CN104606924B

CN104606924B - 一种壳聚糖键合有机‑硅胶杂化整体柱及其制备方法

Info

Publication number: CN104606924B
Application number: CN201510040114.3A
Authority: CN
Inventors: 郑向华; 龚吉军; 徐敦明; 周昱; 黄志强
Original assignee: HUNAN ACADEMY OF INSPECTION AND QUARANTINE; INSPECTION AND QUARANTINE CENTER OF XIAMEN ENTRY-EXIT INSPECTION AND QUARANTINE BUREAU
Current assignee: HUNAN ACADEMY OF INSPECTION AND QUARANTINE; INSPECTION AND QUARANTINE CENTER OF XIAMEN ENTRY-EXIT INSPECTION AND QUARANTINE BUREAU
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2017-07-04
Anticipated expiration: 2035-01-27
Also published as: CN104606924A

Abstract

本发明公开了一种壳聚糖键合有机‑硅胶杂化整体柱及其制备方法。其由如下质量百分比的各组分与壳聚糖结合制备得到：带有酰胺基团的功能单体24%；笼状聚倍半硅氧烷交联剂6%；引发剂1.0%；致孔剂69.0%。本发明还提供了其的制备方法。所制备得到的壳聚糖键合有机‑硅胶杂化整体柱具有纳米孔笼状型硅氧烷结构，比表面作用强、生物兼容性良好，通过柱后键合壳聚糖，具有丰富的羟基和氨基，能够提供丰富的氢键、亲水作用，适用于亲水性强的单糖和二糖等糖类分析和分离。

Description

一种壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱及其制备方法

技术领域

本发明涉及化学领域，具体涉及壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱及其制备方法。

背景技术

糖是原料乳中主要的碳水化物，单糖和二糖等糖类对于神经系统，皮肤纹理、骨骼等的形成有重要作用，如经消化的乳糖能促进脑苷脂类和粘多糖类的生成，对于婴幼儿脑部的发育至关重要。原料乳与乳制品中的碳水化合物的质量控制具有重要意义。

目前单糖和二糖等糖类测定方法主要有酶法、直接滴定法、直接比色法、近红外光谱法、旋光法、高效液相色谱法、毛细管电泳法等。现行的关于糖检测的标准中推荐的化学分析法是莱因-埃农氏法（GB 5413.5-2010），由于滴定条件不易控制且终点不易判定，操作繁琐，无法避免其他还原糖的干扰，仅适于测定原料奶和成分简单的乳制品中的乳糖含量。比色法测定乳粉中糖含量，操作简单，需要的样品量及试剂量较少，仅适用于少量多批次原料乳和成分简单的乳制品样品的测定。近红外光漫反射光谱技术分析测定单糖和二糖等糖类含量，快速、低成本、无需样品预处理且可同时无损测量多种成分，但需要建立涵盖不同浓度范围的不同模型，对未知样品光谱的适用性进行判断。高效液相色谱法（HPLC）广泛用于糖类组分的分析，是我国现行的关于乳糖检测的标准（GB5413.5-2010）之一，采用氨基柱，基于与乳糖的氢键和极性作用，良好地分离乳糖，可同时测定多种组分，对乳糖有良好的选择性。氨基修饰的色谱柱，是实现糖类物质高效分离的可行途径之一。

壳聚糖，化学名为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，具有n个带有氨基基团的类似葡萄糖的六元环结构，具有丰富的羟基、氨基和亲水性，在特定的条件下，壳聚糖能发生酰基化、羧甲基化、缩合和络合等化学反应，可生成各种具有不同性能的、稳定的壳聚糖衍生物，能够提供氢键、亲水作用，可提高固定相对极性单糖和二糖等糖类的选择性；多面体低聚倍半硅氧烷作为一种新型立体结构的功能材料，拥有纳米孔笼状构型，吸附作用强、生物兼容性良好，对待测物质高效富集及分离具有明显优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于亲水性强的单糖和二糖等糖类分析和分离的壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱。

为实现上述目的，本发明提供一种壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱，其特征在于，由如下质量百分比的各组分与壳聚糖结合制备得到：带有酰胺基团的功能单体24%；笼状聚倍半硅氧烷交联剂6%；引发剂1.0%；致孔剂69.0%。

