Obogatitev skupnih flavonoidov iz Cistanche Deserticola z materiali MOF Ⅱ

2 Rezultati in razprava

2.1 Karakterizacija in presejanje materialov MOF

2.1.1 Rezultati karakterizacije XRD in SEM

Slika 2 prikazuje karakterizacijske spektre XRD in SEM 5 materialov MOF. Iz XRD spektrov je razvidno, da so uklonski vrhovi sintetiziranih vzorcev MIL-101(Fe), MIL-101(Cr) in [Zn(NA)2] popolnoma skladni z standardne spektre in se lahko šteje, da so natančno sintetizirani; iz XRD spektrov je razvidno, da so se položaji uklonskih vrhov MIL-53(Fe) in MOF-5 spremenili. V kombinaciji z analizo SEM je MIL-53(Fe) lahko posledica prednostne usmeritve rasti kristalov in ima večjo čistost; domneva se, da je sprememba položaja uklonskega vrha MOF-5 posledica neenakomerne velikosti kristalnih delcev, nepopolne kristalne oblike in razpok, ki vplivajo na premik položaja uklonskega vrha; SEM kaže, da so velikosti delcev MIL-101 (Cr), MIL-53 (Fe), MOF-5 in [Zn(NA)2] enotne, morfologija materiala pa je v bistvu enako. Kristali MIL-53 (Fe) so oktaedrični, kristali [Zn(NA)2] pa sferični, površina delcev pa je relativno gladka. Če povzamemo, je bilo pet gradiv MOF, izbranih v tem dokumentu, uspešno pripravljenih.

Slika 2 Rezultati karakterizacije XRD in SEM petih MOF materialov (A: MIL-101 (Fe); B: MIL-101 (Cr); C: MOF-5; D: MIL{ {4}} (Fe); E: [Zn(NA)2])

2.1.2 Preverjanje materialov MOF

Količina statične adsorpcije, količina desorpcije in stopnja desorpcije petih materialov MOF so bile izračunane po formulah 1-2~1-4, rezultati presejanja materialov MOF pa so prikazani v tabeli 1.

Rezultati v tabeli 1 kažejo, da ima vseh teh pet MOF adsorpcijske učinke na celotne flavonoide Cistanche deserticola, vendar obstajajo določene razlike v adsorpciji in desorpciji. Med njimi ima [Zn(NA)2] največjo statično adsorpcijsko količino skupnih flavonoidov Cistanche deserticola. V poskusu statične desorpcije je stopnja desorpcije [Zn(NA)2] najvišja, in sicer 57,71 %. Zato ima [Zn(NA)2] najboljšo celovito učinkovitost in lahko se šteje, da je [Zn(NA)2] najboljša izbira za ločevanje in čiščenje skupnih flavonoidov Cistanche deserticola.

CISTANCHE Z VISOKO VSEBNOSTJO FLAVONOIDOV

2.1.3 FTIR in TG karakterizacija [Zn(nikotinata)2]n

Slika 3 prikazuje infrardeči spekter organskega liganda nikotinske kisline in sintetiziranega vzorca [Zn(NA)2]. Absorpcijski vrh pri 3050 cm-1 izvira iz razteznega nihanja C=N vezi, ki kaže značilnosti razmeroma močnega in širokega vrha. Poleg tega absorpcijski vrh pri 1620 cm-1 povzroči raztezno nihanje C=O. Značilni absorpcijski vrh nikotinske kisline, vrh raztezne vibracije C=O, je okoli 1700 cm-1, C=O raztezne vibracije [Zn(NA)2] je pri 1620 cm-1, za kar velja, da je posledica rdečega premika, ki ga povzroča koordinacija med cinkovim in kisikovim atomom na karboksilni skupini.

Slika 4 Rezultati termogravimetrične analize kažejo, da ima [Zn(NA)2] izgubo mase približno 68,49 % v temperaturnem območju od 411 stopinj do 500 stopinj, kar je posledica razgradnje organskih ligandov v vzorcu in propad kovinskega organskega ogrodja. Rezultati termogravimetrične analize dokazujejo, da ima sintetiziran vzorec visoko termično stabilnost in ostane stabilen pod 411 stopinj. Zato je primeren za pogoje obogatitve in ločevanja skupnih flavonoidov v Cistanche deserticola.

2.2 Določitev optimalnih pogojev adsorpcije [Zn(NA)2] na Cistanche deserticola

Kot je prikazano na sliki 5, slika A, se v začetni fazi adsorpcije adsorpcijska količina [Zn(NA)2] postopoma povečuje s časom in kaže hiter trend rasti. Ko pa adsorpcijski čas doseže 6 ur, se adsorpcijska količina [Zn(NA)2] stabilizira in doseže stanje adsorpcijskega ravnovesja. Takrat je adsorpcijska količina [Zn(NA)2] 48,21 mg∙g-1. Zato lahko glede na različne dejavnike sklepamo, da je optimalen čas adsorpcije [Zn(NA)2] 6h.

