專利名稱：復合TiO₂共聚物微球的制備及其應用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明具體涉及一種復合Ti02共聚物微球的制備及其在天然產(chǎn) 物(大豆異黃酮)分離純化中的應用。
背景技術(shù)：
擴張床吸附(Expanded Bed Adsorption, EBA)4支術(shù)是上世紀九十 年代發(fā)展起來的一種新型蛋白質(zhì)分離純化技術(shù)，能直接從發(fā)酵液、細 胞培養(yǎng)液或勻漿液中捕獲目標產(chǎn)物，集固液分離、濃縮和初步純化于 一個操作單元之中，減少了操作步驟，提高了產(chǎn)品收率，降低了純化 費用和資本投入，被譽為近些年來出現(xiàn)的第 一個新的單元操作。擴張 床的操作特性介于流化床和固定床之間，吸附劑依靠液體逆流運動在 床中懸浮起來，同時吸附劑的密度和粒徑具有一定的分布，因此能夠 在擴張床中形成穩(wěn)定的分級床層。
開發(fā)適用的擴張床吸附基質(zhì)是擴張床技術(shù)應用的關(guān)鍵之一。應用 于擴張床技術(shù)的吸附劑基質(zhì)主要有兩種 一種是在一惰性的高密度核 外包上一層親水性的天然高分子材料，如瓊脂糖-石英砂、瓊脂糖-不銹鋼、葡聚糖-硅膠、纖維素-二氧化鈦等；另一種是直接用高密度 的材料，如多孔玻璃、二氧化鋯-水凝膠、全氟聚合物等。目前擴張 床基質(zhì)已成功地用于大腸桿菌勻漿、包涵體，大腸桿菌培養(yǎng)液，酵母細 胞勻漿，酵母培養(yǎng)液，雜交瘤細胞培養(yǎng)液以及動物組織產(chǎn)物的提Jf又，也 可將擴張床用作生物反應器，但尚未見報道擴張床基質(zhì)在天然產(chǎn)物分離純化中的應用。合成共聚物作為基質(zhì)在固定床層析中得到了廣泛的
應用但作為擴張床吸附劑基質(zhì)還鮮見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種復合Ti02共聚物微球擴張床吸附基 質(zhì)的制備方法及其在大豆廢糖蜜分離純化大豆異黃酮中的應用。
本發(fā)明所提供的一種復合Ti02共聚物微球的制備方法，包括以下 步驟
1) 將明膠和氯化鈉加入去離子水中，加熱攪拌，升溫至60。C, 得到含有明膠和氯化鈉的水溶液，水溶液中明膠和氯化鈉的質(zhì)量分數(shù) 分別為0. 5 ~ 2. 5%和4 ~ 12 %;
2) 將表面改性的Ti02加入到引發(fā)劑、單體、交聯(lián)劑和致孔劑的 混合溶液中攪拌得到穩(wěn)定分散的有機相溶液，其中所述的引發(fā)劑為過 氧化苯曱酰，所述的單體曱基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)，所述的交聯(lián) 劑為二乙蹄苯(DVB)， GMA和DVB的質(zhì)量比為4~1: 1,所述的致孔 劑為聚乙二醇和乙酸丁酯的混和物，可1發(fā)劑的加入量為單體質(zhì)量的 0. 5~2%， Ti02的加入量為單體質(zhì)量的5~80%，致孔劑的加入量為 單體質(zhì)量的50 ~ 130%;
3 )將步驟1)制得的水溶液與步驟2 )制備的有機相溶液按體積 比2~7: l混合，攪拌升溫至90。C反應9h后固化、過濾、洗滌、干 燥得到共聚物微球；
4)將步驟3)制備的共聚物微球，加入到干燥的N,N-二甲基甲 酰胺(DMF)中溶脹；5 )將|3 -環(huán)糊精(|3 -CD )溶解于DMF中并迅速加入氫化鈉NaH， 加入量為(3 -CD質(zhì)量的0. 1 ~ 0. 5 % ,常溫下于搖床中攪拌反應至無氫 氣放出為止，得到|3-CD鈉鹽溶液；
6)將步驟4 )中溶脹好的共聚物微球加到步驟5 )中澄清透明的 P -CD鈉鹽溶液中，P -CD鈉鹽溶液的用量為共聚物微球質(zhì)量的1 ~ 5 倍，于60-8(TC的水浴搖床中攪拌反應15~20h，反應結(jié)束后抽濾、 洗滌，烘干制得復合Ti02共聚物微球。
所述的復合Ti02共聚物微球的粒徑為40~ 400 nm、濕真密度為 1. 1 ~ 1. 5g/cm3。
本發(fā)明所提供的一種復合Ti02共聚物微球作為擴張床吸附基質(zhì) 從大豆廢糖蜜中分離純化大豆異黃酮，具體步驟如下
1 )將復合Ti02共聚物微球裝張床柱后，用0. 01 ~ 0. 05mol/L , pH 5~8的磷酸鹽緩沖溶液平衡吸附層析柱，并將稀釋后的廢糖蜜上擴 張床吸附柱；
