低共熔溶剂抑制煤自燃的机理

化学阻化是防治煤自燃的重要手段之一,提出了一种基于低共熔溶剂(DES)的类离子液体阻化方法。首先,采用加热法制备并筛选了7种室温低共熔溶剂,分析了不同DES处理后煤样的官能团及热力学特性变化规律,在此基础上采用密度泛函理论分析了DES中氢键强度对煤理化性质的改性差异,推导了低共熔溶剂的阻化机制及其最佳氢键强度。研究结果表明:DES处理后煤中氢键网络被破坏重排,脂肪烃与芳香烃相对丰度增加了10%~37%,脂肪族支链结构参数降低了9.38%~20.65%,含氧官能团(C=O和C—O)相对丰度下降了22.88%~56.94%,游离的小分子化合物和矿物质被溶出。DES处理后煤的蒸发脱附阶段质量损失和吸氧增重阶段的吸氧量减小,低温氧化阶段和热分解阶段放热量降低,减小幅度分别为8.94%~77.51%和5.40%~26.20%。氢键受体(HBD)作用点位电负性越强,与氢键供体(HBA)形成的DES团簇氢键强度越大。DES中氢键强度与煤中氢键网络破坏程度呈正相关关系,与吸氧增重阶段的吸氧量和低温氧化放热量及矿物质脱除率呈局部相关性。DES通过溶解煤中活性成分削弱煤的低温氧化强度。并通过促进氢键重排,将低热稳定性氢键转换为热稳定性更高的环状氢键四聚体和OH—N氢键,以此提高煤的断键吸热量。但过高的氢键强度将会抑制活性侧链的脱除和溶解,因此抑制煤自燃的低共熔溶剂的最佳氢键强度应控制在69.45~160.00 kJ/mol。

超声辅助低共熔溶剂法提取太白贝母总黄酮及其抗氧化活性研究

采用超声辅助低共熔溶剂法提取太白贝母总黄酮,以太白贝母总黄酮提取率为考察指标,通过单因素实验和响应面法对提取工艺进行了优化,并通过DPPH自由基清除实验和ABTS自由基清除实验研究了其抗氧化活性。结果表明,在超声功率为69 W、料液比为1∶18(g∶mL)、超声温度为79℃、超声时间为27 min的最优工艺条件下,太白贝母总黄酮提取率可以达到17.7004%,与预测值相差极小;太白贝母总黄酮是一种强抗氧化剂,对DPPH自由基、ABTS自由基具有较强的清除能力,在浓度为16 mg·mL^(-1)时,清除率分别达到82.15%、90.42%,与VC无明显差异。超声辅助低共熔溶剂法操作简便、提取率高,适用于太白贝母总黄酮的提取。该研究为太白贝母药材资源的开发利用提供了参考。

低共熔溶剂提取鱼腥草中绿原酸工艺优化

目的 优化低共熔溶剂提取鱼腥草中绿原酸工艺。方法 在单因素试验基础上,以料液比、提取温度、提取时间为影响因素,绿原酸提取率为评价指标,正交试验优化提取工艺。结果 最佳条件为提取溶剂氯化胆碱-乙酸(1∶3),含水量20%,料液比1∶30,提取温度70℃,提取时间60 min,绿原酸提取率为5.43%。结论 低共熔溶剂既可提高提取率,又能减轻环境压力,有利于绿色环保提取鱼腥草中绿原酸。

金银花总黄酮低共熔溶剂提取工艺优化

目的优化金银花总黄酮低共熔溶剂提取工艺。方法在单因素试验基础上,以1,3-丁二醇与氯化胆碱比例、液料比、超声时间为影响因素,总黄酮得率为评价指标,响应面法和BP神经网络优化提取工艺。结果BP神经网络优化总黄酮得率高于响应面法优化。最优条件为1,3-丁二醇与氯化胆碱比例2.7∶1,液料比27∶1,超声时间29 min,总黄酮得率为7.85%。结论该方法稳定可靠,可用于低共熔溶剂提取金银花总黄酮。