Slika B prikazuje, da je pri odmerku 100 mg adsorpcijska količina 60,2 mg∙g-1. Ko je odmerek večji od 100 mg, se količina adsorpcije ne poveča bistveno, zato je odmerek adsorbenta [Zn(NA)2] izbran na 100 mg.

Slika C prikazuje, da ko je koncentracija raztopine vzorca nižja od 2,20 mg∙mL-1, količina adsorpcije narašča s povečanjem koncentracije. Ko pa koncentracija raztopine vzorca doseže 2,20 mg∙mL-1, se koncentracija vzorca še poveča in sprememba količine adsorpcije je v bistvu stabilna. Zato lahko sklepamo, da ima koncentracija raztopine vzorca 2,20 mg∙mL-1 primernejši adsorpcijski učinek.

Slika D kaže, da se je s postopnim višanjem pH vrednosti raztopine vzorca adsorpcijska količina skupnih flavonoidov v Cistanche deserticola znatno spremenila. Z višanjem pH vrednosti se adsorpcijska sposobnost postopoma povečuje in doseže najvišjo vrednost pri pH 5.0. Kasneje, ko pH vrednost še naprej narašča, adsorpcijska zmogljivost kaže trend padanja. pH lahko vpliva na stanje skupnih flavonoidov Cistanche deserticola v raztopini. Špekulira se, da se pri pH =5 flavonoidi preoblikujejo iz ionskega stanja v molekularno stanje, van der Waalsova sila se poveča in pride do molekularne adsorpcije z [Zn(NA)2], ki tvori kompleks, s čimer se poveča adsorpcijska zmogljivost; poskusi so potrdili, da adsorpcijski učinek ni dober v perkislem ali preveč alkalnem okolju. Če povzamemo, je optimalna vrednost pH osnovne raztopine vzorca Cistanche deserticola 5.0.

2.3 Določitev optimalnih pogojev desorpcije

2.3.1 Učinek učinkovitosti desorpcije in različne raztopine za desorpcijo

Glede na podatke na sliki 6 je stopnja desorpcije [Zn(NA)2] v etanolu 38,79 %; stopnja desorpcije v raztopini za desorpcijo metanola je 39,16 %. Vendar pa je etanol nizko toksičen in ekonomičen, zato njegova uporaba v procesu desorpcije ne zagotavlja samo dobre desorpcijske učinkovitosti, temveč izpolnjuje tudi zahteve glede varnosti in ekonomičnosti. S celovitega vidika, ob upoštevanju številnih dejavnikov, kot so desorpcijski učinek, varnost in ekonomski stroški, je etanol opredeljen kot najprimernejši desorbent.

2.3.2 Učinek desorpcijskega učinka in različne koncentracije etanola

Iz slike 7 je razvidno, da ko volumski delež etanola za [Zn(NA)2] doseže 30 %, stopnja desorpcije skupnih flavonoidov v Cistanche deserticola doseže najvišjo točko. Ko volumski delež etanola preseže 30 %, se količina desorpcije postopoma zmanjšuje. Glede na izračun je stopnja desorpcije skupnih flavonoidov Cistanche deserticola s 30% etanolom dosegla 45,52%, čistost skupnih flavonoidov po desorpciji pa se je povečala z 9,33% surovega ekstrakta na 48,23%. Na podlagi zgornjih ugotovitev je najboljša izbira desorpcijske raztopine [Zn(NA)2] vodna raztopina etanola s 30-odstotnim volumskim deležem.

2.3.3 Karakterizacija PXRD po desorpciji [Zn(NA)2].

Slika 8 je primerjava spektrov PXRD pred in po adsorpciji [Zn(NA)2]. Glede na položaj vrha in intenzivnost grafa PXRD se domneva, da ostane kristalna struktura materiala med postopkom adsorpcije in desorpcije nespremenjena.

Slika 8 PXRD [Zn(NA)2] (a: pred adsorpcijo b: po desorpciji)

3 Sklepi

Pet materialov MOF, [Zn(nikotinat)2]n, MIL-101(Cr), MIL-101(Fe), MIL53(Fe) in MOF-5, je uspešno pripravil metoda toplotne reakcije topila. Po presejanju učinkov adsorpcije in desorpcije skupnih flavonoidov iz Cistanche deserticola je bil [Zn(nikotinat)2]n([Zn(NA)2]) izbran kot najboljša izbira za obogatitev in ločevanje skupnih flavonoidov iz Cistanche deserticola in je bil v celoti označen s FT-IR, PXRD, SEM in TG. Rezultati FT-IR in PXRD so pokazali, da je skeletna struktura sintetiziranih materialov jasno določena, kar kaže na visoko kristaliničnost in odlično čistost, brez prisotnosti vrhov nečistoč. Opazovanja SEM so pokazala enotnost in doslednost morfologije materiala. TG analiza je pokazala, da ima [Zn(NA)2] odlično toplotno stabilnost, kar mu pomaga, da se uporablja kot adsorpcijski material za skupne flavonoide v Cistanche deserticola.

