萃取桃胶中亲酯性维生素的杂化硅胶及其制备方法和萃取方法
阅读说明：本技术 萃取桃胶中亲酯性维生素的杂化硅胶及其制备方法和萃取方法 (Hybrid silica gel for extracting lipophilic vitamins in peach gum and preparation method and extraction method thereof ) 是由 王婷婷 仇丹 周建立 陈易晖 李勰 李露青 方科益 汪尚游 *** 于 2019-12-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,无水乙醇为溶剂,采用四乙氧基硅烷(TEOS)和氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵一部法合成表面含有碳链的杂化硅胶材料,该含有碳链的杂化硅胶材料具有萃取脂溶性维生素的功能,且萃取效高。(The invention discloses a hybrid silica gel material with a surface containing carbon chains, which is synthesized by using hexadecyl trimethyl ammonium bromide (CTAB) as a template agent and absolute ethyl alcohol as a solvent and adopting Tetraethoxysilane (TEOS) and aminopropyl triethoxysilane (APTES) dimethyl octadecyl [ 3-trimethoxy silicon propyl ] ammonium chloride through a part of method.)
技术领域
本发明涉及杂化硅胶，具体涉及一种萃取桃胶中亲酯性维生素的杂化硅胶及其制备方法和萃取方法。
背景技术
维生素是人和动物为维持正常的生理功能而必须从食物中获得的一类微量有机物质，在人体生长、代谢、发育过程中发挥着重要的作用。维生素根据其溶解性可以分为脂溶性维生素和水溶性维生素。其中，脂溶性维生素是指不溶于水而溶解于脂类及有机溶剂中的维生素，包括维生素A、D、E、K。目前维生素的测定方法主要采用液液萃取技术，即通过有机溶剂将脂溶性维生素萃取出来，然后用氮气吹干，再用液相色谱(HPLC)的流动相重溶。该种方法不仅费时、费力，而且涉及到大量的有机溶剂。
固相萃取技术(SPE)是采用选择性吸附、选择性洗脱的方式对样品进行富集、分离、纯化，包括液相和固相的物理萃取过程，不仅适于萃取富集食品和环境水样中痕量有机化合物，而且适合生物样品中痕量被测定组分的富集。与液液萃取相比，SPE在测定过程中涉及的有机溶剂较少，而且操作过程简单。
桃胶为蔷薇科植物桃或山桃等植物树干受机械损伤(如虫咬、切伤等)或致病后分泌出来的胶质半透明物质，又名桃油，桃脂。据《唐本草》记载：味甘苦，平，无毒。近年来，用于治疗***结石、辅助治疗白血病、糖尿病效果明显，对疼痛、血淋、痢疾等均有疗效。桃胶可作为食品添加剂，具有改变食品物性的功能；长期食用，具有美容养颜、控血糖、降血脂、补脑益智的作用；还可以利用其胶黏的功能特性，运用到书面粘裱和纸品胶粘等。目前，桃胶中营养物质报道最多的是多糖、蛋白质，关于其是否含有维生素未见报道。
杂化硅胶材料作为固相萃取吸附剂可以选择性吸附不同物质，因此，通过采用改性的杂化硅胶进行对桃胶中不同种类的维生素进行萃取可以解决当前维生素测定中液液萃取存在的问题，并为SPE测定技术提供回收率较高的新型吸附剂。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种用于萃取桃胶中亲酯性维生素的杂化硅胶。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于萃取桃胶中亲酯性维生素的杂化硅胶，其特征在于，该杂化硅胶支链上含有疏水性碳链，其化学结构式基本单元为：
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种用于萃取桃胶中亲酯性维生素的杂化硅胶的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于萃取桃胶中亲酯性维生素的杂化硅胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)无水乙醇作为溶剂，加入十六烷基三甲基溴化铵、四乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷及二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵；
2)通过加入水，将上述混合物反应生成表面含有碳链的杂化硅胶材料；
3)用无水乙醇洗净；
该杂化硅胶采用十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，通过四乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷及二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵杂化而成，四乙氧基硅烷及氨丙基三乙氧基硅烷合成的杂化硅胶材料因不带有疏水性碳链，因此保留亲酯性维生素的能力不强，其吸附效果较差，通过采用二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵改性，含有碳链的杂化硅胶材料吸附亲酯性维生素的能力增强，提高了萃取效率。
二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵与四乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷通过硅氧基水解缩合形成Si-O-Si结构，作为杂化硅胶材料的骨架。
作为优选，所述步骤2)的反应条件为：在28～35℃下将混合物加热直至十六烷基三甲基溴化铵完全溶解，在38～45℃下反应20～40h生成杂化硅胶材料。
作为优选，所述步骤1)中，添加的氨丙基三乙氧基硅烷与四乙氧基硅烷的体积比为：0.9～1.2，添加的二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵与四乙氧基硅烷的比例≤1.52g：1mL。
氨丙基三乙氧基硅烷与四乙氧基硅烷的体积比为：0.9～1.2，可以较好的形成杂化硅胶结构。
