CN115888659B - 一种黄酮分离用大孔环糊精微球的制备新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种黄酮分离用大孔环糊精微球的制备新方法，涉及材料技术领域。该方法提出一种基于乳化法的嵌段共聚物胶束溶胀策略构建大孔β‑环糊精微球，用于黄酮类化合物高效分离纯化，β‑环糊精微球形貌相比于粉末形貌，易于脱附和实现重复利用，而且规整均一的形貌利于在色谱分离过程中形成平推流，提高分离纯度，大孔的构建不仅可以降低黄酮类化合物在微球内的扩散阻力，提高吸附速率，也可以提高微介孔内环糊精空腔的利用率，提高吸附容量。本发明可通过调节表面活性剂的量或者比例控制孔结构的大小，该方法中，大孔的构建不仅降低了黄酮类化合物在微球内的扩散阻力，提高吸附速率，也提高了微介孔内环糊精空腔的利用率，保证了高吸附容量。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体为一种黄酮分离用大孔环糊精微球的制备方法。
背景技术
色谱法由于分离选择性高、分离条件温和、操作简单且易于连续生产，已成为大规模纯化精制纯化黄酮类化合物过程中最常用和使用频率最高的一项分离纯化手段。色谱法的核心在于色谱介质，色谱介质的物理化学性质直接影响了精制纯化的效率，理想的色谱介质应该具有高流速、高选择性、高容量的特点。为了提高黄酮类化合物色谱过程的纯化性能，实现高效化生产，研究者们针对色谱介质不断的研究探索，开发了多孔树酯、有机聚合物、氧化石墨烯、无机纳米颗粒等多种纯化介质。
其中，以环糊精为代表的一类环状超分子化合物得到了产学界的广泛关注。这主要归功于环糊精独特的“内疏水，外亲水”结构。环糊精分子中与C2、C3和C6相连的-OH都位于外侧，构成亲水表面，每个葡萄糖残基中的糖苷氧原子和氢原子构成了疏水的内腔。基于这种独特的结构，环糊精分子可以凭借尺寸、形状、极性等性质的差异对黄酮类化合物选择性结合，实现特异性分离。Zhang等(Purification of total flavonoids from RhizomaSmilacis Glabrae through cyclodextrin-assisted extraction and resinadsorption[J].Food Science&Nutrition,2019,7(2):449-456)发现黄酮类化合物在β-环糊精吸附纯化后，纯度有粗提液的50％提高至94.38％，总黄酮浓度达到505.7mg/g。Feng等(Associated-Extraction Efficiency of Six Cyclodextrins on Various Flavonoidsin Puerariae Lobatae Radix[J].Molecules,2018,24(1):93)比较了β-环糊精、γ-环糊精及其衍生物对黄酮类化合物的吸附能力，结果显示磺酰醚化β-环糊精具有最大的吸附能力。然而，这种直接使用环糊精粉末吸附的方法使得脱附和回收过程复杂，色谱分离过程中柱背压较大，分离速度缓慢。为了方便回收和色谱上柱，Zhao等(Adsorption of rutinwith a novel@β-cyclodextrin polymer adsorbent:Thermodynamic and kinetic study[J].Carbohydrate Polymers,2012,90(4):1764-1770)采用油水乳化法制备了β-环糊精微球/碳化钨复合微球，并考察了其吸附热力学和动力学性质。然而，由于黄酮类化合物分子量普遍较大，提取液黏度较高，黄酮在微球孔内扩散阻力大，吸附仅仅可以发生在微球表面，导致吸附分离速率低。
针对以上问题，本文提出一种基于乳化法的嵌段共聚物胶束溶胀策略构建大孔β-环糊精微球，用于黄酮类化合物高效分离纯化。一方面，β-环糊精微球形貌相比于粉末形貌，易于脱附和实现重复利用，而且规整均一的形貌利于在色谱分离过程中形成平推流，提高分离纯度；更重要的是，大孔的构建不仅可以降低黄酮类化合物在微球内的扩散阻力，提高吸附速率，也可以提高微介孔内环糊精空腔的利用率，提高吸附容量。本发明的关键点在于：通过向β-环糊精溶液中加入超过临界胶束浓度的两亲性嵌段共聚物，导致嵌段共聚物由于范德华力相互聚集，自发形成由亲水性外壳和亲脂性内核的胶束。这种胶束在乳化过程中会逐渐吸收外部油相而溶胀，形成较大的油通道，最终固化成为大孔。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明的目的在于克服目前黄酮分离用环糊精介质低吸附速率的问题，采用两亲性嵌段共聚物胶束溶胀的策略，构建大孔β-环糊精微球，提高吸附速率和容量。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种黄酮分离用大孔环糊精微球的制备方法，具体包括如下步骤：
S1.将一定量的β-环糊精，在80℃下，溶于20g浓度为25w/w％的氢氧化钠溶液中；
S2.然后，将一定量的交联剂逐滴加入此溶液中，反应一段时间，得到金黄色透明的β-环糊精寡聚物溶液；
S3.随后将温度降低至55℃，加入超过临界胶束浓度的两亲性嵌段共聚物，混合30min，形成β-环糊精/嵌段共聚物胶束混合液；
