基于锌的金属有机骨架材料及其应用的制作方法

1.本发明属于有机化学领域，具体涉及一种基于锌的金属有机骨架材料、其应用、以及纯化铁皮石斛多糖类化合物的方法。


背景技术：

2.天然产物种类繁多，其有效成分复杂而且含量低，难于富集，如何从复杂的天然产物中纯化和分离有效成分，是当前加快天然产物应用进程的一个重要问题。用传统的分离方法，例如大孔树脂、硅胶柱色谱等方法，这些方法虽然工艺简单，但是溶剂用量大、污染严重、耗时耗能、经济成本高，对于一些结构和性质相近的成分难以实现有效的分离。因此，寻找高效，环保且低成本的铁皮石斛多糖纯化方法便成为关键。
3.铁皮石斛(dendrobium officinale kimura et migo)是石斛的一种，为兰科植物铁皮石斛的新鲜或干燥茎，其作为一种传统名贵的中药材，是一种具有高药用价值的食用植物，其主要活性成分有多糖、生物碱、类黄酮、多酚、微量元素和氨基酸等，其中多糖含量最高，2020版《中国药典》记载铁皮石斛中多糖含量不低于25％。铁皮石斛多糖具有降血糖、护肝、抑菌、抗肿瘤、抗骨质疏松、保护肠胃、抗氧化和增强免疫力等功效。
4.目前，铁皮石斛的提取方法大多为水提醇沉法，或在水提时引入酶、超声波等辅助处理，纯化方法通常采用阴离子交换柱色谱法，本领域中仍然缺乏对铁皮石斛多糖进行富集分离、对其有效成分进行分离纯化的方法。
5.mofs是近十年来发展迅速的一类由金属离子和有机桥联配体组成的结晶多孔聚合物材料，是一类重要的新型多孔材料，在许多应用中，如分离和储存、催化、药物输送载体和化学传感等领域具有很大的潜力，由于其多孔性、丰富的表面化学和可调整的孔的尺寸，此外，mofs材料由于具有纯度高、结晶度高、成本低、能够大批量生产、结构可控、易于实现特定选择性等优点。


技术实现要素：

6.本发明的一个目的是针对以上要解决的技术问题，提供一种能够有效纯化铁皮石斛多糖类化合物的金属有机骨架材料。
7.本发明的另一个目的是提供一种用于纯化铁皮石斛多糖类化合物的方法。
8.为了实现以上发明目的，本发明提供了一种基于锌的金属有机骨架材料，其是由七水合硫酸铝、蒸馏水、烟酸、dmf和无水乙醇制备而成的[zn(nicotinate)2]
n
。
[0009]
根据本发明的金属有机骨架材料，优选地，所述金属有机骨架材料通过以下步骤制备而成：将2.336g七水合硫酸锌(znso4·
7h2o)溶于15ml蒸馏水中，超声直到znso4·
7h20完全溶解，另外向1.00g烟酸加入5mldmf和10ml的无水乙醇，磁力搅拌30min后，再把上述两种溶液进行混合，磁力搅拌直至混合均匀，在120℃下反应10h，自然冷却至室温，得到带有白色沉淀的悬浊液，将产物过滤、洗涤沉淀、纯化、干燥，得成品。
[0010]
另一方面，本发明还提供了一种用于纯化铁皮石斛多糖类化合物的方法，包括：使
用根据本发明的金属有机骨架材料对铁皮石斛多糖粗提取物进行纯化。
[0011]
根据本发明的方法，优选地，所述方法包括：
[0012]
1)吸附步骤：向铁皮石斛多糖粗提取物样品水溶液加入所述金属有机骨架材料进行振荡吸附；
[0013]
2)离心步骤；
[0014]
3)解吸步骤：离心后，弃上清，洗涤沉淀，加入解吸液进行振荡解吸。
[0015]
优选地，在所述吸附步骤中，吸附时间为至少6小时。
[0016]
优选地，在所述吸附步骤中，铁皮石斛多糖粗提物样品水溶液的ph值为5.0。
[0017]
优选地，在所述吸附步骤中，铁皮石斛多糖粗提物样品水溶液的浓度为2.20mg
·
ml
‑1。
[0018]
优选地，所述振荡吸附的温度为25℃，转速为150rpm。
[0019]
优选地，在所述解吸步骤中，解吸液为乙醇。
[0020]
优选地，在所述解吸步骤中，所述解吸液的体积浓度为30％。
[0021]
优选地，所述振荡解吸的温度为25℃，转速为150rpm。
[0022]
根据本发明的方法，优选地，所述铁皮石斛多糖粗提物样品水溶液与所述金属有机骨架材料的用量比例为35ml：100mg。更优选地，所述吸附步骤还包括超声处理。
[0023]
优选地，所述离心步骤的条件是：4000rpm离心15min。
[0024]
另一方面，本发明还提供了所述金属有机骨架材料在分离纯化铁皮石斛多糖类化合物中的应用。
