk mengenal pasti dan mengukur pengecilan kecerunan ketumpatan elektron bersih dalam perisian Multiwfn v.3.5.

ActeosidedalamCistanche tubulosa

3. Keputusan dan perbincangan

3.1. Pengoptimuman IL-ATPS

3.1.1. Penapisan IL

Untuk menilai kesan jenis IL pada prestasi pengekstrakan dalam IL-ATPS, tujuh jenis IL yang mempunyai kation dan anion berbeza telah dipilih sebagai komponen pembentuk fasa untuk mengekstrak ACT.(Acteoside). Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3 (a), interaksi antara anion ACT dan IL telah disiasat dengan memeriksa gabungan [C4mim] tambah sebagai kation dengan anion berbeza termasuk Br-, Cl-, [CF3SO3] -, dan BF{{7 }}. Keputusan menunjukkan bahawa anion IL meningkatkan ACT(Acteoside)prestasi pengekstrakan dalam susunan BF4- > [CF3SO3] - > Br- > Cl- . Anion IL yang optimum ialah BF4, yang boleh dikaitkan dengan fakta bahawa IL yang sepadan boleh memberikan lebih banyak reseptor ikatan hidrogen untuk kumpulan hidroksil ACT.(Acteoside)daripada anion IL lain [21]. Ini menunjukkan bahawa ikatan hidrogen adalah interaksi utama antara anion IL dan ACT.

Seterusnya, gabungan Br dengan kation berbeza termasuk[C2mim] plus , [C4mim] plus , [C6mim] plus , dan [C8mim] plus telah disiasat untuk meneroka konfigurasi sterik optimum antara ACT(Acteoside)dan ILscations. Keputusan menunjukkan bahawa ACT(Acteoside)prestasi pengekstrakan meningkat dengan pengurangan panjang rantai alkil daripada [C8mim] tambah kepada[C2mim] tambah . Oleh kerana [C2mim] plus tidak membentuk ATPS yang sepadan dengan BF4 , [C4mim] plus telah dipilih sebagai kation IL yang optimum

Ini boleh dikaitkan dengan kekutuban tinggi rantai alkil pendek [C4mim] plus, yang bermanfaat untuk melarutkan ACT.(Acteoside)dan mengekstraknya dalam fasa kaya IL. Selain itu, kation imidazol [C4mim] plus mempunyai sistem p aromatik, yang boleh membentuk interaksi p–p dengan gelang benzena ACT untuk mencapai konfigurasi stereo yang optimum. Oleh itu, [C4mim]BF4 dipilih sebagai optimum untuk eksperimen berikut.

3.1.2. Penapisan garam

Untuk menilai kesan jenis garam pada ACT(Acteoside)prestasi pengekstrakan, lima jenis garam (NaH2PO4, (NH4)2SO4, Na2SO4, NaCl, dan Na3C6H5O7) telah dipilih untuk membentuk IL-ATPS dengan [C4mim]BF4, dan keputusan ditunjukkan dalam Rajah 3 (b). Garam boleh dibahagikan kepada asid (NaH2PO4 dan (NH4)2SO4), neutral (Na2SO4, dan NaCl), dan garam asas (Na3C6H5O7). Ia boleh dilihat daripada Rajah 3 (b) menunjukkan bahawa (NH4)2SO4 menghasilkan IL-ATPS dengan prestasi pengekstrakan ACT yang sangat baik. Hasilnya menunjukkan bahawa perbezaan dalam kecekapan pengekstrakan, pekali partition, dan selektiviti dikaitkan dengan kestabilan ACT.(Acteoside)dalam persekitaran mikro pengekstrakan yang berbeza.