2)吸附結(jié)束后，用去離子水洗滌柱體至洗滌液在紫外光譜儀 254nm無吸收峰；
3 )用濃度為50% ~ 80%的乙醇溶液進行梯度洗脫，洗脫體積為6 ~ 12個柱體積，分離出大豆異黃酮。
本發(fā)明具有以下有益效果
1)本發(fā)明所制備的復合Ti02共聚物微球形狀規(guī)則，有利于擴張 床操作的穩(wěn)定；
2 )本發(fā)明所制備的復合Ti02共聚物微球基質(zhì)具有適宜的密度和粒徑分布，適用于擴張床；
3) 本發(fā)明所制備的復合Ti02共聚物微球的密度和粒徑大小可以 調(diào)節(jié)，可以滿足不同應用環(huán)境的需要；
4) 本發(fā)明的制備工藝簡單，易于控制和放大；
5) 本發(fā)明所制備的復合Ti02共聚物微球基質(zhì)洗脫條件溫和，生 物相容性好，親水性好，在天然產(chǎn)物分離純化方面具有廣泛的應用前 景。
以下結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
具體實施方式
實施例1
1)于裝有攪拌器、冷凝管和溫度計的1 L三口燒瓶中加入4g 明膠、21g氯化鈉和500g去離子水，升溫至60°C攪拌半小時；
2 )將30g表面改性的TiOz加入到lOOg曱基丙烯酸縮水甘油面旨、 64g二乙烯苯、1.4g過氧化苯曱酰、44. 2g聚乙二醇400和18g乙酸 丁酯的混合溶液中，攪拌得到穩(wěn)定分散的有機相溶液；
3)將步驟2)得到的有機相溶液緩慢加入到步驟1)得到的水 相中，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速至350 rpm，維持轉(zhuǎn)速不變，60。C下懸浮分散45 min,升溫至9(TC,保溫9h,固化得到白色微球，過濾，熱水洗滌5 遍，丙酮抽提除去致孔劑，真空干燥至恒量，得到共聚物微球；
4 )稱取100g步驟3 )制備的共聚物微球，加入到干燥的N, N-二曱基曱酰胺(謝F)中溶脹過夜；
5 )將100g P -環(huán)糊精(p -CD )溶解于DMF中并迅速加入0. 2g氬化鈉(NaH)，常溫下于普通搖床中攪拌反應至無氬氣;^丈出時為止； 6)將步驟4)中溶脹好的共聚物微球加到步驟5)得到的澄清 透明的P-CD鈉鹽溶液中，于70。C的水浴搖床中攪拌反應20h,反應 結(jié)束后真空泵抽濾，固體產(chǎn)物先用畫F淋洗兩遍，再用大量熱水洗滌 直至用紫外光譜儀檢測洗滌液無吸收時為止，通過篩分得到粒徑分布 為58~ 320jum ,密度為1. 21g/mL的復合Ti02共聚物微球。
用制得的復合Ti02共聚物微球裝柱，裝填高度為12cm,用 0. Olmol/L， pH=6. 8的磷酸鹽緩沖液在線性流速220cm/h,膨脹比2. 1 條件下平衡吸附層析柱后，將稀釋后的大豆廢糖蜜上樣。吸附結(jié)束后， 用去離子水洗滌3個柱體積，至洗滌液在紫外光譜儀254nm無吸收峰， 然后照固定床模式用濃度為55%~70°/。的乙醇溶液進行梯度洗脫，洗 脫體積為8個柱體積。得到的大豆異黃酮經(jīng)HPLC ^r測純度為63. 51 %。
實施例2
1) 于裝有攪拌器、冷凝管和溫度計的1L三口燒瓶中加入4g明 膠、21g氯化鈉和500g去離子水，升溫至6(TC攪拌半小時；
2) 將50g表面改性的Ti02加入到lOOg甲基丙烯酸縮水甘油酯、 55g二乙烯苯、1.4g過氧化苯曱酰、90. 2g聚乙二醇400和36. 5g乙 酸丁酯的混合溶液，攪拌得到穩(wěn)定分散的有機相溶液；
3)步驟2)得到的有機相溶液緩慢加入到步驟1)得到的水相 中，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速至480 rpm,維持轉(zhuǎn)速不變，60。C下懸浮分散45 分鐘，升溫至90。C,保溫9h,固化得到白色微球，過濾，熱水洗滌5遍，丙酮抽提除去致孔劑，真空干燥至恒量，得到共聚物微球；
4 )稱取80g共聚物微球，加入干燥的N， N-二曱基甲酰胺(畫F ) 中溶脹過夜；
5 )將120g P -環(huán)糊精(|3 -CD )溶解于DMF中并迅速加入0. 45g 氫化鈉(NaH)常溫下，于普通搖床中攪拌反應至無氫氣放出時為止；