基于胆碱类低共熔溶剂高效提取香附总黄酮的研究

目的:采用胆碱类低共熔溶剂高效提取香附药效组分总黄酮。方法:通过中心组合设计法,对胆碱类低共熔溶剂的性质(种类、组分摩尔比、含水量)、提取温度、提取时间、液料比等因素进行分析。结果:研究发现,香附总黄酮的最佳提取条件为:以氯化胆碱为氢键供体,以丙三醇为氢键受体,摩尔比1∶2,含水量20%,配比1∶4,水比例30%,提取温度80℃,提取时间40 min,液固比为15 mL/g。结论:本研究提示可将胆碱类低共熔溶剂作为可持续、高效的天然提取介质应用于香附药效组分的提取。

氯化胆碱类低共熔溶剂用于木质纤维素预处理的研究进展

丰富、可再生的木质纤维素生物质在代替化石资源制备化学品和功能材料方面具有巨大的潜力,但是,木质纤维素生物质的天然抗降解性严重制约着其有效利用,需要通过预处理打破木质纤维素的天然抗降解屏障,才能更好利用木质纤维素生物质。以低共熔溶剂(DESs)为溶剂的预处理技术是新兴的生物质预处理技术,在木质纤维素预处理方面展现出良好的应用前景。笔者综述了近年来氯化胆碱(ChCl)基DESs用于生物质预处理的研究概况,讨论了ChCl基DESs的物化性质与预处理性能之间的关联性,系统总结了以羧酸、醇、氨基或者酰胺基为氢键供体的DESs在木质纤维素预处理方面的应用,重点分析了预处理温度及时间、氢键供体的结构及其与ChCl的物质的量比、固液比等因素对预处理性能的影响。此外,还讨论了ChCl基DESs与其他辅助技术结合在生物质预处理中的应用、ChCl基DESs的回收、预处理后木质纤维素各组分的再生等。最后,展望了DESs预处理技术面临的挑战及可能的发展方向。

氯化胆碱/二醇基低共熔溶剂的理化性质及其结构表征

近年来,低共熔溶剂具有类离子液体特性受到了越来越多的关注,与离子液体相比,低共熔溶剂不仅具有成本低、易合成等优势而且其应用领域更为广泛.为了拓宽其在食品领域中的应用,分别以氯化胆碱作为氢键受体,以乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇作为氢键供体合成和制备低共熔溶剂体系,利用FTIR和^(1)H NMR研究其氢键作用,并测定了不同温度(303.15~343.15 K)、摩尔比和烷基链长对其理化性质的影响.结果发现,随着二醇含量增加,氯化胆碱/醇基低共熔溶剂中氯化胆碱的氢键作用减弱,二元醇的氢键作用增强,氯化胆碱/乙二醇摩尔比(1∶3)形成的氢键作用比较适宜.并且,随着温度升高,低共熔溶剂的粘度降低,电导率升高,密度无明显变化.在同一温度下,随着烷基链长度的增加,低共熔溶剂的粘度和极性增强,电导率、表面张力、pH降低.随着醇基含量增加,其粘度降低,pH先升高后降低,极性、表面张力无明显变化.研究结果不仅揭示了氯化胆碱/二醇基低共熔溶剂体系的氢键作用,而且理化性质研究可以为其用于萃取领域提供科学指导,具有重要意义和价值.

天然低共熔溶剂提取柑橘籽类柠檬苦素的工艺优化

为建立柑橘籽中柠檬苦素类化合物的绿色环保提取方法,该研究制备了13种天然低共熔溶剂,并对其理化性质进行了测定。采用超声辅助提取法从柑橘籽中提取柠檬苦素类化合物,并应用超高效液相色谱检测3种主要的柠檬苦素类化合物(柠檬苦素、诺米林和黄柏酮)。与传统乙醇溶剂(体积分数80%)相比,由氯化胆碱和甲酸(物质的量之比1∶4)组成的天然低共熔溶剂具有较好的提取效率。在此基础上,采用响应面法对含水量、液固比、提取温度和提取时间进行优化。结果显示,含水量12%(体积分数)、液固比10∶1(mL∶g)、提取温度60℃、提取时间34 min为最佳提取工艺,类柠檬苦素得率为13.87 mg/g。该研究表明,制备的天然低共熔溶剂可以作为从柑橘籽中提取类柠檬苦素的替代溶剂,为进一步应用天然低共熔溶剂从天然产物中提取生物活性物质提供参考。

