β-环糊精聚合物在水体污染物吸附中的应用

工业的快速发展使水体污染问题日趋严重且威胁人类健康。因此,针对水体污染物的去除治理迫在眉睫。高性能吸附剂的成功制备使吸附技术成为最具应用前景的技术之一。β-环糊精聚合物既保留了β-环糊精结构中具有吸附位点的羟基基团和空腔结构,又解决了β-环糊精单体在水体中易溶解及稳定性较差的问题,在去除水体污染物方面备受关注。然而,β-环糊精聚合物会因不同的制备方法而具有不同的吸附性能。该文详细阐述了交联型、星型、线型、固载型4种β-环糊精聚合物的结构特点及制备方法,综述了近年来对水体污染物中重金属、染料、内分泌干扰物等污染物的吸附机理和应用,并对其未来发展进行了展望。

蕲艾油-β-环糊精包合物膜剂的制备及工艺优化

为了提高挥发油在制剂中的生物利用度,采用β-环糊精对挥发油进行包合,再以羧甲基纤维素钠作为成膜材料,考察蕲艾油-β-环糊精包合物膜的最佳工艺.用饱和水溶液法制备蕲艾油-β-环糊精包合物,以外观评价、膜性质、脱模性能和贴肤度作为表征评价指标,通过正交试验考察蕲艾油用量、β-环糊精用量、羧甲基纤维素钠浓度以及甘油用量对成膜工艺的影响.结果:蕲艾油-β-环糊精包合物膜最佳成膜工艺为:蕲艾油用量为1.5 mL、β-环糊精用量为10 g、羧甲基纤维素钠∶去离子水为1∶20(W/V,g·mL^(-1))、甘油用量为6 mL,用去离子水定容至100 mL.结论:优选得到的成膜工艺简单、稳定、可行,为该剂型的后续开发奠定基础.

磺丁基-β-环糊精-山奈酚的制备工艺及理化性能

采用相溶解度法研究2-磺丁基-β-环糊精对山奈酚的增溶作用和包合常数;以包合率为考察指标,考察包合工艺及包合过程中的理化性质变化规律。结果表明,磺丁基-β-环糊精-山奈酚包合物的相溶解度曲线为AL型,以n(磺丁基-β-环糊精)∶n(山奈酚)=1∶1形成包合物;最佳包合条件为m(磺丁基-β-环糊精)∶m(山奈酚)=3,t=40℃,t=4 h;t=45℃、c(磺丁基-β-环糊精)=1×10^(-2) mol/L,磺丁基-β-环糊精对山奈酚的增溶效果达到39.45倍;增溶效果在一定范围内与温度正相关;包合过程的热力学参数ΔG、ΔH和ΔS分别为-25.902 kJ/mol(318 K)、41.815 kJ/mol和213.51 J/(mol·K),表明包合反应为吸热反应,升高温度有利于包合反应的进行,反应能够自发进行;磺丁基-β-环糊精对山奈酚是一种较好的增溶载体。

电化学方法下的聚β-环糊精吸附苯胺特征

聚β-环糊精(聚β-CD)是通过电化学合成法制备的一形状类似β-环糊精(β-CD)锥筒型的β-环糊精聚合物。苯胺是一种危害较大的环境污染物之一,聚β-CD包合吸附苯胺(An)的机制研究对今后聚β-CD去除苯胺具有重要的意义。在298.15~323.15 K的温度范围内,以电聚合法合成的聚β-CD/聚苯胺(PANI)复合材料的荷电量为吸附量,通过6种吸附等温模型(Langmuir、Freundlich、Langmuir-Freundlich、Temkin、Henry和BET)和4种动力学方程(准一级动力学、准二级动力学、颗粒内扩散及Elovich方程)的拟合,考察了聚β-CD包合吸附苯胺过程中的等温模型及其吸附动力学特征。结果显示,在此温度范围内,Langmuir-Freundlich、Temkin等温吸附模型适合描述聚环糊精对苯胺的包合吸附,说明聚β-CD包合苯胺是单分子层与多分子层吸附共存,且其吸附热与温度呈线性关系,吸附热随表面覆盖率增加而下降;准一级动力学模型更适合模拟聚β-CD包合吸附苯胺的反应过程,表明聚β-CD包合吸附苯胺以物理吸附为主,因此聚β-CD可以应用于苯胺的去除。

