CN102382252A

CN102382252A - 辣椒碱分子印迹聚合物及其制备方法

Info

Publication number: CN102382252A
Application number: CN2011102424813A
Authority: CN
Inventors: 沈生荣; 于海宁; 曾思敏; 蒋风
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2011-08-23
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2012-03-21

Abstract

本发明公开了一种辣椒碱分子印迹聚合物，由作为模板分子的辣椒碱单体、功能单体、交联剂、偶氮引发剂和致孔剂聚合而成的聚合物，该聚合物对辣椒碱单体有高度的选择性。本发明还公开了上述辣椒碱分子印迹聚合物的制备方法，包括以下步骤：1)将辣椒碱单体和功能单体溶于致孔剂中充分混合后，静置，得预聚合物；2)向预聚合物中加入交联剂和偶氮引发剂，充分混合后，聚合，得块状聚合物；3)将块状聚合物粉碎成颗粒状，然后用甲醇乙酸溶液进行洗脱；4)洗脱后聚合物用甲醇洗涤以除去残留的乙酸，直至洗脱液为中性为止；然后干燥，得辣椒碱分子印迹聚合物。该辣椒碱分子印迹聚合物对辣椒碱单体有特异性吸附作用。

Description

辣椒碱分子印迹聚合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于简捷富集辣椒碱单体的分子印迹聚合物的制备方法。

背景技术

辣椒碱是辣椒果实中所含生物碱类物质，它是引起辣椒辛辣味的主要化学物质，也是许多药效、生理活性的主要来源。辣椒碱除可作为食品调味料外，还有镇痛、消炎等多种药理作用；对于促进局部血液循环等都有显著疗效；此外，还具有抑制减肥的作用；在军事上，是制造催泪弹、催泪枪和防卫武器的主要成分。因此具有各方面广泛的应用价值。从辣椒中提取纯化辣椒碱也成了辣椒碱研究中的重要命题，受到广泛的关注。

传统的辣椒碱提取纯化一般采用有机溶剂提取，外加一些搅拌、微波处理和超声法处理等辅助提取的方法。在提取过程中有许多的影响提取率的因素：有机溶剂的种类、浓度、PH值、料液比、提取温度、提取时间、提取次数等，都需要进行进一步的分析研究，工作量大。并且提取出来的是粗辣椒碱，还需进一步进行硅胶层析柱层析或者薄层层析或者重结晶等方法进行分离纯化，回收率不是很高。目前有报道用反相色谱发分离出高纯度的辣椒碱单体，回收率较高，但是用此种方法需要昂贵的仪器和经过专业训练的操作人员，所用时间也较长。

分子印迹技术最早起源于20世纪40年代，分子烙印的概念由著名诺贝尔奖获得者Pauling提出，化学家们由此受到启示发明了分子印迹技术。分子印迹聚合物能获得与某一分子(模板)完全匹配的空间结构和结合位点，具有很高的特异性和选择性，实现目的组分的分离纯化。

目前辣椒碱分子印迹聚合物的制备方法未见报道，并且辣椒碱分子印迹用于提取纯化也未见报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对辣椒碱单体有特异性吸附作用的辣椒碱分子印迹聚合物。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种辣椒碱分子印迹聚合物，是由作为模板分子的辣椒碱单体、功能单体、交联剂、偶氮引发剂和致孔剂聚合而成的聚合物，该聚合物对辣椒碱单体有高度的选择性。

本发明还同时提供了一种辣椒碱分子印迹聚合物的制备方法，依次包括以下步骤：

1)、预聚合物的制备：

将辣椒碱单体和功能单体溶于致孔剂中充分混合后，于2～6℃静置10～14h，得预聚合物；功能单体与辣椒碱单体的摩尔比为3～5.5∶1；致孔剂与辣椒碱单体的用量比为：4～6ml致孔剂/0.1～0.5mmol辣椒碱单体；