S4.取10mLβ-环糊精/嵌段共聚物胶束混合液加入到由100mL异辛烷油相中，1gSpan80作为表面活性剂，在55℃下乳化3小时；
S5.随后静置离心，采用50v/v％乙醇溶液和去离子水交替清洗获得为大孔环糊精微球。
优选的，步骤S1中所述β-环糊精在氢氧化钠溶液中的溶解浓度范围为20wt％-70wt％。
优选的，步骤S2中所述交联剂为选用环氧氯丙烷和乙二醇缩水甘油醚中的一种。
优选的，步骤S2中所述交联剂的用量范围为4-10mL。
优选的，步骤S2中所述交联剂与β-环糊精反应时长为20-60min。
优选的，步骤S3中所述两亲性嵌段共聚物组成为以下亲水嵌段和疏水嵌段的任一组合，亲水嵌段包括聚乙二醇、聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮，疏水嵌段包括聚乳酸、乳酸-羟基乙酸共聚物、聚-己内酯、聚乙烯、聚-苄基门冬氨酸、聚苄基谷氨酸。
(三)附图说明
图1是本发明实施实例1产物的实物图。
图2是本发明实施实例1产物与传统微孔β-环糊精微球的背压曲线图。
(四)有益效果
本发明提供了一种黄酮分离用大孔环糊精微球的制备方法。具备以下有益效果：
1.本发明可通过调节表面活性剂的量或者比例控制孔结构的大小；
2.本发明提供的方法中，大孔的构建不仅降低了黄酮类化合物在微球内的扩散阻力，提高吸附速率，也提高了微介孔内环糊精空腔的利用率，保证了高吸附容量。
3.本发明通过向β-环糊精溶液中加入超过临界胶束浓度的两亲性嵌段共聚物，导致嵌段共聚物由于范德华力相互聚集，自发形成由亲水性外壳和亲脂性内核的胶束，这种胶束在乳化过程中会逐渐吸收外部油相而溶胀，形成较大的油通道，最终固化成为大孔。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明实施例提供一种黄酮分离用大孔环糊精微球的制备方法，具体包括如下步骤：
首先，将10gβ-环糊精，在80℃下，溶于20g浓度为25w/w％的氢氧化钠溶液中；溶解后，将8mL环氧氯丙烷逐滴加入此溶液中，反应60min，得到金黄色透明的β-环糊精寡聚物溶液，随后将温度降低至55℃，加入5g的聚乙烯-b-聚氧化乙烯(PE-b-PEO)嵌段共聚物，混合30min，形成β-环糊精/PE-b-PEO胶束混合液；取10mLβ-环糊精/PE-b-PEO胶束混合液加入到由100mL异辛烷油相中，2.5g Span80作为表面活性剂，在55℃下乳化3小时。随后静置离心，采用50v/v％乙醇溶液和去离子水交替清洗获得为微球。
从图1可以看到，实例1所得大孔β-环糊精微球的孔径达到1m，从图2看出，在相同流速下，相比于传统微孔β-环糊精微球，大孔β-环糊精微球表现出更低的背压，证明了大孔β-环糊精微球具有更高的渗透性，有利于分离过程中黄酮分子在吸附剂内部的扩散与吸附。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种黄酮分离用大孔环糊精微球的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
S1.将一定量的β-环糊精，在80℃下，溶于20g浓度为25w/w％的氢氧化钠溶液中；
S2.然后，将一定量的交联剂逐滴加入此溶液中，反应一段时间，得到金黄色透明的β-环糊精寡聚物溶液；
S3.随后将温度降低至55℃，加入超过临界胶束浓度的两亲性嵌段共聚物，混合30min，形成β-环糊精/嵌段共聚物胶束混合液；
S4.取10mLβ-环糊精/嵌段共聚物胶束混合液加入到由100mL异辛烷油相中，1g Span80作为表面活性剂，在55℃下乳化3小时；
S5.随后静置离心，采用50v/v％乙醇溶液和去离子水交替清洗获得为大孔环糊精微球。
2.根据权利要求1所述的一种黄酮分离用大孔环糊精微球的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述β-环糊精在氢氧化钠溶液中的溶解浓度范围为20wt％-70wt％。
3.根据权利要求1所述的一种黄酮分离用大孔环糊精微球的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述交联剂为选用环氧氯丙烷和乙二醇缩水甘油醚中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种黄酮分离用大孔环糊精微球的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述交联剂的用量范围为4-10mL。
5.根据权利要求1所述的一种黄酮分离用大孔环糊精微球的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述交联剂与β-环糊精反应时长为20-60min。
6.根据权利要求1所述的一种黄酮分离用大孔环糊精微球的制备方法，其特征在于：步骤S3中所述两亲性嵌段共聚物组成为以下亲水嵌段和疏水嵌段的任一组合，亲水嵌段包括聚乙二醇、聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮，疏水嵌段包括聚乳酸、乳酸-羟基乙酸共聚物、聚-己内酯、聚乙烯、聚-苄基门冬氨酸、聚苄基谷氨酸。
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