CN111087299A - 一种利用低共熔溶剂/正丙醇双水相体系萃取香草酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用低共熔溶剂/正丙醇双水相体系萃取香草酸的方法。本发明将萃取溶剂低共熔溶剂和正丙醇混合共同构建双水相体系，替代了常规双水相体系中的盐，避免了含盐体系存在的盐析问题。本发明是向香草酸水溶液中加入低共熔溶剂和正丙醇，形成下相富含低共熔溶剂，上相富含正丙醇的双水相萃取体系，且香草酸被萃取到上相中。利用低共熔溶剂/正丙醇双水相体系实现从水溶液中富集回收香草酸的目的，而且低共熔溶剂可循环利用，过程简单、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及香草酸的萃取领域，特别涉及一种利用低共熔溶剂/正丙醇双水相体系萃取香草酸的方法。
背景技术
香草酸是酚酸类物质中一种较为常见的成分，具有较强的抗氧化活性，也存在一定的抗肿瘤、抗炎免疫等功效。香草酸广泛存在于自然界中，如在香荚兰豆、香子兰的荚、秘鲁香膏、安息香膏、瓜哇香毛油等许多植物及精油中均有发现。Claudio等人探究了离子液体双水相体系对香草酸的萃取能力，其研究结果表明Na2SO4基离子液体双水相体系可以有效的萃取香草酸(Cláudio A.F.M.,Marques C.F.C.,Boal-Palheiros I.,et al.GreenChem.,2014,16(1):259-268.)。Almeida等人研究了在PEG(聚乙二醇)-Na2SO4双水相体系中加入添加物离子液体，发现离子液体与香草酸之间存在氢键作用，离子液体的添加能够提高香草酸的萃取率(Almeida M.R.,Passos H.,Pereira M.M.,etal.Sep.Purif.Technol.,2014,128:1–10.)。然而，现有的这些萃取香草酸的方法中，大都使用了较昂贵的离子液体。离子液体不易制备，价格昂贵，具有一定的毒害性，对环境和生物存在一定的潜在风险。
低共熔溶剂可以由天然材料制备而成，被认为是绿色、廉价和易制备的溶剂。组成低共熔溶剂的氢键受体和氢键供体可以有无数种组合，组合比例也可以进行适当调节，所以低共熔溶剂也被认为是“可设计性溶剂”。低共熔溶剂双水相是基于离子液体双水相新兴起的一类双水相体系，既具有双水相的优势，也具备低共熔溶剂的优点，可用于生物分子的分离和提纯。据报道，一些亲水性的低共熔溶剂可以与K2HPO4构成良好的双水相(F.O.Farias,F.H.B.Sosa,L.Igarashi-Mafra,J.A.P.Coutinho and M.R.Mafra,FluidPhase Equilibria,2017,448,143-151)，该双水相体系可用于萃取分离有机酸、蛋白质、氨基酸等。此外，一些亲水性较强的醇类也可以和无机盐水溶液混合形成双水相体系，并成功地被应用于生物碱的萃取研究(M.O.Toledo,F.O.Farias,L.Igarashi-Mafra andM.R.Mafra,Journal of Chemical&Engineering Data,2019,64,2018-2026.)。低级醇类具有粘度低及生物相容性好等性质，其参与构建的双水相体系分相速度快且能够很好的应用于萃取分离领域。
本发明的低共熔溶剂/正丙醇双水相体系是将一定量的低共熔溶剂、正丙醇和水相互混合，当低共熔溶剂和正丙醇达到一定浓度后，两者共同竞争水分子而形成两相。采用低共熔溶剂/醇双水相体系萃取有机酸时，目标物从下相萃取进入上相的正丙醇中，可达到初步分离纯化以及浓缩的目的，具有条件温和、选择性好、易放大、无毒害等特点，在萃取分离领域具有广阔应用前景。然而，目前关于利用低共熔溶剂/正丙醇双水相体系萃取香草酸的研究尚未见报道。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用低共熔溶剂/正丙醇双水相体系萃取香草酸的方法。
本发明的目的通过以下技术手段实现。
一种利用低共熔溶剂/正丙醇双水相体系萃取香草酸的方法，该方法是向香草酸水溶液中加入低共熔溶剂和正丙醇，形成双水相萃取体系萃取香草酸。