2)、聚合物固化：

向预聚合物中加入交联剂和偶氮引发剂，充分混合后，于55～65℃温度下聚合20～28h，得块状聚合物；交联剂与辣椒碱单体的摩尔比为18～22∶1；偶氮引发剂与辣椒碱单体的用量比为：0.004～0.02g偶氮引发剂/0.1mmol辣椒碱单体；

3)、模板分子的洗脱：

将块状聚合物粉碎成颗粒状，然后用甲醇乙酸溶液进行洗脱，直至洗脱液中没有辣椒碱单体为止；

4)、印迹分子的干燥：

将步骤3)所得的洗脱后聚合物用甲醇洗涤以除去残留的乙酸，直至洗脱液为中性为止；然后于50～70℃进行干燥，得辣椒碱分子印迹聚合物。

作为本发明的辣椒碱分子印迹聚合物的制备方法的改进：功能单体为丙烯酰胺或2-乙烯吡啶，交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯，偶氮引发剂为偶氮二异丁腈，致孔剂为氯仿或乙腈。

作为本发明的辣椒碱分子印迹聚合物的制备方法的进一步改进：步骤1)中：辣椒碱单体和功能单体溶于致孔剂后，先超声溶解脱气3～8min，然后摇床振荡0.5～1.5h，从而实现充分混合。

作为本发明的辣椒碱分子印迹聚合物的制备方法的进一步改进：步骤2)中：向预聚合物中加入交联剂和偶氮引发剂后，先超声溶解脱气3～8min，冰浴吹氮8～12min，然后密封，摇床振荡0.5～1.5h，从而实现充分混合。

作为本发明的辣椒碱分子印迹聚合物的制备方法的进一步改进：步骤3)中：甲醇乙酸溶液中甲醇的体积含量为85～95％；洗脱过程中采用索式抽提法，于70～85℃下用索氏抽提器水浴抽提8～10h，直至用HPLC测定抽提液中没有辣椒碱单体出现为止。

作为本发明的辣椒碱分子印迹聚合物的制备方法的进一步改进：HPLC测定的参数条件为：色谱柱为C₁₈，柱温30℃，流动相为甲醇/水/磷酸＝65∶35∶0.1的体积比，最大吸收波长为281nm，流速为0.6mL/min，进样时间为30min，进样量20μL。

本发明采用极性低的氯仿(或乙腈)作为致孔剂，可用于防止由于致孔剂的极性影响印迹分子的聚合。本发明制备方法的步骤1)和步骤2)中的振荡，有助于聚合的实现。本发明步骤2)中的聚合也可采用紫外线照射的方式来实现。

在本发明中，辣椒碱单体为辣椒素，为一种分子印迹聚合物，可通过市购的方式获得，例如可购自南京都莱生物技术有限公司。

本发明具有如下优点：

1、本发明提供了一种对辣椒碱单体具有高度亲和性和选择性的分子印迹聚合物的制备方法，其具有固定大小和结合位点的聚合物，可对辣椒碱进行特异性吸附。用途广泛，可用于粗辣椒碱的组分分离，精密度高。

2、本发明提供的辣椒碱分子印迹聚合物可用于填充固相萃取柱，能快速、高效的富集辣椒碱单体。

3、本发明提供的辣椒碱分子印迹聚合物可重复利用，将辣椒碱洗单体脱之后又可以重新进行辣椒碱的吸附，大大降低了成本、缩短了实验时间。并且该聚合物性能稳定。

4、本发明提供的辣椒碱分子印迹聚合物的最大吸附量为52mg/g。

具体实施方式

实施例1、一种辣椒碱分子印迹聚合物的制备方法，依次进行以下步骤：

1)、预聚合物的制备：

称取0.0305g(0.1mmol)辣椒素于带塞试管中，加入0.0355g(0.5mmol)丙烯酰胺和5ml氯仿，30KHz超声溶解脱气5min后摇床振荡1h，4℃静置12h，使辣椒素和丙烯酰胺充分接触，形成预聚合物。