羟丙基-β-环糊精通过加重自噬障碍降低稳转hSOD1G93A的NSC34细胞的活力

目的观察羟丙基-β-环糊精(HpβCD)对稳转hSOD1G93A的NSC34细胞活力的影响并探讨可能的机制。方法应用HpBCD分别干预对照组(稳转空质粒的NSC34细胞)和实验组(稳转hSOD1G93A的NSC34细胞),通过CCK-8试剂盒检测各组细胞活力,通过透射电镜观察细胞自噬结构,应用Western blotting检测human SOD1、LC3Ⅱ/Ⅰ、P62的蛋白表达水平。结果HpβCD干预后,稳转hSOD1G93A的NSC34细胞活力下降,细胞中humanSOD1含量及自噬结构明显增多,LC3Ⅱ/Ⅰ、P62蛋白的表达水平也显著增加。结论HpβCD降低稳转hSOD1G93A的NSC34细胞活力,这种细胞毒性作用可能是由于进一步加重了稳转hSOD1G93A的NSC34细胞的自噬障碍。

迷迭香精油与β-环糊精包合物缓释性能研究

迷迭香精油有提神、抗氧化、抗炎、抗菌的功效,但其强挥发性限制了其在化妆品、医药、食品等领域的长效使用。将迷迭香精油与β-环糊精包合可以显著增强稳定性,并达到缓释效果,延长迷迭香精油的保留时间。采用冷冻干燥法制备了β-环糊精包合物,并通过单因素试验发现:m(β-环糊精)∶m(迷迭香精油)=7∶1,温度为50℃,时间为2.5 h时,所得缓释物的包合率最高。核磁共振氢谱的特征峰迁移,进一步证明了包合物的生成;扫描电镜观察,阐释了包合物的微观形貌变化;薄层色谱检测,验证了迷迭香精油的化学组分在包合过程中并未改变。挥发量/时间曲线观察到储存35 d之后,纯精油挥发量为79%,而β-环糊精包合物挥发量为36%,明确阐释了β-环糊精包合物的缓释性能。

羟丙基-β-环糊精-姜黄素包合物的制备及其光动力杀灭沙门氏菌的机制

沙门氏菌是国内外引起人类食源性疾病最主要的食源性致病菌之一,开发新型有效的抗菌技术对保障食品安全至关重要。本研究利用羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)的包合作用,包合姜黄素(Curcumin,CUR)作为光敏剂,研究其介导光动力技术(Photodynamic Inactivation Technology,PDI)对食品样品中鼠伤寒沙门氏菌ATCC14028的杀菌效果及作用机制。设置乙醇浓度为40%、HP-β-CD与CUR摩尔比为2:1,在45℃条件下包合4 h时,所形成的CUR包合率最大,为60.08%,该包合物经结构表征后测定其水溶性显著(P<0.05)提高,达到3.98×10^(3)μg/mL。结果表明,当包合物质量浓度(以CUR浓度计)为20µg/mL,初始鼠伤寒沙门氏菌菌落数量级为106 CFU/mL时,LED蓝光(450 nm)照射40 min可使菌落数减少3.73 lg(CFU/mL),可杀灭47.92%~64.40%的耐药沙门氏菌,并且对即食生菜中的沙门氏菌也有一定的控制作用。在光动力技术处理后,沙门氏菌胞内产生了较高水平的活性氧,胞内容物明显减少,推测CUR-HP-β-CD介导的PDI可能通过破坏细胞膜结构达到杀菌抑菌的目的。本研究将光动力杀菌技术应用于食品安全领域,这为食品工业中防治沙门氏菌等食源性致病菌的污染提供了重要的理论基础和技术支撑。

