花椒麻味物質(zhì)分子印跡聚合物的制備及吸附特性研究.pdf

1、分子印跡技術(shù)是采用化學(xué)方法合成的對(duì)某一特定目標(biāo)化合物具有特異性識(shí)別能力的高度交聯(lián)聚合物的技術(shù)，制備的聚合物稱為分子印跡聚合物(molecular imprinting polymers)。目前分子印跡技術(shù)（Molecular Imprinting Technique, MIT）已廣泛應(yīng)用于分離、提純、催化、傳感器等各個(gè)領(lǐng)域，發(fā)展前景十分廣闊?；ń仿槲段镔|(zhì)（HJMS）是使花椒呈麻味的成分，具有多種生理功能，如麻醉、興奮、抑菌、祛風(fēng)除濕、殺

2、蟲(chóng)、鎮(zhèn)痛等，在食品醫(yī)藥，化妝品等方面被廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有提取分離花椒麻味物質(zhì)的方法有層析法、色譜法等，但現(xiàn)有的提取分離方法存在諸多缺點(diǎn)，如分離時(shí)間長(zhǎng)、成本高、效率低、分離量小等，分子印跡技術(shù)為花椒麻味物質(zhì)的分離純化提供了新的研究思路。
　　本文首先合成了花椒麻味物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)類似物，再以花椒麻味物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)類似物為其替代模板分子，采用本體聚合法制備了分子印跡聚合物（MIPs），對(duì)MIPs吸附花椒麻味物質(zhì)的性能進(jìn)行了研究；采用硅膠表面

3、接枝印跡法制備了硅膠表面分子印跡聚合物（SMIP），對(duì)SMIP吸附花椒麻味物質(zhì)的性能也進(jìn)行了研究，試圖改進(jìn)其分子印跡能力；以SMIP為填料，制成固相萃取小柱，從花椒油樹(shù)脂中分離純化出了純度較高的花椒麻味物質(zhì)。主要研究結(jié)果如下：
　　1、花椒麻味物質(zhì)結(jié)構(gòu)類似物的合成與確證
　　采用化學(xué)方法合成了兩種花椒麻味物質(zhì)的結(jié)構(gòu)類似物，通過(guò)紫外光譜、紅外光譜、核磁共振等進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，利用高效液相色譜、氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行純度鑒定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

4、明，合成的這兩種結(jié)構(gòu)類似物與理論上預(yù)期的分子結(jié)構(gòu)一致，且純度均高于95％，可以用于后續(xù)的花椒麻味物質(zhì)分子印跡實(shí)驗(yàn)。合成的兩種結(jié)構(gòu)類似物在1.0 mg/mL至10 mg/mL的濃度范圍內(nèi)，沒(méi)有表現(xiàn)出麻味特征。
　　2、本體聚合法制備花椒麻味物質(zhì)分子印跡聚合物（MIPs）
　?。?）以一種花椒麻味物質(zhì)的結(jié)構(gòu)類似物為替代模板分子（LM2），分別以2-乙烯基吡啶（2-Vpy）、丙烯酰胺（AM）、甲基丙烯酸（MAA）為功能單體，乙二醇

5、二甲基丙烯酸酯（EDMA）為交聯(lián)劑，乙腈為致孔劑，偶氮二異丁腈（AINB）為引發(fā)劑，采用本體聚合方法在不同條件下制備了多種分子印跡聚合物（MIPs）。結(jié)果表明，在下述條件下合成的分子印跡聚合物對(duì)花椒麻味物質(zhì)具有較好的吸附容量和選擇性：即以2-Vpy為功能單體，取替代模板分子0.25 mmol，替代模板分子、功能單體和交聯(lián)劑物質(zhì)的量比為1:4:20，乙腈12 mL，AIBN10 mg，在50℃恒溫水浴聚合4 h后再在60℃恒溫水浴聚合20

