硼亲和吸附剂的构建及其在塔格糖制备体系中的应用

来源 :江南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:waich19870625
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塔格糖是一种功能性稀有糖,具有减轻体重、改善肠道菌群、控制血糖等生理功能,在食品、药品领域有良好的应用前景。现有的塔格糖商业化生产模式主要为化学法,需要添加大量的化学催化剂,下游处理困难。硼亲和材料能特异性可逆共价结合顺式二羟基结构,对塔格糖表现出更强的亲和性。利用这一原理,本研究基于前期研究,以本体聚合法制备的硼亲和吸附剂为填料,设计了填料柱辅助半乳糖异构化制备塔格糖催化体系,促进异构化效率并实现了对塔格糖的同步分离纯化。进一步的,使用反相悬浮聚合法,改进载体制备工艺,合成了具有丰富介孔结构的颗粒状硼亲和吸附剂。主要研究结果如下:首先,通过本体聚合法构建了以3-丙烯酰胺基苯硼酸为功能单体,以乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂的硼亲和吸附剂。对其理化性质和在半乳糖-塔格糖体系中的吸附-解吸行为进行了考察。研究发现:在1:1的半乳糖-塔格糖二元溶液中,其对塔格糖和半乳糖的吸附载量分别为59.35 mg/g和3.88 mg/g,表明构建的硼亲和吸附剂对塔格糖具有良好的吸附选择性。在盐酸水溶液中(pH~1.0),5 min内即可实现完全解吸,可从50%纯度的塔格糖溶液中纯化得到>85%的高纯度塔格糖溶液。其次,将构建的吸附剂以填料柱形式应用于定向辅助半乳糖异构化并同步分离纯化制备塔格糖。在传统单一碱催化条件下(60℃、pH 12.0、底物浓度50 g/L)反应50 min后,塔格糖产率最高达到25.40%,副产物生成率为20.46%。而在填料柱辅助异构化模式下,在70℃、pH 12.0和1:1的硼-糖比下反应240 min,此时塔格糖产率大幅提高至52.92%,副产物生成率降低至15.14%,研究结果表明硼亲和吸附剂可以明显提高塔格糖产率并抑制副产物的生成,此过程在6次循环制备过程中表现出良好的操作稳定性。最后,使用反相悬浮聚合法对硼亲和吸附剂的制备工艺进行了改进。沿用本体聚合的反应体系为分散相,以液体石蜡为连续相,司班80、吐温80为分散剂,在单体与交联剂摩尔比1:5,溶剂5 mL,水油比1:5,搅拌强度200 r/min 6 h,分散剂1.5%吐温80+1%司班80和温度60℃的最佳合成条件下,合成的吸附剂具有良好的球形外观,丰富的介孔结构;其对塔格糖和半乳糖的吸附载量分别为60.57 mg/g和4.72 mg/g。在辅助异构化的实验中,塔格糖生成率为54.29%,副产物生成率为16.19%,表明其具备本体聚合法制备吸附剂同样的催化功能。
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