一種殼聚糖鍵合有機-硅膠雜化整體柱及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及化學領域，具體涉及殼聚糖鍵合有機-硅膠雜化整體柱及其制備方法。
【背景技術】
[0002]糖是原料乳中主要的碳水化物，單糖和二糖等糖類對于神經系統，皮膚紋理、骨骼等的形成有重要作用，如經消化的乳糖能促進腦苷脂類和粘多糖類的生成，對于嬰幼兒腦部的發育至關重要。原料乳與乳制品中的碳水化合物的質量控制具有重要意義。
[0003]目前單糖和二糖等糖類測定方法主要有酶法、直接滴定法、直接比色法、近紅外光譜法、旋光法、高效液相色譜法、毛細管電泳法等。現行的關于糖檢測的標準中推薦的化學分析法是萊因-埃農氏法(GB 5413.5-2010)，由于滴定條件不易控制且終點不易判定，操作繁瑣，無法避免其他還原糖的干擾，僅適于測定原料奶和成分簡單的乳制品中的乳糖含量。比色法測定乳粉中糖含量，操作簡單，需要的樣品量及試劑量較少，僅適用于少量多批次原料乳和成分簡單的乳制品樣品的測定。近紅外光漫反射光譜技術分析測定單糖和二糖等糖類含量，快速、低成本、無需樣品預處理且可同時無損測量多種成分，但需要建立涵蓋不同濃度范圍的不同模型，對未知樣品光譜的適用性進行判斷。高效液相色譜法(HPLC)廣泛用于糖類組分的分析，是我國現行的關于乳糖檢測的標準(GB5413.5-2010)之一，采用氨基柱，基于與乳糖的氫鍵和極性作用，良好地分離乳糖，可同時測定多種組分，對乳糖有良好的選擇性。氨基修飾的色譜柱，是實現糖類物質高效分離的可行途徑之一。
[0004]殼聚糖，化學名為聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，具有η個帶有氨基基團的類似葡萄糖的六元環結構，具有豐富的羥基、氨基和親水性，在特定的條件下，殼聚糖能發生酰基化、羧甲基化、縮合和絡合等化學反應，可生成各種具有不同性能的、穩定的殼聚糖衍生物，能夠提供氫鍵、親水作用，可提高固定相對極性單糖和二糖等糖類的選擇性；多面體低聚倍半硅氧烷作為一種新型立體結構的功能材料，擁有納米孔籠狀構型，吸附作用強、生物兼容性良好，對待測物質高效富集及分離具有明顯優勢。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供一種適用于親水性強的單糖和二糖等糖類分析和分離的殼聚糖鍵合有機-硅膠雜化整體柱。
[0006]為實現上述目的，本發明提供一種殼聚糖鍵合有機-硅膠雜化整體柱，其特征在于，由如下質量百分比的各組分與殼聚糖結合制備得到:帶有酰胺基團的功能單體24% ;籠狀聚倍半硅氧烷交聯劑6% ;引發劑1.0% ;致孔劑69.0%。
[0007]所述帶有酰胺基團的功能單體為丙烯酰胺；
任選的，所述籠狀聚倍半硅氧烷交聯劑為甲基丙烯酸甲酯基籠狀聚倍半硅氧烷； 任選的，所述引發劑為偶氮二異丁腈；
任選的，所述致孔劑為甲苯和十二醇的混合物；其中甲苯:十二醇的質量比為25:44 ； 任選的，所述殼聚糖為中脫乙酰度殼聚糖。
[0008]所述殼聚糖鍵合有機-硅膠雜化整體柱，由如下步驟制備得到，
(1)將帶有酰胺基團的功能單體、籠狀聚倍半硅氧烷交聯劑、引發劑和致孔劑混合配制成聚合反應溶液，在氮氣氣氛中于室溫下超聲處理15 min得到處理后的聚合反應溶液；
(2)在室溫下將所得處理后的聚合反應溶液均勻注入乙烯基衍生化處理的石英毛細管，密封，加熱反應；
(3)將步驟(2)所得的整體柱用甲醇通開，再以甲醇沖洗步驟2)得到的整體柱I小時，然后通入過濾的殼聚糖和甲醛的水溶液，加熱反應，得到所述聚合物整體柱。
[0009]所述步驟(2)中，加熱反應為在60°C條件下加熱反應12小時。
