植物有效成分的提取用層析硅膠、大孔樹脂、活性氧化鋁那種最合適

【專家解說】：硅膠最適合！因?yàn)楣枘z的極性最強(qiáng)，孔結(jié)構(gòu)和比表面可以調(diào)整，而且沒有有機(jī)物污染；相對而言，大孔樹脂因?yàn)橛杏袡C(jī)物材料，早被國家藥監(jiān)局列為限制使用產(chǎn)品；而活性氧化鋁的極性不如硅膠，選擇性吸附這一特點(diǎn)上不如硅膠。（1） 硅膠：層析用硅膠為一多孔性物質(zhì)，分子中具有硅氧烷的交鏈結(jié)構(gòu)，同時(shí)在顆 　　粒表面又有很多硅醇基。硅膠吸附作用的強(qiáng)弱與硅醇基的含量多少有關(guān)。硅醇基能夠通過氫鍵的形成而吸附水分，因此硅膠的吸附力隨吸著的水分增加而降低。若吸水量超過17％，吸附力極弱不能用作為吸附劑，但可作為分配層析中的支持劑。對硅膠的活化，當(dāng)硅膠加熱至100～110℃時(shí)，硅膠表面因氫鍵所吸附的水分即能被除去。當(dāng)溫度升高至500℃時(shí)，硅膠表面的硅醇基也能脫水縮臺轉(zhuǎn)變?yōu)楣柩跬殒I，從而喪失了因氫鍵吸附水分的活往，就不再有吸附劑的性質(zhì)，雖用水處理亦不能恢復(fù)其吸附活性。所以硅膠的活化不宜在較高溫度進(jìn)行（一般在170cC以上即有少量結(jié)合水失去）。 　　硅膠是一種酸性吸附劑，適用于中性或酸性成分的層析。同時(shí)硅膠又是一種弱酸性陽離子交換劑，其表面上的硅醇基能釋放弱酸性的氫離子，當(dāng)遇到較強(qiáng)的堿注化臺物，則可因離子交換反應(yīng)而吸附堿性化合物。 　?。?）氧化鋁：氧化鋁可能帶有堿性（因其中可混有碳酸鈉等成分），對于分離一些堿性中草藥成分，如生物堿類的分離頗為理想。但是堿性氧化鋁不宜用于醛、酮、醋、內(nèi)酯等類型的化合物分離。因?yàn)橛袝r(shí)堿性氧化鋁可與上述成分發(fā)生次級反應(yīng)，如異構(gòu)化、氧化、消除反應(yīng)等。除去氧化鋁中絢堿性雜質(zhì)可用水洗至中性，稱為中性氧化鋁。中性氧化鋁仍屬于堿性吸附劑的范疇，本適用于酸性成分的分離。用稀硝酸或稀鹽酸處理氧化鋁，不僅可中和氧化鋁中含有的堿性雜質(zhì)，并可使氧化鋁顆粒表面帶有NO3一或CI一的陰離子，從而具有離于交換劑的性質(zhì)，適合于酸性成分的層析，這種氧化鋁稱為酸性氧化鋁。供層析用的氧化鋁，用于拄層析的，其粒度要求在100～160目之間。粒度大子100目，分離效果差：小于160目，溶濃流速大慢，易使譜帶擴(kuò)散。樣品與氧化鋁的用量比，一般在1：20～50之間層析柱的內(nèi)徑與柱長比例在1：10-20之向。 　　在用溶劑沖洗柱時(shí)，流速不宜過快，洗脫液的流速一般以每半～1小時(shí)內(nèi)流出液體的毫升數(shù)與所用吸附劑的重量（克）相等為合適。 　　（3）活性炭：是使用較多的一種非極性吸附劑。一般需要先用稀鹽酸洗滌，其次用乙醇洗，再以水洗凈，于80℃干燥后即可供層析用。層析用的活性炭，最好選用顆?；钭⑻浚魹榛钚蕴考?xì)粉，則需加入適量硅藻土作為助濾劑一并裝柱，以免流速太慢?；钚蕴恐饕矣诜蛛x水溶性成分，如氨基酸、糖類及某些甙?；钚蕴康挠袨槲阶饔?，在水溶液中最強(qiáng)，在有機(jī)溶劑中則較低弱。故水的洗脫能力最弱，而有機(jī)溶劑則較強(qiáng)。