Law and Mechanism of Enrichment of Baicalin in Scutellaria baicalensis by Cu-NIC-TMED

doi:10.7503/cjcu20220511

Abstract

Abstract:

In this paper， nicotinic acid was used as the ligand to prepare copper nicotinate coordination polymer， and the metal organic framework（MOFs） material was used for the adsorption， separation and purification of baicalin in Scutellaria baicalensis， and a non-toxic， environmentally friendly， simple process， and efficient extraction method was obtained. In this experiment， the copper nicotinate coordination polymer Cu-NIC-TMED was synthesized by solvothermal method， and then its structure was characterized for proper coordination and accurately synthesized. The law and mechanism of the adsorption of baicalin by Cu-NIC-TMED were studied： the adsorption conformed to the Quasi-secondary kinetic equations， and the equilibrium adsorption data conformed to the Langmuir adsorption isothermal model. At the same time， the optimal adsorption parameters were obtained by optimizing the response surface（RSM）. Under the condition of obtaining the optimal adsorption parameters， the adsorption rate of Cu-NIC-TMED on baicalin in S. baicalensis was as high as 84.08%， and the adsorption effect on other ingredients in S. baicalensis was minimal. Using pH=6.8 phosphate buffered saline（PBS） as the desorption solution， the ratio of Cu-NIC-TMED desorbed baicalin was 41.24%， and the purity of baicalin was increased from 21.55% before adsorption to 75.77% after desorption， Cu-NIC-TMED had good stability before and after adsorption， and the recovery rate reached 78.64%. Therefore， Cu-NIC-TMED has application value in the adsorption and purification of baicalin.

Key words: Metal organic framework, Copper nicotinate coordination polymer, Baicalin, Niacin

CLC Number:

O643

TrendMD:

GUO Wenjuan, ZHANG Ying, YU Jie, DAI Zhao, HOU Weizhao. Law and Mechanism of Enrichment of Baicalin in Scutellaria baicalensis by Cu-NIC-TMED[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(2): 20220511.

Figures/Tables 15

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Element	Coding	Standard（-1）	Standard（0）	Standard（1）
Adsorbent dosage/mg	A	8.0	16.0	24.0
Crude extract concentration/（mg·mL^-1）	B	0.20	0.30	0.40
pH	C	5.0	6.0	7.0

Element	Coding	Standard（-1）	Standard（0）	Standard（1）
Adsorbent dosage/mg	A	8.0	16.0	24.0
Crude extract concentration/（mg·mL^-1）	B	0.20	0.30	0.40
pH	C	5.0	6.0	7.0

Design point	Element A	Element B	Element C	Adsorption rate（%）
Design point	Element A	Element B	Element C	Measured		Predicted
1	0	0	0	84.35	84.08
2	1	1	0	79.77	79.99
3	0	-1	1	65.57	65.39
4	0	-1	-1	73.81	73.89
5	1	-1	0	76.88	77.20
6	0	1	-1	68.13	68.31
7	-1	0	-1	68.21	68.34
8	0	0	0	84.57	84.08
9	1	0	1	68.35	68.21
10	1	0	-1	74.57	74.75
11	-1	0	1	71.86	72.25
12	-1	-1	0	77.42	77.19
13	0	0	0	83.78	84.08
14	0	0	0	83.82	84.08
15	0	1	1	74.83	74.18
16	0	0	0	83.90	84.08
17	-1	1	0	78.49	78.18

Design point	Element A	Element B	Element C	Adsorption rate（%）
Design point	Element A	Element B	Element C	Measured		Predicted
1	0	0	0	84.35	84.08
2	1	1	0	79.77	79.99
3	0	-1	1	65.57	65.39
4	0	-1	-1	73.81	73.89
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8	0	0	0	84.57	84.08
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Type	Sum of square	Degrees of freedom	Mean square	F value	P value
Model	647.14	9	73.58	425.62	<0.0001
A	1.41	1	1.61	9.32	0.0185
B	12.15	1	7.11	41.11	0.0004
C	2.26	1	2.11	12.21	0.0101
AB	1.83	1	0.83	4.79	0.0648
AC	12.69	1	24.35	140.88	<0.0001
BC	55.85	1	55.8	322.79	<0.0001
A²	28.38	1	35.18	203.53	<0.0001
B²	39.62	1	39.25	227.06	<0.0001
C²	458.3	1	459.43	2657.63	<0.0001
Residual	15.44	7	0.17
Lack of fit residuals	14.94	3	0.24	1.87	0.2747
Pure error	0.5	4	0.13
Sum	662.58	16