芝麻菜种子中硫代葡萄糖苷(Glucoerucin)的分离纯化工艺研究

摘要

十字花科植物含有大量的植物化学的有效成分，其中所含的硫代葡萄糖苷（通常简称为硫苷）是植物生长过程中所产生的含硫的次级代谢的产物。流行病学的研究表明，硫苷及其水解产物异硫氰酸酯是现阶段公认的具有预防癌症的发生和抗癌活性的天然活性成分之一。研究发现异硫氰酸酯不但可以抑制多种癌症细胞的形成，而且还能够提高机体组织中的谷胱甘肽的水平，还能够显著的提高Ⅱ型解毒酶的体内活性。考虑到硫苷的生物活性以及未来在临床和动物试验中的广泛应用，如何得到大量的高纯度的硫苷，来满足商业和市场领域的需求成为了研究的热点。
　　 本课题旨在研究出一条从芝麻菜的种子中分离纯化出高纯度硫苷Glucoerucin的工艺路径:通过悬浮聚合制备出PGMA树脂;对PGMA树脂进行改性修饰得到不同碱性离子交换树脂(PGMA-Ⅰ）;将所得的离子交换树脂与商业树脂进行比较用于Glucoerucin的吸附解吸和脱色性能研究;串联树脂柱色谱与制备型高效液相色谱结合对Glucoerucin进行分离纯化纯化，不同浓度的氨水和氯化钾用于树脂吸附硫苷后的解吸效果进行了比较;最后对Glucoerucin转化成Glucoraphanin的工艺进行研究。
　　 (1)优化了悬浮聚合制备PGMA树脂的条件:油水比1∶3;交联剂用量为单体GMA体积的40％;搅拌转速介于200-300r/min之间;致孔剂的用量占单体比例的125％，其中正庚烷占50％。
　　 (2)优化了PGMA树脂化学修饰改性的条件，制备出了三种阴离子交换树脂PGMA-Ⅰ树脂微球、PGMA-Ⅱ树脂微球、PGMA-Ⅲ树脂微球。反应温度90℃/55℃/90℃，反应时间12h，乙二胺/二乙胺/三乙胺与环氧值的摩尔比30∶1时，得到的PGMA-Ⅰ/PGMA-Ⅱ/PGMA-Ⅲ树脂的离子交换容量最大可达1.95mmol/g/1.89mmol/g/1.99 mmol/g。
　　 (3)对比九种树脂对Glucoerucin的吸附解吸性能，筛选出PGMA-Ⅲ树脂用于Glucoerucin的初步分离。最大吸附量约为60mg/g，吸附达到平衡的时间为2.5h，最大解吸率约为81％。对PGMA-Ⅲ树脂的吸附等温线与吸附动力学曲线进行拟合得出:Freundlich吸附模型能更好的描述PGMA-Ⅲ树脂对硫苷Glucoerucin的吸附性能，吸附过程不仅是单分子层的，也包括双分子层的吸附，二级动力学方程模型更适合描述PGMA-Ⅲ树脂吸附硫苷Glucoerucin的吸附速率。
　　 对比四种树脂对Glucoerucin粗提液的脱色性能发现:PGMA树脂几乎不吸附硫苷，但具有很强的脱色效果。因此筛选出PGMA树脂可以用于Glucoerucin粗提液的脱色。
　　 (4)将筛选出的PGMA树脂用于粗提液脱色， PGMA-Ⅲ树脂用于分离Glucoerucin，串联树脂色谱柱用于Glucoemcin粗提液的脱色及分离纯化，氨水溶液与氯化钾溶液用于离子交换树脂的解吸。氨水解吸与氯化钾解吸相比，纯度和收率都有明显提高，而且解决了脱盐的困难和成本。因此选取氨水用于Glucoerucin的解吸操作。
　　 为了获得高纯度的产品，用制备色谱对上述产品进一步纯化，当流动相中甲醇的比例为5％，流速8ml/min，上样量为150mg时，得到纯度大于95％，收率大于90％的产品。
　　 (5)研究了由芝麻菜苷Glucoerucin的粗提液通过用双氧水将其氧化为Glucoraphanin的工艺:双氧水与Glucoerucin的摩尔比为3∶1，氧化温度60℃，氧化时间为50min。通过优化最终Glucoerucin氧化成Glucoraphanin的氧化率可以达到92.91％。
　　 同时对氧化得到的Glucoraphanin通过制备色谱进行纯化，制备色谱得到高纯度Glucoraphanin产品的工艺参数如下:流动相2％的甲醇，流速8ml/min，进样量100mg。按照此条件可以得到纯度大于95％和收率大于91％的Glucoraphanin产品。