例如以醇-水進(jìn)行洗脫時(shí)，則隨乙醇濃度的遞增而洗脫力增加?；钚蕴繉Ψ枷阕寤衔锏奈搅Υ笥谥咀寤衔铮瑢Υ蠓肿踊衔锏奈搅Υ笥谛》肿踊衔?。利用這些吸附性的差別，可將水溶性芳香族物質(zhì)與脂肪族物質(zhì)分開，單糖與多糖分開，氨基酸與多肽分開。下邊我就硅膠作為分離提純的介質(zhì)詳細(xì)做以描述：硅膠表面結(jié)構(gòu)概述在色譜和工業(yè)水處理領(lǐng)域中，無定形硅膠已得到了廣泛的應(yīng)用，它具有多孔的無定形結(jié)構(gòu)，不產(chǎn)生任何x 射線衍射[1,4]。硅膠的表面存在著硅醇基團(tuán)(si-oh)和暴露的硅氧烷鍵(si-o-si)。硅醇基團(tuán)是強(qiáng)吸附的極性基團(tuán)，而硅氧烷鍵是疏水基團(tuán)。硅氧烷鍵上的δ鍵被dπ-pπ作用而加強(qiáng)，氧原子上的孤對電子參與π作用，不能參與給體與受體間的相互作用，不能形成氫鍵。scott和kucera證實(shí)硅氧烷基團(tuán)幾乎不吸附極性溶劑分子。然而，由于硅氧烷鍵的疏水作用性，可以吸附某些非極性溶劑分子。對硅膠改性而言，硅醇基比硅氧烷基重要得多。硅醇基團(tuán)可以孤立、成對(雙生)和締合(連位)等不同的方式存在于硅膠表面。最近研究表明，不僅兩個(gè)或兩個(gè)以上的締合硅醇基團(tuán)可以形成鍵合對，甚至成對硅醇基團(tuán)也可以形成鍵合對。硅膠表面的結(jié)構(gòu)可以通過許多方法進(jìn)行測定。一般情況下，隨著比表面積的增加，硅膠表面上硅醇基團(tuán)的濃度略有降低。通常硅醇含量的測定方法有同位素交換法、滴定法、光譜法和烷基鋁法等。nawrock[1]報(bào)道了用同位素交換法測定硅膠表面的硅醇基濃度是8.0±1.0μmol/m2，而且這個(gè)數(shù)值常常被視為硅膠的物理化學(xué)常數(shù)。硅醇基團(tuán)具有明顯的酸性，測定的pka值是7.1。通過對硅膠表面的結(jié)構(gòu)分析，可知硅膠表面硅醇基的類型、濃度和表面分布都會(huì)影響所制備鍵合相的性能，而硅膠的預(yù)處理則可以改變表面硅醇類型的分布，提高表面的締合硅醇的含量，改善硅膠表面鍵合相的性能。 柱層析硅膠在生物工程技術(shù)中應(yīng)用的突出優(yōu)勢 （1）具有剛性的骨架結(jié)構(gòu)，機(jī)械強(qiáng)度高，可以耐受30MPa以內(nèi)的壓力； （2）優(yōu)良的吸附性能，對性質(zhì)、結(jié)構(gòu)相似乃至同分異構(gòu)體都有理想的分離功能； （3）有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性； （4）與有機(jī)柱填料相比，硅膠為固體以SiO2為基質(zhì)的膠體，結(jié)構(gòu)致密，在應(yīng)用中不會(huì)發(fā)生有機(jī)質(zhì)流失而污染目標(biāo)產(chǎn)物； （5）能從多組分溶液中有選擇地吸附提純同分異構(gòu)體組分； （6）在制備柱層析硅膠過程中，可以通過控制不同工藝條件生產(chǎn)出平均孔徑20?-20000?的一系列產(chǎn)品以適應(yīng)不同性質(zhì)、分子量和分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)的分離純化。