Rajah 3. Saringan ATPS. (a) Jenis IL, dan (b) jenis garam

Glikosida fenol berasid ACT adalah stabil dalam sistem berasid lemah. Oleh kerana (NH4)2SO4 ialah garam berasid, ia boleh menyediakan persekitaran mikro berasid yang lemah untuk IL-ATPS. Ini adalah kondusif untuk meningkatkan kecekapan pengekstrakan dan mengekalkan kestabilan ACT(Acteoside)dalam fasa kaya IL. Di samping itu, keupayaan pengasinan bagi pelbagai jenis garam adalah berbeza daripada (NH4)2SO4 adalah lebih kuat daripada NaH2PO4 [24,41]. Garam (NH4)2SO4 bersaing dengan ACT(Acteoside)untuk molekul H2O dalam fasa kaya garam, dengan itu mengurangkan keterlarutan ACT dalam fasa kaya garam, dan ACT boleh diekstrak dengan berkesan dalam fasa kaya IL. Oleh itu, (NH4)2SO4 telah dipilih sebagai garam optimum dalam eksperimen berikut.

3.2. Pengoptimuman keadaan pengekstrakan dalam IL–ATPS

3.2.1. Kesan suhu pengekstrakan

Menurut kajian lepas [42], suhu pengekstrakan mempunyai kesan yang ketara terhadap prestasi pengekstrakan untuk juzuk bioaktif dalam IL-ATPS, suhu rendah lebih bermanfaat untuk pembentukan IL-ATPS. Rajah 4 (a) menunjukkan kesan [C4mim] BF4-(NH4)2SO4 sebagai IL-ATPS dengan suhu pengekstrakan dalam julat 278–318 K ke atas prestasi pengekstrakan ACT(Acteoside). Rajah 4 (a) menunjukkan bahawa kecekapan pengekstrakan, pekali partition, dan selektiviti menurun dengan peningkatan suhu pengekstrakan, menunjukkan bahawa keadaan suhu tinggi tidak sesuai untuk pengekstrakan ACT dalam IL-ATPS.

Alasan terutamanya disebabkan oleh kesan pengasinan telah lemah, dan ia terhasil daripada air dalam fasa kaya IL dipindahkan ke fasa kaya garam dalam IL-ATPS pada suhu pengekstrakan yang tinggi [42]. Di samping itu, kajian eksperimen menunjukkan bahawa suhu pengekstrakan yang tinggi tidak kondusif untuk kewujudan ACT yang stabil(Acteoside). Oleh itu, suhu pengekstrakan optimum telah ditetapkan kepada 278 K

3.2.2. Kesan kepekatan [C4mim]BF4

Rajah 4 (b) menunjukkan kesan kepekatan [C4mim]BF4 daripada 20 hingga 60 wt peratus ke atas prestasi pengekstrakan untuk ACT(Acteoside)dalam IL-ATPS. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4 (b), prestasi pengekstrakan ACT meningkat dengan jelas apabila kepekatan [C4mim]BF4 meningkat daripada 20 kepada 50 wt peratus. Walau bagaimanapun, prestasi pengekstrakan sedikit menurun apabila kepekatan [C4mim]BF4 dinaikkan daripada 50 kepada 60 peratus berat . Oleh itu, kepekatan [C4mim]BF4 yang tinggi adalah kondusif untuk mengekstrak ACT dalam fasa kaya [C4mim]BF4-tetapi kepekatan [C4mim]BF4 yang berlebihan melebihi 50 wt peratus mengakibatkan penurunan dalam prestasi pengekstrakan ACT.

Ini berkemungkinan besar disebabkan oleh peningkatan keterlarutan ACT dalam fasa kaya [C4mim]BF4-pada kepekatan [C4mim]BF4 tinggi disebabkan oleh pertalian tinggi antara ACT dan [C4mim]BF4. Oleh itu, ACT mudah diekstrak dalam fasa kaya [C4mim]BF4-dengan meningkatkan kepekatan [C4mim]BF4. Walau bagaimanapun, melebihi kepekatan [C4mim]BF4 sebanyak 50 peratus berat , kelikatan IL-ATPS meningkat, mengakibatkan pemindahan jisim yang lemah untuk pengekstrakan. Oleh itu, kepekatan optimum [C4mim]BF4 untuk mengekstrak ACT ialah 50 peratus berat.

