เพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับของฟีนิลทานอยด์ไกลโคไซด์บนคาร์บอนที่มีรูพรุน

การแนะนำ

Cistanche tubulosa เป็นพืชปรสิต Orobanchaceae (Li et al., 2016; Wang X. et al., 2017) และส่วนใหญ่เติบโตบนรากของพืช Tamarix และสายพันธุ์ Calotropis (Zhang W. et al., 2016; Yan et อัล., 2017).Cistanche tubulosaเดิมได้รับการบันทึกใน Chinese Materia Medica ของ Shen Nong เมื่อประมาณปี ค.ศ. 100 ปีก่อนคริสตกาล การเจริญเติบโตและการเพาะปลูก Cistanche tubulosa จำเป็นต้องมีสภาพแวดล้อมที่รุนแรง และมีการปลูกกันอย่างแพร่หลายในดินแดนแห้งแล้งและทะเลทรายทางซีกโลกเหนือ เช่น มณฑลซินเจียง มองโกเลียใน กานซู ชิงไห่ และเขตปกครองตนเองหนิงเซี่ยในประเทศจีน (คุณและคณะ, 2016) Cistanche tubulosa เป็นสมุนไพรโทนิคอันล้ำค่าของจีน ซึ่งมีหน้าที่บำรุงไต ต่อต้านวัย ส่งเสริมแก่นแท้ของเลือด และทำให้ลำไส้ใหญ่ชุ่มชื้นเพื่อให้อุจจาระเป็นอิสระ (Gu et al., 2016; Shimada et al., 2017; Cui et al., 2018) และก็มี bได้รับการยกย่องว่าเป็น "โสมแห่งทะเลทราย" (Song et al., 2016; Wang et al., 2018) Cistanche tubulosa ได้รับการบันทึกอย่างเป็นทางการในเภสัชตำรับจีนว่าเป็นแหล่งที่แท้จริงของซิแทนเชส เฮอร์บา(ชื่อภาษาจีน: Roucon-strong) จากฉบับพิมพ์ปี 2548 (Wang T. et al., 2016; Pei et al., 2019)

CISTANCHE TUBULOSA ธรรมชาติสำหรับการปรับปรุงการทำงานทางเพศ PHGS75% ECH 30% ACT 12%

การศึกษาก่อนหน้านี้ได้เปิดเผยองค์ประกอบทางเคมีหลักหลายประการของ Cistanche tubulosa รวมถึง PhGs, iridoids และ polysaccharides (Li et al., 2018a) โครงสร้างของ PhGs ส่วนใหญ่ประกอบด้วยกรดซินนามิกและฟีนิลเอทิลแอลกอฮอล์ที่ติดอยู่กับ -glucopyranose ผ่านการเชื่อมโยงเอสเทอร์และไกลโคซิดิก (Luo et al., 2010) และ PhGs ได้รับการยกย่องว่าเป็นส่วนประกอบสำคัญที่ออกฤทธิ์ของ Cistanche tubulosa ที่มีคุณสมบัติต่างๆ กิจกรรมทางเภสัชวิทยา (Liao et al., 2018) การศึกษาแสดงให้เห็นว่า PhGs มีคุณสมบัติทางยาที่หลากหลาย เช่น การป้องกันระบบประสาท การควบคุมภูมิคุ้มกัน การต้านการอักเสบ การปกป้องตับ และสารต้านอนุมูลอิสระ (Aiello et al., 2015; Shiao et al., 2017; Wu et al., 2018, 2562) ตามการประเมินไฟโตเคมิคอล PhGs เช่นเอไคนาโคไซด์ และแอคทีโอไซด์ได้รับการพิจารณาให้เป็นส่วนประกอบหลักและเครื่องหมายของ Cistanche tubulosa (Li et al., 2017b) ซึ่งมักจะเลือกเป็นสารประกอบเครื่องหมายสำหรับการประเมินคุณภาพของ Cistanche tubulosa และสายพันธุ์ของ Cistanche มีความโดดเด่นผ่านสารประกอบเหล่านี้ PhG เป็นสารประกอบที่ละลายน้ำได้ตามธรรมชาติเนื่องจากมีกลุ่มไฮดรอกซิลและกลุ่มฟีนอลไฮดรอกซิลจำนวนมากในโมเลกุล ดังนั้น PhG จึงสามารถแยกออกจาก Cistanche tubulosa ในสารละลายที่เป็นน้ำได้

