一種谷氨酸表面分子印跡聚合物硅膠微球的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)分析測試領(lǐng)域，尤其涉及一種谷氨酸表面分子印跡聚合物硅膠微球的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]谷氨酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的一種必需氨基酸。其中L-谷氨酸是一種對(duì)人體很重要的氨基酸。在人體中，參與腦內(nèi)蛋白和糖的代謝，促進(jìn)氧化過程，同時(shí)，其能夠與血液中的氨結(jié)合，生成無毒的谷酰胺，對(duì)于治療肝昏迷以及嚴(yán)重肝功能不全具有較好的效果。同時(shí)，L-谷氨酸廣泛存在于一些釀造食品中，對(duì)于改善食品的風(fēng)味也具有很大的意義。
[0003]氨基酸傳統(tǒng)的分析方法有離子交換色譜法、反相高效液相色譜法、毛細(xì)管電泳法、氣相色譜法、電化學(xué)方法等。樣品在測試前往往要進(jìn)行前處理，傳統(tǒng)的前處理方法有索氏提取法、加速溶劑萃取法、固相萃取法、超臨界萃取法等。但這些方法普遍存在選擇性差、基質(zhì)干擾大、分離效率較低等問題，影響了氨基酸的篩選及定量分析。因此有必要尋找一種能高效選擇性分離氨基酸的方法。
[0004]分子印跡技術(shù)作為一種良好的分離富集技術(shù)，在氨基酸的分析方面具有很強(qiáng)的應(yīng)用潛力。分子印跡技術(shù)通過模仿生命體中分子識(shí)別過程，采用人工合成的方法合成出對(duì)目標(biāo)分子具有識(shí)別能力的材料。與天然材料相比，人工合成的分子印跡聚合物具有價(jià)格低廉、選擇性好、耐受物理化學(xué)環(huán)境能力強(qiáng)、可重復(fù)性使用等優(yōu)點(diǎn)，這些都使分子印跡技術(shù)的應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注。將分子印跡技術(shù)應(yīng)用于樣品前處理，能夠克服傳統(tǒng)樣品前處理方法存在的選擇性差、基質(zhì)干擾大、分離效率低等缺點(diǎn)，為樣品前處理提供了極富潛力的發(fā)展新方向。
[0005]傳統(tǒng)的分子印跡聚合物的制備方法有本體聚合、原位聚合、沉淀聚合、懸浮聚合，然而這些方法合成得到的分子印跡聚合物在使用都存在模板分子難洗脫、吸附耗時(shí)長、解吸困難等問題。表面印跡是通過化學(xué)或者物理作用，將印跡聚合物包覆在基底表面，這種技術(shù)很好的解決了傳統(tǒng)分子印跡聚合物的缺點(diǎn)。因而現(xiàn)有技術(shù)中，科研人員將表面印跡技術(shù)應(yīng)用于氨基酸的檢測和分離。Ji Li等通過二甲基丙烯酸乙二醇酯與4-VP共聚交聯(lián)，制備以四甲基銨天冬酰胺、L-天冬酰胺為模板的分子印跡聚合物核殼微球，所得到的印跡微球?qū)-天冬酰胺具有較好的萃取容量以及選擇性(Ji Li ,Xiao Ling Hu ,Ping Guan ,etal.Reactive&Funct1nal Polymers, 2015,88:8-15) aGlad等通過TRIM與MAA交聯(lián)，制備了以叔丁羰氧基-L-苯丙氨酸為模板的分子印跡聚合物(Glad Μ,Re1hnldsson P1MosbachK.React,Polym.，1995，25:47-54)。
[0006]但現(xiàn)有技術(shù)中用于檢測氨基酸的表面分子印跡聚合物的制備方法一般是將交聯(lián)劑以及引發(fā)劑按一定比例加入到反應(yīng)體系當(dāng)中，再引發(fā)聚合。這種方法制得的表面印跡聚合物存在包覆不均勻、印跡物分子量分布廣、性能不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。