柠檬苦素分子印迹聚合物的制备及吸附性能研究文献综述

姓名

李志梅

学号

14403413

专业

食品质量与安全

指导教师

王海翔

课题名称

柠檬苦素分子印迹聚合物的制备及吸附性能研究

课题性质

radic;基础研究 应用课题 设计型 调研综述 理论研究

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

一、课题研究背景:

柠檬苦素（Limonin）及其类似物化合物是柑橘类水果呈现苦味的主要原因，一般在柑橘属植物果实中富集，尤以种子中浓度最高。纯品白色、味苦，结晶状。柠檬苦素具有抗肿瘤、昆虫拒食、抗病毒、镇痛、抗炎、催眠等多种生物活性。可用于功能性食品添加剂、抗癌食品、杀虫剂、饲料添加剂等。

分子印迹聚合物（MIP）是一种以印迹分子为模板而制备的对印迹分子具有独特识别能力的新型分离材料，具有预定的选择性、转移识别性、高度稳定性、耐酸耐碱等优点，在分子识别、生化富集、分离和检测等方面具有良好的应用前景，在诸多领域得到了迅速的发展。

分子印迹技术（MIT）的基本过程是：印迹分子与功能单体通过官能团的相互作用，在交联剂的作用下，通过引发剂引发或光/热引发，生成具有大孔、网状的高分子聚合物。加入洗脱剂，除去模板分子，留下与模板分子具有空间匹配结合位点的空穴。这些空穴可以与模板分子有效匹配，高效专一性的吸附，而其他分子由于结构、大小的不匹配无法被吸附。因此，用不同模板制备的分子印迹化合物就具有不同的结构及性质，利用这一特性，MIPs可进行专一性的分子识别。

分子印迹技术的分类：根据模板分子与功能单体形成聚合物时作用力的性质不同,分子印迹技术可分为共价键型、非共价键型以及共价键和非共价键共同作用型。(1)共价键型印迹分子和功能单体先预聚形成共价键型化合物,反应完成后再用洗脱剂打开共价键,洗出模板分子,得到印迹聚合物。这种方法得到的印迹聚合物中识别位点的形状以及功能基的精确排列与印迹分子互补,因此,特异识别性能好。但由于共价键作用较强,在分子识别过程中结合和解离速度比较慢,很难达到热力学平衡,不能应用于快速识别,且制备条件比较苛刻。(2)非共价键印迹分子与功能单体首先通过一种或几种非共价键作用组装成具有多个位点相互作用和确定关系的复合物,再依次加入交联剂和引发剂,通过聚合把这种作用固定下来,再通过淋洗洗去模板分子得到印迹聚合物。氢键作用在许多有机物之间极易形成,且比静电作用力更强,所以其选择性较好,是应用最多的结合方式,其次是静电作用力。

(3)共价键和非共价键共同作用型聚合时模板分子和功能单体同时通过共价键和非共价键相互作用,就得到了在空间精确固定排列的结合集团,这种合成方法在识别过程中由于共价键和非共价键的共同作用,吸附及离解速度较快,适用于快速识别。这种方法集共价键法和非攻击键法优点于一身,从而使得制备的印迹聚合物既有共价聚合物的识别专一性,也有非共价聚合物条件温和的优点。

脱苦处理是除去食品苦味的技术。食品中保留一部分苦味是保持产品特有风味必不可少的，但苦味过强就会影响产品的品质和销售，因此对有些食品进行苦味的脱除是必要的。目前脱苦处理广泛应用在柑橘类果汁、啤酒花、生物碱和苦味肽类上，脱苦方法常用吸附法，主要包括活性炭吸附、活性硅酸镁吸附、分子印迹聚合物吸附等。

二、拟研究或解决的问题：

(1)确定柠檬苦素的检测方法并绘制标准曲线；

(2)选择制备MIP合适的功能单体、交联剂、致孔剂，并选定制备方法；

(3)设计正交试验，通过对比吸附量，确定吸附性最好的聚合物的最佳制备工艺；

(4)研究MIP动力学吸附，等温吸附特性。

三、实验流程：

1.绘制柠檬苦素标准曲线

使用电子天平准确称量取柠檬苦素标准品100 mg（2mg）于容量瓶中，加入无水甲醇溶液，超声20 min后准确定容至100 mL，得到浓度为1 mg/mL的柠檬苦素标准溶液，备用。逐级稀释，分别得到浓度分别为0.5、0.25、0.125、0.075、0.0375mg/mL的柠檬苦素标准溶液各100 mL，超声20 min后备用。在波长lambda;=490 nm的条件下，以无水甲醇作为空白对照，采用紫外分光光度法测定吸光度并记录。以A为纵坐标，柠檬苦素标准溶液的浓度c（mg/ml）为横坐标，绘制标准曲线，得到吸光度与浓度的线性方程。