มีการพัฒนาวิธีการมากมายสำหรับการแยกและทำให้ผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติบริสุทธิ์ รวมถึงการดูดซับ (Liu et al., 2016), การแยกเมมเบรน (Zhang et al., 2018b; Li et al., 2019) และการสกัดด้วยตัวทำละลาย และอื่นๆ (Li และคณะ 2015a,b; Wang S. และคณะ 2016; อย่างไรก็ตาม การแยกเมมเบรนและการสกัดด้วยตัวทำละลายไม่เหมาะสำหรับการเตรียมขนาดใหญ่ และยากต่อการบรรลุผลการฟื้นตัวของผลิตภัณฑ์ในระดับสูง (Zhang et al., 2018a) การดูดซับเป็นหนึ่งในวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในการแยกผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ (Wang S. et al., 2016; Konggidinata et al., 2017) เนื่องจากโครงสร้างรูพรุนที่มีเอกลักษณ์และปรับแต่งได้ พื้นที่ผิวสูง และความเสถียรเชิงกล คาร์บอนมีโซพอรัส (ขนาดรูพรุนระหว่าง 2 ถึง 50 นาโนเมตร) ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นตัวดูดซับที่มีประสิทธิภาพสำหรับผลิตภัณฑ์ธรรมชาติที่สามารถดูดซับได้ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าคาร์บอน mesoporous มีความเหมาะสมมากกว่าสำหรับการดูดซับโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น Qin และคณะใช้คาร์บอน mesoporous สำหรับการเสริมกรดคลอโรจีนิกจากใบยูคอมเมีย อุลโมเดส (Qin et al., 2018) หลี่และคณะ สังเคราะห์คาร์บอนมีโซพอรัสสองตัวด้วยวิธีการบำบัดด้วยความร้อนและประเมินประสิทธิภาพการดูดซับของคาร์บอนมีโซพอรัสสองตัวสำหรับเบอร์เบอรีนไฮโดรคลอไรด์และในทะเลจากน้ำ (Li et al., 2018b) ถือเป็นวัสดุที่มีศักยภาพในฐานะตัวดูดซับที่มีประสิทธิภาพสูง (Zhang et al., 2013; Tian et al., 2015; Zhou et al., 2016) นอกจากนี้ ยังมีการใช้คาร์บอนมีโซพอรัสเพื่อกำจัดสารประกอบอะโรมาติก สีย้อม และโลหะหนักแบบดูดซับออกจากน้ำเสีย (Kong et al., 2016) ในผลงานตีพิมพ์ก่อนหน้านี้ Liu และคณะ ใช้เรซินที่มีรูพรุนขนาดใหญ่เพื่อดูดซับ PhG จาก Cistanche tubulosa และความบริสุทธิ์ของ PhG เพิ่มขึ้น แต่ความสามารถในการดูดซับและอัตราการดีดูดซับต่ำ เมื่อเปรียบเทียบกับเรซินที่มีรูพรุนขนาดใหญ่ คาร์บอนที่มีรูพรุนจะมีลักษณะของพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ ขนาดรูพรุนที่เหมาะสม และมีปริมาตรรูพรุนสูง ดังนั้น mesoporous carbon จึงถือเป็นตัวดูดซับที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับ PhG ในการศึกษานี้ มีการเลือกคาร์บอนมีโซพอรัสทั้งสามชนิดเป็นตัวดูดซับสำหรับการแยกและทำให้ PhGs บริสุทธิ์จาก Cistanche tubulosa

วัตถุประสงค์หลักของงานนี้คือเพื่อสำรวจประสิทธิภาพการดูดซับของ CMK-3 สำหรับการแยกและทำให้ PhGs บริสุทธิ์จาก Cistanche tubulosa มีการตรวจสอบผลกระทบของความเข้มข้น, pH และอุณหภูมิที่แตกต่างกันต่อประสิทธิภาพการดูดซับของ CMK- 3 และสภาวะการดูดซับที่เหมาะสมของ PhG ได้ถูกคัดออก คาร์บอนมีโซพอรัสมีลักษณะเฉพาะคือ FT-IR, BET, TEM และ TGA และทำการวิเคราะห์และวิเคราะห์ไอโซเทอร์มและจลนศาสตร์ของการดูดซับอย่างละเอียด

CISTANCHE TUBULOSA ธรรมชาติสำหรับการปรับปรุงการทำงานทางเพศ PHGS75% ECH 30% ACT 12%

การทดลอง

วัสดุและรีเอเจนต์

ซื้อก้าน Cistanche tubulosa จาก Congrongtang Biological Technology Co., Ltd. (ซินเจียง) มาตรฐานของเอชินาโคไซด์(ความบริสุทธิ์มากกว่าหรือเท่ากับ 98%) และแอคทีโอไซด์ (ความบริสุทธิ์มากกว่าหรือเท่ากับ 98%) ถูกซื้อจาก Sunny Biotech Co., Ltd. (เซี่ยงไฮ้) ซื้ออะซิโตไนไตรล์ เมทานอล และกรดอะซิติกของ HLPC จาก Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. (เซี่ยงไฮ้) เอทานอลเกรดวิเคราะห์ซื้อจาก Yongsheng Fine Chemical Co., Ltd. (เทียนจิน) สั่งซื้อคาร์บอน mesoporous (CMK-3) คาร์บอน mesoporous ที่ไม่เป็นระเบียบ (DMC) และคาร์บอน mesoporous คาร์บอนสามมิติสั่ง (CMK-8) ถูกซื้อจาก Xianfeng Nano Material Technology Co., Ltd. (หนานจิง)

ลักษณะ

ตรวจสอบสัณฐานวิทยาและโครงสร้างจุลภาคของตัวอย่างที่เตรียมไว้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM, Tecnai G2 F20) ทำงานที่ 200 KV ตัวอย่าง TEM ได้รับการจัดเตรียมภายใต้สภาพแวดล้อมโดยการฝากหยดของสารละลายเอทานอลด้วยวัสดุที่มีโซพอรัสลงบนฟิล์มคาร์บอนที่รองรับโดยกริด Cu โดยทั่วไปแล้ว แหล่งกำเนิดแสงที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าจะถูกเลือกเพื่อเพิ่มความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์ และสามารถสังเกตโครงสร้างของมีโซพอรัสคาร์บอนได้ กลุ่มฟังก์ชันพื้นผิวถูกวัดในเชิงคุณภาพโดยฟูริเยร์ทรานส์ฟอร์มอินฟราเรดสเปกโทรสโกปี (FT-IR, AVATAR360) โดยใช้อันตรกิริยาระหว่างรังสีอินฟราเรดและโมเลกุลของสสาร FT-IR ใช้วิธีการทดสอบการสะท้อนรวมแบบลดทอน โดยมีเงื่อนไขขนาดขั้นละ 2 ซม.−1 และช่วงการสแกนคือ 4,{9}}–400 ซม.−1 ข้อมูลโครงสร้างทางกายภาพ เช่น พื้นที่ผิวจำเพาะ ขนาดรูพรุน และปริมาตรรูพรุนของคาร์บอนมีโซพอรัส ซึ่งคำนวณโดย Brunauer-Emmett-Teller (BET, ASAP 2460) ขั้นตอนสำหรับตัวดูดซับมีดังนี้: คาร์บอนที่มีโซพอรัสถูกกำจัดก๊าซที่ 60°C เป็นเวลา 12 ชั่วโมง และเส้นโค้งการดูดซับ-การดูดซับของ N2 ได้รับการทดสอบที่ −196°C เพื่อคำนวณพื้นที่ผิวจำเพาะ ขนาดรูพรุน และปริมาตรรูพรุนของ มีโซพอรัสคาร์บอน เครื่องวิเคราะห์เทอร์โมกราวิเมตริก (TGA, STA 449 F3) เป็นเครื่องมือที่ใช้เทอร์โมกราวิเมตริกเพื่อตรวจจับความสัมพันธ์ระหว่างมวลอุณหภูมิของสาร และ TGA จะวัดมวลของสารตามฟังก์ชันของอุณหภูมิภายใต้โปรแกรมควบคุมอุณหภูมิ ได้รับข้อมูล TGA โดยใช้ TGA ในอุณหภูมิตั้งแต่ 30 ถึง 800°C ที่อัตราการให้ความร้อน 10°C/นาที ภายใต้บรรยากาศอากาศ