[0010]所述步驟(3)為，將步驟(2)所得的整體柱用甲醇在20Mpa壓力下通開，再以甲醇在0.10 mL/min的流速下沖洗步驟2)得到的整體柱I小時，然后以0.05 mL/min的流速通入過濾的殼聚糖和甲醛的水溶液15min，在70°C條件下加熱反應15min，得到所述聚合物整體柱。
[0011]所述過濾的殼聚糖和甲醛的水溶液中兩者的摩爾比為1:1。
[0012]本發明還保護所述殼聚糖鍵合有機-硅膠雜化整體柱的制備方法，包括如下步驟:
(1)將帶有酰胺基團的功能單體、籠狀聚倍半硅氧烷交聯劑、引發劑和致孔劑混合配制成聚合反應溶液，在氮氣氣氛中于室溫下超聲處理15 min得到處理后的聚合反應溶液；
(2)在室溫下將所得處理后的聚合反應溶液均勻注入乙烯基衍生化處理的石英毛細管，密封，加熱反應；
(3)將步驟(2)所得的整體柱用甲醇通開，再以甲醇沖洗步驟2)得到的整體柱I小時，然后通入過濾的殼聚糖和甲醛的水溶液，加熱反應，得到所述聚合物整體柱。
[0013]所述步驟(2)中，加熱反應為在60°C條件下加熱反應12小時。
[0014]所述步驟(3)為，將步驟(2)所得的整體柱用甲醇在20Mpa壓力下通開，再以甲醇在0.10 mL/min的流速下沖洗步驟2)得到的整體柱I小時，然后以0.05 mL/min的流速通入過濾的殼聚糖和甲醛的水溶液15min，在70°C條件下加熱反應15min，得到所述聚合物整體柱。
[0015]所述過濾的殼聚糖和甲醛的水溶液中兩者的摩爾比為1:1。
[0016]所述的帶有酰胺基團的功能單體為丙烯酰胺，籠狀聚倍半硅氧烷交聯劑為甲基丙烯酸甲酯基籠狀聚倍半硅氧烷，致孔劑為甲苯和十二醇的混合物，引發劑為偶氮二異丁腈，所述殼聚糖為中脫乙酰度殼聚糖；
本發明的技術方案中，單體提供不飽和雙鍵，與交聯劑雙鍵聚合，形成交聯結構的聚合體。引發劑用于引發聚合反應，致孔劑用于制造微柱中的微孔，已通過待測物質。丙烯酰胺單體提供雙鍵和酰胺基團，其中酰胺基團和殼聚糖的氨基在醛基的作用下可產生人居交聯，實現殼聚糖的固定化。
[0017]所述殼聚糖鍵合有機-硅膠雜化整體柱的組成配方中各組分占總組成質量的百分比為:帶有酰胺基團的功能單體和聚籠型硅氧烷交聯劑兩者總量占30.0%，其中籠狀聚倍半硅氧烷交聯劑的用量為總組成質量的6.0% ;引發劑占1.0% ;致孔劑占69.0%，其中甲苯用量占總組成質量的25.0%。
[0018]本發明所述殼聚糖鍵合有機-硅膠雜化整體柱是一種殼聚糖柱后熱聚縮合修飾的有機-硅膠雜化整體柱，先由帶有酰胺基團的功能單體和聚籠型硅氧烷交聯劑一步聚合反應制備，所述的一步聚合產物在甲醛存在下與殼聚糖產生胺醛熱聚縮合反應，柱后修飾殼聚糖而制得；
所述的殼聚糖鍵合有機-硅膠雜化整體柱具有納米孔籠狀型硅氧烷結構，比表面作用強、生物兼容性良好，通過柱后鍵合殼聚糖，具有豐富的羥基和氨基，能夠提供豐富的氫鍵、親水作用，適用于親水性強的單糖和二糖等糖類分析和分離。
[0019]本發明的顯著優點在于:
單糖和二糖等糖類在C18等疏水性反相色譜柱上保留作用小，現有的HPLC主要基于氨基柱固定相上的氨基與糖類物質中的羥基作用進行乳糖分離。普通氨基柱主要通過在硅膠填料表面鍵合氨基硅氧烷實現，所制備的硅膠填料比表面積大小一般在200-300 m2/g范圍，且所鍵合的硅氧烷分子結構中只帶有一個氨基基團。本發明將殼聚糖與聚籠型硅氧烷交聯聚合的有機-硅膠雜化整體柱相結合，所制備的有機-硅膠雜化整體柱具有聚籠型硅氧烷所具備的納米孔3D聚籠結構，比表面積可高達1000-1500 m2/g，而且所應用的籠狀聚倍半硅氧烷分子表面具有η (η=8-12)個活性反應位點，可以與丙烯酰胺結合引入大量的酰胺基團，基于甲醛與酰胺基團的熱聚縮合作用，與帶有乙酰胺基團的中脫乙酰度殼聚糖快速熱聚縮合，