所述带有酰胺基团的功能单体为丙烯酰胺；

任选的，所述笼状聚倍半硅氧烷交联剂为甲基丙烯酸甲酯基笼状聚倍半硅氧烷；

任选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈；

任选的，所述致孔剂为甲苯和十二醇的混合物；其中甲苯：十二醇的质量比为25:44；

任选的，所述壳聚糖为中脱乙酰度壳聚糖。

所述壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱，由如下步骤制备得到，

（1）将带有酰胺基团的功能单体、笼状聚倍半硅氧烷交联剂、引发剂和致孔剂混合配制成聚合反应溶液，在氮气气氛中于室温下超声处理15 min得到处理后的聚合反应溶液；

（2）在室温下将所得处理后的聚合反应溶液均匀注入乙烯基衍生化处理的石英毛细管，密封，加热反应；

（3）将步骤（2）所得的整体柱用甲醇通开，再以甲醇冲洗步骤2）得到的整体柱1小时，然后通入过滤的壳聚糖和甲醛的水溶液，加热反应，得到所述聚合物整体柱。

所述步骤（2）中，加热反应为在60℃条件下加热反应12小时。

所述步骤（3）为，将步骤（2）所得的整体柱用甲醇在20Mpa压力下通开，再以甲醇在0.10 mL/min的流速下冲洗步骤2）得到的整体柱1小时，然后以0.05 mL/min的流速通入过滤的壳聚糖和甲醛的水溶液15min，在70℃条件下加热反应15min，得到所述聚合物整体柱。

所述过滤的壳聚糖和甲醛的水溶液中两者的摩尔比为1:1。

本发明还保护所述壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱的制备方法，包括如下步骤：

所述过滤的壳聚糖和甲醛的水溶液中两者的摩尔比为1:1。

所述的带有酰胺基团的功能单体为丙烯酰胺，笼状聚倍半硅氧烷交联剂为甲基丙烯酸甲酯基笼状聚倍半硅氧烷，致孔剂为甲苯和十二醇的混合物，引发剂为偶氮二异丁腈，所述壳聚糖为中脱乙酰度壳聚糖；

本发明的技术方案中，单体提供不饱和双键，与交联剂双键聚合，形成交联结构的聚合体。引发剂用于引发聚合反应，致孔剂用于制造微柱中的微孔，已通过待测物质。丙烯酰胺单体提供双键和酰胺基团，其中酰胺基团和壳聚糖的氨基在醛基的作用下可产生人居交联，实现壳聚糖的固定化。

所述壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱的组成配方中各组分占总组成质量的百分比为：带有酰胺基团的功能单体和聚笼型硅氧烷交联剂两者总量占30.0%，其中笼状聚倍半硅氧烷交联剂的用量为总组成质量的6.0%；引发剂占1.0%；致孔剂占69.0%，其中甲苯用量占总组成质量的25.0%。

本发明所述壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱是一种壳聚糖柱后热聚缩合修饰的有机-硅胶杂化整体柱，先由带有酰胺基团的功能单体和聚笼型硅氧烷交联剂一步聚合反应制备，所述的一步聚合产物在甲醛存在下与壳聚糖产生胺醛热聚缩合反应，柱后修饰壳聚糖而制得；

所述的壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱具有纳米孔笼状型硅氧烷结构，比表面作用强、生物兼容性良好，通过柱后键合壳聚糖，具有丰富的羟基和氨基，能够提供丰富的氢键、亲水作用，适用于亲水性强的单糖和二糖等糖类分析和分离。

本发明的显著优点在于：

单糖和二糖等糖类在C18等疏水性反相色谱柱上保留作用小，现有的HPLC主要基于氨基柱固定相上的氨基与糖类物质中的羟基作用进行乳糖分离。普通氨基柱主要通过在硅胶填料表面键合氨基硅氧烷实现，所制备的硅胶填料比表面积大小一般在200-300 m²/g范围，且所键合的硅氧烷分子结构中只带有一个氨基基团。本发明将壳聚糖与聚笼型硅氧烷交联聚合的有机-硅胶杂化整体柱相结合，所制备的有机-硅胶杂化整体柱具有聚笼型硅氧烷所具备的纳米孔3D聚笼结构，比表面积可高达1000-1500 m²/g，而且所应用的笼状聚倍半硅氧烷分子表面具有n（n=8-12）个活性反应位点，可以与丙烯酰胺结合引入大量的酰胺基团，基于甲醛与酰胺基团的热聚缩合作用，与带有乙酰胺基团的中脱乙酰度壳聚糖快速热聚缩合，在柱键合大量壳聚糖分子，从而引入数量极为丰富的氨基和羟基极性作用基团，形成了高比表面积、氨基和羟基基团丰富的毛细管聚合固定相，从而提升极性单糖和二糖等糖类的分离高效性。

附图说明

图1是应用本发明所述壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱进行葡萄糖和麦芽糖的分离微柱色谱-紫外图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1：壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱的制备

