芴甲氧羰基-D-色氨酸分子印迹聚合物的制备及吸附性能的研究

摘要

分子印迹技术作为一种全新的吸附方法，因其具备独特的特异性识别能力和较高的选择性，在诸多领域应用十分广泛。色氨酸作为一种必需氨基酸，广泛存在于小米、豆类、奶制品类、鱼类等富含蛋白质(含量0.2％)的食物中，海洋中也存在微量的色氨酸。色氨酸对于动植物的生长发育，治疗失眠、抑郁症、糙皮病等起着至关重要的作用，因而获取色氨酸具有重要意义。本文采用本体聚合的合成方法，以芴甲氧羰基-D-色氨酸(Fmoc-D-Trp)为印迹分子，丙烯酰胺(AM)为功能单体，二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)为交联剂，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，制备了芴甲氧羰基-D-色氨酸的分子印迹聚合物(MIPs)，并通过扫描电子显微镜(SEM)、热失重(TGA)、N2吸附实验及傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对其进行表征。实验结果表明：丙烯酰胺作为功能单体、功能单体/印迹分子摩尔比为4∶1、预聚合温度为0℃、溶剂用量3mL，交联剂用量1.88mL，引发剂用量25mg的合成条件下，获得的MIPs对Fmoc-D-Trp展现出良好的吸附能力，最大吸附量为2.767mg/g。在此基础上将MIPs作为吸附剂，采用静态和动态吸附的方法研究其吸附效果。
　　在静态吸附实验中，分别考察了吸附时间、吸附温度、吸附剂用量、样品浓度等条件对MIPs吸附效果的影响；实验结果表明：吸附时间8h，吸附温度15℃，吸附剂用量25mg，样品浓度0.05mg/mL的吸附条件下 MIPs的吸附效果最好，吸附量达3.253mg/g。
　　在动态吸附实验中，分别考察了样品浓度、样品种类及吸附剂用量对MIPs吸附效果的影响；实验结果表明：样品浓度为0.05mg/mL，溶质为Fmoc-D-Trp，吸附剂用量为24g时的条件下动态吸附效果最好，吸附质第一次出现在出口端时间to为4min，C0为0.00037mg/mL；破点时间tb为6-7min，Cb为0.0025mg/mL；吸附饱和时间te为35min，Ce为0.0513mg/mL；同时考察了Fmoc-D,L-Trp及结构类似物D-Phe的竞争吸附效果，结果表明：MIPs对 Fmoc-L-Trp和D-Phe只存在非特异性识别能力，对印迹分子Fmoc-D-Trp具有较强的特异性识别能力，吸附质第一次出现在出口端时间t0为2-3min，C0为0.00083-0.0022mg/mL；tb为5-6min，Cb为0.0025mg/mL；te为35min，Ce为0.0489-0.0513mg/mL。
　　在此基础上对吸附过程分别进行了Langmuir和Freundlich吸附等温式拟合，结果说明该吸附过程属于单分子层吸附，且每个结合位点吸附两个印迹分子。同时对吸附过程进行了动力学方程拟合，结果说明该吸附过程属于拟二级动力学模型吸附，相关系数R2=0.98。最后对吸附过程进行了Scatchard曲线拟合，结果表明MIPs存在两种类型结合位点，一类为特异性结合位点 KD,1=0.0647错误!未找到引用源。mol/mL，Qmax,1=6.038mmol/g，二类为非特异性结合位点KD,2=0.247错误!未找到引用源。mol/mL，Qmax,2=11.865mmol/g。

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第1章 绪论

1.1 分子印迹技术简介

1.2 MIPs的制备及其性能的影响因素

1.3 分子印迹技术的应用

1.4 分子印迹技术的研究展望

1.5 本文研究的意义和内容

第2章 实验部分

2.1 实验用品

2.2 MIPs的制备

2.3 Fmoc-D-Trp最大吸收波长及标准曲线测定

2.4 MIPs的表征方法

2.5 MIPs吸附性能的评价

2.6 本章小结

第3章 MIPs表征与吸附性能的研究

3.1 MIPs的表征

3.2 MIPs的制备

3.3 MIPs吸附性能的研究

3.4 本章小结

第4章 MIPs的吸附热力学与动力学研究

4.1 吸附过程的热力学分析

4.2 吸附动力学模型

4.3 MIPs吸附性能的Scatchard曲线拟合

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