6、 h。
　　（2）吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MIPs對(duì)花椒麻味物質(zhì)的飽和吸附時(shí)間為10 h，對(duì)HJMS的吸附容量達(dá)到15.42 mg/g，特異因子α達(dá)到2.53；吸附等溫實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在花椒麻味物質(zhì)濃度為0.05 mg/mL到0.30 mg/mL的范圍內(nèi)，該分子印跡聚合物對(duì) HJMS形成兩種不同的結(jié)合位點(diǎn)，高親和力結(jié)合位點(diǎn)的離解常數(shù)為Kd1=6.544×10-2 mg/mL，結(jié)合位點(diǎn)最大結(jié)合量為Qmax1=17.487 mg/g；低

7、親和力結(jié)合位點(diǎn)的離解常數(shù)為Kd2=3.087×10-1 mg/mL，結(jié)合位點(diǎn)最大結(jié)合量為Qmax2=45.019 mg/g。由此可見(jiàn)，采用與目標(biāo)分子花椒麻味物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)相近的結(jié)構(gòu)類似物（LM2）作為替代模板分子，也能夠制備出對(duì)花椒麻味物質(zhì)具有較好印跡效果的分子印跡聚合物。
　　3、硅膠表面接枝印跡法制備花椒麻味物質(zhì)分子印跡聚合物
　　（1）以花椒麻味物質(zhì)的結(jié)構(gòu)類似物（LM2）為替代模板分子，2-乙烯基吡啶（2-Vpy為功能單

8、體，乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）為交聯(lián)劑，乙腈為致孔劑，?；墓枘z為基質(zhì)，采用沉淀聚合的方法制備了硅膠表面分子印跡聚合物（SMIP）。實(shí)驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果表明，在下述條件下合成的硅膠表面分子印跡聚合物對(duì)HJMS具有較好的特異性吸附效果：以2-Vpy為功能單體，取替代模板分子1 mmol，替代模板分子、功能單體和交聯(lián)劑物質(zhì)的量比為1:4:20.8，乙腈溶劑82 mL，?；枘z830 mg，AIBN40 mg，在50℃恒溫水浴聚合4 h后再

9、在60℃恒溫水浴聚合20 h。
　?。?）吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，SMIP對(duì)花椒麻味物質(zhì)的飽和吸附時(shí)間為3.5 h，對(duì)花椒麻味物質(zhì)的吸附過(guò)程符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)HJMS的最大吸附容量為24.92±0.81 mg，特異因子為2.91±0.09；吸附等溫實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在花椒麻味物質(zhì)濃度為0.05 mg/mL到0.35 mg/mL的范圍內(nèi)，該表面分子印跡聚合物對(duì)HJMS的吸附符合 Freundlich等溫模型，屬于多分子層吸附，Sc

10、atchard模型分析出兩種不同的結(jié)合位點(diǎn)，高親和力結(jié)合位點(diǎn)的離解常數(shù)為Kd1=1.972×10-3 mg/mL，結(jié)合位點(diǎn)最大結(jié)合量為 Qmax1=14.433 mg/g；低親和力結(jié)合位點(diǎn)的離解常數(shù)為 Kd2=2.824×10-2 mg/mL，結(jié)合位點(diǎn)最大結(jié)合量為Qmax2=31.378 mg/g。與MIPs相比， SMIP可以更快的達(dá)到吸附平衡，達(dá)到吸附平衡后的吸附容量更大，并且特異因子α值更高，因此，可選擇SMIP作為花椒麻味物質(zhì)分

11、子印跡固相萃取柱的填料。4、花椒麻味物質(zhì)分子印跡固相萃取柱的應(yīng)用
　　用硅膠表面分子印跡聚合物（SMIP）制成固相萃取柱，對(duì)花椒油樹(shù)脂中的花椒麻味物質(zhì)進(jìn)行分離純化，采用高效液相色譜儀和氣相色譜-質(zhì)譜對(duì)分離純化的花椒麻味物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明，該固相萃取柱的柱床體積為6 mL、上樣量為1倍柱床體積、用1.7倍柱床體積的甲醇洗脫后，可以分離出相對(duì)純度為93.66%的花椒麻味物質(zhì)，與前人研究相比，該方法可以更加快速、經(jīng)濟(jì)的分離純化出花椒