Obohacení celkových flavonoidů z Cistanche Deserticola pomocí MOF materiálů Ⅱ

2 Výsledky a diskuse

2.1 Charakterizace a třídění materiálů MOF

2.1.1 Výsledky charakterizace XRD a SEM

Obrázek 2 ukazuje XRD a SEM charakterizační spektra 5 MOF materiálů. Z XRD spekter je vidět, že difrakční píky syntetizovaných vzorků MIL-101(Fe), MIL-101(Cr) a [Zn(NA)2] jsou zcela v souladu s standardní spektra a lze mít za to, že jsou přesně syntetizována; z XRD spekter je vidět, že pozice difrakčních píku MIL-53(Fe) a MOF-5 se změnily. V kombinaci s analýzou SEM může být MIL-53(Fe) způsobeno preferovanou orientací růstu krystalů a má vyšší čistotu; předpokládá se, že změna polohy difrakčního píku MOF-5 je způsobena nerovnoměrnou velikostí částic krystalu, neúplným tvarem krystalu a trhlinami, které ovlivňují posun polohy difrakčního píku; SEM ukazuje Velikosti částic MIL-101 (Cr), MIL-53 (Fe), MOF-5 a [Zn(NA)2] jsou jednotné a morfologie materiálu je v zásadě stejný. Krystaly MIL-53 (Fe) jsou oktaedrické a krystaly [Zn(NA)2] jsou sférické a povrch částic je relativně hladký. Stručně řečeno, pět materiálů MOF vybraných v tomto dokumentu bylo úspěšně připraveno.

Obr. 2 Výsledky charakterizace XRD a SEM pěti materiálů MOF (A: MIL-101 (Fe); B: MIL-101 (Cr); C: MOF-5; D: MIL{ {4}} (Fe E: [Zn(NA)2]);

2.1.2 Prověřování materiálů MOF

Množství statické adsorpce, množství desorpce a rychlost desorpce pěti materiálů MOF byly vypočteny podle vzorců 1-2~1-4 a výsledky screeningu materiálů MOF jsou uvedeny v tabulce 1.

Výsledky v tabulce 1 ukazují, že všech těchto pět MOF má adsorpční účinky na celkové flavonoidy Cistanche deserticola, ale existují určité rozdíly v adsorpci a desorpci. Mezi nimi má [Zn(NA)2] největší statické adsorpční množství celkových flavonoidů Cistanche deserticola. V experimentu statické desorpce je rychlost desorpce [Zn(NA)2] nejvyšší, a to 57,71 %. Proto má [Zn(NA)2] nejlepší komplexní výkon a lze mít za to, že [Zn(NA)2] je nejlepší volbou pro separaci a čištění celkových flavonoidů Cistanche deserticola.

CISTANCHE S VYSOKÝM OBSAHEM FLAVONOIDŮ

2.1.3 FTIR a TG charakterizace [Zn(nikotinátu)2]n

Obrázek 3 ukazuje infračervená spektra organického ligandu kyseliny nikotinové a syntetizovaného vzorku [Zn(NA)2]. Absorpční pík ve výšce 3050 cm-1 pochází z natahovací vibrace vazby C=N, která vykazuje charakteristiky relativně silného a širokého vrcholu. Kromě toho je vrchol absorpce ve výšce 1620 cm-1 způsoben natahovací vibrací C=O. Charakteristický absorpční vrchol kyseliny nikotinové, natahovací vibrační vrchol C=O, je kolem 1700 cm-1 a C=O natahovací vibrace [Zn(NA)2] je na 1620 cm-1, což je považováno za důsledek červeného posunu způsobeného koordinací mezi zinkem a atomem kyslíku na karboxylové skupině.

Obrázek 4 Výsledky termogravimetrické analýzy ukazují, že [Zn(NA)2] má ztrátu hmotnosti asi 68,49 % v teplotním rozsahu 411 stupňů až 500 stupňů, což je způsobeno rozkladem organických ligandů ve vzorku a kolaps kovové organické kostry. Výsledky termogravimetrické analýzy dokazují, že syntetizovaný vzorek má vysokou tepelnou stabilitu a zůstává stabilní pod 411 stupňů. Proto je vhodný pro podmínky obohacení a separace celkových flavonoidů v Cistanche deserticola.

2.2 Stanovení optimálních adsorpčních podmínek [Zn(NA)2] na Cistanche deserticola

Jak je znázorněno na obrázku 5, obrázku A, v počáteční fázi adsorpce se adsorpční množství [Zn(NA)2] postupně zvyšuje s postupem času, což ukazuje trend rychlého růstu. Avšak poté, co doba adsorpce dosáhne 6 hodin, má adsorpční množství [Zn(NA)2] tendenci se stabilizovat a dosáhne adsorpčního rovnovážného stavu. V tomto okamžiku je adsorpční množství [Zn(NA)2] 48,21 mg∙g-1. S ohledem na různé faktory lze tedy dojít k závěru, že optimální doba adsorpce [Zn(NA)2] je 6 hodin.

