原花青素B2-Al(Ⅲ)配位分子印跡聚合物的制備工藝

熊偉，付建平，韓曉丹，吳磊，李雄輝

江西省科學院應用化學研究所（南昌 330096）

原花青素是由兒茶素、表兒茶素及其沒食子酸酯通過C4—C6或C4—C8共價相聯組成的聚合體[1-2]，它能清除人體內過剩自由基，提高人體免疫力，可作為防癌、抗突變、防治心血管疾病藥物的主要有效成分和用作安全無毒的新型抗氧化劑[3-7]。原花青素B2是由2個表兒茶素聚合而成的二聚體，有研究表明，它是原花青素中抗氧化活性最強的單體，可作為衡量原花青素質量的標志性成分[8-9]。由于原花青素B2在聚合體中含量較低，而且與其他聚合體的結構和性質相近，這對其分離造成了極大的困難。因此，國內外關于原花青素B2單體等相關成熟的制備分離工藝還極少。

分子印跡聚合物是將功能單體在模板分子存在條件下進行交聯聚合，洗脫除去模板分子制得的聚合物，它在空間結構和功能基排布上具有與目標分子互補結構的空穴，對模板分子具有“記憶”功能，從而對目標分子具有可預定的選擇性[10-11]。大部分分子印跡聚合物的制備過程均在弱極性溶劑中進行[12]。從結構上分析，原花青素B2含有多個羥基，其極性較大而不易溶于非極性或弱極性溶劑。試驗在分子印跡聚合物的制備過程中引入金屬離子，利用金屬離子的配位作用，制備出具有較高選擇識別能力的配位分子印跡聚合物，在強極性溶液中選擇性吸附原花青素B2，從而擴大分子印跡技術的應用范圍。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原花青素B2對照品（天津市尖峰天然產物研究開發有限公司）；2-乙烯基吡啶、乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）、偶氮二環己基甲腈（ACCN）、硝酸鋁、硫酸銅、硫酸鋅、氯化鉀、氯化鈉、甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇等（均為分析純，天津市永大化學試劑有限公司）。

1.2 儀器與設備

Alliance E2695型高效液相色譜儀（美國Waters公司）；KQ-100B超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；RE52CS旋轉蒸發儀（上海亞榮生化科技有限公司）；JM-10002天平（余姚市紀銘稱重校驗設備公司）；高速萬能粉碎機（天津市泰斯特儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 原花青素B2-金屬配位分子印跡聚合物的制備

將模板分子原花青素B2、金屬離子、功能單體（2-乙烯基吡啶）加入溶劑中，超聲振蕩2 h，使金屬離子和原花青素B2充分配位。向溶液中加入交聯劑乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）和引發劑偶氮二環己基甲腈（ACCN），超聲振蕩20 min，充氮10 min后真空密封，60 ℃恒溫水浴熱引發聚合24 h，得到印跡聚合物。聚合物烘干后研磨粉碎過200目篩，于甲醇溶液中反復清洗除去過細顆粒。將得到的聚合物在索氏提取器中用乙酸/甲醇（體積比9∶1）的溶液抽提、洗脫模板分子原花青素B2，直至回流液中用高效液相色譜在280 nm處檢測不到為止；用4 mmol/L EDTA溶液洗滌除去殘留在聚合物中的金屬離子，最后用水和甲醇重復洗滌pH至中性，放入真空干燥箱中干燥，得到原花青素B2金屬配位分子印跡聚合物。以非配位印跡聚合物（不加金屬離子）和空白印跡聚合物（不加模板分子和金屬離子）為對照。以分子印跡聚合物對原花青素B2的吸附量為指標，研究不同金屬離子配位、交聯劑用量、功能單體用量、溶劑種類等對吸附性能的影響。

1.3.2 原花青素B2-金屬離子配位印跡聚合物吸附量的測定

精確稱取0.1 g待測金屬配位印跡聚合物置于25 mL具塞錐形瓶中，加入10 mL的原花青素B2甲醇溶液（濃度2～5 mg/mL），于37 ℃下恒溫振蕩吸附12 h，吸附平衡后離心取上清液，檢測其中原花青素B2濃度，并計算聚合物吸附量，計算如式（1）。

式中：Q為聚合物對原花青素B2吸附量，mg/g；C0為吸附前溶液中原花青素B2質量濃度，mg/mL；C1為吸附平衡后溶液中原花青素B2質量濃度，mg/mL；V為溶液體積，mL；m為分子印跡聚合物質量，g。

