Dissolution of highly molecular weight cellulose isolated from wheat straw in deep eutectic solvent of Choline/L-Lysine hydrochloride

Green solvents for cellulose dissolution is a key topic for green chemistry,especially natural cellulose with high molecular weight,and there are scarce solvents reported.Deep eutectic solvent(DES)is a typical kind of green solvent that has been attracted much attention recently.Here,high molecular weight natural cellulose(DP>3000)was first isolated from wheat straw and then be directly dissolved in the choline/L-lysine(Ch/Lys)DES.The solution owns excellent stability,and the solubility reaches^5%.Rheological studies revealed that the natural cellulose can be well dispersed in the DES solution and showed gelation at high concentrations.The dissolved cellulose can be regenerated when the dilute acid aqueous solution was added into the solution.It provides an energy conversation and an environmentally friendly route to prepare a cellulose solution,which makes it possible to convert cellulose to valuable chemicals and materials in its homogeneous solution.

A study on monoterpenoid-based natural deep eutectic solvents

Herein,the synthesis and characterization methods of natural deep eutectic solvents based on monoterpenoids have been presented.Low viscous fluids with suitable physicochemical properties are produced.The materials are non-toxic,biodegradable,and cost-effective.Thus,they can be used to develop sustainable solvents for various processes and can find their applications in various fields.A theoretical study based on quantum chemistry and classical molecular dynamics is used for the nanoscopic characterization of structure,dynamics,and hydrogen bonding.The reported results help analyze the properties of this new family of solvents.The required information for developing structure–property relationships for proper solvent design to form a sustainable chemistry framework is obtained.

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。

天然低共熔溶剂在植物提取物中的应用研究进展

植物提取物是畜禽饲料添加剂的重要组成部分,在畜禽养殖中起到抗氧化、抗炎、抗应激和提高生产性能的作用。目前植物提取物的制备多采用常规的有机溶剂(乙醇、氯仿和乙酸乙酯)提取,有机溶剂的易燃、易挥发和毒性会对提取人员造成伤害,提取后的废液会造成环境的污染。天然低共熔溶剂(natural deep eutectic solvents, NADESs)是一种以初级代谢产物等天然成分为原料的新型绿色提取溶剂,具有制备简单、低毒或无毒、价廉易得、可生物降解、可回收利用等优点,是未来替代传统有机提取溶剂的新型溶剂,已广泛应用到化工、食品、中药提取等技术领域。文章综述了天然低共熔溶剂在植物提取物中的最新应用进展,旨在为天然低共熔溶剂的推广和应用提供指导。

低共熔溶剂在天然产物提取中的应用

随着人们环保意识的日益提高,许多行业在制造过程中从使用传统的有机溶剂逐渐过渡到更环保的溶剂。低共熔溶剂由于其低成本、可生物降解性和易于制备等特点,已经成为一类性质优异的绿色溶剂,具有广泛的应用价值。低共熔溶剂是由两种或两种以上组分组成的低共熔混合物,由于组分之间强烈的氢键作用,导致了低共熔溶剂的熔点显著降低,远低于单组分的熔点温度。本文综述了低共熔溶剂的分类,讨论了低共熔溶剂的各种制备方法、独特的物理化学性质和毒性。同时,本文介绍了近年来使用低共熔溶剂提取天然产物的研究,为全面了解低共熔溶剂在提取方面的应用提供思路和借鉴。

基于多光谱技术对原儿茶酸抑制低密度脂蛋白氧化及其与牛血清白蛋白相互作用的研究

植物多酚被称作人类健康的“第7类营养素”,在医药、食品和营养保健等多个领域受到广泛关注。红心猕猴桃果皮(RKP)中多酚含量丰富,是提取植物多酚的优良原料,但常被视为加工废料遭弃用。该研究拟通过脉冲超声(PU)辅助天然深共晶溶剂(NADES)提取RKP多酚,并通过荧光光谱和紫外-可见光谱探究RKP中重点多酚—原儿茶酸(PCA)抑制低密度脂蛋白(LDL)氧化功效及其与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用机制。结果表明,NADES对RKP多酚的提取率显著高于常规溶剂(如水或乙醇)。在超声功率400 W、料液比1﹕40(g·mL^(-1))、温度70℃、提取20 min及含水率20%(ω/ω)条件下,所筛选的6种NADES溶剂中,氯化胆碱-乙二醇组合提取率最高(29.84 mg GAE/g DW)。光谱实验结果表明,PCA具有较强的DPPH自由基清除能力,清除率最高可达94.39%。PCA能够显著延长LDL氧化过程中共轭二烯(CD)生成的延滞时间及达到峰值时间,有效抑制脂质氧化过程中脂褐素及总荧光产物生成,减少LDL氧化过程中色氨酸(Trp)及赖氨酸(Lys)残基的氧化修饰,显示出对LDL氧化极强的抑制效果。多光谱法对PCA与BSA相互作用研究发现,两者之间存在相互作用,具有较强的亲和力,且只有一个结合位点,疏水作用力在相互作用过程中起主要作用;相互作用后酪氨酸(Tyr)周围微环境几乎不发生改变,而Trp周围微环境极性降低、疏水性增加;三维荧光光谱进一步证明二者之间存在相互作用,并由此引起蛋白质结构发生变化;综合荧光光谱和紫外-可见光谱的实验结果,PCA与BSA相互作用猝灭机理为静态猝灭。该研究为开发RKP及PCA提供参考。