并且，現(xiàn)有技術(shù)中也沒有通過表面分子印跡法制備L-谷氨酸分子印跡聚合物以實(shí)現(xiàn)對(duì)L-谷氨酸的分離檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)和不足，提供一種谷氨酸表面分子印跡聚合物硅膠微球的制備方法，采用可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(RAFT)制備微球，制得包覆均勻、印跡物分子量分布窄、性能穩(wěn)定的分子印跡聚合物，并能夠?qū)崿F(xiàn)L-谷氨酸的選擇性吸附，其具有吸附/解吸時(shí)間短、操作簡單的優(yōu)點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種谷氨酸表面分子印跡聚合物硅膠微球的制備方法，包括以下步驟:
[0009](I)采用稀鹽酸浸泡法，對(duì)硅膠微球表面進(jìn)行除雜處理，得到活化硅膠微球；
[0010](2)以4-氯甲基苯基三甲氧基硅烷對(duì)活化硅膠微球進(jìn)行表面硅烷化改性，得到硅燒化娃膠微球；
[0011 ] (3)采用RAFT，對(duì)硅烷化硅膠微球進(jìn)行RAFT功能化處理，得到表面接枝雙硫酯鍵的RAFT功能化硅膠微球；
[0012](4)將模板分子、功能單體于混合溶劑中充分混勾使模板分子與功能單體自組裝，然后加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑以及RAFT功能化硅膠微球，通過RAFT聚合反應(yīng)，得到包覆有模板分子的娃膠微球；
[0013](5)洗滌步驟(4)中得到的硅膠微球，除去其中包覆的模板分子后，干燥得到分子印跡聚合物硅膠微球；
[0014]其中，所述模板分子為L-谷氨酸。
[0015]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，利用本發(fā)明所述方法制備的表面分子印跡聚合物硅膠微球包覆均勻、印跡物分子量分布窄、性能穩(wěn)定，并且能夠?qū)崿F(xiàn)在水環(huán)境下對(duì)L-谷氨酸選擇性吸附，具有吸附/解吸時(shí)間短、操作簡單的優(yōu)點(diǎn)。
[0016]進(jìn)一步，所述功能單體為2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，所述交聯(lián)劑為N，N_亞甲基雙丙烯胺。
[0017]進(jìn)一步，所述模板分子與功能單體的摩爾比為1:8，所述功能單體與交聯(lián)劑的摩爾比為1:6。
[0018]進(jìn)一步，所述引發(fā)劑為AIBN，所述引發(fā)劑的用量為交聯(lián)劑質(zhì)量的0.06%。
[0019]進(jìn)一步，步驟(I)中，將硅膠微球置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8?15%的鹽酸中，超聲10?20min，并加熱至105?125°C保持20?28h;然后用去離子水洗滌抽濾直至中性，干燥，在105?115 °C下活化20?28h，得到活化硅膠微球。
[0020]進(jìn)一步，步驟(2)中，將活化硅膠微球超聲分散于無水甲苯中，通入氮?dú)獬?，然后加?-氯甲基苯基三甲氧基硅烷，于80?100°C反應(yīng)20?28h;用甲苯、乙醇分別洗滌后，干燥，得到硅烷化硅膠微球。
[0021]進(jìn)一步，步驟(3)中，將苯基溴化鎂加入預(yù)處理的四氫呋喃中，然后逐滴加入CS2，在35?45°C條件下反應(yīng)0.5?1.5h;然后加入娃燒化娃膠微球，超聲分散，通入氮?dú)獬?，加熱?0?60°C反應(yīng)35?45h;反應(yīng)結(jié)束，依次用四氫呋喃、甲醇、丙酮多次洗滌后，干燥，得到RAFT功能化硅膠微球。
[0022]進(jìn)一步，步驟(4)中，將L-谷氨酸超聲溶解于乙醇和水的混合溶劑中，加入功能單體，室溫下震蕩10?14h;向其中加入RAFT功能化硅膠微球、交聯(lián)劑，超聲分散后加入引發(fā)劑，通入氮?dú)獬酰?0?60 °C條件下反應(yīng)20?28h，得到包覆有模板分子的硅膠微球。
[0023]進(jìn)一步，步驟(4)中，所述混合溶劑為乙醇和水混合溶劑，乙醇和水的體積比為2:3。