การวิเคราะห์ HPLC

ตรวจพบเนื้อหาของเอไคนาโคไซด์และแอคทีโอไซด์โดยโครมาโทกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูง (HPLC, Waters Co., USA) ระบบนี้ประกอบด้วยเครื่องเก็บตัวอย่างอัตโนมัติ ปั๊มแรงดันสูง และเครื่องตรวจจับรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) การวิเคราะห์ดำเนินการบนคอลัมน์ C18 แบบสมมาตร (100Å, 5µm, 4.6 × 250 มม.) HPLC ใช้วิธีการชะแบบเกรเดียนต์เพื่อแยกและตรวจจับตัวอย่าง ปริมาตรของลูปการฉีดคือ 10µm อุณหภูมิคอลัมน์คือ 30°C ความยาวคลื่นในการตรวจจับของ UV สเปกโตรโฟโตมิเตอร์คือ 330 นาโนเมตร อัตราการไหลคือ 1 มิลลิลิตร/นาที และเฟสเคลื่อนที่คือ (A) อะซีโตไนไตรล์และ (B) อะซิติก กรด/น้ำ (1:44,ปริมาตร/ปริมาตร)

สมดุลการดูดซับ

การทดสอบการหาค่าเหมาะที่สุดของสภาวะการดูดซับสำหรับ CMK- 3 ได้ดำเนินการโดยใช้ของผสมของแอกทีโอไซด์และเอนชาโนไซด์และภายใต้สภาวะที่เหมาะสม สารสกัดหยาบของ Cistanche tubulosa ได้ถูกดำเนินการในการทดลองวงจรการดูดซับ และการทดลองการดูดซับทั้งหมดถูกดำเนินการซ้ำ ๆ อย่างน้อย 3 ครั้ง ในการทดลองชุดเดียวกันนั้น คาร์บอนที่มีโซพอรัสของ CMK-8 และ DMC ถูกรันขนานกับ CMK-3 มีการเพิ่ม mesoporous carbon ทั้งสามชนิด (CMK- 3, DMC และ CMK-8) ในแต่ละขวด 10 มก. ลงในขวดทั้งสามตามลำดับ จากนั้นเติมสารละลายตัวอย่าง 15 มิลลิลิตรที่มีความเข้มข้นเริ่มต้นที่ C0 (มก./มล.) ลงในขวด วางขวดไว้ในเครื่องปั่นที่มีอุณหภูมิคงที่ 30°C เป็นเวลา 24 ชั่วโมงจนกระทั่งถึงสมดุลการดูดซับ จากนั้นสารละลายดูดซับ 1 มิลลิลิตรถูกกรองผ่านตัวกรอง 0.22 ไมโครเมตร และความเข้มข้นสมดุล Ce (มก./มล.) ของสารละลายตัวอย่างถูกกำหนดหาโดย HPLC

การทดลองการดูดซับ

จากนั้นจึงทำการทดลองคายการดูดซึมของคาร์บอนมีโซพอรัส เมโซโพรัสคาร์บอนที่ถูกดูดซับภายใต้สารละลายผสมเมธานอล/กรดอะซิติก (9:1, ปริมาตร/ปริมาตร) 15 มล. ซึ่งถูกวางไว้ในอ่างน้ำที่ใช้อัลตราโซนิกเป็นเวลา 1 ชั่วโมงที่ 30°C สารละลายขจัดการดูดซึมที่ได้รับถูกกรองโดยตัวกรอง 0.22 ก่อนการวิเคราะห์โดย HPLC

ความสามารถในการดูดซับ qe (มก./มล.) ได้รับการประเมินดังนี้:

โดยที่ V คือปริมาตรของสารละลาย (มล.) และ W คือน้ำหนักของคาร์บอนมีโซพอรัส (g)

ผลลัพธ์และการอภิปราย

ลักษณะ

รูปที่ 1 แสดง TEM ของคาร์บอนมีโซพอรัสทั้งสามชนิด DMC เป็นโครงสร้างที่มีรูพรุนที่ไม่เป็นระเบียบ CMK-8 เป็นโครงสร้างเครือข่ายที่มีรูพรุนสามมิติ และ CMK-3 เป็นโครงสร้างแบบแถบที่มีรูพรุนแบบหนึ่งมิติตามลำดับ ซึ่งคล้ายกับผลลัพธ์ที่รายงาน (Wang และคณะ 2549; Luo และคณะ 2010)