肉豆蔻精油/羟丙基-β-环糊精包合物对冷鲜猪肉的保鲜效果

为研究肉豆蔻精油/羟丙基-β-环糊精(nutmeg essential oil/hydroxypropyl-β-cyclodextrin,NEO/HP-β-CD)包合物对冷鲜猪肉的保鲜效果,采用不同浓度的包合物结合浸泡法、涂抹法和无纺布法处理冷鲜猪肉,每隔2 d测定菌落总数、pH、挥发性盐基氮、硫代巴比妥酸值、质构、汁液流失率、色泽与感官指标。结果表明,NEO/HP-β-CD包合物添加量1%的无纺布法可有效降低贮藏过程中冷鲜猪肉的菌落总数、pH值、挥发性盐基氮含量,延缓猪肉质构特性与色泽劣变,提高感官品质;与对照组(6 d)相比,可延长贮藏期4 d。因此,NEO/HP-β-CD包合物添加量1%的无纺布法对冷鲜猪肉具有较好的保鲜效果。

静电纺丝紫苏醛/甲基-β-环糊精包合物纳米纤维的制备与表征

为提高紫苏醛(PA)的热稳定性和水溶性,扩展其应用,以甲基-β-环糊精(MβCD)为主体分子,PA为客体分子,通过静电纺丝技术制备了PA/MβCD包合物(PA/MβCD-IC)纳米纤维(PA/MβCD-IC-NF)。采用SEM、1HNMR、XRD、TGA、FTIR和分子模拟对PA/MβCD-IC-NF进行了表征和分析,测试了其相溶解度,评价了其抗氧化活性和抑菌性能。结果表明,PA已被成功地包裹在MβCD空腔中,形成PA/MβCD包合物;PA/MβCD-IC-NF为非晶体结构,直径分布较均匀且表面光滑,平均直径为(134±60)nm。质量浓度为12 g/L的PA/MβCD-IC-NF(2 cm×2 cm)在1 s内可完全溶解。与PA相比,PA/MβCD-IC-NF中PA的热稳定性和水溶性都显著提高。PA/MβCD-IC-NF的抗氧化活性明显高于PA,对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌的抑制率分别为96.2%±0.1%和94.0%±0.3%。

β-环糊精对两亲聚合物黏度与分子量测定的影响

为探究β-环糊精(β-CD)的包合作用对两亲聚合物(丙烯酰胺、丙烯酸、十六烷基烯丙基氯化铵三元共聚物APC_(16))黏度及黏均分子量的影响,通过流变仪研究了β-CD包合APC_(16)溶液的黏度变化规律及影响因素,采用乌氏黏度计测定了APC_(16)包合体系的特性黏数,进而准确计算出无分子间相互作用下APC_(16)的黏均分子量。结果表明,在45℃、矿化度为3×10^(4)mg/L的条件下,β-CD与APC_(16)物质的量比为1∶2时,APC_(16)溶液的临界缔合浓度升至5300 mg/L;β-CD与APC_(16)物质的量比为1∶1完全包合时,APC_(16)溶液的临界缔合行为消失。在完全包合比下,温度在25~90℃变化时,包合体系的黏流活化能小于APC_(16)溶液的黏流活化能。随NaCl浓度的增加,包合体系的黏度下降更加平缓,包合强度增强。据此,可以应用β-CD包合作用消除疏水缔合来测定两亲聚合物的黏均分子量。单一APC_(16)的黏均分子量为537×10^(4)Da、部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的黏均分子量为1292×104Da。当β-CD与APC_(16)物质的量比为1∶1、2∶1时,APC_(16)的黏均分子量分别为341×10^(4)、358×10^(4)Da。当β-CD与HPAM物质的量比为1∶1和2∶1时,HPAM的黏均分子量分别为1223×10^(4)、1272×10^(4)Da。HPAM的黏均分子量在包合前后的测定结果一致,证实β-CD包合法测定两亲聚合物分子量的有效性,为两亲聚合物疏水作用对黏度贡献和分子量测定提供新方法。