铁皮石斛多糖的低共熔溶剂提取工艺优化

为提高铁皮石斛的综合利用率,建立一种绿色高效的铁皮石斛多糖提取方法。本研究以铁皮石斛多糖提取率为指标,通过单因素考察了低共熔溶剂浓度、提取温度及液料比对铁皮石斛多糖提取率的影响,采用响应面设计优化铁皮石斛多糖的提取工艺,并对纯化后的多糖进行结构分析。结果表明:响应面优化后得到最佳工艺为低共熔溶剂(deep eutectic solvent,DES)浓度40%、提取温度80℃、液料比110:1(mL/g),在此条件下实际提取率为33.2%±0.28%,与预测值33.5%接近,多糖的纯度为56.95%±1.2%。多糖经阴离子交换柱及葡聚糖凝胶柱纯化后,纯度可达90.8%,其单糖主要由葡萄糖和甘露糖构成,质量比约为43:37,此外还含有少量的木糖、鼠李糖、核糖等,结构中同时含有α糖苷键和β糖苷键。本研究提供了一种低共熔溶剂提取铁皮石斛多糖的高效绿色提取方案,具有多糖提取率高及绿色的特点,为后续铁皮石斛多糖的开发提供了借鉴。

低共熔溶剂提取虾壳中虾青素工艺优化及机理初探

虾壳中虾青素的高效安全提取技术是促进虾类加工副产物变废为宝的途径之一。利用乳酸-氯化胆碱构成的低共熔溶剂提取虾壳中的虾青素,在单因素实验基础上,采用响应面实验优化提取工艺;通过低共熔溶剂的物化性质分析探究其对虾青素的提取机理。优化后的工艺条件为乳酸-氯化胆碱摩尔比为2.5∶1,含水量(w)为9.5%,超声时间为30.5 min,实际得率为24.41μg·g-1。傅里叶变换红外光谱分析表明低共熔溶剂合成时官能团并未发生改变,二者融合产生的氢键可能是促进虾青素高效提取的主要原因,黏度会在一定程度上影响产品的提取过程。

低共熔溶剂提取荔枝壳中的原花青素及其抗氧化活性

该研究通过建立低共熔溶剂(DES)最佳提取工艺为荔枝壳原花青素的绿色高效制备提供技术支撑。通过比较了4种低共熔溶剂与70%(V/V)乙醇提取对荔枝壳原花青素提取效率、化学构成及ORAC抗氧化活性的影响,确定氯化胆碱-1,3-丁二醇为最佳提取溶剂。HPLC分析表明4种低共熔溶剂与70%(V/V)乙醇提取的荔枝壳原花青素主要成分均为原花青素A2、芦丁、表儿茶素、原花青素B1及山奈酚-3-O-芸香糖苷。进一步通过单因素试验结合正交优化确定了氯化胆碱-1,3-丁二醇提取最佳工艺条件:料液比1:20(g/mL),溶剂摩尔比1:4,溶剂含水量50%(V/V),提取温度60℃,提取时间90 min,在该条件下提取液中的荔枝壳原花青素含量高达5.07 mg PE/mL,是70%(V/V)乙醇提取的1.4倍,其ORAC值及DPPH和ABTS^(+)自由基的IC_(50)值分别为5496.25μmol TE/mL、27.35μg PE/mL和23.82μg PE/mL,均优于70%(V/V)乙醇提取的原花青素(3370.17μmol TE/mL、36.41μg PE/mL和31.56μg PE/mL)(P<0.05),研究结果表明低共熔溶剂在荔枝壳原花青素提取方面具有显著优势。

低共熔溶剂在类胡萝卜素提取上的应用研究进展

类胡萝卜素是一种脂溶性化合物,具有抗氧化、保护视力等作用,对人体健康具有诸多益处。低共熔溶剂(Deep eutectic solvent,DES)是一种新型绿色溶剂,相较于传统有机溶剂,具有制备简单、生物相容性高、生物降解性好、溶剂化效率高、热稳定性好、挥发性低等优点,可应用于食物中天然物质的绿色高效提取,目前在类胡萝卜素提取上的研究尚处于起步阶段。本文简述了DES的性质与分类,重点综述了DES在提取类胡萝卜素上的研究进展,介绍了类胡萝卜素与DES的分离方法,指出了DES在类胡萝卜素提取分离上存在的问题,展望了DES用于类胡萝卜素提取分离的应用前景,以期为类胡萝卜素新型绿色提取溶剂的开发和应用提供借鉴。