รูปที่ 2 แสดงสเปกตรัม FT-IR ของคาร์บอนมีโซพอรัส (CMK-3, DMC และ CMK-8) และสเปกตรัม FT-IR ก่อนและหลังการดูดซับ CMK-3 จะเห็นได้จากรูปที่ 2A ว่าหมู่ฟังก์ชันบนพื้นผิวของคาร์บอนมีโซพอรัสส่วนใหญ่ประกอบด้วยออกซิเจน รูปร่างโดยรวมของสเปกตรัมของคาร์บอนมีโซพอรัสทั้งสามชนิดมีความคล้ายคลึงกัน คาร์บอนมีโซพอรัสมีแถบพีคที่ 3,423 cm−1 ซึ่งหมายถึงแถบการสั่นสะเทือนที่ยืดออกของ OH แถบในบริเวณ 1,580 และ 1,629 ซม.−1 สอดคล้องกับการสั่นสะเทือนที่ยืดออกของคาร์บอนิลและคาร์บอกซิล C=O นอกจากนี้ จุดสูงสุดที่เกิดขึ้นที่ 1,384 cm−1 พบว่าเป็นการยืดการสั่นสะเทือนของ CO แอลกอฮอล์ และการสั่นสะเทือนแรงดึงที่ 2,922 และ 2,852 cm−1 สอดคล้องกับ CH บนกลุ่มเมทิลีนและเมทิล ตามลำดับ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่ากลุ่มที่ประกอบด้วยออกซิเจนที่มีอยู่บนพื้นผิวของคาร์บอน mesoporous อาจนำไปสู่ปฏิกิริยาทางเคมีที่อ่อนแอระหว่างโมเลกุล PhGs และคาร์บอน mesoporous

รูปที่ 2B แสดงสเปกตรัม FT-IR ของ CMK-3 ก่อนและหลังการดูดซับ แอกทีโอไซด์ และเอนชาโนไซด์ จุดสูงสุดของลักษณะเฉพาะที่ 1,697 cm−1 มาจาก C=C ของโอเลฟินในแอคทีโอไซด์และเอนชาโนไซด์ ในขณะที่แถบในบริเวณ 1,519–1,423 cm−1 สอดคล้องกับจุดสูงสุดของการสั่นสะเทือนที่ยืดออกของวงแหวนอะโรมาติก C{ {12}}C ในแอคทีโอไซด์และเอนชาโนไซด์ การสั่นสะเทือนของแรงดึงที่ 1,604 ซม.−1 คือพันธะ C=O และจุดสูงสุดที่ 1,157 ซม.−1 เกิดจากการสั่นแบบยืดออกของพันธะอีเธอร์ในแอคทีโอไซด์และเอนชาโนไซด์ เมื่อเปรียบเทียบกับสเปกตรัม FT-IR ของ CMK-3 ก่อนการดูดซับ สเปกตรัม FT-IR ของ CMK-3 หลังจากการดูดซับปรากฏเป็นพีคใหม่ ซึ่งเป็นของพีคที่มีลักษณะเฉพาะของแอคทีโอไซด์และเอนคาโนไซด์

ไอโซเทอร์มการดูดซับ-การดูดซับของ N2 เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญสำหรับการดูดซับ PhGs บน CMK-3 และการเปรียบเทียบโครงสร้างตัวดูดซับ รูปที่ 3 แสดงไอโซเทอร์มการดูดซับ-การดูดซับของ N2 ของ CMK-3, CMK-8, DMC และ CMK-3 หลังจากการดูดซับของ PhG ตามลำดับ ดังที่เห็นได้จากรูปที่ 3 ไอโซเทอร์มของคาร์บอนมีโซพอรัสมีความคล้ายคลึงกับไอโซเทอร์มชนิด IV โดยที่ไอโซเทอร์มชนิดนี้มีมากกว่ามีโซพอรัส ซึ่งช่วงของขนาดรูพรุนอยู่ระหว่าง 2 ถึง 50 นาโนเมตร (Sanz Pérez et al. , 2019) ช่องว่างระหว่างไอโซเทอร์มการดูดซับและการคายดูดซับเรียกว่าลูปฮิสเทรีซิสที่เกิดจากปฏิกิริยาการควบแน่นของเส้นเลือดฝอย สำหรับปฏิกิริยาการควบแน่นของเส้นเลือดฝอย การควบแน่นของเส้นเลือดฝอยจะเกิดขึ้นเป็นอันดับแรกในรูขุมขนที่เล็กที่สุด (Barsotti et al., 2016) นี่แสดงให้เห็นว่า CMK-3 มีโซปอร์เล็กกว่า DMC และ CMK-8 ซึ่งสอดคล้องกับผลลัพธ์ของตารางที่ 1 ไอโซเทอร์มของ CMK-3 แสดงลูปฮิสเทรีซิส H1 ที่ บ่งชี้ถึงการเติมเต็มรูพรุนอย่างรวดเร็วที่เกี่ยวข้องกับการควบแน่นของเส้นเลือดฝอยและโครงสร้างรูพรุนของ CMK-3 มีความเป็นระเบียบเรียบร้อย ไอโซเทอร์มของ DMC แสดงลูปฮิสเทรีซิส H3 ฮิสเทรีซิสประเภทนี้ทำให้รูขุมขนไม่เป็นระเบียบเนื่องจากเครือข่ายของรูพรุนที่ทำให้เกิดโครงสร้างของตัวดูดซับที่มีรูพรุนที่ไม่ได้กำหนดไว้ ไอโซเทอร์มของ CMK-8 แสดงลูปฮิสเทรีซิส H2 ซึ่งบ่งชี้ว่าโครงสร้างของรูพรุนมีความซับซ้อนและการกระจายขนาดรูพรุนไม่สม่ำเสมอ

ไอโซเทอร์มการดูดซับ-การดูดซับของ N2 ของ CMK-3 ถูกเปรียบเทียบก่อนและหลังการดูดซับของ PhG ไอโซเทอมของ CMK-3 หลังจากการดูดซับก็คล้ายคลึงกับไอโซเทอร์มประเภท IV ในรูปที่ 3B เช่นกัน มันบ่งชี้ว่า CMK-3 คงโครงสร้างมีโซพอร์ของมันไว้หลังจากการดูดซับ ตามที่เห็นได้จากตารางที่ 1 พื้นผิวจำเพาะและปริมาตรรูพรุนของ CMK-3 หลังจากการดูดซับแสดงการลดลงอย่างเห็นได้ชัด พื้นที่ผิวจำเพาะของ CMK-3 ก่อนและหลังการดูดซับลดลงจาก 1,{{18 }}98.02 ถึง 227.75 m2 /g และปริมาตรรูพรุนลดลงจาก 1.32 เป็น 0.42 cm3 /g โดยระบุว่าโมเลกุล PhGs ถูกดูดซับบน CMK-3