[0025]
与现有技术相比，本发明的金属有机骨架材料对铁皮石斛多糖的吸附和解吸性能良好，适合用于铁皮石斛多糖的富集分离及纯化。
附图说明
[0026]
图1是mil
‑
101(cr)的粉末衍射谱(xrd)图。
[0027]
图2是mil
‑
101(cr)的红外光谱(ft
‑
ir)图。
[0028]
图3是mil
‑
101(cr)的扫描电镜图。
[0029]
图4是mil
‑
101(cr)的热重分析曲线。
[0030]
图5是[zn(nicotinate)2]
n
的红外光谱(ft
‑
ir)图。
[0031]
图6是[zn(nicotinate)2]
n
的粉末衍射谱(xrd)图。
[0032]
图7是[zn(nicotinate)2]
n
的扫描电镜图。
[0033]
图8是[zn(nicotinate)2]
n
的热重分析曲线。
[0034]
图9是铁皮石斛多糖的静态吸附动力学曲线。
[0035]
图10是mofs的用量对铁皮石斛多糖吸附量的影响。
[0036]
图11是样品初始浓度对吸附量的影响。
[0037]
图12是样品原液ph对铁皮石斛多糖吸附量的影响。
[0038]
图13是不同的解吸液对解吸率的影响。
[0039]
图14是乙醇浓度对解吸率的影响。
[0040]
图15是mil
‑
101(cr)的粉末衍射谱(xrd)图。
[0041]
图16是[zn(nicotinate)2]
n
的粉末衍射谱(xrd)图。
具体实施方式
[0042]
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明，而非用于限制本发明的范围。
[0043]
实施例1
‑
铁皮石斛多糖的提取
[0044]
1.实验材料
[0045]
铁皮石斛原药材，除去杂质，将药材剪成小段，50℃烘干，打粉，过用三号筛，备用。
[0046]
uv1780型紫外
‑
可见分光光度计(日本，岛津公司)；simf140ay65
‑
pc制冰机(日本，松下电器产业株式会社)；merck millipore direct
‑
q，3，5，8，纯水/超纯水一体机(德国，默克集团)；hws
‑
28电热恒温水浴锅(上海齐欣科学仪器有限公司)；kq
‑
500da数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)；d
‑
无水葡萄糖标准品(中国食品药品检定研究院，批号：110833
‑
201506)；浓硫酸(国药集团化学试剂有限公司，批号：20180227)；苯酚(国药集团化学试剂有限公司，批号：20151116)；其他试剂均为国产分析纯。
[0047]
2.实验方法
[0048]
多糖含量测定：以d
‑
无水葡萄糖为对照，采用硫酸
‑
苯酚显色法，测定多糖含量，标准曲线方程为y＝7.66812x 0.00000(r＝0.99926)，式中x为d
‑
无水葡萄糖质量浓度(mg/ml)、y为吸光度，测定吸光度后，根据回归方程，计算多糖含量。
[0049]
提取工艺优化：取铁皮石斛药材粉末，精密称定，在单因素提取工艺考察基础上，考察料液比(a)、提取时间(b)和提取次数(c)3个因素，每个因素设3个水平。选用l9(33)表进行正交实验，以多糖含量为评价指标，计算标准偏差，以两独立样本均数比较t检验。
[0050]
3.实验结果
[0051]
(1)提取方法考察：分别取药材粉末0.5g，精密称定，加蒸馏水80ml，采用超声提取法(1h)、回流提取法(1h)两种方法对铁皮石斛多糖进行提取，采用紫外分光光度计测定吸光度。结果显示采用回流提取法多糖平均含量为26.25％，而超声提取多糖平均含量为17％，前者铁皮石斛铁皮石斛多糖提取率最高。
[0052]
(2)提取次数考察：采用回流提取法，选取多糖提取时间1.5h、料液比0.5：40(g/ml)，考察提取次数，结果显示提取3次的多糖提取率较高，但多糖提取2次和3次的含量仅相差0.25％，故提取次数为2次较为合理。见表1。
[0053]
表1提取次数考察结果
[0054]
[0055]
(3)料液比考察：采用回流提取法，提取时间为1.5h，提取2次，考察料液比对铁皮石斛多糖得率影响，显示料液比为0.5：50(g/ml)的提取率为最高。见表2。