3.2.3. Kesan kepekatan larutan sampel

Kepekatan larutan sampel adalah syarat penting untuk ACT(Acteoside)perahan. Rajah 4 (c) mempamerkan kesan kepekatan larutan sampel ke atas kecekapan pengekstrakan, pekali partition, dan selektiviti, yang boleh mencerminkan keupayaan penghijrahan ACT antara fasa atas dan bawah. Rajah 4 (c) menunjukkan bahawa kecekapan pengekstrakan, pekali partition, dan selektiviti ACT(Acteoside)meningkat dengan meningkatkan kepekatan larutan sampel daripada {{0}}.5 kepada 2.5 mg/mL. Walau bagaimanapun, prestasi pengekstrakan ACT sedikit menurun dengan peningkatan selanjutnya kepekatan larutan sampel daripada 2.5 kepada 3.0 mg/mL. Kepekatan larutan sampel yang tinggi menggalakkan keterlarutan ACT(Acteoside)dalam fasa [C4mim]BF4-kaya kerana pertalian yang kuat antara ACT dan [C4mim]BF4.

Penurunan prestasi pengekstrakan boleh dikaitkan dengan sebab berikut: Di satu pihak, peningkatan yang berlebihan dalam kepekatan larutan sampel tidak meningkatkan prestasi pengekstrakan IL-ATPS apabila fasa kaya [C4mim]BF4-sudah tepu dalam ACT. Sebaliknya, peningkatan dalam kepekatan larutan sampel menyebabkan peningkatan ikatan hidrogen intramolekul dan pengagregatan ACT.(Acteoside)molekul, yang tidak kondusif untuk pemindahan jisim. Oleh itu, kepekatan larutan sampel yang optimum ditentukan sebagai 2.5 mg/mL.

3.2.4. Kesan kepekatan (NH4)2SO4

Kesan kepekatan (NH4)2SO4 yang berbeza pada kecekapan pengekstrakan, pekali sekatan, dan selektiviti ditunjukkan dalam Rajah 4 (d). Keputusan eksperimen menunjukkan bahawa ketiga-tiga parameter meningkat dengan peningkatan kepekatan (NH4)2SO4 daripada 2.22 kepada 11.11 peratus berat . Walau bagaimanapun, prestasi pengekstrakan ACT menurun dengan peningkatan selanjutnya kepekatan larutan sampel daripada 11.11 kepada 16.66 peratus berat.

Ini boleh dikaitkan dengan kesan pengasinan, yang merupakan ciri utama untuk mengekstrak ACT(Acteoside)in the [C4mim]BF4-rich phase. The increase in (NH4)2SO4 concentration can increase the salting-out effect, resulting in a decrease in the solubility of ACT in the(NH4)2SO4–rich phase, which favors ACT extraction in the [C4mim]BF4-rich phase. However, an excessive increase in the(NH4)2SO4 concentration (>11.11 peratus berat ) mengakibatkan penurunan kandungan air fasa kaya [C4mim]BF4-, yang akan melemahkan pertaliannya dengan ACT. Ini menyebabkan penurunan kecekapan pengekstrakan, pekali partition, dan selektiviti. Oleh itu, kepekatan optimum (NH4)2SO4 ialah 11.11 peratus berat .

3.2.5. Kesan pH

Kesan pH pada ACT(Acteoside)kecekapan pengekstrakan, pekali sekatan dan selektiviti dalam IL-ATPS telah disiasat dalam julat pH 2.0–7.0. Seperti yang diperhatikan dalam Rajah 4 (e), tiga parameter pengekstrakan meningkat apabila pH meningkat daripada 2.0 kepada 6.0. Walau bagaimanapun, prestasi pengekstrakan menurun pada pH 7.0.

Di satu pihak, glikosida fenol berasid ACT(Acteoside)akan stabil dalam persekitaran asid, manakala ia akan terurai dalam larutan alkali [6]. Sebaliknya, ACT boleh menjalani pengionan mengikut keseimbangan HA $ H tambah A pada nilai pH yang berbeza [33], sebagai bentuk tidak terion yang cenderung untuk memasuki fasa kaya IL yang disukai dalam keadaan berasid. Oleh itu, eksperimen pengekstrakan harus dilakukan dalam persekitaran berasid sederhana pada pH optimum 6.