二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵与四乙氧基硅烷的比例≤1.52g：1mL，经过多次试验，随着二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵含量的增加，杂化硅胶的白色逐渐变淡，当二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵与四乙氧基硅烷的比例大于1.52g：1mL时，不能聚合成杂化硅胶材料，因此二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵与四乙氧基硅烷的比例≤1.52g：1mL。
本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种萃取桃胶中亲酯性维生素的杂化硅胶的萃取方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种萃取桃胶中亲酯性维生素的杂化硅胶的萃取方法，其特征在于：将制备好的杂化硅胶萃取柱活化，将脂溶性维生素标准品加入在桃胶的提取液中，且使桃胶提取液的甲醇浓度(v/v)≤40％，每个样品浓度均为0.0001～0.1mg/mL，上样1mL，以1mL/min的流速流过固相萃取柱，完成上样；用含有80％～90％(v/v)甲醇的pH为10.0～12.0的缓冲溶液洗脱得到脂溶性维生素。
作为优选，杂化硅胶萃取柱分别以5.0mL甲醇、5.0mL水活化。
作为优选，脂溶性维生素的回收率≥85％。
作为优选，将杂化硅胶粉末装入带5μm孔径下筛板的3mL柱管中，填入20μm孔径上筛板后压实。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1)以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂，无水乙醇为溶剂，采用四乙氧基硅烷(TEOS)、氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)及二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵一步法合成表面含有疏水性碳链的杂化硅胶材料，该含有疏水性碳链的杂化硅胶材料具有萃取脂溶性维生素的功能，满足桃胶中脂溶性维生素的萃取及测定，与传统的液液萃取相比，固相萃取方法在测定过程中涉及的有机溶剂较少，而且操作过程简单。
2)该疏水性杂化硅胶对脂溶性维生素的吸附具有良好的效果，回收率≥85％。
附图说明
图1为本发明杂化硅胶的制备示意图；
图2中a为未经二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵修饰的杂化硅胶材料的红外光谱分析图；b为经二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵修饰的杂化硅胶材料的红外光谱分析图；
图3为本发明实施例5杂化硅胶材料作为固相萃取柱萃取桃胶中维生素D3的色谱图。峰1：为维生素D2，作为内标；峰2：为维生素D3，浓度为0.0004mg/mL；
图4为本发明实施例1杂化硅胶材料作为固相萃取柱萃取桃胶中维生素A的色谱图。峰1：为维生素A，浓度为0.02mg/mL；
图5为本发明杂化硅胶的扫描电镜照片(×3500)。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例1～10杂化硅胶的制备方法：称取320mg十六烷基三甲基溴化铵于50mL塑料离心管中，加4.48mL四乙氧基硅烷、4.72mL氨丙基三乙氧基硅烷，4000mg二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵和8.7mL无水乙醇，用漩涡混合器振荡，随后在30℃水浴，直到十六烷基三甲基溴化铵完全溶解，再加1.28mL水后用漩涡混合器振荡混合，于40℃水浴反应24h生成杂化硅胶材料。
对比例1为不添加二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵的杂化硅胶。
萃取柱的制备：将杂化硅胶粉末装入带5μm孔径下筛板的3mL柱管中，填入20μm孔径上筛板后压实。
桃胶样品的制备：
1)桃胶原胶的处理
将桃胶原胶置于冷水浸泡24h润涨，用清水反复冲洗，取洗净的原胶，放入真空干燥箱，80℃下干燥，然后用多用植物粉碎机粉碎，粉碎后使用80目筛网多次的过滤获得桃胶粉末。
2)桃胶中脂溶性维生素提取方法(针对维生素A和D)
准确称取2～5g桃胶粉末于150mL平底烧瓶中，加入约20mL温水，再加入1.0g抗坏血酸和0.1g BHT(2,6-二叔丁基对甲基苯酚)，混合均匀，加入30mL甲醇，加入10～20mL50％(v/v)氢氧化钾水溶液，边加边振，混匀后于80℃恒温水浴震荡回流皂化30min，皂化后立即用冷水冷却至室温，用浓盐酸调pH到中性。
3)桃胶提取液中加入维生素A和D混合标准样品，用水稀释桃胶提取液到甲醇浓度(v/v)≤40％。脂溶性维生素的萃取：装好杂化硅胶材料的固相萃取柱，分别以5.0mL甲醇、5.0mL水活化。每个样品浓度均为0.0001～0.1mg/mL，上样1mL，以1mL/min的流速流过固相萃取柱，完成上样；随后，用<40％(v/v)甲醇水溶液淋洗，洗去杂质；再用含有2mL，80％～90％(v/v)甲醇的pH 10.0～12.0的缓冲溶液洗脱。
HPLC分析测试及回收率测定：收集流出的样品，然后用HPLC分析测试及回收率测定。
实施例与对比例萃取柱的制备、所采用的样品、萃取柱的活化以及上样的条件相同。
通过表1可以得出，对比例1的杂化硅胶中因不含有碳链，在满足洗脱的条件下因该杂化硅胶不具有吸附脂溶性维生素的能力，故采用HPLC检测时没有检测到A和D；实施例1到实施例10为含有疏水性碳链的杂化硅胶，对脂溶性维生素具有保留能力，因此采用HPLC检测时检测到脂溶性维生素说明该杂化硅胶具有吸附脂溶性维生素的能力，实施例1到实施例8是满足洗脱的条件下，脂溶性维生素的回收率≥85％，说明该杂化硅胶具有优异的吸附能力。实施例9和实施例10采用其他洗脱条件，HPLC检测到A和D，但回收率分别只有35％和32％，说明洗脱效果很差。
从图2中a、b的红外图谱中可以看出2853和2926cm-1为-CH2-的对称伸缩振动和反对称伸缩振动，经二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵修饰的杂化硅胶材料由于含有长的碳链C18，因此b中该两处峰的吸收强度比未经二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵修饰的吸收强度高，说明二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵被较好地合成在杂化硅胶中。
从图5中可以看出本发明杂化硅胶由粒径为1～5μm的小球链接形成多孔性杂化硅胶，孔约为2～3μm。粒径为1～5μm的小球形态增加了吸附脂溶性维生素的比表面积，同时小球与小球之间的孔隙提高了通透性，利于溶剂的通过。
表1本发明实施例与对比例在不同洗脱条件下的维生素检测及回收率测试