[0024]進(jìn)一步，步驟(5)中，分別用去離子水、甲醇洗滌包覆有模板分子的硅膠微球，干燥;然后置于乙酸與水的混合液中浸泡，連續(xù)多次洗脫后，干燥得到分子印跡聚合物硅膠微球。
[0025]為了更好地理解和實(shí)施，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明L-谷氨酸分子印跡聚合物硅膠微球的制備過程示意圖。
[0027]圖2是本發(fā)明空白硅膠微球(a:NIP/Si02)和L-谷氨酸分子印跡聚合物硅膠微球(b:MIP/Si02)的掃描電鏡照片(NIP/Si02除在制備過程中不添加模板分子以外，其余步驟與L-谷氨酸分子印跡聚合物硅膠微球的制備完全相同；放大倍率均為15000)。
[0028]圖3是本發(fā)明NIP/Si02(a)與MIP/Si02(b)的能譜分析圖。
[0029]圖4是本發(fā)明NIP/Si02(a)與MIP/Si02(b)的熱重曲線圖。
[0030]圖5是本發(fā)明NIP/Si02與MlP/S1:^^^」對(duì)不同氨基酸的選擇性萃取容量圖，選取的氨基酸依次為L-谷氨酸、天冬門氨酸、苯丙氨酸、絲氨酸、甘氨酸和亮氨酸。
[0031]圖6是本發(fā)明NIP/Si02(a)與MIP/Si02(b)分別對(duì)不同濃度的L-谷氨酸的萃取容量圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]—種谷氨酸表面分子印跡聚合物硅膠微球的制備方法，包括以下步驟:
[0033](I)采用稀鹽酸浸泡法，對(duì)硅膠微球表面進(jìn)行除雜處理，增加硅膠微球表面的羥基數(shù)目，得到活化硅膠微球；
[0034](2)以4-氯甲基苯基三甲氧基硅烷對(duì)活化硅膠微球進(jìn)行表面硅烷化改性，得到硅燒化娃膠微球；
[0035](3)采用RAFT，對(duì)硅烷化硅膠微球進(jìn)行RAFT功能化處理，得到表面接枝雙硫酯鍵的RAFT功能化硅膠微球；
[0036](4)將模板分子、功能單體于混合溶劑中充分混勾使模板分子與功能單體自組裝，然后加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑以及RAFT功能化硅膠微球，通過RAFT聚合反應(yīng)，制備得到包覆有模板分子的娃膠微球；
[0037](5)將包覆有模板分子的硅膠微球置于乙酸與水的混合液中浸泡，一段時(shí)間后更換浸泡液，連續(xù)多次洗脫，得到除去模板分子的娃膠微球;將除去模板分子的娃膠微球干燥，制得分子印跡聚合物硅膠微球。
[0038]其中，在步驟(4)中，所述混合溶劑為乙醇和水混合溶劑，所述乙醇和水的體積比優(yōu)選2:3。所述模板分子與功能單體的摩爾比優(yōu)選1:8。所述功能單體與交聯(lián)劑的摩爾比優(yōu)選1:6。所述引發(fā)劑的用量優(yōu)選為交聯(lián)劑質(zhì)量的0.06 %。
[0039]實(shí)施例
[0040]本實(shí)施例以L-谷氨酸分子為例，以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸為功能單體，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述，但并不以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0041]請(qǐng)參閱圖1，其是本發(fā)明中L-谷氨酸分子印跡聚合物硅膠微球(MIP/Si02)的制備過程示意圖。所述制備方法包括以下步驟:
[0042](I)硅膠微球的活化
[0043]準(zhǔn)確稱取5g的硅膠微球加入到250mL的圓底燒瓶中，再加入150mL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8?15%的鹽酸溶液，超聲10?20min，然后將圓底燒瓶置于105?125°C的油浴鍋中并保持20?28h。結(jié)束后用去離子水洗滌抽濾直至中性。然后將硅膠微球置于鼓風(fēng)干燥箱中，在105?115 °C下活化20?28h，得到活化硅膠微球。
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