[发明专利]复合TiO2共聚物微球的制备及其应用

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种复合TiO₂共聚物微球的制备及其在天然产物(大豆异黄酮)分离纯化中的应用。

背景技术

扩张床吸附(Expanded Bed Adsorpt ion，EBA)技术是上世纪九十年代发展起来的一种新型蛋白质分离纯化技术，能直接从发酵液、细胞培养液或匀浆液中捕获目标产物，集固液分离、浓缩和初步纯化于一个操作单元之中，减少了操作步骤，提高了产品收率，降低了纯化费用和资本投入，被誉为近些年来出现的第一个新的单元操作。扩张床的操作特性介于流化床和固定床之间，吸附剂依靠液体逆流运动在床中悬浮起来，同时吸附剂的密度和粒径具有一定的分布，因此能够在扩张床中形成稳定的分级床层。

开发适用的扩张床吸附基质是扩张床技术应用的关键之一。应用于扩张床技术的吸附剂基质主要有两种：一种是在一惰性的高密度核外包上一层亲水性的天然高分子材料，如琼脂糖-石英砂、琼脂糖-不锈钢、葡聚糖-硅胶、纤维素-二氧化钛等；另一种是直接用高密度的材料，如多孔玻璃、二氧化锆-水凝胶、全氟聚合物等。目前扩张床基质已成功地用于大肠杆菌匀浆、包涵体，大肠杆菌培养液，酵母细胞匀浆，酵母培养液，杂交瘤细胞培养液以及动物组织产物的提取，也可将扩张床用作生物反应器，但尚未见报道扩张床基质在天然产物分离纯化中的应用。合成共聚物作为基质在固定床层析中得到了广泛的应用但作为扩张床吸附剂基质还鲜见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合TiO₂共聚物微球扩张床吸附基质的制备方法及其在大豆废糖蜜分离纯化大豆异黄酮中的应用。

本发明所提供的一种复合TiO₂共聚物微球的制备方法，包括以下步骤：

1)将明胶和氯化钠加入去离子水中，加热搅拌，升温至60℃，得到含有明胶和氯化钠的水溶液，水溶液中明胶和氯化钠的质量分数分别为0.5～2.5％和4～12％；

2)将表面改性的TiO₂加入到引发剂、单体、交联剂和致孔剂的混合溶液中搅拌得到稳定分散的有机相溶液，其中所述的引发剂为过氧化苯甲酰，所述的单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，所述的交联剂为二乙烯苯(DVB)，GMA和DVB的质量比为4～1:1，所述的致孔剂为聚乙二醇和乙酸丁酯的混和物，引发剂的加入量为单体质量的0.5～2％，TiO₂的加入量为单体质量的5～80％，致孔剂的加入量为单体质量的50～130％；

3)将步骤1)制得的水溶液与步骤2)制备的有机相溶液按体积比2～7:1混合，搅拌升温至90℃反应9h后固化、过滤、洗涤、干燥得到共聚物微球；

4)将步骤3)制备的共聚物微球，加入到干燥的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中溶胀；

5)将β-环糊精(β-CD)溶解于DMF中并迅速加入氢化钠NaH，加入量为β-CD质量的0.1～0.5％，常温下于摇床中搅拌反应至无氢气放出为止，得到β-CD钠盐溶液；

6)将步骤4)中溶胀好的共聚物微球加到步骤5)中澄清透明的β-CD钠盐溶液中，β-CD钠盐溶液的用量为共聚物微球质量的1～5倍，于60～80℃的水浴摇床中搅拌反应15～20h，反应结束后抽滤、洗涤，烘干制得复合TiO₂共聚物微球。

所述的复合TiO₂共聚物微球的粒径为40～400μm、湿真密度为1.1～1.5g/cm³。

本发明所提供的一种复合TiO₂共聚物微球作为扩张床吸附基质从大豆废糖蜜中分离纯化大豆异黄酮，具体步骤如下：

1)将复合TiO₂共聚物微球装张床柱后，用0.01～0.05mol/L，pH5～8的磷酸盐缓冲溶液平衡吸附层析柱，并将稀释后的废糖蜜上扩张床吸附柱；

2)吸附结束后，用去离子水洗涤柱体至洗涤液在紫外光谱仪254nm无吸收峰；

3)用浓度为50％～80％的乙醇溶液进行梯度洗脱，洗脱体积为6～12个柱体积，分离出大豆异黄酮。

本发明具有以下有益效果：

1)本发明所制备的复合TiO₂共聚物微球形状规则，有利于扩张床操作的稳定；

2)本发明所制备的复合TiO₂共聚物微球基质具有适宜的密度和粒径分布，适用于扩张床；