[0056]
表2料液比考察结果
[0057][0058]
(4)提取时间考察：采用回流法提取，料液比为0.5：50(g/ml)、提取2次、考察提取时间对多糖得率影响，结果提取时间为1.5h多糖的得率最高，见表3。
[0059]
表3提取时间考察
[0060][0061]
(5)正交实验
[0062]
根据单因素实验，考察料液比(a)、提取时间(b)和提取次数(c)3个因素，进行l9
(33)安排正交实验。结果见表4。根据正交试验r值结果分析：料液比(a)>提取次数(c)>提取时间(b)。a因素中对指标影响k1最大，c因素中对指标影响k2最大，b因素中对指标影响k3最大，正交实验结果显示为a1b2c2测得含量最高，综合各工艺因素确定最佳提取方法为料液比1：100，提取时间为1.5h，提取2次。
[0063]
表4正交实验结果
[0064]
编号abc平均含量(％)111120.65212230.12313327.91421215.95522315.69623115.70731329.12832122.04933227.30k126.2321.119.46 k215.7822.6224.46 k326.1523.6422.24 r10.4471.7304.99 [0065]
(6)多糖含量测定
[0066]
按照正交试验设计最佳提取工艺，每份取0.5g，共3份。置锥形瓶，加石油醚30ml，水浴加热30min，取出，弃滤液，保留滤渣蒸发干溶剂，加乙醇80ml，摇匀，水浴加热1h，取出，弃滤液，留滤渣蒸发干溶剂，加入50ml蒸馏水，加热回流2次，每次1.5h，过滤，合并两次滤液，放冷置200ml容量瓶，加纯水至刻度，摇匀，吸取1ml置25ml容量瓶，定容，摇匀，即得。结果铁皮石斛提取平均多糖含量为30.65％，rsd值为4.26％。正交试验提取平均多糖含量为30.12％，rsd值为1.06％。结果见表5。
[0067]
表5样品含量测定结果
[0068][0069]
可见，在单因素工艺考察中，回流提取法比超声提取法多糖含量明显要高，回流提取是直火加热的温度高，相比超声提取只有40℃，可能与提取温度密切相关。在提取次数中含量测定显示回流提取3次的多糖提取率较高，考虑到多糖提取2次和3次多糖含量仅相差0.25％，从减少耗能和时间方面考虑，采用提取2次。
[0070]
此外，经正交试验方法得出本实验最佳多糖提取工艺条件，通过紫外
‑
可见光分光光度法对铁皮石斛铁皮石斛多糖含量进行测定，试验结果表明该提取工艺方法稳定，可靠。
[0071]
综上，铁皮石斛多糖的最佳实验条件：料液比为1：100，提取时间为1.5h，提取次数2次，通过验证实验确定在最佳条件下提取的铁皮石斛多糖平均多糖含量为30.65％。
[0072]
实施例2
‑
mil
‑
101(cr)的制备及表征分析
[0073]
釆用溶剂热法合成mil
‑
101(cr)，具体过程为：向50ml反应釜中分别加入30ml去离子水、1.101g对苯二甲酸2.699g九水硝酸铬(cr(no)3·
9h2o)和100μl氢氟酸，磁力搅拌30min，从室温加热到220℃并保持8h，自然冷却，抽滤，纯化，150℃烘箱内过夜，备用。
[0074]
1.粉末x射线衍射(pxrd)
[0075]
粉末x射线衍射(pxrd)方法用于表征mofs样品的物相结晶度和纯度，以及验证实验过程中mofs样品的晶体结构是否变化。采用日本rigaku公司生产的d/max2500型x.射线衍射仪(xrd)仪，测定过程中使用cu靶射线ka射线，波长选取为a＝0.154056nm的辐射源，扫描速率为8
°
/min，扫描范围为5
°
～80
°
[0076]
如图1所示，为mil
‑
101(cr)的粉末衍射谱图，其中1为标准图谱，2为合成的材料的图谱。从图中看出合成样品在20＝5
‑
20
°
范围内样品的特征衍射峰尖锐无杂质峰出现，说明mil
‑
101(cr)被成功合成且样品纯度高。
[0077]
2.红外光谱分析(ft
‑
ir)
[0078]
ft
‑