进一步的，所述低共熔溶剂由一种氢键受体和一种氢键供体混合而成；所述氢键受体为甜菜碱、氯化胆碱和脯氨酸中的一种；所述氢键供体为葡萄糖、蔗糖、果糖、山梨醇、木糖醇、柠檬酸、酒石酸、丙二酸和苹果酸中的一种。
进一步的，所述氢键受体和氢键供体的混合温度为80℃。
进一步的，所述低共熔溶剂为甜菜碱-葡萄糖、甜菜碱-山梨醇、甜菜碱-木糖醇、氯化胆碱-葡萄糖、氯化胆碱-山梨醇、氯化胆碱-木糖醇、氯化胆碱-酒石酸、氯化胆碱-蔗糖、氯化胆碱-苹果酸、脯氨酸-葡萄糖、脯氨酸-山梨醇、脯氨酸-木糖醇、脯氨酸-丙二酸、脯氨酸-蔗糖中的任意一种。
进一步的，所述低共熔溶剂为摩尔比为1:1的甜菜碱-葡萄糖、摩尔比为1:2的甜菜碱-山梨醇、摩尔比为1:2的甜菜碱-木糖醇、摩尔比为1:1的氯化胆碱-葡萄糖、摩尔比为1:1的氯化胆碱-山梨醇、摩尔比为1:1的氯化胆碱-木糖醇、摩尔比为1:1的氯化胆碱-酒石酸、摩尔比为1:1的氯化胆碱-蔗糖、摩尔比为1:1的氯化胆碱-苹果酸、摩尔比为1:1的脯氨酸-葡萄糖、摩尔比为1:1的脯氨酸-山梨醇、摩尔比为1:1的脯氨酸-木糖醇、摩尔比为1:1的脯氨酸-丙二酸或摩尔比为1:1的脯氨酸-蔗糖。
进一步的，所述香草酸水溶液的浓度为1g/L。
进一步的，所述低共熔溶剂、香草酸水溶液、正丙醇质量比为0.6:1.0:1.4。
进一步的，向香草酸水溶液中加入低共熔溶剂和正丙醇后，置于恒温摇床中振荡，然后静置，分成上、下两相，上相为含香草酸的正丙醇相，用紫外-可见分光光度计检测两相中香草酸含量。
进一步的，所述振荡的压力为常压，温度为25℃。
进一步的，所述振荡的时间为15-30min，静置的时间为2-4h。
本发明构建的低共熔溶剂/正丙醇双水相体系所使用的低共熔溶剂相对于传统双水相体系中使用的离子液体而言，更加廉价，更加绿色无毒，生物相容性更好，因此在生物物质的提取分离及其它物质的提取分离方面具有更好的应用前景。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
(1)本发明采用近几年新兴的低共熔溶剂代替离子液体构建双水相体系，低共熔溶剂合成原料广泛，合成过程简单，成本低，无毒害，绿色环保。
(2)本发明采用正丙醇作为相组成成分之一，粘度低流动性好，萃取速率快，不存在盐，无盐析以及盐的后处理问题。
(3)本发明工艺简单易行，操作条件温和。
附图说明
图1为浓度为0.01g/L的香草酸水溶液的紫外光谱图。
图2为香草酸的标准曲线图。
图3为实施例1中甜菜碱-葡萄糖/正丙醇双水相体系萃取香草酸，萃取率与正丙醇含量变化关系图。
图4为实施例2中甜菜碱-山梨醇/正丙醇双水相体系萃取香草酸，萃取率与正丙醇含量变化关系图。
图5为实施例3中甜菜碱-木糖醇/正丙醇双水相体系萃取香草酸，萃取率与正丙醇含量变化关系图。
图6为实施例4中甜菜碱-葡萄糖/正丙醇双水相体系萃取香草酸，萃取率与正丙醇含量变化关系图。
图7为实施例5中甜菜碱-山梨醇/正丙醇双水相体系萃取香草酸，萃取率与正丙醇含量变化关系图。
图8为实施例6中甜菜碱-木糖醇/正丙醇双水相体系萃取香草酸，萃取率与正丙醇含量变化关系图。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
(1)称取7.1724g甜菜碱和10.8096g葡萄糖于圆底烧瓶中，80℃油浴中加热，磁子搅拌，直至形成澄清透明的溶液，储存备用。称取0.2g香草酸粉末于200mL容量瓶中，配置成1g/L的香草酸水溶液，储存备用。
(2)称取1g香草酸水溶液于10mL离心管中，分别加入0.6，0.8，1.0，1.2，1.4g甜菜碱-葡萄糖低共熔溶剂，然后加入1g正丙醇，用漩涡振荡器振荡，得到混合溶液。
(3)将步骤(2)中的混合溶液放入恒温摇床中振荡，设置温度为25℃，震荡时间为30min，振荡完之后将其置于25℃恒温水浴锅中静置4h，得到上相为富含香草酸的正丙醇相，下相为低共熔溶剂富集相的双水相系统。
(4)用注射器吸取步骤(3)中上下两相溶液，紫外-可见分光光度计检测两相样品中的香草酸，外标法测定其含量。香草酸紫外光谱图如图1所示，在254nm出有吸收峰，绘制的标准曲线如图2所示。
经甜菜碱-葡萄糖/正丙醇双水相萃取，香草酸萃取率随甜菜碱-葡萄糖含量变化如图3所示。当甜菜碱-葡萄糖加入量为0.6g时，香草酸萃取率达到最高值72.16％。