3.2.6. Kesan masa pengekstrakan

Kesan masa pengekstrakan pada ACT(Acteoside) extraction efficiency, partition coefficient, and selectivity were explored in the range of 10–200 min. As can be seen from Fig. 4 (f), the ACT extraction performance increased with the extraction time, and the maximum extraction efficiency (>99%), partition coeffificient (>35), and selectivity (>225) diperolehi pada 130 minit. Selain itu, ACT(Acteoside)didapati stabil dalam persekitaran mikro berasid yang lemah untuk masa yang lama. Oleh itu, 130 min telah dipilih sebagai masa pengekstrakan yang optimum.

3.3. Mekanisme pengekstrakan ACT dengan [C4mim]BF4–(NH4)2SO4 ATPS

3.3.1. analisis FTIR

Rajah 5 menunjukkan spektrum FTIR ACT(Acteoside), [C4mim]BF4 dan fasa kaya [C4mim]BF4-. Seperti yang ditunjukkan dalam spektrum FTIR [C4mim] BF4, puncak pada 3162 dan 3122 cm 1 boleh dikaitkan dengan getaran regangan simetri CAH dan getaran regangan asimetri CAH daripada imidazole. Jalur pada 1012 cm 1 boleh diberikan kepada getaran regangan BF4-.

Dalam spektrum FTIR bagi fasa kaya [C4mim]BF4-, tiada puncak baharu muncul berbanding spektrum FTIR ACT(Acteoside)dan [C4mim]BF4. Walau bagaimanapun, puncak ciri BF4- pada 1012 cm- 1 berpindah ke frekuensi yang lebih tinggi disebabkan oleh ikatan hidrogen antara ACT dan atom F. Selain itu, puncak ciri CAH pada 3162 dan 3122 cm 1 beralih kepada frekuensi yang lebih rendah. Ini boleh dikaitkan dengan dua sebab: (1) pembentukan ikatan hidrogen antara ACT dan atom N dalam [C4mim] tambah , dan (2) pembentukan susunan p–p antara cincin benzena ACT dan cincin imidazol daripada [C4mim] tambah . Keputusan ini konsisten dengan keputusan simulasi molekul.

Rajah 5. Spektrum FTIR ACT, [C4mim]BF4 dan fasa kaya [C4mim]BF4-.

3.3.2. Simulasi molekul

Untuk meneroka mekanisme pengekstrakan, kemungkinan mod interaksi antara ACT(Acteoside)dan [C4min] tambah , BF4- , dan H2O telah disiasat menggunakan simulasi molekul. Rajah 6 menunjukkan mod interaksi optimum dan konformasi mengikat ACT–[C4min] tambah , ACT–BF4 dan ACT–H2O. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6a–h, ACT dan [C4mim] plus telah menunjukkan dua konformasi pengikatan optimum, iaitu, ACT–[C4mim] tambah –1 dan ACT–[C4mim] tambah –2, ACT dan BF4 mempunyai satu konformasi pengikatan optimum , ACT–BF4- dan ACT dan H2O mempunyai lima konformasi pengikatan optimum ACT–H2O–1, ACT–H2O–2, ACT–H2O–3, ACT–H2O–4 dan ACT–H2O–5.

Tambahan pula, tenaga pengikat boleh digunakan untuk menerangkan interaksi antara dua molekul. Mengikut keputusan simulasi molekul, tenaga pengikat ACT–[C4mim] tambah –1, ACT–[C4mim] tambah –2, ACT–BF4 , ACT–H2O–1, ACT–H2O–2, ACT–H2O–3 , ACT–H2O–4 dan ACT–H2O–5 ialah - 129.71, - 136.53,-130.82, - 60.78, - 53 .00, - 76.76, -66.55 dan -53.49 kJ/mol, masing-masing. Nilai ini menunjukkan bahawa tenaga pengikat dengan [C4mim]BF4 adalah lebih kuat daripada molekul H2O. Oleh itu, ACT mempunyai pertalian tinggi untuk [C4mim]BF4 dan mudah memasuki fasa kaya [C4mim]BF4.