Kar zadeva adsorpcijo, so optimalni pogoji adsorpcije: pH vrednost raztopine vzorca je 5.0, koncentracija raztopine vzorca je 2,20 mg∙mL-1, čas adsorpcije pa 6 h. Pod temi pogoji je adsorpcijska količina skupnih flavonoidov v Cistanche deserticola z [Zn(NA)2] dosegla 62,91 mg∙g-1. Pri optimalnih pogojih desorpcije 30% prostorninske vodne raztopine etanola je bila stopnja desorpcije [Zn(NA)2] 45,52 %. Ta postopek adsorpcije in desorpcije je povečal čistost skupnih flavonoidov v Cistanche deserticola z 9,33 % surovega ekstrakta na 48,23 % in ta postopek ni bistveno vplival na kristalno strukturo [Zn(NA)2].

Na podlagi zgornjih rezultatov raziskav [Zn(NA)2] izkazuje odlično adsorpcijsko in desorpcijsko zmogljivost za skupne flavonoide iz Cistanche deserticola in je primeren za obogatitev in ločevanje podobnih spojin. Zato ima MOF material Zn(nikotinat)2]n potencial za široko uporabo na področju obogatitve in ločevanja učinkovitih komponent tradicionalne kitajske medicine. Ta študija zagotavlja nove metode in teoretično podporo za področje ekstrakcije in ločevanja tradicionalne kitajske medicine ter širi področje uporabe materialov MOF.

Reference

[1] Nacionalni odbor za farmakopejo. Kitajska farmakopeja [S]. Peking: China Medical Science and Technology Press, 2020.

[2] Nacionalna zdravstvena komisija. Obvestilo o pilotnem upravljanju 9 snovi, vključno s Codonopsis pilosula, kot tradicionalnih živil in kitajskih zdravil [EB/OL]. /2023-09-05. http://www.nhc.gov.cn/sps/s7885/202001/1ec2cca04146450d9b14acc2499d854f.shtml.

[3] ZHENG S, JIANG X, WU L, et al. Kemična in genetska diskriminacija Cistanches Herba na podlagi UPLC-QTOF/MS in DNA

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

[4] Jiangsu New Medical College. Kitajski slovar Materia Medica (1. zvezek) [M]. Šanghaj: Šanghajska ljudska založba, 1977.

[5] Inštitut Materia Medica, Kitajska akademija medicinskih znanosti. Kitajska Materia Medica (Zvezek 1) [M]. Peking: Ljudska medicinska založba, 1959.

[6] ZHOU S, FENG D, ZHOU Y, et al. Analiza učinkovin in zdravstvenih aplikacij cistanche [J]. Frontiers in Nutrition, 2023, 10: 1101182. [7] CHOI JG, MOON M, JEONG HU, et al. Cistanches Herba izboljša učenje in spomin z induciranjem živčnega rastnega faktorja [J]. Behavioral Brain Research, 2011, 216(2): 652–658. [8] LIAO Y, WANG J, GUO C, et al. Cistanche tubulosa lajša poškodbe krvno-možganske pregrade, ki jih povzroči ishemična kap, z moduliranjem nevrovnetja, ki ga povzroča mikroglija [J]. Journal of Ethnopharmacology, 2023, 309: 116269. [9] WAT E, NG CF, KOON CM, et al. Zaščitni učinek Herba Cistanches na s statini povzročeno miotoksičnost in vitro [J]. Časopis za

Etnofarmakologija, 2016, 190: 68–73.

[10] Yang Kai, Zhang Guiju, Xu Baocai. Študija o procesu ekstrakcije skupnih flavonoidov iz Cistanche deserticola s pomočjo površinsko aktivnih snovi [J]. Daily Chemical Industry, 2015, 45(6): 328-331,

341．

[11] Xiao Xinghui, Zhang Xiangqian, Li Guifang et al. Vodna dvofazna ekstrakcija skupnih flavonoidov iz Cistanche deserticola in njegova antioksidativna aktivnost [J]. Raziskave in razvoj hrane, 2017, 38(16): 5-

9．

[12] BOUZAYANI B, KOUBAA I, FRIKHA D, et al. Spektrometrična analiza, izolacija fitokonstituentov in vrednotenje in vitro antioksidativnih in protimikrobnih aktivnosti tunizijske Cistanche violacea (Desf) [J]. Chemical Papers, 2022, 76(5): 3031–3050