柑橘果皮在氯化胆碱/羧酸基低共熔溶剂中水热转化制备平台化合物的研究

为了探索果皮废弃物转化制备高价值平台化合物的潜力,文章以柑橘果皮为原料,在氯化胆碱(ChCl)/羧酸基低共熔溶剂(DES)中进行了果皮水热转化制备糠醛(FF)和5-羟甲基糠醛(5-HMF)的实验。通过在木糖和葡萄糖中的实验结果表明:羧酸种类对DES催化效果为乳酸>乙酸>乙醇酸;ChCl与羧酸的最佳物质的量比为1∶2;体系最佳含水率为20%。基于优化后的工况研究了温度和时间对柑橘果皮转化的影响。由于柑橘果皮中的果胶成分在低共熔溶剂中主要转化为5-HMF,所以果皮转化为5-HMF的产率明显高于FF,果皮生成5-HMF的最大质量收率为8.6%(摩尔产率为43.1%),而FF最大质量收率为2.4%(摩尔产率为19.1%)。

超声辅助高凝固点低共熔溶剂提取黄芪黄酮

为将新型绿色溶剂应用于传统中草药活性成分的提取,同时改善低共熔溶剂在提取领域的限制因素,本试验使用超声辅助低共熔溶剂提取黄芪中的五种黄酮类化合物。共合成了10种不同的低共熔溶剂,单因素试验考察了超声温度、超声时间、液固比、含水量和超声功率对五种黄酮得率的影响。在单因素试验的基础上,以五种黄酮的总得率为指标使用响应面优化法优化提取工艺。结果表明:低共熔溶剂氯化胆碱-草酸(摩尔比1:2)为最佳提取溶剂,优化后的提取条件为:超声时间43 min,超声温度44℃,含水量54%,在此条件下五种黄酮的总得率为1.70 mg/g,高于传统的甲醇提取法。因此,超声辅助低共熔溶剂提取法可有效提高黄芪黄酮的得率。

超声辅助低共熔溶剂制备咖啡果皮可溶性膳食纤维

为进一步探索制备咖啡果皮中可溶性膳食纤维的绿色新方法。本研究建立了一种省时、高效、环保的超声辅助低共熔溶剂(UAE-DESs)制备咖啡果皮可溶性膳食纤维(SDF)的方法,并通过单因素试验和响应面试验优化了其工艺参数。采用加热法制备了8种氯化胆碱基的DESs作为提取溶剂,并与传统水提法作对比。结果表明:氯化胆碱与尿素摩尔比为1∶2的DES体系制备的咖啡果皮SDF得率最高,为10.10%±0.11%,显著高于传统水提法(6.50%±0.22%)。通过单因素实验,探讨了DES组成(摩尔比、含水量、液固比)和超声波处理(超声功率、超声时间)对咖啡果皮SDF得率的影响。在此基础上,采用响应面法(RSM)结合Box-Behnken设计(BBD)对SDF得率进行优化,考察DES含水量、液固比、超声功率和超声时间对SDF得率的影响。根据RSM的优化结果,确定最佳制备条件为:DES含水量为39.91%,液固比为32.37 mL/g,超声功率为305.20 W,超声时间为33.80 min,在此条件下,咖啡果皮SDF得率最大,为10.74%±0.14%,与其预测值10.80%接近。因此,DES作为一种高效、无污染的绿色溶剂,可用于咖啡果皮SDF的制备。本研究结果将为咖啡果皮可溶性膳食纤维的制备提供新思路和理论参考,并在咖啡副产物的增值利用、生产新型高附加值产品以及开发天然功能性食品等方面具有潜在的应用前景。

响应曲面优化低共熔溶剂预处理麦秸秆制备含木质素纳米纤维素

纳米纤维素因其独特的优势和广泛的应用受到越来越多的关注,但其制备工艺需向环境友好型方向发展。以麦秸秆为原料,经绿色低共熔溶剂预处理和超声破碎后,成功制备了含木质素的纳米纤维素。结果表明:通过响应面法优化的ClCh/OA的预处理工艺是一种简单、绿色、可持续制备含木质素纳米纤维素的方法,可实现农业废弃物的高效分离和高附加值利用。优化的预处理工艺条件为:预处理温度为94.4℃,预处理时间为5.9 h,ChCl/OA的摩尔比为0.9,在此条件下,制备的含木质素的纳米纤维素纤维素含量为46%,半纤维素和木质素含量分别为25.4%和14.2%,其粒径主要分布在28 nm左右,显示出优良的稳定性、分散性和热稳性。