1.3.3 原花青素B2的檢測

采用RP-HPLC法檢測原花青素B2含量[13]，具體條件為：色譜柱，Hypersil ODS2；流動相，甲醇-2%冰醋酸，梯度洗脫；流速1 mL/min；檢測波長280 nm；柱溫35 ℃；進樣量20 μL。

2 結果與分析

2.1 金屬離子種類對印跡聚合物吸附量的影響

采用不同金屬離子與原花青素B2形成配位化合物，不同金屬離子對聚合物的吸附量影響見圖1。Al3+配位對原花青素B2的吸附效果最好，Zn2+、Cu2+次之，Na+、K+吸附效果較差。這可能是由于不同金屬離子與模板分子形成聚合物時的空間幾何構型不同，從而導致印跡聚合物對原花青素B2的結合能力不同。

圖1 金屬離子對印跡聚合物吸附量的影響

2.2 金屬離子用量對印跡聚合物吸附量的影響

在確定Al3+為配位離子的情況下，研究Al3+用量對印跡聚合物吸附量的影響，結果見圖2。隨著Al3+用量增加，吸附量呈現先增后減趨勢。這可能是由于一方面金屬離子增多，增加模板分子的配位機會，有利于吸附；而另一方面，其他雜質也有可能參與配位，與模板分子形成競爭。所以，Al3+與模板分子的摩爾比應控制在3∶1左右。

圖2 金屬離子用量對印跡聚合物吸附量的影響

2.3 溶劑種類對印跡聚合物吸附量的影響

不同溶劑種類對印跡聚合物吸附量的影響見圖3。甲醇的吸附效果最好，而丙酮和正丁醇的吸附效果較差。這說明選擇溶劑時，既要充分考慮溶劑對模板分子的溶解效果，從而不影響聚合過程，又要考慮溶劑極性大小對模板分子和功能單體結合的影響，所以溶劑選擇甲醇為宜。

圖3 溶劑種類對印跡聚合物吸附量的影響

2.4 交聯劑用量對印跡聚合物吸附量的影響

不同交聯劑用量對印跡聚合物吸附量的影響見圖4。隨著交聯劑用量增加，聚合物吸附量呈現先增后減趨勢。這是因為交聯劑（EGDMA）用量較小時，其結構松散，比表面積較大，聚合物的有效結合位點數目減少，從而降低聚合物的選擇識別能力和吸附容量；但是交聯劑用量過大時，會使聚合度過高，模板分子原花青素B2不易洗脫，吸附位點被占據，從而使吸附量下降。所以，交聯劑與模板分子的摩爾比取40∶1為宜。

圖4 交聯劑用量對印跡聚合物吸附量的影響

2.5 功能單體用量對印跡聚合物吸附量的影響

不同功能單體用量對印跡聚合物吸附量的影響見圖5。隨著功能單體用量增加，印跡聚合物的吸附量呈現先增后減趨勢。這是由于功能單體用量過少時，2-乙烯基吡啶與原花青素B2形成的結合位點少而且不穩定，但功能單體用量過大時，可能會引起自身的聚合，從而降低了具有選擇識別性的穩定結合位點的數目，并最終影響吸附效果。所以，功能單體2-乙烯基吡啶與模板分子原花青素B2的摩爾比取8∶1為宜。

圖5 功能單體用量對印跡聚合物吸附量的影響

2.6 不同印跡聚合物吸附性能的比較

考察在最優條件下制備的離子配位印跡聚合物、非配位印跡聚合物和空白印跡聚合物的吸附性能，結果見表1。3種聚合物中離子配位印跡聚合物的吸附量最高，是非配位印跡聚合物吸附容量的1.98倍，空白印跡聚合物的14.8倍，說明金屬離子的配位作用能顯著提高聚合物對原花青素B2的吸附量。

表1 不同印跡聚合物性能的比較

3 結論

以原花青B2為模板分子，結合Al3+的配位作用，2-乙烯基吡啶為功能單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）為交聯劑，偶氮二環己基甲腈（ACCN）為引發劑，甲醇為溶劑制備了原花青素-Al(Ⅲ)配位分子印跡聚合物。結果表明，n[模板分子（原花青素B2）]∶n[金屬配位化合物（Al3+）]∶n[功能單體（2-乙烯基吡啶）]∶n[交聯劑（EGDMA）]=1∶3∶8∶40時，制備的聚合物吸附效果最好。

利用Al3+配位作用在強極性溶液中制備原花青素B2-Al(Ⅲ)配位分子印跡聚合物，在吸附過程中顯示出良好的吸附性與選擇性，能顯著提高對模板分子的吸附性能，具有廣闊的市場應用和發展前景，并有望在其他活性成分的分離純化中推廣應用。