ir分析：红外光谱法是一种确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法。每种物质分子都有其独特的红外吸收光谱，因此可以对制备形成的mofs材料进行结构分析和鉴定。初步判定是否合成了目标材料，先把待测样品进行干燥处理，然后采用kbr压片技术，测定合成样品的红外特征吸收峰。记录范围为400～4000cm
‑
1。
[0079]
如图2所示，为mil
‑
101(cr)的红外图谱，可看出在1100～500cm
‑
1的吸收峰是对苯二甲酸有机配体的骨架伸缩振动峰，1300到1700cm
‑1区域的特征吸收峰是配体羧基中官能团o
‑
c
‑
o的伸缩振动。同时也是mil
‑
101(cr)典型吸收谱带。
[0080]
3.冷场发射扫描电子显微镜(sem)
[0081]
冷场发射扫描电子显微镜表征方法能够用来观察合成材料表面的微观形貌和结构。本实验合成的材料釆用日本hitachi公司生产的型号hitachi s4800的扫描电子显微镜对所合成的样品进行微观结构及表面形貌表征。合成样品干燥研磨后，均匀的粘在专用导电胶上，为增加样品的导电性，方便测试，对样品表面进行喷金处理，在操作电压15kv电流5ma的环境条件下测定合成样品的形貌结构特点。
[0082]
如图3所示，是mil
‑
101(cr)的扫描电镜图，合成材料的晶体颗粒表面形貌相对光滑，材料的形貌基本一致，但是少量呈不规则块状，颗粒大小不等。
[0083]
4热重分析(tg)
[0084]
热重分析：采用美国ta公司生产的sdtq600型热重分析仪进行测试，样品在n2和空气气氛保护下进行升温操作处理，加热速率为10℃/min，测试温度范围为25
‑
800℃，在进行热重分析前，需要对制备的样品进行干燥处理，研磨成粉末。样品热重曲线主要记录合成样品质量失重百分率随加热温度变化关系。通过热重曲线可以确定合成样品的热稳定性。
[0085]
如图4所示，用热重分析仪考察所制备的mil
‑
101(cr)的热稳定性，由图4可以看出，所合成样品的失重主要分2个阶段：第一个失重阶段主要是由合成材料mil
‑
101(cr)骨架结构中的客体分子被脱除而引起的；第二个失重阶段主要是由于mil
‑
101(cr)骨架结构中羧基脱除以及骨架结构的坍塌引起的。
[0086]
实施例3
‑
[zn(nicotinate)2]
n
的制备及表征分析
[0087]
按照如下步骤制备[zn(nicotinate)2]
n
：称取七水合硫酸锌(znso4·
7h2o)2.336g溶于15ml蒸馏水中，超声直到znso4·
7h20完全溶解。称取1.00g烟酸放入烧杯中，加入5mldmf和10ml的无水乙醇，磁力搅拌30min后，再把两种溶液进行混合，磁力搅拌直至混合均匀，然后转移至反应釜中，在120℃的环境下保持10h，自然冷却至室温，得到带有白色沉淀的悬浊液，产物经过滤并依次利用蒸馏水和热的乙醇充分洗涤数次纯化后在150℃环境下干燥过夜得到白色固体粉末。
[0088]
[zn(nicotinate)2]
n
的表征分析方法与以上实施例2相同。结果如图5至图8所示。
[0089]
图5为样品[zn(nicotinate)2]
n
的红外谱图，从图可知，在3050cm
‑1的振动特征吸收峰是由c
‑
n的伸缩振动引起的且吸收峰宽而强，在1620cm
‑1是c＝o的伸缩振动吸收峰与有机配体烟酸在此处的吸收峰相比，发生了偏移，这是由于羧基上的氧原子与锌发生配位导致的。
[0090]
用溶剂热法合成的[zn(nicotinate)2]
n
样品和模拟的xrd标准谱图如图6所示，其中，1为标准图谱，2为合成的[zn(nicotinate)2]
n
材料的图谱。从图可看出合成样品的谱图与标准谱图完全一致，在20＝10～25
°
范围内有主要的四个衍射峰，衍射峰强而尖锐，证明成功合成了材料且纯度较高。
[0091]
合成样品[zn(nicotinate)2]
n
的sem图如7图，从图7中可看出，合成样品[zn(nicotinate)2]
n
晶体形状为球状，颗粒表面比较光滑，粒径大小均一大约为2μm，形态较为均一且晶体结构相对完整。
[0092]