2)、聚合物固化：

向步骤1)所得的预聚合物中加入作为交联剂的乙二醇二甲基丙烯酸酯0.396ml(2mmol)，作为偶氮引发剂的偶氮二异丁腈0.01g，30KHz超声5min溶解脱气，冰浴吹氮10min，密封，摇床振荡1h，使之充分混合。将混合物置于60℃温度下聚合24h，形成块状聚合物。

3)、模板分子的洗脱：

将步骤2)所得的块状聚合物用研钵研碎成颗粒状(所得物，以下简称颗粒状的聚合物)，用甲醇乙酸溶液(甲醇的体积浓度为90％)对颗粒状的聚合物中的模板分子(即辣椒素)进行洗脱。于80℃用索式抽提器水浴连续抽提10h，在每次虹吸发生之前取出少量抽提液进行液相色谱测量，直到没有辣椒素被检出为止。

液相色谱测量(HPLC)的参数条件如下：

色谱柱为C₁₈，柱温30℃，流动相为甲醇/水/磷酸(65∶35∶0.1的体积比)，最大吸收波长为281nm，流速为0.6mL/min，进样时间为30min，进样量20μL。

当在281nm处有吸收峰出现，则说明没有洗脱干净；当281nm处没有出现吸收峰则说明已洗脱干净。

4)、印迹分子的干燥：

将步骤3)所得的抽提洗脱后的聚合物用甲醇洗涤，以洗去残留的乙酸直到中性(即洗脱后的液体为中性)，然后置60℃干燥箱干燥至恒重，得辣椒碱分子印迹聚合物，备用。

对比例1、取消实施例1中的辣椒碱的使用(即不加作为模板分子的辣椒素)，其余完全同实施例1，得非印迹聚合物(NIP)。

实施例2、一种辣椒碱分子印迹聚合物制备的方法，依次进行以下步骤：

1)、预聚合物的制备：

称取0.1525g(0.5mmol)辣椒素于带塞试管中，加入0.215(2mmol)2-乙烯吡啶和5ml氯仿，30KHz超声溶解脱气5min后摇床振荡1h，4℃静置12h，使辣椒素和2-乙烯吡啶充分接触，形成预聚合物。

2)、聚合物固化：

向步骤1)所得的预聚合物中加入交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯1.98mL(10mmol)，偶氮引发剂偶氮二异丁腈0.02g，超声5min溶解脱气，冰浴吹氮10min，密封，摇床振荡1h，使之充分混合。将混合物置于60℃温度下聚合24h，形成块状聚合物。

3)、模板分子的洗脱：

将步骤2)所得的块状聚合物用研钵研碎成颗粒状，用甲醇乙酸溶液(甲醇90％，体积含量)对颗粒状的聚合物中的模板分子(即辣椒素)进行洗脱。

于80℃用索式抽提器水浴连续抽提10h，在每次虹吸发生之前取出少量抽提液进行液相色谱测量，直到没有辣椒素被检出为止。

检测条件同实施例1。

4)、印迹分子的干燥：

将步骤3)所得的经过抽提的聚合物用甲醇洗去残留的乙酸直到中性，置60℃干燥箱干燥至恒重。

对比例2、取消实施例2中的辣椒碱的使用(即不加作为模板分子的辣椒素)，其余完全同实施例2，得非印迹聚合物(NIP)。

实验1、分子印迹聚合物吸附效果的测定：

1)、配置0.3mg/mL-1mg/mL的辣椒碱溶液，取3mL，加入到有0.06g本发明所得的分子印迹聚合物(实施例1所得)中，密封。恒温30℃吸附24h。

2)吸附完成后过滤，洗涤，滤液经HPLC测定，测定结果的含量越少表示吸附率越高。

HPLC的参数条件为：色谱柱为C₁₈，柱温30℃，流动相为甲醇/水/磷酸(65∶35∶0.1)，最大吸收波长为281nm，流速为0.6mL/min，进样时间为30min，进样量20μL。