Table 1 summarizes the BET-specific surface area, pore volume, and pore size of the four samples. The BET surface areas of CMK-3, DMC, and CMK-8 were 1,098.02, 430.42, and 596.00 m2 /g and the pores volume were 1.32, 0.70, and 0.85 m3 /g, respectively. The pore size of CMK-3 was 4.31 nm, lower than that of CMK-8 (9.58 nm) and DMC (5.18 nm). It can be seen that the pore volume and specific surface area follow the order: CMK-3 >CMK-8 >DMC, while pore size follows the order: DMC >CMK-8 >ซีเอ็มเค-3

รูปที่ 4 แสดงเส้นโค้ง TGA ของคาร์บอนมีโซพอรัสสามชนิด (CMK-3, CMK-8 และ DMC) ดังที่เห็นได้จากรูปที่ 4 คาร์บอนมีโซพอรัสทั้งสามชนิดต่างมีการสูญเสียมวลที่แตกต่างกันสองระยะ: ระยะแรกของการสูญเสียมวลเกิดจากการระเหยของความชื้นในคาร์บอนมีโซพอรัสก่อนอุณหภูมิ 100°C ซึ่งเป็นระยะการสูญเสียมวลที่สอง ของ CMK- 3, DMC และ CMK-8 เกิดขึ้นโดยประมาณที่ 660, 427 และ 615°C ตามลำดับ ซึ่งสอดคล้องกับการสลายตัวด้วยความร้อนแบบออกซิเดชันของวัสดุคาร์บอนมีโซพอรัส จะเห็นได้ว่าอุณหภูมิการสลายตัวเนื่องจากความร้อนของ CMK-3 สูงกว่า CMK-3 และ CMK-8 และความเสถียรทางความร้อนของ CMK-3 นั้นดีกว่าของ CMK -8 และ DMC

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพการดูดซับคาร์บอน Mesoporous ทั้งสาม เนื่องจากตัวดูดซับทั้งสามส่วนใหญ่ประกอบด้วยคาร์บอน ปฏิกิริยาการดูดซับระหว่าง PhG และคาร์บอน Mesoporous จึงถือว่าเหมือนกัน ดังนั้นจึงพิจารณาว่าความแตกต่างในประสิทธิภาพการดูดซับนั้นมาจากความแตกต่างในโครงสร้างทางกายภาพของคาร์บอนมีโซพอรัส ตารางที่ 2 แสดงประสิทธิภาพการดูดซับของคาร์บอนมีโซพอรัสทั้งสามชนิด จะเห็นได้จากตารางที่ 2 ว่าคาร์บอนมีโซพอรัสทั้งสามชนิดทั้งหมดสามารถดูดซับ PhG ได้ และ CMK-3 มีประสิทธิภาพในการดูดซับได้ดีกว่า CMK-8 และ DMC สิ่งนี้บ่งชี้ว่าขนาดรูพรุนของคาร์บอน mesoporous มีขนาดใหญ่กว่าโมเลกุล PhGs และขนาดรูพรุนไม่ใช่ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความสามารถในการดูดซับของคาร์บอน mesoporous สามตัว ความสามารถในการดูดซับและอัตราการดีดูดซับของ CMK-3 อยู่ที่ 189.37 มก./กรัม และ 94.96% ตามลำดับ ความสามารถในการดูดซับของ CMK-3 สูงกว่าความสามารถในการดูดซับของ CMK-8 เนื่องจากปริมาตรรูพรุนและพื้นที่ผิวจำเพาะของ CMK-3 มีขนาดใหญ่กว่า DMC และ CMK-8 จึงบ่งชี้ว่าปริมาตรรูพรุนและพื้นที่ผิวจำเพาะเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการดูดซับ

การปรับสภาวะการดูดซับให้เหมาะสม การทดลองการดูดซับสำหรับ CMK-3 ให้เหมาะสมที่สุดได้ดำเนินการโดยใช้ทั้งสองอย่างผสมกันแอกทีโอไซด์และเอนชาโนไซด์- อุณหภูมิ pH และความเข้มข้นเป็นปัจจัยที่มีอิทธิพลหลักของประสิทธิภาพการดูดซับ CMK-3 ดังนั้น จึงมีการตรวจสอบผลกระทบของปัจจัยที่มีอิทธิพลทั้งสามนี้ต่อประสิทธิภาพการดูดซับของ CMK-3

ผลกระทบของความเข้มข้นของตัวอย่างต่อประสิทธิภาพการดูดซับของ CMK-3

ผลของความเข้มข้นของตัวอย่างต่อประสิทธิภาพการดูดซับของ CMK{{0}} แสดงในรูปที่ 5 เมื่อความเข้มข้นเพิ่มขึ้น ความสามารถในการดูดซับก็จะเพิ่มขึ้น ความสามารถในการดูดซับจะไม่เพิ่มขึ้นอีกต่อไปเมื่อความเข้มข้นของตัวอย่างเพิ่มขึ้นเมื่อถึงความเข้มข้นของตัวอย่างที่ 0.41 มก./กรัม ที่ความเข้มข้นเริ่มต้นของตัวอย่างต่ำ ตำแหน่งออกฤทธิ์ของตัวดูดซับก็เพียงพอสำหรับการดูดซับโมเลกุล PhGs ในปริมาณที่ค่อนข้างน้อย ในทางตรงกันข้าม ที่ตัวอย่างที่มีความเข้มข้นเริ่มต้นสูง ปริมาณตำแหน่งออกฤทธิ์คงที่บนตัวดูดซับจะไม่สามารถดูดซับซึ่งจะทำให้ปริมาณโมเลกุล PhGs เพิ่มขึ้นได้ ดังนั้น ความสามารถในการดูดซับของ CMK-3 สำหรับโมเลกุล PhGs มีแนวโน้มที่จะสมดุล

