植物有效成分的提取用層析硅膠、大孔樹(shù)脂、活性氧化鋁那種最合適
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時(shí)間:2024-08-17 09:08:32
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植物有效成分的提取用層析硅膠、大孔樹(shù)脂、活性氧化鋁那種最合適【專(zhuān)家解說(shuō)】: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(méi)有有機(jī)物污染;相對(duì)而言,大孔樹(shù)脂因?yàn)橛杏袡C(jī)物
【專(zhuān)家解說(shuō)】: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(méi)有有機(jī)物污染;相對(duì)而言,大孔樹(shù)脂因?yàn)橛杏袡C(jī)物材料,早被國(guó)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(guò)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(guò)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(duì)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(tái)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(yáng)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(tái)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(duì)于分離一些堿性中草藥成分,如生物堿類(lèi)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(lèi)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(jí)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(chēng)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(chēng)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(zhǎng)比例在1:10-20之向。
在用溶劑沖洗柱時(shí),流速不宜過(guò)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。
?。?)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(lèi)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?duì)芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物,對(duì)大分子化合物的吸附力大于小分子化合物。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(kāi),單糖與多糖分開(kāi),氨基酸與多肽分開(kāi)。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(wú)定形硅膠已得到了廣泛的應(yīng)用,它具有多孔的無(wú)定形結(jié)構(gòu),不產(chǎn)生任何x 射線(xiàn)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(duì)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(duì)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(duì)(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(duì),甚至成對(duì)硅醇基團(tuán)也可以形成鍵合對(duì)。硅膠表面的結(jié)構(gòu)可以通過(guò)許多方法進(jìn)行測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)定的pka值是7.1。通過(guò)對(duì)硅膠表面的結(jié)構(gòu)分析,可知硅膠表面硅醇基的類(lèi)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(lèi)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(shì) (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?xún)?nèi)的壓力;
(2)優(yōu)良的吸附性能,對(duì)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(guò)程中,可以通過(guò)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(guò)程中所形成的微孔結(jié)構(gòu)和內(nèi)孔表面。因此,生產(chǎn)過(guò)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(guò)程主要是:原料粉碎 粒度分級(jí) 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)的分離提取;
(2) 工業(yè)上生物發(fā)酵過(guò)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(guò)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(lèi)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(méi)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(chǎng)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(chǎng),即對(duì)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(duì)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(duì)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(guò)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(zhǎng);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(guò)硅膠過(guò)程中因保留時(shí)間的差別而得到分離。對(duì)于分子極性很強(qiáng)的物質(zhì),硅膠對(duì)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(chǎng)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(guò)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(guò)程即是吸附、解吸、再吸附、再解吸過(guò)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(chēng)量。200-300目硅膠,稱(chēng)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(chēng)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(shuō)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(huà),必須預(yù)先用無(wú)水硫酸鈉久置干燥。氯仿用無(wú)水氯化鈣干燥,以除去1%的醇。如果樣品對(duì)酸敏感,不能用氯仿體系過(guò)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(kāi)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(wú)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(guò)柱時(shí)由于柱床萎縮產(chǎn)生開(kāi)裂。
5.上樣。干法濕法都可以。海沙是沒(méi)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(guò)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(cè)。要更多地使用專(zhuān)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(jí)。
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(guò)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(kāi)并洗脫
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