系列N-烷基吡啶氯盐的合成、表征及在双水相中液/液/固边界线的研究

采用一步法合成N-正乙基吡啶氯盐(N-ethyl pyridine chlorine salt,EPyCl)、N-正丁基吡啶氯盐(N-butyl pyridine chlorine salt,BPyCl)、N-正己基吡啶氯盐(N-hexyl pyridine chlorine salt,HPyCl),并通过差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)表征产物纯度。运用单因素试验研究各因素对产物得率的影响,并通过L_9(3~4)正交表优化合成条件。将合成的吡啶氯盐应用于[C_nPy]Cl(n=2、4、6)-K_2HPO_4双水相体系,分别用清-浊点辅助法、相转变法研究双水相相图及液/液/固边界线。结果表明:3种产物得率分别为:92.42%、90.07%、85.67%,且DSC表征后,纯度理想。最佳合成条件为反应温度80℃、时间72 h、配料摩尔比(吡啶∶氯代烷)=1.0∶1.2及溶剂乙酸乙酯用量100 mL。Merchuk方程关联的双节线数据的拟合度在0.996以上,结果理想。侧烷基链长度及体系温度的改变均影响液/液/固边界线。试验结果为此类双水相相图研究提供了理论依据。     

盐析法联合离子液体双水相纯化木瓜蛋白酶

本实验以海南产番木瓜为研究对象,采取盐析法联合离子液体双水相对其富含的木瓜蛋白酶进行提取纯化。以不同饱和度的(NH4)2SO4对粗酶液进行盐析,通过实验结果分析,确定了以饱和度分别为20%和45%的两步盐析法的最佳条件。然后再进行双水相萃取,通过单因素试验结果设计3因素3水平的响应面试验,优化双水相萃取条件为离子液体[C4mim]N(CN)2质量分数29.76%、(NH4)2SO4质量分数16.08%、pH?8.18,在此最优条件下木瓜蛋白酶萃取率为89.01%,酶活力回收率为86.72%,所得到木瓜蛋白酶比活力为1?056?U/mg,纯化倍数达到9.6?倍。然后对实验产物进行十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析,经纯化的酶中杂条带明显减少,验证了分离纯化的效果。     

木瓜蛋白酶在[CnPy]Cl-K2HPO4双水相体系中相平衡数据的关联及分配模型的建立

以[C_nPy]Cl(n=2、4、6)-K_2HPO_4不同碳链长度的氯代吡啶类离子液体双水相为研究体系,利用清-浊点辅助法测定该体系的双节线及液液相平衡数据。采用Merchuk方程关联双节线,Othmer-Tobias、Bancroft方程关联液液相平衡数据。通过相关系数考察该体系上下相的氯代吡啶类离子液体浓度、上下相的K_2HPO_4浓度与蛋白浓度分配系数的相关度。结果表明:3个经验方程的拟合度分别在0.996、0.997、0.995以上,关联结果理想。木瓜蛋白酶分配系数的对数与上下相各组分浓度差的相关度均较高,故用Matlab建立其在该双水相中的分配模型,相对偏差都低于4%。相比其他同类模型,试验中建立的模型精确度提高,且能准确预测双水相中酶的分配行为。研究结果也可补充木瓜蛋白酶在双水相系统中的分配模型数据库。     

［N2，2，2，2］BF4的合成及其对双水相 体系成相行为的影响

为研究添加［N2,2,2,2］BF4对PEG-NaH2PO4·2H2O双水相系统成相行为的影响,首先,采用正交优化法合成了［N2,2,2,2］BF4并对其进行1H NMR表征和纯度验证;其次,25 ℃条件下通过浊点法分别绘制PEG-NaH2PO4·2H2O和PEG-NaH2PO4·2H2O-4%［N2,2,2,2］BF4双水相体系的相图;最后,研究添加4%（质量分数）的［N2,2,2,2］BF4对PEG-NaH2PO4·2H2O双水相系统成相行为的影响。结果表明,通过单因素实验和L9（34）正交优化实验得出合成反应的优化条件为：n（［N2,2,2,2］Br）∶n（NaBF4）为1.0∶1.1、乙腈用量为100 mL、反应时间为8 h、温度为80 ℃,［N2,2,2,2］BF4的产率达90.7%;通过Merchuk方程对两种体系的相图数据进行关联,拟合度都在0.997以上。随着PEG相对分子质量的增加,添加4%的［N2,2,2,2］BF4能替代部分PEG,使得双水相区域的面积逐渐增加,增大了成相剂的选择范围,有利于双水相体系的选择,为后续双水相分离生物分子奠定基础。     

响应面法优化离子液体双水相萃取木瓜蛋白酶

采用1-乙基/丁基/戊基/辛基-3-甲基咪唑醋酸盐{[C_nmim]Ac(n=2,4,6,8)}与K_2HPO4离子液体双水相体系对木瓜蛋白酶进行萃取分离。用浊点法测定双水相体系的双节线并采用Merchuk方程对数据进行拟合。考察各成相试剂及pH值对木瓜蛋白酶分配行为的影响,利用单因素试验和响应面法确定其离子液体双水相最佳萃取条件为:离子液体[C_8mim]Ac浓度为28.03%,K_2HPO_4浓度为20.08%,pH值为8.55。在该条件下,分配系数可达到11.65。     

咖啡果皮可溶性膳食纤维的制备及其表征

采用四种预处理方法,包括超声波、微波、湿磨、高压爆破,辅助纤维素酶提取咖啡果皮(CP,coffee peel)中的可溶性膳食纤维(SDF,soluble dietary fiber),利用上述实验组与不做预处理的对照组比较产品的得率及色差值,测定产品持水力、膨胀性等物理特性,并对产品的单糖组成、流变特性等进行表征。结果表明:不同预处理手段对SDF得率影响较明显,湿磨预处理的产品的得率最高,为14.65%,产品整体亮度适中,颜色红棕,适度偏黄,不同预处理下产品色差值差异显著(p<0.05);实验组SDF产品持水力、溶胀性高于对照组,吸油力低于对照组;红外光谱显示实验组与对照组的SDF产品均具有多糖的吸收峰,主要由鼠李糖、阿拉伯糖、塔罗糖、甘露糖、半乳糖5种单糖组成,预处理对SDF产品的热流性质影响较小,对流变特性影响较大,其黏度及剪切应力均有所减弱,所有样品都具有显著的假塑性。     

Box-Behnken响应面法优化[C_nPy]Cl(n=2,4,6)-K_2HPO_4双水相体系萃取木瓜蛋白酶

以[C_nPy]Cl(n=2,4,6)-K_2HPO_4离子液体双水相体系萃取木瓜蛋白酶。通过单因素实验研究了K2HPO4浓度、离子液体浓度、酶添加量、pH、温度对木瓜蛋白酶分配行为的影响。采用BoxBehnken响应面法优化萃取工艺,以酶活性回收率和分配系数的总评归一值(OD)为响应指标。最后运用SDS-PAGE电泳实验分析木瓜蛋白酶的纯化效果。结果表明:最佳萃取条件为0.35 g/mL K_2HPO_4,0.25 g/mL [C4Py]Cl,pH7.87,酶添加量2.17 mg/mL,温度30℃;在此条件下OD值高达0.8985。经双水相萃取后的木瓜蛋白酶的比活力为4120.17U/mg,与商品酶相比,纯化倍数达到1.88倍,且经SDS-PAGE电泳实验可观察到纯化后的酶杂条带明显减少。研究结果为该体系的萃取工艺参数优化以及高活力酶的制备提供理论指导。