CISTANCHE TUBULOSA ธรรมชาติสำหรับการปรับปรุงการทำงานทางเพศ PHGS75% ECH 30% ACT 12%

ผลของ pH ต่อประสิทธิภาพการดูดซับของ CMK-3

รูปที่ 6 แสดงผลของ pH ต่อประสิทธิภาพการดูดซับของ CMK-3 จะเห็นได้จากรูปที่ 6 ว่าค่า pH ที่เหมาะสมที่สุดคือ 6 สำหรับการดูดซับ PhG โดย CMK-3 เหตุผลมีดังนี้: PhG มีหมู่ฟีนอลไฮดรอกซิลจำนวนมากและเป็นของโมเลกุลที่เป็นกรดอ่อน และค่า pH ที่แตกต่างกันส่งผลต่อการแตกตัวเป็นไอออนและความเสถียรของโมเลกุล PhGs การแตกตัวเป็นไอออนของหมู่ฟีนอลิกไฮดรอกซิลจะถูกยับยั้งที่ค่า pH ต่ำ ในขณะที่ความคงตัวของกลุ่มฟีนอลิกไฮดรอกซิลบน PhG จะลดลงที่ค่า pH สูง การแตกตัวเป็นไอออนแบบยับยั้งของกลุ่มฟีนอลิกไฮดรอกซิลบน PhG ส่งผลให้ปฏิกิริยาระหว่างไฟฟ้าสถิตระหว่าง PhG และ CMK-3 ลดลง ส่งผลให้ประสิทธิภาพการดูดซับของ CMK-3 สำหรับ PhG ลดลง ดังนั้น pH ที่เหมาะสมที่สุดคือ 6 สำหรับการดูดซับ CMK- 3

ผลกระทบของอุณหภูมิต่อประสิทธิภาพการดูดซับของ CMK-3

อุณหภูมิเป็นตัวแปรสำคัญในกระบวนการดูดซับ อุณหภูมิไม่เพียงส่งผลต่อการแพร่กระจายของโมเลกุล PhGs ที่ส่วนต่อประสานของชั้นขอบเขตภายนอกเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อภายในรูพรุนของตัวดูดซับด้วย รูปที่ 7 แสดงผลของอุณหภูมิต่อความสามารถในการดูดซับของ CMK-3 ความสามารถในการดูดซับของ CMK-3 เพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 30 เป็น 60°C มีรายงานว่าสาเหตุหลักคือบริเวณที่ทำงานจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากธรรมชาติของกระบวนการดูดความร้อน และการแพร่กระจายภายในอนุภาคของตัวดูดซับจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิการดูดซับที่เพิ่มขึ้น (Peng et al., 2015) . นอกจากนี้ การเคลื่อนที่ของโมเลกุล PhGs เพิ่มขึ้น และความต้านทานการแพร่กระจายของพวกมันลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความสามารถในการดูดซับจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิอยู่ที่ 60–80°C โดยระบุว่าอุณหภูมิการดูดซับมีค่าที่เหมาะสมที่สุดและโมเลกุล PhGs อาจไม่เสถียรที่อุณหภูมิสูง ดังนั้นอุณหภูมิการดูดซับที่เหมาะสมจึงถูกเลือกไว้ที่ 60°C

สภาวะการดูดซับที่เหมาะสมของ CMK{{0}} เป็นดังนี้: ความเข้มข้นของตัวอย่างคือ 0.41 มก./กรัม ค่า pH ของสารละลายคือ 6 และอุณหภูมิการดูดซับคือ 60°C ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ความสามารถในการดูดซับของ PhGs ในสารสกัดหยาบบน CMK-3 อยู่ที่ 358.09 ± 4.13 มก./กรัม ซึ่งมากกว่าสามเท่าของความสามารถในการดูดซับของ PhGs บนเรซินที่มีรูพรุนขนาดใหญ่ (HPD300, 94.93 มก./กรัม) (หลิว และคณะ 2013) ในขณะเดียวกัน อัตราการดูดซับของ CMK-3 สูงกว่าเรซินที่มีรูพรุนขนาดใหญ่ถึง 94.67%

ไอโซเทอร์มของการดูดซับ

ไอโซเทอร์มของการดูดซับถูกแสดงไว้ในรูปที่ 8A เมื่อความเข้มข้นของสมดุลเพิ่มขึ้น ความสามารถในการดูดซับของ PhG จะเพิ่มขึ้นและถึงสถานะอิ่มตัว เพื่อทำความเข้าใจประสิทธิภาพการดูดซับของ PhG บน CMK-3 ให้มากขึ้น จึงได้ทำการตรวจสอบไอโซเทอร์มการดูดซับของ CMK-3 โดยใช้แบบจำลอง Langmuir และ Freundlich พารามิเตอร์ของการดูดซับที่ได้จากแบบจำลองต่างๆ จะให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับกลไกการดูดซับ รูปที่ 8B และ C บรรยายภาพไอโซเทอร์มการดูดซับของ CMK-3 ที่สร้างแบบจำลองโดยแบบจำลองแลงเมียร์และฟรอยด์ลิช

แบบจำลอง Langmuir ตั้งอยู่บนสมมติฐานที่ว่าการดูดซับเกิดขึ้นที่ตำแหน่งเนื้อเดียวกันเฉพาะภายในตัวดูดซับ ไม่มีปฏิสัมพันธ์ที่มีนัยสำคัญเกิดขึ้นระหว่างชนิดที่ถูกดูดซับ และตัวดูดซับจะอิ่มตัวหลังจากหนึ่งชั้นของ

โมเลกุลของตัวดูดซับจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวตัวดูดซับ สมการไอโซเทอร์มของแลงมัวร์เชิงเส้นตรงสามารถเขียนได้ดังนี้:

โดยทั่วไปแบบจำลอง Freundlich ใช้เพื่ออธิบายลักษณะการดูดซับของพื้นผิวหลายชั้นและพื้นผิวต่างกัน (Wu et al., 2017) รูปแบบเชิงเส้นของมันได้รับดังนี้:

โดยที่ qm (mg/g) คือความสามารถในการดูดซับชั้นเดียวสูงสุดตามทฤษฎี KL (mL/mg) คือค่าคงที่ของ Langmuir ที่เกี่ยวข้องกับพลังงานการดูดซับซึ่งสะท้อนถึงความสัมพันธ์ระหว่างตัวดูดซับและตัวดูดซับ (Wu et al., 2017; He et al. , 2019), KF [(mg/g)•(mL/mg)1/n ] และ n คือค่าคงที่ของฟรอยด์ลิช KF เป็นตัวบ่งชี้ความสามารถในการดูดซับสัมพัทธ์ n เกี่ยวข้องกับขนาดของแรงขับเคลื่อนการดูดซับและความหลากหลายของตำแหน่งการจับ และ 1/n บ่งชี้ถึงความโปรดปรานของการดูดซับ

พารามิเตอร์ของแบบจำลองไอโซเทอร์มสรุปไว้ในตารางที่ 3 แบบจำลองแลงมัวร์ดีกว่าแบบจำลองฟรอยด์ลิชในการอธิบายข้อมูลการดูดซับของ PhG บน CMK-3 ซึ่งบ่งชี้ว่าการดูดซับของ PhG บน CMK{{2 }} เป็นกระบวนการดูดซับชั้นเดียวอย่างง่าย (Wang F. et al., 2017) นอกจากนี้การมีอยู่ของออกซิเจน

กลุ่มฟังก์ชันบนพื้นผิวของ CMK{{0}} ปรับปรุงการดูดซับของ PhGs ปริมาณการดูดซับสูงสุด (คิวเอ็ม) สามารถเข้าถึง 380.70 มก./กรัม ซึ่งใกล้เคียงกับค่าการทดลอง นอกจากนี้ ค่า PhGs 1/n คำนวณได้เท่ากับ 0.22 ซึ่งก็คือ<0.5. It indicated that the adsorption of the PhGs on the CMK-3 could take place easily (Fu et al., 2007; Gan et al., 2018). This indicated that the adsorption of PhGs on CMK-3 was not completely a physical adsorption process. PhGs contain multiple hydroxyl groups which might form hydrogen bonds with the oxygen-containing functional groups on the CMK-3 and offer weak chemical adsorption for the adsorption. Therefore, CMK-3 adsorption of PhGs was a complex adsorption process combining physical adsorption with chemisorption. 

จลนศาสตร์การดูดซับ

ความสามารถในการดูดซับ CMK-3 ถูกตรวจสอบในฐานะฟังก์ชันของเวลาเพื่อกำหนดเวลาสมดุลของการดูดซับในรูปที่ 9A การตรวจสอบพบว่าอัตราการดูดซับสมดุลจะค่อยๆ ลดลง และค่อยๆ ลดลงเมื่อความสามารถในการดูดซับเข้าใกล้สภาวะสมดุล พบว่าเข้าสู่สมดุลการดูดซับหลังจากผ่านไป 14 ชั่วโมง อัตราการดูดซับเริ่มต้นอย่างรวดเร็วอาจเนื่องมาจากการไล่ระดับความเข้มข้นสูงระหว่าง PhGs และ CMK-3 ในสารละลายและพื้นผิวของ CMK-3 มีบริเวณที่มีปฏิกิริยาอยู่จำนวนมาก

จลนพลศาสตร์การดูดซับได้รับการประเมินโดยการใช้แบบจำลองการแพร่กระจายแบบลำดับที่หนึ่งหลอก และแบบจำลองการแพร่กระจายภายในอนุภาค กราฟที่ลงจุดของแบบจำลองหลอกอันดับหนึ่ง หลอกอันดับสอง และแบบจำลองการแพร่กระจายภายในอนุภาคสำหรับการดูดซับ PhGs ไปยัง CMK-3 แสดงในรูปที่ 9B–D ตามลำดับ

รูปแบบเชิงเส้นของแบบจำลองจลน์ศาสตร์แสดงได้ดังนี้:

การสั่งซื้อหลอกครั้งแรก (Li et al., 2017a):

ลำดับที่สองหลอก (Tang et al., 2018):

โดยที่ K1 (1/นาที) และ K2 (g/mg·min−1 ) เป็นค่าคงที่อัตราของสมการอัตราอันดับสองหลอกและสมการอัตราอันดับสองหลอก ตามลำดับ qe (mg/g) คือความสามารถในการดูดซับตามทฤษฎีที่สภาวะสมดุล

แบบจำลองการแพร่กระจายภายในอนุภาค:

โดยที่ Kp คือค่าคงที่การแพร่กระจายภายในอนุภาค (mg/g min) และ C คือการสะท้อนของเอฟเฟกต์ชั้นขอบเขต (mg/g)

ค่าที่คำนวณได้ของ qe ค่าคงที่อัตรา และสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์แสดงในตารางที่ 4 โมเดลลำดับที่สองหลอกให้ค่า R 2 เป็น 0.998 ในขณะที่ค่า R 2 ของ pseudo-first- รูปแบบการสั่งซื้อคือ 0.84 มันบอกเป็นนัยว่าแบบจำลองลำดับที่สองหลอกแสดงความสัมพันธ์เชิงเส้นที่ดีกว่าแบบจำลองลำดับที่สองหลอก รูปที่ 9C แสดงให้เห็นว่าแผนภาพเชิงเส้นของ t/qe เทียบกับ t แสดงข้อตกลงที่ดีกับข้อมูลการทดลองจากแบบจำลองลำดับที่สองหลอก qe ที่คำนวณได้ของลำดับที่สองหลอกนั้นค่อนข้างคล้ายกับข้อมูลการทดลอง (ตารางที่ 4) ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ว่าแบบจำลองอันดับสองหลอกเป็นแบบจำลองจลนศาสตร์ที่เหมาะสมมากกว่าแบบจำลองอันดับสองหลอก