由样品的热重分析结果(图8)可知样品在411℃没有质量损失，说明所合成的样品中不含结晶水同时有机金属骨架结构中无有机溶剂，样品在411℃～500℃失重明显，质量损失约为68.49％，这是由于样品中有机配体的分解以及金属有机骨架的坍塌所导致的。热重分析证明合成的样品具有热稳定性高的特性，可稳定至411℃而不发生分解。
[0093]
实施例4
‑
铁皮石斛多糖的纯化
[0094]
1.mil
‑
101(cr)静态吸附解吸实验
[0095]
mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
静态吸附解吸实验的具体步骤如下：精确称取合成的mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
各100mg加入到50ml的离心管中，再加入铁皮石斛多糖粗提取物35ml，超声处理，超声处理目的是使其合成材料与提取液两者分散均匀，在25℃环境下密封固定于恒温摇床上以150rpm振荡吸附24h，然后利用离心机以4000rpm离心15min后，取1ml上清液按照第二章的测定方法在490nm处分析测定铁皮石斛多糖的含量。然后倾倒上清液使固液分离，再用100ml蒸馏水洗涤沉淀，用滤纸吸附多余的液体。再加入70％v/v的乙醇溶液20ml置于25℃恒温摇床以150rpm振荡解吸24h，4000rpm离心15min，取1ml上清液在490nm处分析测定解吸液中多糖含量。依据下式计算mil
‑
101(cr)对铁皮石斛多糖的静态吸附量、解吸量和解吸率。
[0096]
q
e
＝(c0‑
c
e
)
×
v
i
/w，
[0097]
q
d
＝c
d
×
v
d
/w
[0098]
r
d
(％)＝q
d
/q
e
×
100％
[0099]
其中q
e
是吸附平衡时的吸附量(mg
·
g
‑1)；q
d
是吸附平衡后的解吸量(mg
·
g
‑1)；r
d
是解吸率(％)；c0和c
e
分别为铁皮石斛多糖吸附液的初始浓度和平衡浓度(mg
·
ml
‑1)；c
d
是
解吸液中多糖的浓度(mg
·
ml
‑1)；v
i
是初始样品溶液的体积(ml)；v
d
是解吸溶液的体积(ml)；w是mofs的重量(g)。
[0100]
结果显示，mil
‑
101(cr)的吸附量为56.42mg
·
g
‑1，解吸量为25.39mg
·
g
‑1，解吸率为45％；[zn(nicotinate)2]
n
的吸附量为60.20mg
·
g
‑1，解吸量为32.60mg
·
g
‑1，解吸率为57.31％。由此可见，mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
对铁皮石斛多糖的吸附量较高，综合吸附量和解吸率，mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
表现岀优异的综合性能，因此mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
可适用于铁皮石斛多糖分离纯化。
[0101]
2.静态吸附动力学曲线
[0102]
分别精确称取1.00g合成的mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
样品于锥形瓶中，加入石斛提取液200ml，置于25℃恒温摇床以150rpm振荡吸附，每隔一定的时间取1ml的上层溶液分析测定多糖含量同时补加新鲜溶液直至吸附达到平衡。
[0103]
分别取上述mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
，取一定量的石斛提取物，在不同条件下考察样品用量、样品初始浓度、样品初始溶液ph值对mil
‑
101(cr)吸附性能的影响，待样品吸附完全后，取上清液按照上述方法测定上清液中多糖含量，计算吸附量。
[0104]
将吸附平衡之后mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
分别进行解吸实验，考察不同的解吸液以及最佳解吸液浓度对mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
解吸性能的影响，测定在不同浓度的解吸液下石斛中多糖的含量，由此计算相应的解吸率。
[0105]
绘制mil
‑