基于基准关联度与信息熵权法优选桂枝配方颗粒中挥发性成分的β-环糊精包合工艺

目的结合基准关联度与信息熵权法,采用正交试验对β-环糊精(β-Cyclodextrin,β-CD)与桂枝配方颗粒中挥发性成分的包合工艺进行优化。方法在单因素考察的基础上,选择β-CD与桂枝芳香水的投料比、包合温度、包合时间为主要影响因素,以包合物中桂皮醛的包合率、载药量及基准关联度为评价指标,采用信息熵权法计算各评价指标的权重系数,进行综合评价和优化正交试验包合工艺。通过薄层色谱法、紫外可见吸收光谱、傅里叶红外光谱、X射线衍射等方法对包合物进行表征。结果优选的最佳包合工艺为β-CD与芳香水的投料比3∶100(g·mL^(-1)),包合温度50℃,包合时间1 h。经验证,桂皮醛包合率为80.48%,载药量为8.63%,基准关联度为0.91。薄层、紫外、红外等表征实验表明芳香水中挥发性成分成功进入β-CD空腔,包合物制备成功。结论优选的包合工艺稳定可行,可为桂枝配方颗粒的制剂工艺研究提供参考。

羟丙基-β-环糊精对肉桂乌龙茶香气的保护

乌龙茶因香气浓郁而深受消费者喜爱,然而乌龙茶产品等在加工贮藏中香气损耗严重,亟需开发对应的香气分子稳态化技术。本研究采用旋转锥体柱蒸馏技术萃取了肉桂乌龙茶中的挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs),利用气相色谱-离子迁移谱检测技术,探究了羟丙基-β-环糊精对肉桂乌龙茶VOCs萃取液贮藏过程中香气损耗的抑制作用。结果表明,乌龙茶VOCs萃取液在常温(25℃)贮藏7、21、42 d后,添加羟丙基-β-环糊精的样品(处理组)中分别有39、37、35种VOC含量显著(P<0.05)高于未添加的样品(对照组)。其中,处理组中反式-2-己烯醛、2-庚酮和2-己酮等21种VOCs含量高出对照组2倍以上。此外,热重分析发现,羟丙基-β-环糊精包埋延缓了样品中关键香气成分2-甲基丁醛和乙酸己酯在30~100℃条件下的损耗,同时提高α-蒎烯的热稳定性,说明该稳态化技术对于热加工过程中的乌龙茶的香气分子也具有保护作用。综上,羟丙基-β-环糊精是肉桂乌龙茶水基产品中香气分子的有效保香剂。

金丝桃素-β-环糊精络合物的制备及其在小龙虾保鲜膜中的应用

目的探究魔芋葡甘露聚糖(konjac glucomannan,KGM)、海藻酸钠(sodium alginate,SA)、巴西棕榈蜡(carnaubawax,CW)与金丝桃素-β-环糊精络合物(hypericin-β-cyclodextrin complex,Hyp-β-cd)制备的光敏性保鲜膜在4℃储藏条件下对小龙虾的品质影响。方法将制备的Hyp-β-cd加入到KGM、SA与CW溶液中,采用流延法制备光动力杀菌保鲜膜(KGM/SA/CW/Hyp-β-cd膜),通过核磁共振光谱(nuclear magnetic resonance spectroscopy,NMR)与荧光猝灭法验证了Hyp-β-cd的形成和活性氧(reativ oxygen species,ROS)的生成能力,然后用正交实验法对复合膜的制备进行优化。通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、X射线衍射(X-ray diffrction,XRD)进行表征,最后,以pH、总挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)、菌落总数及硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reactants,TBARS)值做为指标对保鲜效果进行评估。结果NMR及荧光猝灭的结果表明Hyp-β-cd的形成和ROS的生成,通过正交实验法对复合膜的制备进行优化:KGM含量为0.7%(m/V,下同)、SA含量为1.2%、CW含量为0.6%、Hyp-β-cd含量为0.4%时,复合膜有最优机械性能,拉伸强度为51.84MPa,断裂伸长率为14.27%。SEM证明了各物质在复合膜中的均匀分布。FTIR与XRD结果表明,随着SA、CW与Hyp-β-cd的加入,KGM与SA之间形成氢键,提高了复合膜的物理性能,CW的加入减少了复合膜的微孔隙,其中水接触角从67.5°增加到88.7°,氧气透过率从32.96降低到22.37 m^(3)·μm/m^(2)·day·kPa。由KGM/SA/CW/Hyp-β-cd膜包裹且在黄色LED光源照射处理后的小龙虾,在第8d时TVB-N值为20.37mg/g,菌落总数为6.14lgCFU/g,TBARS值为0.85 mg/kg,pH超过7.6。结论KGM/SA/CW/Hyp-β-cd复合膜具有作为光敏性抗菌包装材料的潜在应用价值。