Untuk menyiasat lebih lanjut interaksi antara molekul yang berbeza, mod interaksi ACT–[C4min] tambah , ACT–BF4- dan ACT–H2O telah digambarkan menggunakan analisis IGM. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6a, dan b, interaksi antara ACT(Acteoside)dan [C4mim] ditambah terutamanya terdiri daripada ikatan hidrogen dan daya van der Waals. Di samping itu, ACT–[C4mim] tambah –1 dan ACT–[C4mim] tambah –2 memaparkan ciri konformasi yang serupa, dengan gelang benzena ACT dan gelang imidazol [C4mim] ditambah adalah selari antara satu sama lain dan terletak pada jarak yang jauh. daripada kira-kira 4 Å. Ini menunjukkan wujudnya interaksi susun apl antara ACT(Acteoside)dan [C4mim] tambah [43]. Rajah 6c mendedahkan kehadiran ikatan hidrogen yang kuat dan interaksi van der Waals antara ACT dan BF4-. Selain itu, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6d–h, apabila ACT dibubarkan dalam molekul H2O, ACT, dan H2O terutamanya terikat melalui ikatan hidrogen dan van der Waals. Oleh itu, berdasarkan ciri konformasi dan nilai tenaga pengikatan, dapat disimpulkan bahawa ACT telah diekstrak dalam fasa kaya [C4mim]BF4-melalui ikatan hidrogen, interaksi van der Waals dan tindanan p - p.

Rajah 6. Analisis IGM bagi interaksi ACT–[C4min] tambah , ACT–BF4- dan ACT–H2O: (a) ACT–[C4mim] tambah –1, (b) ACT–[C4mim] tambah –2, (c) ACT–BF4 , (d) ACT–H2O–1, (e) ACT–H2O–2, (f)ACT–H2O–3, (g) ACT–H2O–4, dan (h ) ACT–H2O–5.

3.4. Pengekstrakan ekstrak mentah

Di bawah keadaan pengekstrakan yang optimum, IL-ATPS digunakan untuk menyiasat pengekstrakan ekstrak mentah. Seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1, IL-ATPS boleh mengekstrak ACT dengan berkesan(Acteoside)daripada ekstrak mentah daripadaCistanchetubulosakepada fasa kaya IL, dan IL-ATPS hampir tiada perubahan dalam prestasi pengekstrakan ACT(Acteoside)daripada ekstrak mentah berbanding dengan prestasi pengekstrakan larutan piawai. Oleh itu, kaedah ini boleh mengekstrak ACT dengan berkesan(Acteoside)daripada ekstrak mentahCistanchetubulosa, yang boleh memberi rujukan untuk pengekstrakan juzuk bioaktif pada masa hadapan.

3.5. Pemisahan ACT daripada fasa kaya IL

Kaedah pengekstrakan dan penjerapan pelarut untuk pemulihan ACT(Acteoside)dan penggunaan semula IL diterokai dalam bahagian ini. Pertama, pelarut organik dipertimbangkan untuk pengekstrakan belakang, seperti n-butanol (NBA), etil asetat (EA), isopentenyl (IPA), dan kloroform (CR). Walau bagaimanapun, kecekapan pemulihan pengekstrak organik adalah rendah, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7. Selain itu, sejumlah besar pengekstrak organik meruap digunakan untuk pengekstrakan belakang, yang akan menjejaskan ciri "hijau" proses pemisahan.

Kaedah penjerapan dipilih untuk pengasingan ACT(Acteoside)daripada fasa yang kaya dengan IL, seperti karbon mesoporus yang dipesan (CMK-3), graphene (GR) dan nanotube karbon dinding tunggal (SWCNT). Fasa kaya IL selepas pengekstrakan IL-ATPS dicairkan 10 kali dengan air ternyahion. Kecekapan pemulihan tiga penjerap di atas dibandingkan untuk ACT di bawah keadaan penjerapan yang sama seperti berikut: nisbah pepejal-cecair 1:1 (mg/mL), 303 K, dan 12 jam.