101(cr)的静态吸附动力学曲线，结果见图9。由图9的铁皮石斛多糖的静态吸附曲线可知，吸附时间对铁皮石斛多糖吸附量有着较大的影响，mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
在开始阶段，吸附量随吸附时间的增加而不断增大且增加较快，当吸附时间为6h，mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
的吸附不再增加趋于达到平衡状态，此时mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
的吸附量分别为43.70mg
·
g
‑1和48.21mg
·
g
‑1，当吸附时间大于6h后，吸附量几乎不变，因此，综合考虑各种因素，mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
最佳的吸附时间为6h。
[0106]
3.最佳吸附条件的确定
[0107]
(1)mofs用量对吸附量的影响
[0108]
按照上述静态吸附方法，分别精确称取mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
各20mg、60mg、100mg、140mg、180mg、200mg分别加入35ml的铁皮石斛提取液，待吸附达到平衡后，离心，测定铁皮石斛多糖的含量，结果如图6所示。
[0109]
可见，随着mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
用量的增大，mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
吸附量逐渐增加，当mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
用量为100mg时，吸附量最大，分别为56.42mg
·
g
‑1和60.2mg
·
g
‑1。当mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
用量大于100mg时，吸附量增加不明显，考虑到mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
用量太低时，失去实际意义，用量过大造成浪费，综合考虑，mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
用量都选择为100mg。
[0110]
(2)样品初始浓度对铁皮石斛多糖吸附量的影响
[0111]
将铁皮石斛多糖粗提物配制成0.64mg
·
ml
‑
1、1.28mg
·
ml
‑1、1.76mg
·
ml
‑1、2.20mg
·
ml
‑1、2.84mg
·
ml
‑1、3.6mg
·
ml
‑1不同浓度的样品液，分别加入mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
各100mg，吸附6h后达到完全吸附之后，离心，按照上述方法测定铁皮石斛
多糖含量，计算mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
对铁皮石斛多糖的吸附量，结果如图11所示。
[0112]
不同浓度的原液也是影响吸附量的因素之一，一般而言在吸附过程中样品液浓度偏低有利于吸附但会大大延长吸附时间，样品液浓度过高也不利于吸附且会造成浪费，如图11所示，在浓度为小于2.20mg
·
ml
‑1时，随着样品原液浓度的增加吸附量增加呈上升趋势，但是当样品原液的浓度达到2.20mg
·
ml
‑1时，吸附量达到最髙，之后吸附量随着浓度增加变化不明显基本趋势平稳。因此样品原液浓度为2.20mg
·
ml
‑1比较适宜。
[0113]
(3)样品原液ph值对吸附量的影响
[0114]
样品原液ph值不同也直接影响铁皮石斛多糖的吸附量。实验研究了ph值对多糖吸附量的影响，实验选取浓度为2.20mg
·
ml