3) 試劑柱層析硅膠及應(yīng)用 試劑柱層析硅膠是具有固體特性的膠態(tài)體系，由形成凝集結(jié)構(gòu)的膠體粒子構(gòu)成。膠體粒子是水合狀態(tài)硅膠（多硅酸）的縮聚物，屬非晶態(tài)物質(zhì)。膠體粒子的集合體的間隙形成試劑柱層析硅膠顆粒內(nèi)部的微孔隙結(jié)構(gòu)。因此，它是一種具有豐富微孔結(jié)構(gòu)，高比表面積、高純度、高活性的優(yōu)質(zhì)吸附材料。 試劑柱層析硅膠的主要性能特點(diǎn)--吸附特性，取決于原料硅膠生產(chǎn)過程中所形成的微孔結(jié)構(gòu)和內(nèi)孔表面。因此，生產(chǎn)過程中首先注重原料--粗孔塊狀硅膠質(zhì)量的優(yōu)選，優(yōu)選指標(biāo)應(yīng)控制：吸附容量80±2%，比表面積約360m2/g，平均孔徑要求在9nm（90 Angstrom)左右。在選擇原料的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加工。其加工過程主要是：原料粉碎 粒度分級 酸處理 純水洗滌干燥 包裝檢驗(yàn)。 試劑柱層析主要控制指標(biāo)： 氯化物（cl）≤0.004% 鐵 (Fe) ≤0.02% PH(10%水懸浮液)5-6 試劑柱層析硅膠的主要用途有以下幾個(gè)方面： （1） 用于中草藥及化學(xué)合成藥物、生物活性物質(zhì)的分離提?。?（2） 工業(yè)上生物發(fā)酵過程中用于提取高分子蛋白的多肽等生物活性物質(zhì)和用于酸工程技術(shù)； （3） 通過柱層析硅膠的吸附分離制備高純物質(zhì)； （4） 有機(jī)物質(zhì)的脫水精制； （5） 食用植物油脫除有害成分； （6） 用于石油制品的精制，如抽提油（石腦油在600C-900C的食留份）脫除芳烴類雜質(zhì)的精制等。 柱層析硅膠的分離、提純、脫水精制機(jī)理；柱層析硅膠的微觀結(jié)構(gòu)與通用硅膠沒有大的差別，構(gòu)成膠體骨架的SiO2呈硅氧四面體結(jié)合，原子間的力場是平衡的。如前所述，硅膠有很高的比表面積，硅膠粒子內(nèi)部孔隙的表面結(jié)構(gòu)與形成的骨架內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，表面的硅原子與膠體所含的結(jié)構(gòu)水形成硅醇基，即，這種結(jié)構(gòu)的不平衡性使硅膠的表面產(chǎn)生自由力場，即對水分子或其他極性分 子有吸附能力，被吸附物質(zhì)因分子極性強(qiáng)弱不同，膠體粒子表面對其表現(xiàn)的吸附力大小有不同程度的差別。由于這方面原因，硅膠對不同物質(zhì)的混合物的吸附具有選擇性。當(dāng)分子極性較強(qiáng)的物質(zhì)組份通過硅膠表面時(shí)，與硅膠產(chǎn)生的吸附力也較強(qiáng)，該物質(zhì)組份在硅膠表面的保留時(shí)間較長；相反，分子極性較弱的組份，其保留時(shí)間較短。故不同物質(zhì)的混合物因在通過硅膠過程中因保留時(shí)間的差別而得到分離。對于分子極性很強(qiáng)的物質(zhì)，硅膠對其吸附能力很強(qiáng)，如水分子即是。