实验2、分子印迹聚合物吸附效果的测定：

1)、配置0.01mmol/mL-0.02mmol/mL的辣椒碱溶液，取10mL，加入到有0.7g本发明所得的分子印迹聚合物(实施例2所得)中，密封。恒温30℃吸附24h。

结果为：

实施例1所得的辣椒碱分子印迹聚合物的吸附率为81％，吸附量为41mg/g；

实施例2所得的辣椒碱分子印迹聚合物的吸附率为55％，吸附量为27mg/g。

对比实验、以对比例1和对比例2所得的非印迹聚合物(NIP)分别替代实验1和实验2中的分子印迹聚合物，对照性的进行如同实验1或实验2的实验，结果为：

对比例1所得的非印迹聚合物(NIP)的吸附率为53％，吸附量为26mg/g；

对比例2所得的非印迹聚合物(NIP)的吸附率为23％，吸附量为15mg/g。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.辣椒碱分子印迹聚合物，其特征是：是由作为模板分子的辣椒碱单体、功能单体、交联剂、偶氮引发剂和致孔剂聚合而成的聚合物，该聚合物对辣椒碱单体有高度的选择性。

2.如权利要求1所述的辣椒碱分子印迹聚合物的制备方法，其特征是依次包括以下步骤：

1)、预聚合物的制备：

将辣椒碱单体和功能单体溶于致孔剂中充分混合后，于2～6℃静置10～14h，得预聚合物；所述功能单体与辣椒碱单体的摩尔比为3～5.5∶1；所述致孔剂与辣椒碱单体的用量比为：4～6ml致孔剂/0.1～0.5mmol辣椒碱单体；

2)、聚合物固化：

向预聚合物中加入交联剂和偶氮引发剂，充分混合后，于55～65℃温度下聚合20～28h，得块状聚合物；所述交联剂与辣椒碱单体的摩尔比为18～22∶1；所述偶氮引发剂与辣椒碱单体的用量比为：0.004～0.02g偶氮引发剂/0.1mmol辣椒碱单体；

3)、模板分子的洗脱：

4)、印迹分子的干燥：

3.根据权利要求2所述的辣椒碱分子印迹聚合物的制备方法，其特征是：所述辣椒碱单体为辣椒素，功能单体为丙烯酰胺或2-乙烯吡啶，交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯，偶氮引发剂为偶氮二异丁腈，致孔剂为氯仿或乙腈。

4.根据权利要求3所述的辣椒碱分子印迹聚合物的制备方法，其特征是：所述步骤1)中：辣椒碱单体和功能单体溶于致孔剂后，先超声溶解脱气3～8min，然后摇床振荡0.5～1.5h，从而实现充分混合。

5.根据权利要求4所述的辣椒碱分子印迹聚合物的制备方法，其特征是：所述步骤2)中：向预聚合物中加入交联剂和偶氮引发剂后，先超声溶解脱气3～8min，冰浴吹氮8～12min，然后密封，摇床振荡0.5～1.5h，从而实现充分混合。

6.根据权利要求5所述的辣椒碱分子印迹聚合物的制备方法，其特征是：所述步骤3)中：所述甲醇乙酸溶液中甲醇的体积含量为85～95％；所述洗脱过程中采用索式抽提法，于70～85℃下用索氏抽提器水浴抽提8～10h，直至用HPLC测定抽提液中没有辣椒碱单体出现为止。

7.根据权利要求6所述的辣椒碱分子印迹聚合物的制备方法，其特征是：所述HPLC测定的参数条件为：色谱柱为C₁₈，柱温30℃，流动相为甲醇/水/磷酸＝65∶35∶0.1的体积比，最大吸收波长为281nm，流速为0.6mL/min，进样时间为30min，进样量20μL。