功能化离子液体双水相体系分离纯化麻类作物活性成分的研究

As a green solvent, ionic liquids (ILs) are widely used in extraction and preconcentration of native ingredients from plant. Functionalized ionic liquid (FIL) with low viscosity used to extract these constituents has the advantage of easy separation of target materials from the extractant. We construct the model of quantitative structure-property relationship (QSPR) based on the structure of IL and viscosity data. This model can forecast the viscosity of the IL possessing specific structure, making it more convenient for screening and synthetizing the IL with low viscosity. A serial of ILs with low viscosity will be synthesized and then used to construct aqueous two-phase system (ATPS), the phase equilibrium parameters of ATPS are studied. The ATPS will be used to extract and purify active ingredients of chlorogenic acid (CGA) in ramie, lignan in flax and flavonoids in kender. The influencing parameters of temperature and pH are investigated to obtain the optimal technological conditions. The extraction mechanisms of kinetics, thermodynamics, acting force, microstate et al. are investigated. After extraction being finished, IL and salt are recycled. This green and efficient IL-ATPS can provide theoretical and practical support for separation and purification of active ingredients in bast fiber crop in scale-up production.

作为一种绿色的溶剂，离子液体被广泛地应用于萃取、富集植物中的天然活性成分。低粘度的功能化离子液体用于萃取这些组分，更有利于萃取剂与被萃取目标物质的分离。在综合前期离子液体研究的基础上，我们根据离子液体的结构和粘度数据，建立相关的定量结构-性质关系（QSPR）模型，对具有特定结构的离子液体进行粘度的预测，方便低粘度离子液体的筛选和合成。将拟合成出的低粘度离子液体与盐构建出离子液体双水相体系，研究体系的相平衡参数。将离子液体双水相体系应用于萃取、分离和纯化麻类作物中的活性成分苎麻绿原酸、亚麻木酚素和罗布麻黄酮，考察温度、pH值等因素的影响，得出最佳工艺条件。同时研究整个过程萃取机理，包括热力学、动力学参数、各种萃取作用力以及物质结合的微观状态等。萃取完成后，对离子液体和盐进行回收利用。该绿色、高效的离子液体双水相体系能为大规模分离和纯化麻类作物活性成分提供理论和实践支持。

作为一类“绿色”的新型溶剂，离子液体具有不挥发、不可燃以及溶解性好等特性，因此在萃取分离领域具有代替传统有机溶剂的应用潜力。本项目主要研究内容是制备一系列的常规离子液体和功能化离子液体（低粘度离子液体、氨基酸离子液体、酸性离子液体、磁性离子液体等）并进行相关表征。将离子液体与无机盐构建双水相体系，研究了双水相体系的相平衡数据，包括双节线、系线等，并采用经验公式对数据进行了拟合。将构建的双水相体系应用于萃取和分离麻类作物或其它植物样品中的活性成分，同时对目标物质与离子液体进行分离，实现离子液体等组分的回收利用。. 本项目研究了基于离子液体的萃取体系，主要结果如下：（1）采用常规离子液体和低粘度的功能化离子液体分别超声协助萃取罗布麻黄酮和亚麻木酚素，再构建离子液体双水相体系对目标物质进行富集和初步纯化。罗布麻黄酮萃和亚麻木酚素萃取效率都超过了93%，采用正丁醇对离子液体进行反萃取时反萃取效率达到80%以上。（2）采用酸性功能化离子液体对苎麻绿原酸进行萃取，并采用双水相体系萃绿原酸进行初步纯化，在最佳萃取条件下，绿原酸萃取产率为2.368 mg/g，采用双水相体系进行初步分离和纯化，最大的萃取效率为96.18%。（3）采用磁性离子液体作为萃取剂萃取青风藤中的青藤碱，在最佳优化条件下，最佳提取率为10.57 mg/g，采用反胶束萃取纯化青藤碱，青藤碱的纯度达到了82.6%，相比较于粗提液提高了近1倍。（4）构建出基于胆碱氨基酸的离子液体双水相体系，应用于同时提取回收椪柑皮中的黄酮和果胶，总黄酮和果胶的得率分别是1.26%和12.85%，用反溶剂乙醇稀释和冷却的方法进一步纯化回收黄酮。. 本项目将各种离子液体应用于萃取、分离和纯化各种天然产物活性成分物质，同时对萃取成分进行进一步的分离和纯化。这些过程具有绿色环保、操作简单、目标物质萃取效率等优点，为离子液体“绿色萃取过程”在规模化生产应用提供理论和实践支持。