2.确定MIP的最佳制备工艺

①取柠檬苦素标准品、功能单体（MAA）、致孔剂(乙腈)一定量置于锥形瓶中，超声20min，密封后于5℃冰箱静置过夜；

②加入交联剂（EGDME）、引发剂（AIBN）在一定条件下，加热磁力搅拌24h；

③所得沉淀采用索氏提取法，使用萃取剂洗去聚合物表面的模板分子及未与模板分子等试剂材料发生聚合的功能单体，再用甲醇溶液洗涤，通过多次洗涤，除去聚合物中残留的乙酸。所得沉淀在50℃条件下干燥24h，即得分子印迹聚合物（MolecularlyImprinted Polymer，MIP），标记为MIP。

空白试验：不加入柠檬苦素，实验操作与MIP一致，即可制得NIP。

以聚和温度，单体用量及交联剂用量为3个因素，设计三因素三水平正交设计试验表。依据正交表，加入试剂制备出聚合物，通过比对9组分子印迹聚合物吸附量，并通过正交软件分析实验结果，确定吸附效果最好的聚合物的最佳制备工艺；

3.研究MIP的吸附动力学、等温吸附性能:

3.1吸附动力学实验

①配制0.5mg/ml的柠檬苦素标准溶液；

②取一定量最佳方案制备得到的MIP、NIP，各加入已配置好的柠檬苦素标准溶液，一定条件下振摇并定时取样。在检测波长为490nm的条件下，使用紫外分光光度计测定上清液中柠檬苦素的浓度变化，并记录结果；

③分析实验结果，研究吸附速率及吸附机理。

3.2等温吸附实验

①配制一定浓度梯度的柠檬苦素标准溶液；

②取一定量最佳方案制备得到的MIPs、NIPs，各加入已配置好的一定浓度梯度的柠檬苦素标准溶液，振摇一定时间。在检测波长为490nm的条件下，使用紫外分光光度计测定上清液中柠檬苦素的浓度变化，并记录结果；

③分析实验结果，绘制等温吸附线。

四、实验进度:

2018.3.5-2018.3.10实验准备阶段：确定课题，查找相关文献资料，设计实验过程；

2018.3.11-2018.4.4实验前期阶段：制备MIPs，并确定最佳配比；

2018.4.5-2018.5.5实验中期阶段：研究MIPs的吸附动力学、等温吸附及表面形态；

2018.5.6-2018.5.19实验后期阶段：整理实验数据, 撰写毕业论文及评阅、修改。

五、参考文献：

1.辣椒碱分子印迹聚合物的制备及其吸附性能孙净;彭宁；敖文祥；黄雪松 广东省食品学会第六次会员大会暨学术研讨会论文集 2012-03-30

2.新型诺氟沙星分子印迹聚合物的设计、合成及其吸附行为研究孔宇江苏大学 2016-04-01

3.辣椒碱分子印迹聚合物的合成研究 余远志，刘赫扬 浙江科技学院学报 2015-12-24 16：06

4.哌虫啶分子印迹聚合物的制备及吸附性能研究 张琬桐 哈尔滨工业大学 2015-06-01

5.分子印迹聚合物的制备方法及应用进展齐小玲,王悦秋,张朔瑶,魏双,邓安平化学研究与应用2009-04-15

6.柑橘属果汁脱苦方法研究进展叶富饶冯姣 饮料工业 2013-07-28

7.高效液相色谱法测定柑橘中的柠檬苦素类似物刘亮; 戚向阳; 董绪燕; 李蕙蕙; 刘传菊食品与发酵工业 2007-04-30

8.超高效液相色谱法快速并同时检测金柑中柠檬苦素和诺米林孟鹏郑宝东 中国食品学报 2013-02-08

9.喹诺酮类分子印迹聚合物微球的制备及选择吸附性能的研究 高燕哺 河南师范大学 2010-04

10.分子印迹技术的回顾现状与展望 赖家平; 何锡文; 郭洪声; 梁宏分析化学 2001-07-25

11.金柑柠檬苦素类化合物的提取纯化、结构鉴定及生物活性研究孟鹏福建农林大学2013-10-01