摘要
茶皂素为一类五环三帖类结构化合物,含有亲水性的糖体和疏水性的配位基团,是一种绿色天然的非离子型表面活性剂。目前,茶皂素产业发展的障碍是如何获得高纯度的茶皂素。分子印迹技术是一种对模板分子具有特异选择性的识别能力的分离富集技术,在天然产物分离纯化方面优势明显。本文针对目前茶皂素分离纯化操作繁琐、效率不高等问题,制备了三种不同的分子印迹聚合物,并对粗品茶皂素进行了简单快速的分离纯化。主要研究内容如下: (1)针对不同产地的油茶粕饼所含茶皂素皂苷的种类与含量差异,自行制备了茶皂素标准品并用于研究。采用超声波辅助提取油茶粕饼获取粗品茶皂素, AB-8大孔吸附树脂进行纯化后得到纯品。通过熔点测定、紫外可见光谱扫描和液相色谱-质谱(HPLC-ESI-MS)分析对纯化后的茶皂素纯度进行鉴定,结果表明:纯品茶皂素熔点为222-224℃,在203 nm处有茶皂素的特征吸收峰,质谱分析表明所得皂苷的分子量分布在1200左右,其中含量最高的茶皂苷分子量为1202.9。所得纯品茶皂素可作为后续制备分子印迹聚合物纯化粗品茶皂的模板使用。 (2)以丙烯酰胺为功能单体采用本体聚合法制备了茶皂素分子印迹聚合物。运用傅里叶红外(FTIR)、扫描电镜(SEM)及热重分析(TGA)手段对聚合物的结构进行了表征。通过等温吸附实验、动力学吸附实验及竞争性吸附实验来评价与探讨印迹聚合物对茶皂素的吸附性能和机理。实验结果表明,茶皂素在聚合物上的吸附符合Langmuir吸附模型,最大吸附量为10.02 mg/g,远远大于非印迹聚合物的2.77 mg/g。吸附动力学数据符合准二级动力学吸附模型,180 min可以达到吸附平衡。印迹聚合物中茶皂素与甘草酸的相对选择因子为0.94,茶皂素与甘草次酸的相对选择因子为12.08。 (3)针对上面制备的以丙烯酰胺为功能单体茶皂素分子印迹聚合物对茶皂素的吸附量不高与选择性不强的缺限,引入?-环糊精,利用其具有较强的亲水和包络作用的特性,制备了以丙烯酰-?-环糊精和丙烯酰胺为双功能单体的茶皂素分子印迹聚合物。结果表明,所制备聚合物形貌规则。动力学吸附实验数据符合准二级动力学吸附模型,180 min可达到吸附平衡,等温吸附实验数据符合Langmuir吸附模型,印迹聚合物的最大吸附量可达13.12 mg/g。竞争性吸附实验中,印迹聚合物茶皂素与甘草酸的相对选择因子为1.16,与甘草次酸的相对选择因子为17.18。表明?-环糊精的引入增加了印迹聚合物对茶皂素的吸附能力,同时对茶皂素的选择性有所增加。 (4)在上述基础上,为增加茶皂素印迹聚合物的刚性及热稳定性,将多面体齐聚倍半硅氧烷(POSS)引入到聚合物体系。制备了基于POSS杂化的可逆加成断裂链转移自由基聚合(RAFT)茶皂素分子印迹聚合物。扫描电镜表明聚合物形貌规则,热重分析证明热稳定性增加,500℃以后重量不再丢失。动力学吸附实验结果符合准二级动力学模型。等温吸附实验数据符合Langmuir模型,吸附平衡时,茶皂素在非印迹聚合物与印迹聚合物上的吸附量分别为3.18和14.24 mg/g。竞争性吸附实验中茶皂素与甘草酸的相对选择因子为1.59,茶皂素与甘草次酸的相对选择因子为11.59。 (5)采用固相萃取法,考察了茶皂素印迹聚合物对粗品茶皂素的纯化效果。对上样和洗脱条件进行了优化,考察了三种聚合物在固相萃取条件下的吸附量、重复使用次数及对茶皂素粗提物的纯化效果。结果表明,样品溶剂与洗脱液分别为10%的甲醇水溶液和90%甲醇+10%乙酸时效果较好。采用200 mg/L的茶皂素溶液上样12 mL进行分析,三种印迹聚合物所装填固相萃取柱对茶皂素的回收率在85.1%-102.7%。其中,基于POSS杂化的可逆加成-断裂链转移自由基聚合方法制备的茶皂素分子印迹聚合物固相萃取柱对茶皂素粗提物的纯化效果最好,纯化后的茶皂素纯度为72.5%,茶皂素回收率为93.2%,且固相萃取柱重复使用5次后,回收率仍可达到94.5%。
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