在這種情況下，被吸附的物質(zhì)分子只有在獲得足夠的能量（如熱能）時(shí)才能克服硅膠表面產(chǎn)生的引力場的位壘而脫離硅膠表面。這樣，在通常條件下，含有強(qiáng)極性物質(zhì)組份的混合物在通過硅膠柱層時(shí)，其中的強(qiáng)極性物質(zhì)組份被保留在硅膠孔隙內(nèi)部，從而表現(xiàn)出硅膠的脫水精制或提純物質(zhì)的能力。硅膠柱層析技術(shù)硅膠柱層析原理 硅膠層析法的分離原理是根據(jù)物質(zhì)在硅膠上的吸附力不同而得到分離， 一般情況下極性較大的物質(zhì)易被硅膠吸附，極性較弱的物質(zhì)不易被硅膠吸附，整個(gè)層析過程即是吸附、解吸、再吸附、再解吸過程。 硅膠柱層析流動(dòng)相 極性小的用乙酸乙酯：石油醚系統(tǒng)；極性較大的用甲醇：氯仿系統(tǒng)；極性大的用甲醇：水：正丁醇：醋酸系統(tǒng)；拖尾可以加入少量氨水或冰醋酸硅膠柱層析慣用方法 1.稱量。200-300目硅膠，稱30-70倍于上樣量；如果極難分，也可以用100倍量的硅膠H。干硅膠的視密度在0.4左右，所以要稱40g硅膠，用燒杯量100ml也可以。 2.攪成勻漿。加入干硅膠體積一倍的溶劑用玻璃棒充分?jǐn)嚢?。如果洗脫劑是石油?乙酸乙酯/丙酮體系，就用石油醚拌；如果洗脫劑是氯仿/醇體系，就用氯仿拌。如果不能攪成勻漿，說明溶劑中含水量太大，尤其是乙酸乙酯/丙酮，如果不與水配伍走分配色譜的話，必須預(yù)先用無水硫酸鈉久置干燥。氯仿用無水氯化鈣干燥，以除去1%的醇。如果樣品對酸敏感，不能用氯仿體系過柱。 3.裝柱。將柱底用棉花塞緊，不必用海沙，加入約1/3體積石油醚（氯仿），裝上蓄液球，打開柱下活塞，將勻漿一次傾入蓄液球內(nèi)。隨著沉降，會(huì)有一些硅膠沾在蓄液球內(nèi)，用石油醚（氯仿）將其沖入柱中。 4.壓實(shí)。沉降完成后，加入更多的石油醚，用雙聯(lián)球或氣泵加壓，直至流速恒定。柱床約被壓縮至9/10體積。無論走常壓柱或加壓柱，都應(yīng)進(jìn)行這一步，可使分離度提高很多，且可以避免過柱時(shí)由于柱床萎縮產(chǎn)生開裂。 5.上樣。干法濕法都可以。海沙是沒必要的。上樣后，加入一些洗脫劑，再將一團(tuán)脫脂棉塞至接近硅膠表面。然后就可以放心地加入大量洗脫劑，而不會(huì)沖壞硅膠表面。 6.過柱和收集。柱層析實(shí)際上是在擴(kuò)散和分離之間的權(quán)衡。太低的洗脫強(qiáng)度并不好，推薦用梯度洗脫。收集的例子：10mg上樣量，1g硅膠H，0.5ml收一餾分；1-2g上樣量，50g硅膠（200-300目），20-50ml收一餾分。 7.檢測。要更多地使用專用噴顯劑，如果僅用紫外燈，會(huì)損失較多產(chǎn)品，紫外的靈敏度一般比噴顯劑底1-2個(gè)數(shù)量級。 8.送譜。收集的產(chǎn)品旋干，在送譜前通常需要重結(jié)晶。如果樣品太少或?yàn)橐后w，可過一小凝膠柱，作為送譜前的最后純化手段?？沙渥V1.5ppm左右所謂的“硅膠”峰。注意事項(xiàng) 1.先根據(jù)TLC方法篩選好洗脫劑，使兩相鄰物質(zhì)Rf值之差最大化 2.將柱子必須裝平整、均勻 3.考慮有限柱填料的吸附量 4.可考慮用剃度法分開并洗脫