[发明专利]一种用于植物多酚物质提取的高强度超大孔分离介质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于植物多酚物质提取的高强度超大孔分离介质及其制备方法，属于功能高分子材料制备及其应用技术领域。

背景技术

植物多酚类物质是从植物中提取含有多个酚羟基具有广泛应用价值的活性物质，如茶多酚、葡多酚、苹果多酚等。以茶多酚为例，主要包含了儿茶素类、黄酮类、黄烷醇类、酚酸类化合物，是天然的抗氧化剂，已被广泛应用于食品行业、医药以及精细化工等领域中。因此，植物多酚类物提取以及纯化一直是研究的热点。树脂吸附法提取多酚类物质主要利用树脂对处理液中植物多酚类物质通过某种吸附方式来富集，再借助溶剂脱附手段将植物多酚进行洗脱、精制的方法。目前应用于植物多酚类物质吸附分离的树脂种类多为商品化的散装树脂颗粒，如大孔吸附树脂，聚酰胺树脂等。使用时将散装树脂颗粒预处理后填充至分离柱中成为植物多酚的传质与分离场所。散装树脂颗粒堆填于分离柱中，树脂颗粒内部孔隙以及树脂颗粒之间的空隙存在严重不均一性，降低了植物多酚的传质效率，处理液流过树脂层需要较大的操作压力，传质通量小。因此开发大通量、低操作压力、高效率、性能稳定的用于植物有效成分提取的分离介质逐渐得到重视和关注。

整体柱分离介质继散装树脂填充分离介质之后开发一种新型分离介质，其制备材料整体成型于分离柱中。整体柱内部充满连续分布的空隙结构，以提供一定的比表面积以及使流通的处理液可以在较高的流速下均匀穿过分离介质。整体柱本身材质多以交联高分子材料作为基质，在其孔隙的内部可以通过化学修饰以及物理镶嵌等方式赋予整体柱在传质过程中具有特殊的选择性，以此提高传质的通量。因此，与常规的散装树脂颗粒相比，经化学修饰后的高孔隙整体柱作为传质场有高效率、低压降以及高通量等优点。

高分子材料成孔技术多见于如冷冻干燥法、相分离法、模板法、致孔剂法、发泡法、波聚合法等。冷冻干燥法主要是先将预先制备的聚合物水凝胶冷冻后，减压使固体冰升华留下孔隙的方法，制备周期长，聚合物冷冻后体积增大容易胀裂使孔隙不均匀；模板法制备出材料孔隙多为纳米级别且常见于无机材料中；致孔剂法在聚合体系中添加可溶性的致孔剂，聚合完毕后，通过溶剂洗去致孔剂，浸洗致孔剂耗去大量的制备时间；发泡法采用物理或者化学发泡剂生产气体在聚合物中留下孔隙，制备出的材料孔隙不均匀，难以连续充满整个材料；波聚合法是利用聚合热传递给已成凝胶的部位，反应热致凝胶中溶剂气化后制得孔隙，体系需为高浓度单体、引发剂体系，因此，用于其它其他材料的体系将受到限制。变温冷冻反应法利用的原理是将反应物配置成一定浓度的水溶液，逐步变温冷冻以获得溶剂均匀结晶，冷冻过程中溶剂水结晶，非结晶区域反应物浓度增高易于进行交联或者聚合反应，变温冷冻促使溶剂生成冰晶粒径较为均一，反应完全后，逐步升温，冰晶融化后得到连续分布、孔隙均匀整体材料。该致孔技术利用溶剂结晶来作为致孔剂，致孔过程与交联或者聚合反应同时发生，聚合反应完毕后直接解冻便获取产物，无需通过冷冻干燥，适当的变温冷冻可以获得孔隙均匀以及高孔隙率的分离介质，具有优良的重现性，可以制备整体型多孔材料。

CTS主要将虾、蟹等节肢动物的甲壳中提取物甲壳素（CHT）脱乙酰化后的产物。自然界中每年生物合成的CHT将近100亿吨，仅次于纤维素类产量的一种天然多糖产物。CTS来源十分丰富，生产设备简单易实现，近年来，其价值逐渐被人们发现和利用。CTS分子链上有许多活泼羟基、胺基等极性基团，部分胺基（羟基）可以通过与交联剂反应制备具有空间网络结构的凝胶，或者可以将某些烯类单体以接枝聚合的方式与CTS进行共聚合。利用CTS可以制备多种吸附材料，如用于重金属吸附、或者蛋白质富集、分离等。单纯CTS交联物在使用过程中机械性能极差，影响到分离介质的重复利用。PVA是一种水溶性聚合物，有较好的生物相容性以及有一定的韧性，通过与交联剂反应可以生成机械强度较高的空间网络结构的交联物。若将PVA制备成超大孔整体柱作为支架，将CTS作为第二网络交联于PVA网络之上，必然会提升整个分离介质的机械强度，可以多次重复利用。为了使所制备的整体柱分离介质对植物多酚类物质具有较高的选择吸附性以及高传质通量，另一有效手段是将制备的PVA-CTS超大孔整体柱进行化学修饰。由于PVA-CTS的侧基分布着大量的羟基，一种有效的方法是将其羟基进行胺基化。植物多酚类物质的酚羟基有一定弱酸性，或能与分离介质中的胺基形成氢键，因此，胺基化后的分离介质能选择性地吸附植物多酚类物质，传质的通量取决于胺基的数量以及分离介质的孔隙率。该胺基化后的PVA-CTS超大孔整体柱同样适用于某些重金属的吸附或者蛋白质的分离技术领域。

发明内容