将丙烯酰胺，甲基丙烯酸甲酯基笼状聚倍半硅氧烷（即Methacryl POSS® CageMixture），偶氮二异丁腈引发剂，甲苯，十二醇混合致孔剂的质量比分别按以下数据配制：丙烯酰胺24.0%,甲基丙烯酸甲酯基笼状聚倍半硅氧烷6.0%, 十二醇44%, 甲苯25%, 偶氮二异丁腈 1.0%。将混合物在氮气气氛中于室温下超声处理15 min，超声处理后的聚合反应溶液均匀注入乙烯基衍生化处理的石英毛细管，将毛细管两端封闭，浸于60℃水浴中反应12h；反应完成后，将所得的整体柱用甲醇在20Mpa压力下通开，以甲醇在0.10 mL/min的流速下冲洗所得到的整体柱1小时，以除去毛细管内可能残留的试剂；然后以0.05 mL/min的流速通入摩尔比为1:1的、过滤的中脱乙酰壳聚糖和甲醛的酸性水溶液15min，在70℃条件下加热反应15 min，得到所述壳聚糖键合有机-硅胶杂化。

实施例2：壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱的应用

应用上述制备的壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱（内径100微米，总长55.0 cm，有效长度30 cm) ，以pH 6.0、30mM磷酸盐为缓冲液为流动相，柱压1000 psi，辅助分离电压+16kV，在毛细管电色谱CEC 阴极电渗流模式下，对原鸦片碱类极性物质进行分离。洗脱峰依次为：1. 盐酸小檗碱，2.原阿片碱，3.延胡索乙素，在上述条件下实现了基线分离。

实施例3：壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱的应用

应用上述制备的壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱，以乙腈-甲酸铵（pH 4.0、10mM）=70:30（体积比）溶液为流动相，流速 0.10 mL/min，柱压1000 psi，辅助分离电压+10kV，柱温 25℃条件下，在微柱色谱-紫外（检测波长200 nm）检测模式下，分离糖类物质，如图1所示，葡萄糖（1）和麦芽糖（2）得到良好分离。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种用于分离糖类的壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱，其特征在于，由如下质量百分比的各组分与壳聚糖结合制备得到：带有酰胺基团的功能单体24％；笼状聚倍半硅氧烷交联剂6％；引发剂1.0％；致孔剂69.0％；

由如下步骤制备得到，

(1)将带有酰胺基团的功能单体、笼状聚倍半硅氧烷交联剂、引发剂和致孔剂混合配制成聚合反应溶液，在氮气气氛中于室温下超声处理15min得到处理后的聚合反应溶液；

(2)在室温下将所得处理后的聚合反应溶液均匀注入乙烯基衍生化处理的石英毛细管，密封，加热反应；

(3)将步骤(2)所得的整体柱用甲醇通开，再以甲醇冲洗步骤2)得到的整体柱1小时，然后通入过滤的壳聚糖和甲醛的水溶液，加热反应，得到所述聚合物整体柱。

2.权利要求1所述用于分离糖类的壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱，其特征在于，所述带有酰胺基团的功能单体为丙烯酰胺；

任选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈；

任选的，所述壳聚糖为中度脱乙酰壳聚糖。

3.权利要求1所述用于分离糖类的壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱，其特征在于，所述步骤(2)中，加热反应为在60℃条件下加热反应12小时。

4.权利要求1所述用于分离糖类的壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱，其特征在于，所述步骤(3)为，将步骤(2)所得的整体柱用甲醇在20Mpa压力下通开，再以甲醇在0.10mL/min的流速下冲洗步骤2)得到的整体柱1小时，然后以0.05mL/min的流速通入过滤的壳聚糖和甲醛的水溶液15min，在70℃条件下加热反应15min，得到所述聚合物整体柱。

5.权利要求1所述用于分离糖类的壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱，其特征在于，过滤的壳聚糖和甲醛的水溶液中两者的摩尔比为1:1。

6.权利要求1所述用于分离糖类的壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.权利要求6所述用于分离糖类的壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，加热反应为在60℃条件下加热反应12小时。

8.权利要求6所述用于分离糖类的壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)为，将步骤(2)所得的整体柱用甲醇在20Mpa压力下通开，再以甲醇在0.10mL/min的流速下冲洗步骤2)得到的整体柱1小时，然后以0.05mL/min的流速通入过滤的壳聚糖和甲醛的水溶液15min，在70℃条件下加热反应15min，得到所述聚合物整体柱。

9.权利要求6-8任一所述用于分离糖类的壳聚糖键合有机-硅胶杂化整体柱的制备方法，其特征在于，过滤的壳聚糖和甲醛的水溶液中两者的摩尔比为1:1。