低共熔溶剂双水相体系的构建及其萃取生物分子的研究
双水相萃取技术是一种新的分离和提取生物分子的液液萃取技术，其操作程序时间短，成本低，操作条件温和，并可规模化应用。低共熔溶剂(DESs)与盐形成的双水相是基于高聚物双水相发展而来的一种可设计，更高效的萃取体系。本文引入离子液体类似物：低共熔溶剂。与离子液体相比，它合成简单，成本低廉，具有良好的生物相容性，且更绿色环保。 本课题深入研究了低共熔溶剂-盐双水相体系的液液相平衡行为及其分相能力，为其更进一步的应用提供了充分的理论依据。在此基础上构建了DESs双水相萃取体系，研究了该新型体系对氨基酸和蛋白质的萃取性能。主要研究结果如下： (1) DES-盐双水相体系的液液平衡性质研究 首先合成了低共熔溶剂(氯化胆碱和聚乙二醇)-DES，并用熔点测定仪、元素分析仪、动态热流式差示扫描量热仪、红外光谱和核磁对其对其熔点、元素含量、热稳定性、红外谱图和核磁氢谱进行了表征。然后构建DES-盐双水相体系，研究其相图的性质：双结线和系线。用浊点滴定法测定双结线数据，通过测定上下相各组分的含量，用物料守恒计算系线相关数据。结果表明，Na3C6H5O7、K2HPO4、NaH2PO4和Na2CO3均能与DES构成双水相，其成相能力依次为：Na2CO3>Na3C6H5O7>K2HPO4≈NaH2PO4。双结线拟合结果表明，该类双水相体系对经验方程w1= exp(a-bw20.5-cw2-dw2)拟合的线性相关性最好。同时，DES-K2HPO4双水相体系的系线长度最长，表明了该体系的两相组分差异最大。(2) DES-盐双水相体系萃取分离色氨酸的研究 考察了四种不同盐(Na2CO3、Na3C6H5O7、K2HPO4和NaH2PO4)与DES形成的双水相对色氨酸的萃取效果，采用紫外光谱对色氨酸进行定性及定量分析。用单因素实验分别对四种双水相萃取体系进行了实验变量的优化，包括氨基酸的初始浓度、DES用量、盐的用量和体系的温度。结果表明，在最佳条件下，DES-Na2CO3双水相、DES-Na3C6H5O7双水相、DES-K2HPO4双水相和DES-NaH2PO4双水相体系对色氨酸的萃取率分别可达到84.54％、76.14%、91.97%和87.03%，DES-K2HPO4双水相体系萃取分离色氨酸的效果最好。通过紫外光谱及荧光光谱对色氨酸萃取前后的化学结构进行考察，发现色氨酸萃取至富DES相后结构没有发生改变。 (3)DES-K2HPO4双水相萃取分离牛血清蛋白(BSA)和木瓜蛋白酶(PAP)研究 选取DES-K2HPO4体系萃取分离牛血清蛋白(BSA)和木瓜蛋白酶(PAP)，考察蛋白质浓度、DES用量、K2HPO4用量和体系温度对萃取效果的影响，优化萃取条件。采用紫外可见光谱法对蛋白质BSA和PAP进行定性及定量分析。结果表明，在最佳实验条件下，DES-K2HPO4双水相体系对BSA和PAP的萃取率分别达90.13%和83.06%。应用紫外光谱、荧光光谱以及圆二色光谱(Circular Dichroism,CD)对萃取前后的化学结构进行考察，结果表明其结构没有发生明显变化，说明DES-K2HPO4双水相体系能给生物分子提供一个温和的萃取环境。
低共熔溶剂;双水相体系;生物分子;液液萃取;蛋白质;氨基酸
海南师范大学
硕士
有机化学
韩长日
2015
中文
O642.5;O652.62
79
2016-05-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）