Obrázek B ukazuje, že když je dávka 100 mg, adsorpční množství je 60,2 mg∙g-1. Když je dávka vyšší než 100 mg, adsorpční množství se významně nezvýší, takže dávka adsorbentu [Zn(NA)2] je zvolena jako 100 mg.

Obrázek C ukazuje, že když je koncentrace roztoku vzorku nižší než 2,20 mg∙mL-1, adsorpční množství se zvyšuje s rostoucí koncentrací. Když však koncentrace roztoku vzorku dosáhne 2,20 mg∙mL-1, koncentrace vzorku se dále zvyšuje a změna adsorpčního množství má v zásadě tendenci být stabilní. Lze tedy učinit závěr, že koncentrace roztoku vzorku 2,20 mg∙mL-1 má vhodnější adsorpční účinek.

Obrázek D ukazuje, že jak se hodnota pH roztoku vzorku postupně zvyšuje, adsorpční množství celkových flavonoidů v Cistanche deserticola doznalo významných změn. S rostoucí hodnotou pH se postupně zvyšuje adsorpční kapacita a nejvyšší hodnoty dosahuje při pH 5.0. Následně, když hodnota pH dále stoupá, adsorpční kapacita vykazuje klesající trend. pH může ovlivnit stav celkových flavonoidů Cistanche deserticola v roztoku. Spekuluje se, že při pH=5 se flavonoidy přeměňují z iontového do molekulárního stavu, zvyšuje se van der Waalsova síla a dochází k molekulární adsorpci se [Zn(NA)2], tvořícím komplex, čímž se zvyšuje adsorpční kapacita; experimenty potvrdily, že adsorpční efekt není dobrý v perkyselém nebo příliš alkalickém prostředí. V souhrnu je optimální hodnota pH zásobního roztoku vzorku Cistanche deserticola 5.0.

2.3 Stanovení optimálních desorpčních podmínek

2.3.1 Vliv desorpčního výkonu a různých desorpčních roztoků

Podle údajů na obrázku 6 je míra desorpce [Zn(NA)2] v ethanolu 38,79 %; rychlost desorpce v roztoku pro desorpci methanolu je 39,16 %. Etanol má však nízkou toxicitu a je ekonomický, takže jeho použití v desorpčním procesu zajišťuje nejen dobrý desorpční výkon, ale také splňuje požadavky na bezpečnost a hospodárnost. Z komplexního hlediska, s ohledem na více faktorů, jako je desorpční účinek, bezpečnost a ekonomické náklady, je ethanol identifikován jako nejvhodnější desorbent.

2.3.2 Vliv desorpčního účinku a různých koncentrací ethanolu

Z obrázku 7 je patrné, že když objemový podíl ethanolu pro [Zn(NA)2] dosáhne 30 %, dosahuje míra desorpce celkových flavonoidů v Cistanche deserticola nejvyššího bodu. Když objemový podíl ethanolu přesáhne 30 %, desorpční množství postupně klesá. Podle výpočtu dosáhla míra desorpce celkových flavonoidů Cistanche deserticola 30% etanolem 45,52% a čistota celkových flavonoidů po desorpci vzrostla z 9,33% surového extraktu na 48,23%. Na základě výše uvedených úvah je nejlepší volbou desorpčního roztoku [Zn(NA)2] vodný roztok ethanolu o 30% objemové frakci.

2.3.3 PXRD charakterizace po desorpci [Zn(NA)2]

Obrázek 8 je srovnání PXRD spekter před a po adsorpci [Zn(NA)2]. Podle polohy píku a intenzity PXRD grafu se má za to, že krystalová struktura materiálu zůstává během procesu adsorpce a desorpce nezměněna.

Obr. 8 PXRD [Zn(NA)2] (a: před adsorpcí b: po desorpci) Obr.

