[發明專利]一種用于植物多酚物質提取的高強度超大孔分離介質及其制備方法

有效

• 申請號: 201310632078.0
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103657609A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 李大剛;張青海;袁淑芳;陳汝盼
• 申請（專利權）人: 黎明職業大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 陳雪瑩

技術領域

本發明涉及一種用于植物多酚物質提取的高強度超大孔分離介質及其制備方法，屬于功能高分子材料制備及其應用技術領域。

背景技術

植物多酚類物質是從植物中提取含有多個酚羥基具有廣泛應用價值的活性物質，如茶多酚、葡多酚、蘋果多酚等。以茶多酚為例，主要包含了兒茶素類、黃酮類、黃烷醇類、酚酸類化合物，是天然的抗氧化劑，已被廣泛應用于食品行業、醫藥以及精細化工等領域中。因此，植物多酚類物提取以及純化一直是研究的熱點。樹脂吸附法提取多酚類物質主要利用樹脂對處理液中植物多酚類物質通過某種吸附方式來富集，再借助溶劑脫附手段將植物多酚進行洗脫、精制的方法。目前應用于植物多酚類物質吸附分離的樹脂種類多為商品化的散裝樹脂顆粒，如大孔吸附樹脂，聚酰胺樹脂等。使用時將散裝樹脂顆粒預處理后填充至分離柱中成為植物多酚的傳質與分離場所。散裝樹脂顆粒堆填于分離柱中，樹脂顆粒內部孔隙以及樹脂顆粒之間的空隙存在嚴重不均一性，降低了植物多酚的傳質效率，處理液流過樹脂層需要較大的操作壓力，傳質通量小。因此開發大通量、低操作壓力、高效率、性能穩定的用于植物有效成分提取的分離介質逐漸得到重視和關注。

整體柱分離介質繼散裝樹脂填充分離介質之后開發一種新型分離介質，其制備材料整體成型于分離柱中。整體柱內部充滿連續分布的空隙結構，以提供一定的比表面積以及使流通的處理液可以在較高的流速下均勻穿過分離介質。整體柱本身材質多以交聯高分子材料作為基質，在其孔隙的內部可以通過化學修飾以及物理鑲嵌等方式賦予整體柱在傳質過程中具有特殊的選擇性，以此提高傳質的通量。因此，與常規的散裝樹脂顆粒相比，經化學修飾后的高孔隙整體柱作為傳質場有高效率、低壓降以及高通量等優點。

高分子材料成孔技術多見于如冷凍干燥法、相分離法、模板法、致孔劑法、發泡法、波聚合法等。冷凍干燥法主要是先將預先制備的聚合物水凝膠冷凍后，減壓使固體冰升華留下孔隙的方法，制備周期長，聚合物冷凍后體積增大容易脹裂使孔隙不均勻；模板法制備出材料孔隙多為納米級別且常見于無機材料中；致孔劑法在聚合體系中添加可溶性的致孔劑，聚合完畢后，通過溶劑洗去致孔劑，浸洗致孔劑耗去大量的制備時間；發泡法采用物理或者化學發泡劑生產氣體在聚合物中留下孔隙，制備出的材料孔隙不均勻，難以連續充滿整個材料；波聚合法是利用聚合熱傳遞給已成凝膠的部位，反應熱致凝膠中溶劑氣化后制得孔隙，體系需為高濃度單體、引發劑體系，因此，用于其它其他材料的體系將受到限制。變溫冷凍反應法利用的原理是將反應物配置成一定濃度的水溶液，逐步變溫冷凍以獲得溶劑均勻結晶，冷凍過程中溶劑水結晶，非結晶區域反應物濃度增高易于進行交聯或者聚合反應，變溫冷凍促使溶劑生成冰晶粒徑較為均一，反應完全后，逐步升溫，冰晶融化后得到連續分布、孔隙均勻整體材料。該致孔技術利用溶劑結晶來作為致孔劑，致孔過程與交聯或者聚合反應同時發生，聚合反應完畢后直接解凍便獲取產物，無需通過冷凍干燥，適當的變溫冷凍可以獲得孔隙均勻以及高孔隙率的分離介質，具有優良的重現性，可以制備整體型多孔材料。

CTS主要將蝦、蟹等節肢動物的甲殼中提取物甲殼素（CHT）脫乙酰化后的產物。自然界中每年生物合成的CHT將近100億噸，僅次于纖維素類產量的一種天然多糖產物。CTS來源十分豐富，生產設備簡單易實現，近年來，其價值逐漸被人們發現和利用。CTS分子鏈上有許多活潑羥基、胺基等極性基團，部分胺基（羥基）可以通過與交聯劑反應制備具有空間網絡結構的凝膠，或者可以將某些烯類單體以接枝聚合的方式與CTS進行共聚合。利用CTS可以制備多種吸附材料，如用于重金屬吸附、或者蛋白質富集、分離等。單純CTS交聯物在使用過程中機械性能極差，影響到分離介質的重復利用。PVA是一種水溶性聚合物，有較好的生物相容性以及有一定的韌性，通過與交聯劑反應可以生成機械強度較高的空間網絡結構的交聯物。若將PVA制備成超大孔整體柱作為支架，將CTS作為第二網絡交聯于PVA網絡之上，必然會提升整個分離介質的機械強度，可以多次重復利用。為了使所制備的整體柱分離介質對植物多酚類物質具有較高的選擇吸附性以及高傳質通量，另一有效手段是將制備的PVA-CTS超大孔整體柱進行化學修飾。由于PVA-CTS的側基分布著大量的羥基，一種有效的方法是將其羥基進行胺基化。植物多酚類物質的酚羥基有一定弱酸性，或能與分離介質中的胺基形成氫鍵，因此，胺基化后的分離介質能選擇性地吸附植物多酚類物質，傳質的通量取決于胺基的數量以及分離介質的孔隙率。該胺基化后的PVA-CTS超大孔整體柱同樣適用于某些重金屬的吸附或者蛋白質的分離技術領域。

發明內容