6 )將步驟4 )中溶脹好的共聚物微球加到步驟5 )得到的澄清透 明的P-CD鈉鹽溶液中，于80。C的水浴搖床中攪拌反應18h,反應結(jié) 束后真空泵抽濾，固體產(chǎn)物先用畫F淋洗兩遍，再用大量熱水洗滌直 至用紫外光譜儀檢測洗滌液無吸收時為止，通過篩分得到粒徑分布為 40~ 380jum ,密度1. 33g/mL的復合1402共聚物微球。
用制得的復合Ti02共聚物微球裝柱，裝填高度為17cra，用 0. Olmol/L, pH=6. 8的磷酸鹽緩沖液在線性流速250cm/h,膨脹比2. 5 條件下平衡吸附層析柱后，將稀釋后的大豆廢糖蜜上樣。吸附結(jié)束后， 用去離子水洗滌3個柱體積，至洗滌液在紫外光譜儀254腿無吸收峰， 然后照固定床模式用濃度為55%~70%的乙醇溶液進行梯度洗脫，洗 脫體積為6個柱體積。得到的大豆異黃酮經(jīng)HPLC檢測純度為66.83 %。
權(quán)利要求
1、一種復合TiO2共聚物微球的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)將明膠和氯化鈉加入去離子水中，加熱攪拌，升溫至60℃，得到含有明膠和氯化鈉的水溶液，水溶液中明膠和氯化鈉的質(zhì)量分數(shù)分別為0.5～2.5％和4～12％；2)將表面改性的TiO2加入到引發(fā)劑、單體、交聯(lián)劑和致孔劑的混合溶液中攪拌得到穩(wěn)定分散的有機相溶液，其中所述的引發(fā)劑為過氧化苯甲酰，所述的單體為甲基丙烯酸縮水甘油酯GMA，所述的交聯(lián)劑為二乙烯苯DVB，GMA和DVB的質(zhì)量比為4～1∶1，所述的致孔劑為聚乙二醇和乙酸丁酯的混和物，引發(fā)劑的加入量為單體質(zhì)量的0.5～2％，TiO2的加入量為單體質(zhì)量的5～80％，致孔劑的加入量為單體質(zhì)量的50～130％；3)將步驟1)制得的水溶液與步驟2)制備的有機相溶液按體積比2～7∶1混合，攪拌升溫至90℃反應9h后固化、過濾、洗滌、干燥得到共聚物微球；4)將步驟3)制備的共聚物微球，加入到干燥的N，N-二甲基甲酰胺DMF中溶脹；5)將β-環(huán)糊精β-CD溶解于DMF中并迅速加入氫化鈉NaH，加入量為β-CD質(zhì)量的0.1～0.5％，常溫下于搖床中攪拌反應至無氫氣放出為止，得到β-CD鈉鹽溶液；6)將步驟4)中溶脹好的共聚物微球加到步驟5)中澄清透明的β-CD鈉鹽溶液中，β-CD鈉鹽溶液的用量為共聚物微球質(zhì)量的1～5倍，于60～80℃的水浴搖床中攪拌反應15～20h，反應結(jié)束后抽濾、洗滌，烘干制得復合TiO2共聚物微球。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的復合 Ti02共聚物微球的粒徑為40 - 400jum、濕真密度為1. 1 ~ 1. 5g/cm3。
3、 一種復合Ti02共聚物微球的應用，其特征在于，所述的復合 Ti02共聚物微球作為擴張床吸附基質(zhì)從大豆廢糖蜜中分離純化大豆 異黃酮，具體步驟如下1) 用復合Ti02共聚物微球裝張床柱后，用0. 01 ~ 0. 05mol/L,pH 5~8的磷酸鹽緩沖溶液平衡吸附層析柱，并將稀釋后的廢糖蜜上擴 張床吸附柱；2) 吸附結(jié)束后，用去離子水洗滌柱體至洗滌液在紫外光譜儀 254nm無吸收峰；3 )用濃度為50% ~ 80°/ 的乙醇溶液進行梯度洗脫，洗脫體積為6 ~ 12個柱體積，分離出大豆異黃酮。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復合TiO₂共聚物微球的制備方法及其在天然產(chǎn)物分離純化中的應用。本發(fā)明通過將含有表面改性的TiO₂、引發(fā)劑過氧化苯甲酰、單體GMA、交聯(lián)劑DVB和致孔劑的油相加入到含有明膠和氯化鈉的復合水相中升溫固化成微球；以微球為固載母體，使β-CD在氫化鈉存在下直接固載到微球上，制備出復合TiO₂共聚物微球。該共聚物微球可作為擴張床吸附基質(zhì)從大豆廢糖蜜中分離純化大豆異黃酮。本發(fā)明具有制備工藝簡單，易于控制和放大，所制備的復合TiO₂共聚物微球基質(zhì)球形度好，洗脫條件溫和，生物相容性好，親水性好，在天然產(chǎn)物分離純化方面具有廣泛的應用前景。
文檔編號C08F2/44GK101531734SQ20081010194
公開日2009年9月16日 申請日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者宋航彬, 肖正發(fā), 袁其朋 申請人:北京化工大學