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7, pemulihan SWCNT adalah lebih baik daripada pemulihan CMK-3 dan GR. Di samping itu, kecekapan desorpsi ACT(Acteoside)boleh mencapai 95.3 peratus menggunakan metanol, asid asetik, dan air ultra tulen dengan nisbah isipadu 1:1:8 pada 318 K. Oleh itu, SWCNT boleh digunakan untuk pemulihan ACT daripada fasa kaya IL.

Rajah 7. Kesan jenis dengan pengekstrak dan penjerap yang berbeza untuk pengasingan ACT(Acteoside)daripada fasa kaya IL.

4. Kesimpulan

Dalam kajian ini, kaedah yang mudah dan cekap berasaskan IL-ATPS untuk pengekstrakan ACT(Acteoside)daripada ekstrak mentah daripadaCistanche tubulosatelah berjaya dibangunkan. IL-ATPS optimum ditentukan sebagai [C4mim]BF4–(NH4)2SO4, dan keadaan pengekstrakan optimum ialah suhu pengekstrakan 278 K, kepekatan IL 50 wt peratus , kepekatan larutan sampel 2.5 mg/mL, kepekatan garam 11.11 peratus berat, pH 6.0, dan masa keseimbangan pengekstrakan 130 min. Di bawah keadaan pengekstrakan optimum, kecekapan pengekstrakan, pekali partition, dan selektiviti ACT(Acteoside)didapati 99.78 peratus ± 0.84 peratus , 33.82 ± 1.82, dan 230.51 ± 8.26, masing-masing. Oleh itu, sebagai kesimpulan, sistem [C4mim]BF4-(NH4)2SO4 menawarkan kaedah yang mudah dan cekap untuk pemisahan ACT yang sangat selektif daripada ekstrak mentahCistanchetubulosa. Garam berasid (NH4)2SO4 menyediakan persekitaran mikro berasid yang lemah untuk memastikan kestabilan ACT(Acteoside)dalam fasa [C4mim]BF4-kaya. Selain itu, kekutuban tinggi [C4mim]BF4 yang mempunyai reseptor ikatan berbilang hidrogen adalah kondusif untuk mengekstrak ACT dalam fasa kaya [C4mim]BF4-. Akhirnya, interaksi ACT dan [C4mim] BF4 ditunjukkan untuk terdiri daripada ikatan hidrogen, daya van der Waals, dan susunan p-p. Kajian ini memberikan pandangan untuk penyelidikan masa depan tentang pemisahan sebatian fenolik yang sangat selektif daripada tumbuhan semula jadi.

penyata sumbangan pengarang CRedit

Helin Xu: Pengkonsepan, Metodologi, Penyiasatan, Penyusunan data, Penulisan - draf asal, Penulisan - semakan & penyuntingan. Xue qin Li: Pengkonsepan, Pentadbiran projek, Penulisan - semakan & penyuntingan, Penyeliaan. Yanyan Hao: Penyusunan data, Penulisan -semakan & penyuntingan. Xiaobin Zhao: Sumber, Analisis formal. YunCheng: Sumber, Analisis formal. Jinli Zhang: Pentadbiran projek, Penulisan - semakan & penyuntingan.

Pengisytiharan kepentingan bersaing

Penulis mengisytiharkan bahawa mereka tidak mempunyai kepentingan kewangan yang bersaing atau hubungan peribadi yang mungkin kelihatan mempengaruhi kerja yang dilaporkan dalam kertas kerja ini.

Ucapan terima kasih

Kerja ini disokong oleh Sains Serantau Ditemui Yayasan Sains Semula Jadi Kebangsaan China [nombor geran22068032]; Yayasan Sains Semula Jadi Kebangsaan untuk Saintis Muda China [nombor geran 21706166]; Program untuk Pemimpin Inovasi Sains dan Teknologi Muda dan Pertengahan diBingtuan [nombor geran 2019CB024]; Program untuk Bakat Inovatif Muda Universiti Shihezi [nombor geran CXRC201802]dan Projek Sains dan Teknologi Utama Xinjiang Bingtuan[nombor geran 2017AA007/01]. Kami ingin mengucapkan terima kasih kepada Pusat Analisis dan Pengujian Universiti Shihezi untuk mikroskopi dan analisis mikro spesimen kami.

antosianin

Rujukan

[1] X. Wang, X. Wang, Y. Guo, Penentuan serentak dengan pantas enam komponen berkesan dalamCistanchetubulosaoleh spektroskopi inframerah dekat, Molecules 22 (2017) 843, https://doi.org/10.3390/molecules22050843.