贮藏温度对β-环糊精稳定南极磷虾油Pickering乳液的影响

为研究不同贮藏温度(4,25℃和37℃)对β-环糊精稳定南极磷虾油Pickering乳液的影响并确定其货架期,首先采用高速剪切的方法制备南极磷虾油Pickering乳液,乳液的粒径为13.64μm、电位为-38.14 mV,离心稳定性为85.34%。然后,以乳液的外观和微观变化、粒径、ζ-电位、离心稳定性、层析指数、过氧化物值(POV)和硫代巴比妥酸反应物(TBARS)为指标,研究不同贮藏温度对乳液的影响,结果表明:温度越高,乳滴分子的布朗运动越激烈,发生聚结的速率越快,乳液失稳所需时间越短。在4,25℃和37℃条件下,乳液贮存的货架期分别为28,16 d和8 d。本研究为南极磷虾资源的开发和利用提供了技术参考。

β-环糊精改性PCE对水泥流变及水化性能的影响

为了系统探讨β-环糊精(β-CD)改性聚羧酸减水剂(PCE),利用β-CD改性异戊二烯基聚氧乙烯醚(HPEG)单体得到β-CD/HPEG包合物,将β-CD/HPEG包合物部分取代HPEG,合成β-CD改性PCE,研究β-CD改性PCE对水泥流变性及水化性能的影响。结果表明:将β-CD插入侧链具有较高的空间位阻效应。β-CD修饰PCE的分散性能随β-CD/HPEG包合物的添加量而变化。β-CD改性PCE的分散效果是由β-CD/HPEG包合物空间位阻及-COO-和-OH基团吸附在水泥表面产生的静电斥力引起。β-CD改性PCE对水泥水化的抑制作用增强,导致诱导期延长,早期水化产物减少。但由于β-CD改性PCE的分散性能增强,28 d水化度得到提高,使得水化产物生成量增加。

基于β-环糊精的高矿化度水中曲拉通X-405的检测新方法

油田压裂用水矿化度高,为了降低压裂用水对紫外光谱法检测聚乙二醇叔辛基苯基醚(曲拉通X-405)产生的影响,采用添加适量β-环糊精(β-CD)作为屏蔽剂来消除压裂用水的干扰作用。研究结果表明,压裂用水能明显降低曲拉通X-405的吸光度和临界胶束浓度(cmc),在压裂用水中,100.0 mg/L曲拉通X-405在最大吸收波长224 nm处的吸光度降幅达6.67%,曲拉通X-405的cmc也由蒸馏水中的103.978 mg/L降低至97.056 mg/L。加入与曲拉通X-405相同物质的量的β-环糊精后,压裂用水对曲拉通X-405吸光度的干扰作用显著降低,100.0 mg/L曲拉通X-405在224 nm处的吸光度降幅仅为1.99%,在20.0~160.0 mg/L范围内,曲拉通X-405在蒸馏水中及在压裂用水中均没有形成胶束,曲拉通X-405的检测回收率也由88.3%~97.4%改善至97.5%~99.6%。等摩尔连续变化法、FT IR及^(1)H NMR结果表明,在水溶液中曲拉通X-405与β-CD按物质的量比1∶1形成包结物,曲拉通X-405分子可以分别从β-CD分子空腔的宽、窄口径两端进入β-CD内腔,包结物的屏蔽作用是降低压裂用水对曲拉通X-405的干扰作用的根本原因。该方法为准确检测高矿化度压裂用水中的曲拉通X-405提供了新参考。