อย่างไรก็ตาม ผลการประเมินของแบบจำลองอันดับสองหลอกไม่สามารถระบุกลไกการดูดซับที่อาจเกิดขึ้นได้ เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าจลนพลศาสตร์การดูดซับถูกควบคุมโดยกลไกการแพร่กระจาย ซึ่งประกอบด้วยการแพร่กระจายภายนอก การแพร่กระจายของชั้นขอบเขต และการแพร่กระจายภายในอนุภาค (Wong et al., 2019) แบบจำลองการแพร่กระจายภายในอนุภาคถูกนำมาใช้เพื่อพิจารณาว่าการแพร่กระจายภายในอนุภาคเป็นขั้นตอนการจำกัดอัตราหรือไม่

กล่าวกันว่าการแพร่กระจายภายในอนุภาคเป็นขั้นตอนการจำกัดอัตราเมื่อ qt กับ t1/2 เป็นแบบเส้นตรง การแพร่กระจายภายในอนุภาคเป็นขั้นตอนเดียวในการควบคุมอัตราเมื่อเส้นโค้งผ่านจุดกำเนิด ดังที่เห็นได้จากรูปที่ 9D การแพร่กระจายภายในอนุภาคถูกควบคุมโดยสองขั้นตอนที่แตกต่างกัน ระยะแรกของเส้นโค้งแสดงถึงการดูดซับที่พื้นผิว ขั้นที่สองบ่งชี้ถึงการแพร่กระจายภายในอนุภาคในรูพรุน CMK-3 เนื่องจากแผนการแพร่กระจายภายในอนุภาคไม่ผ่านจุดกำเนิด แบบจำลองจึงระบุว่ากลไกการดูดซับมีกลไกมากกว่าหนึ่งกลไก และการแพร่กระจายภายในอนุภาคไม่ใช่ขั้นตอนเดียวที่จำกัดอัตรา ดังนั้นจึงสามารถสรุปได้ว่ากลไกของการดูดซับ PhGs บน CMK-3 มีความซับซ้อนที่ทั้งการดูดซับที่พื้นผิวภายนอกและการแพร่กระจายภายในอนุภาคเกิดขึ้นพร้อมกัน

การทดลองซ้ำๆ

การนำกลับมาใช้ใหม่เป็นปัจจัยสำคัญในการพิจารณาการใช้และคุณค่าของตัวดูดซับในการใช้งานจริง ดังนั้น ประสิทธิภาพการดูดซับแบบไซคลิกของ CMK-3 สำหรับสารสกัดดิบจึงได้รับการทดสอบ รูปที่ 10 แสดงผลลัพธ์ของการดูดซับแบบไซคลิกของ CMK-3 สำหรับสารสกัดที่หยาบของซิสแทนชี ทูบูโลซา สามารถสังเกตได้จากรูปที่ 10 ว่าความสามารถในการดูดซับของ CMK-3 เปลี่ยนจาก 358.09 ± 4.13 มก./กรัม เป็น 320.78 ± 5.62 มก./กรัม หลังจากการดูดซับสามรอบ ซึ่งบ่งชี้ว่า CMK-3 มีคุณภาพดี ความสามารถในการทำซ้ำ และ CMK-3 สามารถใช้ซ้ำๆ เพื่อดูดซับ PhG ได้

ข้อสรุป

มีการตรวจสอบคุณสมบัติการดูดซับของ PhGs บนคาร์บอน mesoporous ทั้งสามชนิด และลักษณะเฉพาะของคาร์บอน mesoporous ก่อนและหลังการดูดซับ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่า CMK-3 มีพื้นที่ผิวจำเพาะและปริมาตรรูพรุนที่ใหญ่ที่สุดในบรรดาตัวดูดซับทั้งสามตัว (CMK- 3, DMC และ CMK-8) และสามารถดูดซับโมเลกุล PhGs ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น กว่า DMC และ CMK-8 จากสารสกัดจาก Cistanche tubulosaเนื่องจากหมู่ฟังก์ชันที่ประกอบด้วยออกซิเจนบนพื้นผิวของ CMK-3 สามารถให้ตำแหน่งการดูดซับที่แอคทีฟจำนวนมากสำหรับโมเลกุล PhGs นอกจากนี้ พันธะไฮโดรเจนยังเกิดขึ้นระหว่างหมู่ไฮดรอกซิลของ PhG และหมู่ฟังก์ชันที่มีออกซิเจนของ CMK- 3 ความสามารถในการดูดซับของสารสกัดหยาบสำหรับ PhGs อยู่ที่ 35809 ± 4.13 มก./กรัม ที่สภาวะที่เหมาะสมที่สุด 0.41 มก./ลิตร, pH=6 และ 60°C และอัตราการสลายที่สอดคล้องกันของ CMK -3 คือ 95.02% ข้อมูลการดูดซับแสดงให้เห็นว่าการดูดซับของ PhGs เป็นไปตามแบบจำลอง Langmuir และแบบจำลองอันดับสองหลอกอย่างใกล้ชิด แบบจำลองการแพร่กระจายภายในอนุภาคแนะนำว่าขั้นตอนการจำกัดอัตราของการดูดซับคือแบบจำลองการแพร่กระจายภายในอนุภาค CMK-3 สามารถใช้เป็นตัวดูดซับที่มีศักยภาพในการดูดซับ PhG ที่มีประสิทธิภาพสูงจาก Cistanche tubulosa

สารสกัดจากสมุนไพร CITANCHE TUBULOSA สารสกัดจากสมุนไพร PHGS75% ECH 30% ACT 12%