3 Závěry

Pět materiálů MOF, [Zn(nikotinát)2]n, MIL-101(Cr), MIL-101(Fe), MIL53(Fe) a MOF-5, bylo úspěšně připraveno metoda tepelné reakce s rozpouštědlem. Po screeningu adsorpčních a desorpčních účinků celkových flavonoidů z Cistanche deserticola byl [Zn(nikotinát)2]n([Zn(NA)2]) vybrán jako nejlepší volba pro obohacení a separaci celkových flavonoidů z Cistanche deserticola. plně charakterizováno FT-IR, PXRD, SEM a TG. Výsledky FT-IR a PXRD ukázaly, že struktura skeletu syntetizovaných materiálů byla jasně určena, vykazovala vysokou krystalinitu a vynikající čistotu, bez přítomnosti píku nečistot. Pozorování SEM odhalila uniformitu a konzistenci morfologie materiálu. TG analýza prokázala, že [Zn(NA)2] má vynikající tepelnou stabilitu, což umožňuje jeho použití jako adsorpčního materiálu pro celkové flavonoidy v Cistanche deserticola.

Z hlediska adsorpce jsou optimální adsorpční podmínky: hodnota pH roztoku vzorku je 5.0, koncentrace roztoku vzorku je 2,20 mg∙mL-1 a doba adsorpce je 6 h. Za těchto podmínek dosáhlo adsorpční množství celkových flavonoidů v Cistanche deserticola [Zn(NA)2] 62,91 mg∙g-1. Za optimálních podmínek desorpce 30% vodného roztoku ethanolu na objem byla míra desorpce [Zn(NA)2] 45,52 %. Tento proces adsorpce a desorpce zvýšil čistotu celkových flavonoidů v Cistanche deserticola z 9,33 % surového extraktu na 48,23 % a tento proces významně neovlivnil krystalovou strukturu [Zn(NA)2].

Na základě výše uvedených výsledků výzkumu [Zn(NA)2] vykazuje vynikající adsorpční a desorpční výkon pro celkové flavonoidy z Cistanche deserticola a je vhodný pro obohacení a separaci podobných sloučenin. Proto má MOFs materiál Zn(nikotinát)2]n potenciál pro široké uplatnění v oblasti obohacování a separace účinných složek tradiční čínské medicíny. Tato studie poskytuje nové metody a teoretickou podporu pro oblast extrakce a separace tradiční čínské medicíny a rozšiřuje aplikační oblast MOF materiálů.

Reference

[1] Národní lékopisný výbor. Čínský lékopis [S]. Peking: China Medical Science and Technology Press, 2020.

[2] Národní zdravotní komise. Oznámení o pilotním řízení 9 látek včetně Codonopsis pilosula jako tradičních potravin i čínských léčivých materiálů [EB/OL]. /2023-09-05. http://www.nhc.gov.cn/sps/s7885/202001/1ec2cca04146450d9b14acc2499d854f.shtml.

[3] ZHENG S, JIANG X, WU L a kol. Chemická a genetická kriminalizace Cistanches Herba Na základě UPLC-QTOF/MS a DNA

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

[4] Jiangsu New Medical College. Chinese Materia Medica Dictionary (svazek 1)[M]. Shanghai: Shanghai People's Publishing House, 1977.

[5] Institut Materia Medica, Čínská akademie lékařských věd. Čínská Materia Medica (svazek 1)[M]. Peking: Lidové lékařské nakladatelství, 1959.

[6] ZHOU S, FENG D, ZHOU Y, a kol. Analýza účinných látek a zdravotních aplikací cistanche[J]. Frontiers in Nutrition, 2023, 10: 1101182. [7] CHOI JG, MOON M, JEONG HU, et al. Cistanches Herba zlepšuje učení a paměť indukcí nervového růstového faktoru[J]. Behaviorální výzkum mozku, 2011, 216 (2): 652–658. [8] LIAO Y, WANG J, GUO C, et al. Cistanche tubulosa zmírňuje poškození hematoencefalické bariéry způsobené ischemickou mrtvicí modulací mikroglií zprostředkovaného neurozánětu[J]. Journal of Ethnopharmacology, 2023, 309: 116269. [9] WAT E, NG CF, KOON CM, et al. Ochranný účinek Herba Cistanches na statiny indukovanou myotoxicitu in vitro[J]. Věstník

Etnofarmakologie, 2016, 190: 68–73.

[10] Yang Kai, Zhang Guiju, Xu Baocai. Studie procesu extrakce celkových flavonoidů z Cistanche deserticola za pomoci surfaktantů[J]. Daily Chemical Industry, 2015, 45(6): 328-331,

341．

[11] Xiao Xinghui, Zhang Xiangqian, Li Guifang a kol. Vodná dvoufázová extrakce celkových flavonoidů z Cistanche deserticola a její antioxidační aktivita[J]. Food Research and Development, 2017, 38(16): 5-

9．

[12] BOUZAYANI B, KOUBAA I, FRIKHA D, et al. Spektrometrická analýza, izolace fytosložek a hodnocení in vitro antioxidačních a antimikrobiálních aktivit tuniské Cistanche violacea (Desf)[J]. Chemical Papers, 2022, 76(5): 3031–3050