超声协同低共熔溶剂提取紫丁香花多酚工艺优化及抗氧化活性分析

为建立一种环保高效的紫丁香花多酚提取方法并研究丁香花多酚的抗氧化活性,本研究采用了超声协同低共熔溶剂法(Deep Eutectic Solvents,DESs)对紫丁香花多酚进行提取。首先,筛选出氯化胆碱-苹果酸(摩尔比1:1.5)作为提取溶剂,以单因素实验结果的基础上,选取提取温度、超声时间、料液比、超声功率为优化关键因素,多酚提取量为响应值,采用Box-Behnken响应面法进行优化,并研究紫丁香多酚对DPPH自由基和羟基自由基的清除能力。结果表明,在提取温度60℃,超声时间60 min,料液比1:30 g/mL,超声功率300 W时,紫丁香多酚提取量可达52.19±0.13 mg/g,显著高于传统水提法和有机溶剂(60%乙醇、甲醇)提取法(P<0.05)。体外抗氧化实验表明,当紫丁香花多酚浓度为2.0 mg/mL时,对DPPH和羟基自由基清除率分别为93.28%和52.57%。综上,超声协同低共熔溶剂提取法能够绿色、高效地提取紫丁香多酚物质,为紫丁香提取和深度开发提供理论依据。

包覆低共熔溶剂的聚苯乙烯微胶囊吸附Li^(+)的性能研究

为实现绿色、低成本从海水中提锂的目标,采用同轴共流微流体技术结合溶剂挥发法制备包覆有低共熔溶剂(甲基三辛基氯化铵/癸酸)的聚苯乙烯微胶囊。所制备的微胶囊颗粒呈均一的球形。将该微胶囊用作萃取Li^(+)吸附剂,系统研究了吸附时间、吸附温度、溶液pH、初始锂浓度和固液比对Li^(+)吸附量和萃取率的影响。结果表明在吸附Li^(+)水溶液时,微胶囊对Li^(+)的最大吸附量为32 mg·g^(-1)。碱性条件时微胶囊对模拟海水中的Li^(+)吸附分配比为10.22 L·g^(-1)。

低共熔溶剂双水相萃取-UPLC法检测吸烟者尿液中杂环胺类化合物

为评估香烟烟气中杂环胺的暴露水平,建立了一种基于低共熔溶剂/无机盐双水相萃取-UPLC法测定吸烟者尿液中5种杂环胺(IQ,IQ[4,5-b],Harman,Norharman和Phe-P-1)的方法.制备了7种以氯化胆碱(ChCl)为氢键受体的低共熔溶剂,并对其进行了表征;系统考察了影响萃取效率的主要参数,并将该方法与其它方法进行了对比研究.结果表明,在最佳提取条件下,杂环胺(HAAs)的回收率为81.9%~106.2%,日内和日间精密度分别低于2.9%和3.2%,检出限和定量限分别为0.020~0.097 ng/g和0.19~0.39 ng/g.该方法具有操作简单、环境友好及单样品成本低等特点,为尿液中杂环胺的检测提供了一种新方法,在生物样品检测领域具有良好的开发与应用价值.

苦参碱-脂肪酸低共熔溶剂的制备及物性

构建了一系列基于苦参碱和脂肪酸的低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvent,DES),探讨了脂肪酸烷基链长、氢键供体(HBD)与氢键受体(HBA)的物质的量之比对DES的理化性质的影响。结果表明:DES的密度、表面张力、电导率、极性随脂肪酸烷基链长度的增加而降低,黏度随脂肪酸链长的增大而增加;密度、表面张力和黏度随苦参碱与脂肪酸物质的量之比的减小而降低,电导率则随苦参碱与脂肪酸物质的量之比的减小而增加,上述不同的变化趋势源于苦参碱和脂肪酸分子之间相互作用的变化。