‑1的样品原液，调整样品原液ph值为3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0，吸附6h体系达到平衡后，离心，测定铁皮石斛多糖含量，计算mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
的吸附量，结果如图12所示。
[0115]
从图8中可看出，样品原液ph值对多糖吸附量的影响情况。当样品溶液的ph值小于5.0时，多糖的吸附量随着ph值的增大而增大，且增加趋势较快，当ph值为5.0时，两种mofs材料对多糖的吸附将达到最大；随着石斛样品原液ph值的增大，铁皮石斛多糖的吸附量下降明显。实验证明，吸附原液在过酸或过碱的环境中吸附情况均不是很理想，不利于吸附。因此，最佳石斛样品原液的ph值为5.0。
[0116]
4.最佳解吸条件的确认
[0117]
(1)不同的解吸液对解吸性能的影响
[0118]
分别对已经吸附平衡的mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
经离心处理后进行解吸实验，考察不同的解吸液(乙酸乙酯、正丁醇、乙醇、甲醇)对mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
解吸性能的影响情况，确定最佳的解吸液。
[0119]
从图13中可以看出，解吸液种类的不同也直接影响两种材料的解吸性能，其中mil
‑
101(cr)在乙醇中的解吸率为42.27％，在甲醇中的解吸率最大，可达43.60％。[zn(nicotinate)2]
n
在乙醇中的解吸率为38.79％，在甲醇中的解吸率为39.16％。由于甲有一定的毒性，所以从解吸效果、安全性和经济成本等方面综合考虑，最终选取乙醇为mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
两种材料最佳的解吸液。
[0120]
(2)不同的乙醇浓度对解吸效果的影响
[0121]
对已吸附饱和的mofs材料经离心处理后进行解吸实验，研究解吸液乙醇不同体积分数(10％、30％、50％、70％、90％)对mofs材料解吸性能的影响情况，依照上述测定方法和计算公式计算不同浓度的乙醇的解吸率，确定最佳的解吸工艺条件。
[0122]
解吸液乙醇不同浓度对多糖解吸率的影响结果见图10，由图可知，对于mil
‑
101(cr)在乙醇浓度低于50％时，对多糖的解吸率随着乙醇体积分数的增大而不断增加，当乙醇浓度增大至50％时，铁皮石斛多糖的解吸率达到最大，当乙醇体积分数大于50％时，解吸率变小且不明显，经计算铁皮石斛多糖的解吸附率达到了52.5％以上，考虑到经济成本和实际因素，选择50％的乙醇溶液作为mil
‑
101(cr)的解吸液。对于[zn(nicotinate)2]
n
当乙醇体积分数小于30％时，解吸率呈上升状态，当乙醇浓度达到30％时，铁皮石斛多糖的解吸率达到最大，当乙醇体积分数大于30％时，解吸量变小，解吸率增加不明显，经计算多糖的解吸附率达到了45.52％，综合考虑各中因素，因此，选用体积分数为30％的乙醇作为[zn
(nicotinate)2]
n
的最佳解吸液。
[0123]
5.mofs材料解吸之后的pxrd表征
[0124]
从图15和图16可知，图15为mil
‑
101(cr)吸附解吸前后的粉末衍射谱图，在2θ＝5～25
°
之间，mil
‑
101(cr)在吸附解吸前后衍射峰的位置，峰的形状和宽度都保持基本一致，说明mil
‑
101(cr)在吸附解吸过程中对材料的晶体结构无明显影响。图12为[zn(nicotinate)2]
n
吸附解吸前后的粉末衍射谱图，对比[zn(nicotinate)2]
n
吸附前和解吸之后的pxrd图谱可以看出，吸附解吸过程中材料的晶体结构保持一致。
[0125]
本发明利用溶剂热法，合成了mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
两种mofs材料，并对这两种mofs材料对铁皮石斛多糖的吸附解吸性能进行了研究，考察研究了mofs材料用量、吸附时间、样品初始浓度、样品液ph值对吸附量影响情况和不同浓度的解吸液对解吸效果的影响。
[0126]