水溶性芦丁/羟丙基-β-环糊精包合物的制备及其抗氧化活性、稳定性研究

芦丁具有多种药理活性,为解决其水溶性差导致的应用缺陷。本文通过溶剂蒸发法制备了芦丁/羟丙基-β-环糊精(Hydroxypropyl-beta-cyclodextrin,HPCD)包合物,分析了包合物的结构、溶解性、抗氧化活性和稳定性。结果表明,HPCD能够有效包埋芦丁,包合物中二者摩尔比为1:1,其包封率和载药率分别为89.33%、26.67%,包合物在水中的溶解度是游离芦丁的51倍。芦丁被包合后,其晶体衍射峰完全消失,提高了最大失重速率温度(266℃到318℃),且固态包合物呈现出不规则的片状结构,表明HPCD成功包合了芦丁。包合物清除DPPH和ABTS^(+)自由基的IC_(50)显著低于芦丁(P<0.05),并且其铁离子还原能力是芦丁的1.2倍。稳定性实验表明,自然光处理6 d后游离芦丁和包合芦丁保留率分别为31.80%、66.70%,50℃热处理15 d后保留率分别为66.91%、87.38%。因此HPCD不仅提高了芦丁的水溶性,也提升了其抗氧化活性和稳定性,使芦丁可在不同环境中发挥其保健功能。

β-环糊精碳材料吸附处理苯酚污水的研究

采用β-环糊精作为原料,磷酸为活化剂制备β-环糊精碳材料,考查了单因素条件(活化温度、活化时间、浸渍比)对制备的碳材料产品性能的影响,得到了磷酸活化法制备活性炭的最佳工艺条件,即浸渍比为1∶2,时间为3 h,温度为500℃,测定最佳工艺条件下β-环糊精碳材料对苯酚溶液的吸附性能,考查了单因素条件(初始浓度、吸附时间、投炭量)对碳材料吸附苯酚的影响,得到了β-环糊精碳材料吸附苯酚的三个最佳优化条件,即苯酚溶液初始浓度40 mg·L^(-1),吸附时间30 min,投碳量0.09 g。磷酸活化法制备β-环糊精碳材料的工艺过程及其吸附性能的研究,为苯酚污水的预处理和实现水资源的循环利用有一定的借鉴意义。

β-环糊精金属有机骨架材料HPLC手性柱拆分噁唑禾草灵

合成了以β-环糊精和间羧基苯磺酰氯为有机配体、钾离子为配位离子的金属有机骨架材料(MOF)键合在高效液相色谱硅珠上,构建了高效液相色谱(HPLC)手性固定相(β-CD-MOF-P20@SiO_(2))新型材料,以此作为HPLC固定相,在反相色谱模式下,以乙酸铵-三乙胺/乙酸缓冲液和乙腈为流动相,优化流动相配比、缓冲液pH值、浓度和流速等色谱条件,获得了噁唑禾草灵两对映体最佳分离度,可达9.89。两对映体色谱峰响应信号与消旋体浓度在6.20×10^(-6)~2.99×10^(-4) mol/L范围内的线性相关性好(r=0.996 2~0.999 9),该MOF材料为噁唑禾草灵单一对映体定性、定量及制备提供了新方法。

基于β-环糊精包合的激基缔合荧光

激基缔合荧光具有发射谱带宽、斯托克斯位移大的特点,在传感、检测、成像及照明等方面具有广泛应用。本文提出了一个基于β-环糊精(β-CD)包合作用构建激基缔合发光体的新方法。通过多环芳醛(蒽醛和芘醛)与金刚烷胺缩合合成了2个席夫碱(ANAD和PYAD),二者都显示激基缔合增强的聚集诱导发光。席夫碱的金刚烷基与β-CD的疏水空腔高度匹配,与β-CD形成包合物后荧光性质会发生明显变化。在β-CD水溶液中,ANAD的发射光谱与β-CD浓度密切相关,当c(ANAD)∶c(β-CD)为1∶2时观察到明显的激基缔合发射。与ANAD不同,PYAD在各种浓度的β-CD水溶液中都发射激基缔合荧光,但过量的β-CD使荧光强度有所减弱。在固态下,ANAD和PYAD几乎没有荧光,与β-CD形成包合物后,二者都显示强激基缔合发射。总之,与β-CD形成包合物更有利于发射激基缔合荧光。