低共熔溶剂双水相体系用于生物大分子的分离分析研究

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1、学校代号10532学号S1511009421分类号密级1硕士学位论文低共熔溶剂双水相体系用于生物大分子的分离分析研究学位申请人姓名张红梅1培养单位化学化工学院1导师姓名及职称王玉枝教授1学科专业化学1研究方向现代分离分析1论文提交日期2018年5月1学校代号：10532学号：S151100942密级：湖南大学硕士学位论文低共熔溶剂双水相体系用于生物大分子的分离分析研究学位申请人姓名：张红梅1导师姓名及职称：王玉枝教授1培养单位：化学化工学院1专业名称：化学1论文提交日期：2018年5月1论文答辩日期：2018年

2、5月1答辩委员会主席：聂舟教授1ApplicationandanalysisofdeepeutecticsolventbasedaqueousbisphasicsystemsforpartitioningbiomacromoleculesbyZHANGHongmeiB.S.(HunanUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofScienceinAnalyticalChemi

3、stryintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorWANGYuzhiJune,2018硕士学位论文摘要由于合成简易、成本低廉，低共熔溶剂(DeepEutecticSolvent，DES)在众多领域得到广泛应用，尤其是应用于双水相体系(AqueousBiphasicSystems，ABSs)。双水相体系是由两种水相溶的物质在一定浓度下分层形成，能够提供相对温和的环境，是一种绿色可持续性和环境友好型体系。通过大量的研究发现，基于低共熔溶剂的双水相体

4、系不仅萃取性能良好，而且能够保证分析物的完整性，使得分析物在萃取前后不会发生变性失活等现象。此外，该体系制备简单，易于大批量工业化生产。蛋白质和核酸是研究生命活动的重要物质，所以通过分离纯化制备其纯品显得至关重要。色素在纺织工业和食品工业等方面应用广泛，准确快速地检测违禁色素含量是保证食品安全的重要措施。本文成功合成各种新型低共熔溶剂，并结合新的成相盐构建一系列低共熔溶剂双水相体系，进一步探究了该体系萃取牛血清白蛋白、RNA和苋菜红的性能。主要研究内容如下：(1)基于二元和三元的低共熔溶剂双水相体系萃取分离蛋白

5、质本研究对比了二元和三元低共熔溶剂应用于双水相体系萃取分离蛋白质的性能差异，以牛血清白蛋白(BSA)作为目标蛋白进行萃取机理的探究。选用四甲基氯化铵(TMAC)作为氢键受体合成了四种二元和四种三元低共熔溶剂。通过相图可以发现二元低共熔溶剂的成相能力强于三元低共熔溶剂。其次，对比两者萃取能力可以发现，三元低共熔溶剂的萃取能力更佳。然后，选取四甲基氯化铵-尿素和四甲基氯化铵-尿素-甘油进行单因素实验，包括DES的质量、盐浓度、牛血清白蛋白的质量、温度和pH。优化萃取条件后，二元和三元低共熔溶剂的最佳萃取效率高达99

6、.31%和98.95%。但反萃取实验证明了三元低共熔溶剂具有更大的优势，反萃取效率为71.89%，而二元低共熔溶剂仅为21.02%。最后，运用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、圆二色谱(CD)、动态光散射(DLS)、透射电镜(TEM)进行了萃取机理的研究。所拟方法表明三元低共熔溶剂结合双水相体系萃取蛋白质具有一定的优势，为设计功能化低共熔溶剂提供了新思路。(2)基于聚乙二醇的低共熔溶剂双水相体系萃取分离RNA合成了16种基于聚乙二醇(PEG)和季铵盐的新型低共熔溶剂，结合双水相体系萃取分离RNA。全面评估了氢

7、键供体的分子量和含量、氢键受体的碳链长度和阴离子种类、成相盐的种类对成相的影响。其次，通过萃取RNA可以发现，PEG含量和分子量越小、季铵盐碳链长度越长和成相盐的疏水性越强越有利于II低共熔溶剂双水相体系用于生物大分子的分离分析研究萃取。然后，选取基于四丁基溴化铵(TBAB)/聚乙二醇600(PEG600)合成的低共熔溶剂[TBAB][PEG600]和Na2SO4的体系进行单因素实验，在最佳萃取条件下，RNA的萃取效率达到99.76%左右，且表明静电作用是萃取RNA的主要驱动力。因此，通过调节离子强度可以使得反

8、萃取效率达到85.19%到90.78%。此外，选择性萃取实验证明了86.19%RNA集中分布在下相，72.02%色素(Trp)主要分布在上相。最后，利用动态光散射和透射电镜进一步考察了萃取RNA的机理。本实验提出了低共熔溶剂双水相体系绿色高效萃取RNA的方法。(3)基于聚丙二醇的低共熔溶剂双水相体系萃取分离苋菜红本实验运用聚丙二醇400(PPG400)和四丁基溴化铵(TBAB)合成低共