实施例2
(1)称取7.1724g甜菜碱和22.3078g山梨醇于圆底烧瓶中，80℃油浴中加热，磁子搅拌，直至形成澄清透明的溶液，储存备用。称取0.2g香草酸粉末于200mL容量瓶中，配置成1g/L的香草酸水溶液，储存备用。
(2)称取1g香草酸水溶液于10mL离心管中，加入0.6，0.8,1.0,1.2，1.4g甜菜碱-山梨醇低共熔溶剂，然后加入1g正丙醇，用漩涡振荡器振荡，得到混合溶液。
(3)将步骤(2)中的混合溶液放入恒温摇床中振荡，设置温度为25℃，震荡时间为30min，振荡完之后将其置于25℃恒温水浴锅中静置4h，得到上相为富含香草酸的正丙醇相，下相为低共熔溶剂富集相的双水相系统。
(4)用注射器吸取步骤(3)中上下两相溶液，紫外-可见分光光度计检测两相样品中的香草酸，外标法测定其含量。香草酸紫外光谱图如图1所示，在254nm出有吸收峰，绘制的标准曲线如图2所示。
经甜菜碱-山梨醇/正丙醇双水相萃取，香草酸萃取率随甜菜碱-山梨醇含量变化如图4所示。当甜菜碱-山梨醇加入量为0.6g时，香草酸萃取率达到最高值77.01％。
实施例3
(1)称取7.1724g甜菜碱和18.6306g木糖醇于圆底烧瓶中，80℃油浴中加热，磁子搅拌，直至形成澄清透明的溶液，储存备用。称取0.2g香草酸粉末于200mL容量瓶中，配置成1g/L的香草酸水溶液，储存备用。
(2)称取1g香草酸水溶液于10mL离心管中，加入0.6，0.8，1.0，1.2，1.4g甜菜碱-木糖醇低共熔溶剂，然后加入1g正丙醇，用漩涡振荡器振荡，得到混合溶液。
(3)将步骤(2)中的混合溶液放入恒温摇床中振荡，设置温度为25℃，震荡时间为30min，振荡完之后将其置于25℃恒温水浴锅中静置4h，得到上相为富含香草酸的正丙醇相，下相为低共熔溶剂富集相的双水相系统。
(4)用注射器吸取步骤(3)中上下两相溶液，紫外-可见分光光度计检测两相样品中的香草酸，外标法测定其含量。香草酸紫外光谱图如图1所示，在254nm出有吸收峰，绘制的标准曲线如图2所示。
经甜菜碱-木糖醇/正丙醇双水相萃取，香草酸萃取率随甜菜碱-木糖醇含量变化如图5所示。当甜菜碱-木糖醇加入量为0.6g时，香草酸萃取率达到最大值72.33％。
实施例4
(1)称取7.1724g甜菜碱和10.8096g葡萄糖于圆底烧瓶中，80℃油浴中加热，磁子搅拌，直至形成澄清透明的溶液，储存备用。称取0.2g香草酸粉末于200mL容量瓶中，配置成1g/L的香草酸水溶液，储存备用。
(2)称取1g香草酸水溶液于10mL离心管中，加入0.6g甜菜碱-葡萄糖低共熔溶剂，然后加入0.6，0.8，1，1.2，1.4g的正丙醇，用漩涡振荡器振荡，得到混合溶液。
(3)将步骤(2)中的混合溶液放入恒温摇床中振荡，设置温度为25℃，震荡时间为30min，振荡完之后将其置于25℃恒温水浴锅中静置4h，得到上相为富含香草酸的正丙醇相，下相为低共熔溶剂富集相的双水相系统。
(4)用注射器吸取步骤(3)中上下两相溶液，紫外-可见分光光度计检测两相样品中的香草酸，外标法测定其含量。香草酸紫外光谱图如图1所示，在254nm出有吸收峰，绘制的标准曲线如图2所示。
经甜菜碱-葡萄糖/正丙醇双水相萃取，香草酸萃取率随正丙醇含量变化如图6所示。当正丙醇加入量为1.4g时，香草酸萃取率达到最大值80.79％。
实施例5
(1)称取7.1724g甜菜碱和22.3078g山梨醇于圆底烧瓶中，80℃油浴中加热，磁子搅拌，直至形成澄清透明的溶液，储存备用。称取0.2g香草酸粉末于200mL容量瓶中，配置成1g/L的香草酸水溶液，储存备用。
(2)称取1g香草酸水溶液于10mL离心管中，加入0.6g甜菜碱-山梨醇低共熔溶剂，然后加入0.6，0.8，1，1.2，1.4g的正丙醇，用漩涡振荡器振荡，得到混合溶液。
(3)将步骤(2)中的混合溶液放入恒温摇床中振荡，设置温度为25℃，震荡时间为30min，振荡完之后将其置于25℃恒温水浴锅中静置4h，得到上相为富含香草酸的正丙醇相，下相为低共熔溶剂富集相的双水相系统。
(4)用注射器吸取步骤(3)中上下两相溶液，紫外-可见分光光度计检测两相样品中的香草酸，外标法测定其含量。香草酸紫外光谱图如图1所示，在254nm出有吸收峰，绘制的标准曲线如图2所示。