由实验结果分析可知，合成的mofs材料晶体具有固定的形态，有良好的晶型且合成的mofs材料纯度较高。mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
这两种mofs材料具有耐高温性能，热稳定性好，适合用作吸附材料，对铁皮石斛多糖的吸附和解吸均具有良好的效果。
[0127]
在影响因素的考察中可知吸附时间、ph值和样品浓度对吸附量有很大的影响，在吸附前期两种mofs材料的吸附量随着吸附时间的增加而逐渐增大且增加较快，但是当吸附时间达到6h后，吸附量随时间的增加逐渐变慢且趋于平衡，即当吸附时间为6h时，mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
对铁皮石斛多糖的吸附量达到最大值，分别为43.70mg
·
g
‑1，48.21mg
·
g
‑1。
[0128]
样品原液ph值也是影响mofs材料吸附量的关键因素。mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
对铁皮石斛多糖的吸附量随ph值增大逐渐增大且增大明显，ph值增大到5时，mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
的吸附量达到最大，分别为48.04mg
·
g
‑1、58.1mg
·
g
‑1，但是当ph值大于5.0时，两种mofs材料的吸附量随着ph值的增大而呈现逐渐减小的趋势。因此，最佳的样品液ph值为5.0且在弱酸环境下有利于mofs材料的吸附。
[0129]
样品的初始浓度同样影响mofs的吸附量。低浓度有利于mofs材料的吸附，但是当样品液浓度过低时，无意义，当样品浓度过高时，易造成浪费，也不利于吸附，当样品浓度较小时，mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
的吸附量随着样品浓度的增大均逐渐增大，且增大明显。当样品浓度达到2.20mg
·
ml
‑1时，mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
两种mofs的吸附量达到最大，分别为56.48mg
·
g
‑1，62.91mg
·
g
‑1。
[0130]
对于解吸性能的研究，解吸液不同对解吸率的影响也不同，对于以上两种材料来说，甲醇解吸率略高于乙醇，但相差不大，所以从安全性和经济成本考虑，最终确定乙醇为最佳解吸液。解吸液乙醇浓度对解吸率有着重要的影响，随着乙醇浓度的增大，mofs材料的解吸率不断增加，对于mil
‑
101(cr)当乙醇浓度达到50％时，铁皮石斛多糖的解吸率达到了52.5％，当乙醇体积分数大于50％时，解吸量变小，而且解吸率增加不明显，考虑到经济成本和环保等因素，因此选择50％的乙醇溶液作为mil
‑
101(cr)的解吸液。对于[zn(nicotinate)2]
n
当解吸液乙醇浓度达到30％时，对铁皮石斛多糖的解吸附率达到了45.52％，当解吸液乙醇体积分数大于30％时，解吸量变小，解吸率增加不明显，综合考虑各因素，30％乙醇最适合用于作为[zn(nicotinate)2]
n
的解吸液。
[0131]
在吸附解吸前后mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
的晶体结构均无明显变化。晶
体结构保持完整说明两种材料对铁皮石斛多糖的吸附对其晶体结构有明显影响。
[0132]
综合以上研究发现，mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
对铁皮石斛多糖的吸附和解吸性能良好，适合用于铁皮石斛多糖的富集分离及纯化。
[0133]
通过mofs材料对铁皮石斛多糖吸附和解吸性能的对比研究可知，mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
两种mofs材料对铁皮石斛多糖的最大吸附量分别为56.48mg
·
g
‑1、62.91mg
·
g
‑1，最大解吸率分别为45％、57.31％。因此从材料用量、经济成本和工艺方面考虑，mil
‑
101(cr)和[zn(nicotinate)2]
n
可以应用于对铁皮石斛多糖的有效分离和纯化。