目录

声明

学位论文数据集

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 硫苷(GSLs)

1．2．1 硫苷(GSLs)简介

1．2．2 硫苷的化学结构及分类

1．2．3 硫苷的降解过程及降解产物

1．2．4 硫苷及异硫酸氰酸酯的生物活性

1．2．5 硫苷的提取及其分离纯化方法

1．2．6 硫苷的检测方法及其研究进展

1．2．7 硫苷的降解产物之间的转化路径

1．3 离子交换吸附技术

1．3．1 离子交换吸附

1．3．2 在天然产物分离中的应用

1．3．3 树脂的化学修饰改性

1．4 制备色谱技术

1．4．1 制备色谱(PHPLC)

1．4．2 应用于天然产物中的分离与纯化

1．5 选课题的意义及研究的主要内容

1．5．1 课题的意义

1．5．2 课题的研究主要内容

第二章 PGMA及其改性修饰树脂的制备及表征

2．1 引言

2．2 相关理论

2．3 主要试剂和仪器

2．4 实验的方法

2．4．1 PGMA树脂微球的制备

2．4．2 PGMA树脂微球的表征

2．4．3 PGMA-Ⅰ，PGMA-Ⅱ和PGMA-Ⅲ树脂微球的制备

2．4．4 PGMA-Ⅰ，PGMA-Ⅱ和PGMA-Ⅲ树脂微球的表征

2．5 实验结果与讨论

2．5．1 PGMA树脂微球制备参数工艺的考察

2．5．2 PGMA微球的表征

2．5．3 PGMA-Ⅰ，PGMA-Ⅱ和PGMA-Ⅲ微球的偶联反应条件优化

2．5．4 PGMA-Ⅰ，PGMA-Ⅱ和PGMA-Ⅲ微球的表征

2．6 本章小结

第三章 制备的微球应用于芝麻菜籽中Glucoerucin的分离纯化研究

3．1 引言

3．2 相关理论

3．2．1 吸附量、吸附率和解吸率

3．2．2 吸附等温线

3．2．3 吸附动力学曲线

3．2．4 脱色率

3．3 主要试剂和仪器

3．4 实验方法

3．4．1 Glucoerucin的粗提液的制备

3．4．2 Glucoerucin液相条件的确定

3．4．3 对照品Glucoerucin溶液的配置

3．4．4 绘制Glucoerucin的标准曲线

3．4．5 Glucoerucin的静态吸附与解吸性能研究

3．4．6 动态吸附与解吸性能研究

3．4．7 Glueoenlcin粗提液的脱色性能研究

3．5 结果与讨论

3．5．1 静态吸附与解吸

3．5．2 动态吸附与解吸

3．5．3 脱色性能的研究

3．6 本章小结

第四章 柱色谱与制备色谱结合应用于Glucoerucin的分离纯化工艺研究

4．1 引言

4．2 相关理论

4．3 主要试剂及仪器

4．4 试验方法

4．4．1 串联树脂柱的应用

4．4．2 反相制备色谱进行纯化Giucoerucin

4．5 结果讨论

4．5．1 串联树脂柱色谱用于分离纯化Glucoerucin的工艺研究

4．5．2 制备色谱纯化Glucoerucin的条件的优化

4．5．3 产品的结构鉴定

4．5．4 与文献中方法比较

4．6 本章小结

第五章 利用Glucoerucin(GER)生产Glucoraphanin(GRA)的工艺研究

5．1 引言

5．2 相关理论

5．3 主要试剂和仪器

5．4 实验方法

5．4．1 配制H2O2溶液

5．4．2 Glucoerucin粗品溶液的配置

5．4．3 Glucoerucin和Glucoraphanin液相条件的确定

5．4．4 Glucoraphanin对照品溶液的配置

5．4．5 绘制标准曲线

5．4．6 优化制备色谱纯化Glucoraphanin的条件

5．5 结果与讨论

5．5．1 Glucoerucin氧化成Glucoraphanin工艺参数的考察

5．5．2 制备色谱纯化Glucoraphanin的条件优化

5．5．3 Glucoraphanin结构的确定

5．6 本章小结

第六章 结论

参考文献

研究成果及发表的学术论文

致谢

作者和导师简介