[2] Y. Yan, Q. Song, X. Chen, J. Li, P. Li, Y. Wang, T. Liu, Y. Song, P. Tu, Penentuan serentak komponen dengan kekutuban yang luas dan julat kandungan dalamCistanchetubulosamenggunakan kromatografi-tandem spektrometri jisim terbalik fasa-hidrofilik yang digabungkan secara bersiri, J. Chromatogr. 1501 (2017) 39–50
[3] W. Zhang, J. Huang, W. Wang, Q. Li, Y. Chen, W. Feng, D. Zheng, T. Zhao, G. Mao, L. Yang, X. Wu, Pengekstrakan, penulenan , pencirian dan aktiviti antioksidan polisakarida daripadaCistanchetubulosa, Int. J. Biol. Makromol. 93 (2016) 448–458,
[4] Y. Song, Q. Song, J. Li, N. Zhang, Y. Zhao, X. Liu, Y. Jiang, P. Tu, Strategi bersepadu untuk membezakan kimia secara kuantitatif antara Cistanche deserticola dan C. tubulosa menggunakan kromatografi cecair berprestasi tinggi–hibrid triple quadrupole-linear ion trap spektrometri jisim, J. Chromatogr. 1429 (2016) 238–247
[5] W. Pei, R. Guo, J. Zhang, X. Li, Pengekstrakan glikosida phenylethanoid daripadaCistanche tubulosaoleh pengekstrakan homogenisasi ricih berkelajuan tinggi, J. AOAC Int. 102 (2019) 63–68
[6] H. Xu, W. Pei, X. Li, J. Zhang, Penjerapan glikosida phenylethanoid yang sangat cekap pada karbon mesoporus, Depan. Kimia. 7 (2019)
[7] PL Liao, CH Li, LS Tse, JJ Kang, YW Cheng, Penilaian keselamatanCistanchetubulosaproduk makanan kesihatan memoregain: genotoksisiti dan 28-ujian ketoksikan dos berulang hari, Food Chem. Toksik. 118 (2018) 581–588
[8] YJ Shiao, MH Su, HC Lin, CR Wu, Echinacoside memperbaiki kerosakan ingatan dan defisit kolinergik yang disebabkan oleh peptida amyloid-beta melalui perencatan pemendapan amiloid dan toksikologi, Fungsi Makanan. 8 (2017) 2283– 2294

[9] H. Shimada, Y. Urabe, Y. Okamoto, Z. Li, A. Kawase, T. Morikawa, P. Tu, O. Muraoka, M. Iwaki, Konstituen utamaCistanchetubulosa, echinacoside danacteoside, menghalang pengangkutan bersama glukosa yang bergantung kepada natrium 1-pengantaraan pengambilan glukosa oleh sel epitelium usus, J. Funct. Makanan 39 (2017) 91–95

[10] W. Li, R. Deng, X. Jing, J. Chen, D. Yang, J. Shen,Acteosidememperbaiki encephalomyelitis autoimun percubaan melalui menghalang pengaktifan mitophagy yang dimediasi peroxynitrite, Biol Radikal Bebas. Med. 146 (2020) 79–91,