经甜菜碱-山梨醇/正丙醇双水相萃取，香草酸萃取率随正丙醇含量变化如图7所示。当正丙醇加入量为1.4g时，香草酸萃取率达到最大值80.69％。
实施例6
(1)称取7.1724g甜菜碱和18.6306g木糖醇于圆底烧瓶中，80℃油浴中加热，磁子搅拌，直至形成澄清透明的溶液，储存备用。称取0.2g香草酸粉末于200mL容量瓶中，配置成1g/L的香草酸水溶液，储存备用。
(2)称取1g香草酸水溶液于10mL离心管中，加入0.6g甜菜碱-木糖醇低共熔溶剂，然后加入0.6，0.8，1.0，1.2，1.4g正丙醇，用漩涡振荡器振荡，得到混合溶液。
(3)将步骤(2)中的混合溶液放入恒温摇床中振荡，设置温度为25℃，震荡时间为30min，振荡完之后将其置于25℃恒温水浴锅中静置2h，得到上相为富含香草酸的正丙醇相，下相为低共熔溶剂富集相的双水相系统。
(4)用注射器吸取步骤(3)中上下两相溶液，紫外-可见分光光度计检测两相样品中的香草酸，外标法测定其含量。香草酸紫外光谱图如图1所示，在254nm出有吸收峰，绘制的标准曲线如图2所示。
经甜菜碱-木糖醇/正丙醇双水相萃取，香草酸萃取率随正丙醇含量变化如图8所示。当正丙醇加入量为1.4g时，香草酸萃取率达到最大值82.08％。
Claims (10)
1.一种利用低共熔溶剂/正丙醇双水相体系萃取香草酸的方法，其特征在于，该方法是向香草酸水溶液中加入低共熔溶剂和正丙醇，形成双水相萃取体系萃取香草酸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低共熔溶剂由一种氢键受体和一种氢键供体混合而成；所述氢键受体为甜菜碱、氯化胆碱和脯氨酸中的一种；所述氢键供体为葡萄糖、蔗糖、果糖、山梨醇、木糖醇、柠檬酸、酒石酸、丙二酸和苹果酸中的一种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述氢键受体和氢键供体的混合温度为80℃。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述低共熔溶剂为甜菜碱-葡萄糖、甜菜碱-山梨醇、甜菜碱-木糖醇、氯化胆碱-葡萄糖、氯化胆碱-山梨醇、氯化胆碱-木糖醇、氯化胆碱-酒石酸、氯化胆碱-蔗糖、氯化胆碱-苹果酸、脯氨酸-葡萄糖、脯氨酸-山梨醇、脯氨酸-木糖醇、脯氨酸-丙二酸、脯氨酸-蔗糖中的任意一种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述低共熔溶剂为摩尔比为1:1的甜菜碱-葡萄糖、摩尔比为1:2的甜菜碱-山梨醇、摩尔比为1:2的甜菜碱-木糖醇、摩尔比为1:1的氯化胆碱-葡萄糖、摩尔比为1:1的氯化胆碱-山梨醇、摩尔比为1:1的氯化胆碱-木糖醇、摩尔比为1:1的氯化胆碱-酒石酸、摩尔比为1:1的氯化胆碱-蔗糖、摩尔比为1:1的氯化胆碱-苹果酸、摩尔比为1:1的脯氨酸-葡萄糖、摩尔比为1:1的脯氨酸-山梨醇、摩尔比为1:1的脯氨酸-木糖醇、摩尔比为1:1的脯氨酸-丙二酸或摩尔比为1:1的脯氨酸-蔗糖。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述香草酸水溶液的浓度为1g/L。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低共熔溶剂、香草酸水溶液、正丙醇最佳质量比为0.6:1.0:1.4。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向香草酸水溶液中加入低共熔溶剂和正丙醇后，置于恒温摇床中振荡，然后静置，分成上、下两相，上相为含香草酸的正丙醇相，用紫外-可见分光光度计检测两相中香草酸含量。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述振荡的压力为常压，温度为25℃。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述振荡的时间为15-30min，静置的时间为2-4h。
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