花椒麻味物质分子印迹聚合物的制备及吸附特性研究

发布时间：2018-04-18 12:12

  本文选题：花椒麻味物质 + 分子印迹　； 参考：《西南大学》2017年硕士论文

【摘要】：分子印迹技术是采用化学方法合成的对某一特定目标化合物具有特异性识别能力的高度交联聚合物的技术,制备的聚合物称为分子印迹聚合物(molecular imprinting polymers)。目前分子印迹技术(Molecular Imprinting Technique,MIT)已广泛应用于分离、提纯、催化、传感器等各个领域,发展前景十分广阔。花椒麻味物质(HJMS)是使花椒呈麻味的成分,具有多种生理功能,如麻醉、兴奋、抑菌、祛风除湿、杀虫、镇痛等,在食品医药,化妆品等方面被广泛应用。现有提取分离花椒麻味物质的方法有层析法、色谱法等,但现有的提取分离方法存在诸多缺点,如分离时间长、成本高、效率低、分离量小等,分子印迹技术为花椒麻味物质的分离纯化提供了新的研究思路。本文首先合成了花椒麻味物质的分子结构类似物,再以花椒麻味物质的分子结构类似物为其替代模板分子,采用本体聚合法制备了分子印迹聚合物(MIPs),对MIPs吸附花椒麻味物质的性能进行了研究;采用硅胶表面接枝印迹法制备了硅胶表面分子印迹聚合物(SMIP),对SMIP吸附花椒麻味物质的性能也进行了研究,试图改进其分子印迹能力;以SMIP为填料,制成固相萃取小柱,从花椒油树脂中分离纯化出了纯度较高的花椒麻味物质。主要研究结果如下:1、花椒麻味物质结构类似物的合成与确证采用化学方法合成了两种花椒麻味物质的结构类似物,通过紫外光谱、红外光谱、核磁共振等进行结构表征,利用高效液相色谱、气相质谱联用仪进行纯度鉴定。实验结果表明,合成的这两种结构类似物与理论上预期的分子结构一致,且纯度均高于95%,可以用于后续的花椒麻味物质分子印迹实验。合成的两种结构类似物在1.0 mg/m L至10 mg/mL的浓度范围内,没有表现出麻味特征。2、本体聚合法制备花椒麻味物质分子印迹聚合物(MIPs)(1)以一种花椒麻味物质的结构类似物为替代模板分子(LM2),分别以2-乙烯基吡啶(2-Vpy)、丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,乙腈为致孔剂,偶氮二异丁腈(AINB)为引发剂,采用本体聚合方法在不同条件下制备了多种分子印迹聚合物(MIPs)。结果表明,在下述条件下合成的分子印迹聚合物对花椒麻味物质具有较好的吸附容量和选择性:即以2-vpy为功能单体,取替代模板分子0.25mmol,替代模板分子、功能单体和交联剂物质的量比为1:4:20,乙腈12ml,aibn10mg,在50℃恒温水浴聚合4h后再在60℃恒温水浴聚合20h。(2)吸附动力学实验结果表明,mips对花椒麻味物质的饱和吸附时间为10h,对hjms的吸附容量达到15.42mg/g,特异因子α达到2.53;吸附等温实验结果表明,在花椒麻味物质浓度为0.05mg/ml到0.30mg/ml的范围内,该分子印迹聚合物对hjms形成两种不同的结合位点,高亲和力结合位点的离解常数为kd1=6.544×10-2mg/ml,结合位点最大结合量为qmax1=17.487mg/g;低亲和力结合位点的离解常数为kd2=3.087×10-1mg/ml,结合位点最大结合量为qmax2=45.019mg/g。由此可见,采用与目标分子花椒麻味物质分子结构相近的结构类似物(lm2)作为替代模板分子,也能够制备出对花椒麻味物质具有较好印迹效果的分子印迹聚合物。3、硅胶表面接枝印迹法制备花椒麻味物质分子印迹聚合物(1)以花椒麻味物质的结构类似物(lm2)为替代模板分子,2-乙烯基吡啶(2-vpy为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(edma)为交联剂,乙腈为致孔剂,酰基化的硅胶为基质,采用沉淀聚合的方法制备了硅胶表面分子印迹聚合物(smip)。实验优化结果表明,在下述条件下合成的硅胶表面分子印迹聚合物对hjms具有较好的特异性吸附效果:以2-vpy为功能单体,取替代模板分子1mmol,替代模板分子、功能单体和交联剂物质的量比为1:4:20.8,乙腈溶剂82ml,酰基化硅胶830mg,aibn40mg,在50℃恒温水浴聚合4h后再在60℃恒温水浴聚合20h。(2)吸附动力学实验结果表明,smip对花椒麻味物质的饱和吸附时间为3.5h,对花椒麻味物质的吸附过程符合准一级动力学模型,对hjms的最大吸附容量为24.92±0.81mg,特异因子为2.91±0.09;吸附等温实验结果表明,在花椒麻味物质浓度为0.05mg/ml到0.35mg/ml的范围内,该表面分子印迹聚合物对hjms的吸附符合freundlich等温模型,属于多分子层吸附,scatchard模型分析出两种不同的结合位点,高亲和力结合位点的离解常数为kd1=1.972×10-3mg/ml,结合位点最大结合量为qmax1=14.433mg/g;低亲和力结合位点的离解常数为kd2=2.824×10-2mg/ml,结合位点最大结合量为qmax2=31.378mg/g。与mips相比,smip可以更快的达到吸附平衡,达到吸附平衡后的吸附容量更大,并且特异因子α值更高,因此,可选择smip作为花椒麻味物质分子印迹固相萃取柱的填料。4、花椒麻味物质分子印迹固相萃取柱的应用用硅胶表面分子印迹聚合物(smip)制成固相萃取柱,对花椒油树脂中的花椒麻味物质进行分离纯化,采用高效液相色谱仪和气相色谱-质谱对分离纯化的花椒麻味物质进行检测。结果表明,该固相萃取柱的柱床体积为6 mL、上样量为1倍柱床体积、用1.7倍柱床体积的甲醇洗脱后,可以分离出相对纯度为93.66%的花椒麻味物质,与前人研究相比,该方法可以更加快速、经济的分离纯化出花椒麻味物质。
[Abstract]:Molecular imprinting technology is a technique for chemically synthesizing highly crosslinked polymers having specific recognition capabilities for a particular target compound , which is called molecular imprinting polymers . Molecular imprinting technology ( MIT ) has been widely used in the fields of separation , purification , catalysis , sensor and so on . A molecular imprinting polymer ( MIPs ) was prepared by bulk polymerization with 2 - vinyl pyridine ( 2 - Vpy ) , acrylamide ( AM ) , methacrylic acid ( MAA ) as functional monomer , ethylene glycol dimethacrylate ( EDMA ) as crosslinking agent , acetonitrile as pore - linking agent and azobisisobutyronitrile ( AINB ) as initiator . ( 2 ) The molecular imprinting polymer ( lm2 ) was used as a substitute for template molecule . The molecular imprinting polymer ( lm2 ) was used as a substitute for template molecule , the maximum binding capacity of the binding site was qmax2 = 17.48mg / ml , the binding site maximum binding capacity was qmax2 = 17.48mg / ml , the binding site maximum binding capacity was qmax2 = 17.48mg / ml , the binding site maximum binding capacity was qmax2 = 17.48mg / ml , the binding site maximum binding capacity was 1 鈭，

本文编号：1768325