[11] A. He, B. Dong, X. Feng, S. Yao, Pengekstrakan saponin ginseng bioaktif menggunakan sistem dua fasa akueus cecair dan garam ionik, Sep. Purif. Technol. 196 (2018) 270–280
[12] E. Suarez Garcia, CA Suarez Ruiz, T. Tilaye, MHM Eppink, RH Wijffels, C. van den Berg, Pecahan protein dan karbohidrat daripada ekstrak mikroalga mentah menggunakan sistem dua fasa berasaskan cecair ionik, Sep Purif. Technol. 204 (2018) 56–65,
[13] L. Wang, W. Li, Y. Liu, W. Zhi, J. Han, Y. Wang, L. Ni, Pengasingan hijau bromelain dalam sampel makanan dengan pengekalan aktiviti enzim yang tinggi menggunakan akueus dua- sistem fasa yang mengandungi kopolimer dan garam termoresponsif tersintesis baharu, Food Chem. 282 (2019) 48–57
[14] A. Tighrine, Y. Amir, P. Alfaro, M. Mamou, C. Nerín, Pengekstrakan serentak dan analisis bahan pengawet dan pemanis tiruan dalam jus dengan mengasinkan kaedah pengekstrakan cecair-cecair sebelum kromatografi cecair prestasi ultra tinggi , Kimia Makanan. 277 (2019) 586–594

[15] H. Shaker Shiran, M. Baghbanbashi, F. Ghazizadeh Ahsaie, G. Pazuki, Kajian pembahagian kurkumin dalam sistem dua fasa akueus garam polimer, J. Mol. Liq. 303 (2020) 112629

[16] X. Wu, R. Li, Y. Zhao, Y. Liu, Pengasingan polisakarida daripada Spirulina platensis oleh HSCCC dengan etanol-ammonium sulfat ATPS dan aktiviti antioksidannya, Carbohydr. Polim. 173 (2017) 465–472

[17] VP Priyanka, RL Gardas, Sistem bifasa akueus berasaskan cecair ionik Mono dan dicationic untuk pengekstrakan natrium diklofenak, Sep. Purif. Technol. 234 (2020) 116048
[18] J. Flieger, A. Czajkowska-Zelazko, Sistem dua fasa akueus berdasarkan cecair ionik untuk pengasingan kina daripada sampel plasma manusia, Food Chem. 166 (2015) 150–157
[19] X. Zhang, G. Teng, J. Zhang, Sistem dua fasa akueus etanol/garam berasaskan pengekstrakan polisakarida bantuan ultrasonik daripada Lilium David Ivar. unicolor Salisb: pencirian fizikokimia dan sifat antiglikasi, J. Mol. Liq. 256 (2018) 497–506,
[20] Q. Liu, X. Chen, Y. Guo, C. Han, J. Li, L. Jia, J. Liu, X. Wei, Kajian termodinamik sistem dua fasa akueus 1- butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate dan natrium dodecylbenzene sulfonate, J. Mol. Liq. 279 (2019) 18–22,
[21] DCV Belchior, MV Quental, MM Pereira, CMN Mendonça, IF Duarte, MG Freire, Prestasi cecair ionik berasaskan tetraalkylammonium sebagai juzuk sistem dwifasa akueus dalam pengekstrakan ovalbumin dan lisozim, Sep. Purif. Technol. 233 (2020)

[22] CA Suarez Ruiz, J. Kwaijtaal, OC Peinado, C. van den Berg, RH Wijffels, MHM Eppink, Pecahan berbilang langkah bagi biomolekul mikroalga menggunakan sistem dua fasa akueus terpilih, ACS Sustainable, Chem. En. 8 (2020) 2441– 2452,

[23] AW Vieira, G. Molina, AB Mageste, GD Rodrigues, LR de Lemos, Pembahagian asid salisilik dan asetilsalisilik oleh sistem dua fasa akueus: aspek mekanisme dan kajian pengoptimuman, J. Mol. Liq. 296 (2019) 111775
[24] L. Ran, C. Yang, M. Xu, Z. Yi, D. Ren, L. Yi, Pengekstrakan dua fasa akueus proanthocyanidins daripada biji anggur dengan menggunakan cecair ionik sebagai bahan tambahan, Sep. Purif. Technol. 226 (2019) 154–161

[25] LA Mejía-Manzano, BA Barba-Dávila, P. Vázquez-Villegas, SO SernaSaldívar, J. González-Valdez, Pengekstrakan pristimerin antikankerigen semulajadi yang lebih baik daripada kulit akar Mortonia greggii menggunakan pelarut hijau dan sistem dua fasa akueus, Sep. Purif. Technol. 211 (2019) 667–672