Gold Determination by Electrothermal Atomic Absorption Spectrometry After Preconcentration Using Natural Deep Eutectic Solvent Based on Menthol and Camphor

A novel analytical procedure for the determination of gold by electrothermal atomic absorption spectrometry combined with selective liquid-liquid extraction by natural deep eutectic solvents(NADESs)is presented.The extraction ability of the NADESs prepared using menthol,thymol and camphor toward gold in hydrochloric acid solutions was studied.The extraction efficiency was improved by optimizing the parameters including the composition of the NADES s,the volume ratio of organic and aqueous phases,kinetics,and acidity of the solution.Quantitative determination of gold was carried out by electrothermal atomic absorption spectrometry directly in the NADES s phase dissolved in isopropyl alcohol.The extraction recovery of gold from 1 mol/L HCl with the NADESs based on menthol and camphor mixed in a molar ratio 1:1 was 99.7%at an enrichment factor of 100.The limits of detection and quantification of the proposed procedure were 1μg/L and 3.3μg/L,respectively,with a relative standard deviation of less than 5%.The developed procedure was applied for determination of gold in the certified reference material of ore,environmental and waste waters.

Recovery of natural active molecules using aqueous two-phase systems comprising of ionic liquids/deep eutectic solvents

Due to environmental protection requirements,extraction of bioactive compounds from plant materials using environment-friendly green solvents has always been a research hotspot.And great efforts of scholars have been made in this direction,as well as environment-friendly solvents have been used to develop many innovative extraction techniques.Ionic liquids(ILs)and deep eutectic solvents(DESs)are two kinds of typical designable green solvents,which are potential replacements for traditional volatile organic solvents used for extracting.Under the substances action of inorganic salts or polymers,ILs/DESs can form an aqueous two-phase system(ATPS),which has obvious advantages for separating natural products.This paper discussed the phase separation principle of ILs/DESs-based ATPSs and reviewed the applications in the extraction of natural active molecules in recent years,as well as to promote the development of separation of the active constituents in Chinese materia medica.

新型绿色溶剂在中药提取中的应用概述

提高中药活性成分的提取率在临床应用中意义重大,提取溶剂的选择是影响提取率的重要因素之一。绿色溶剂包括离子液体、低共熔溶剂和天然低共熔溶剂,其作为中药提取溶剂的研究深受国内外研究学者的关注,绿色溶剂由于具有提取效率高、化学性质稳定、易于制备等优点,在中药活性成分提取中发挥着重要作用。目前新型绿色溶剂代替传统溶剂提取已成为现代提取工艺研究的热点。本文通过查阅数据库相关文献,对新型绿色溶剂的定义、制备以及在中药活性成分提取中的应用进行归纳和梳理,主要介绍应用于黄酮类、皂苷、生物碱等有效成分的绿色提取,旨在为中药绿色提取溶剂的开发和应用提供参考依据。

天然低共熔溶剂提取米糠酯酶工艺优化及其纯化与酶学性质研究

目的:采用天然低共熔溶剂(Natural deep eutectic solvents,NADES)提取米糠酯酶并优化提取工艺参数,纯化米糠酯酶获得高纯度米糠酯酶,并探究其酶学特性。方法:合成了10种不同的NADES、选用了水浴搅拌和超声两种处理方式进行筛选,然后对提取效果最佳的NADES和方法进行单因素和响应面优化,参数包括料液比、含水量、提取温度和提取时间;将最优提取工艺得到的粗酶液通过阴离子交换树脂DEAE纯化,然后进行酶学性质的探究。结果:最佳提取米糠酯酶的工艺为在含有5%水分的脯氨酸-甘油(摩尔比1:2)溶剂体系中,水浴搅拌3.0 h,温度74.0℃,米糠和溶剂料液比为9:30,此时米糠酯酶活力为2.96 U。通过阴离子交换树脂DEAE纯化,获得了纯度较高的米糠酯酶,纯化倍数为1.74倍,回收率为69.40%,分子量约为35 kDa,对硝基苯酚乙酯为最适底物,最适温度和pH分别是40.0℃、pH8.0,在30.0~40.0℃和pH7.0~9.0时米糠酯酶均保持良好的稳定性。氯化胆碱-甘油、脯氨酸-甘油两种NADES对米糠酯酶的活力有较好的维持作用。结论:天然低共熔溶剂提取方式是一种简单、绿色的提取方式,可为生物活性化合物的绿色提取研究提供一些参考。

超声波辅助酸性天然低共熔溶剂提取黑果腺肋花楸花青素及其稳定性和抗氧化活性分析

建立一种绿色、高效的超声波辅助酸性天然低共熔溶剂提取黑果腺肋花楸花青素的新方法,利用人工神经网络和遗传算法优化提取条件,并研究花青素提取物的稳定性和抗氧化活性。以甜菜碱和有机酸为氢键受体和氢键供体,制备了一系列酸性天然低共熔溶剂,并对其密度、粘度、pH理化性质进行了测定,通过红外光谱研究了天然低共熔溶剂的结构和形成机理,利用人工神经网络结合遗传算法优化了最佳提取条件,并评价了花青素提取物的光稳定性、热稳定性和抗氧化活性。结果表明,甜菜碱和乳酸通过氢键相互作用形成的天然低共熔溶剂具有密度低(1.19)、粘度小(24.75 mPa·s)、pH低(2.89)的特点,其最佳提取条件为:以甜菜碱和乳酸制备天然低共熔溶剂,摩尔比1:3,含水量为32%,超声功率124 W,超声时间24 min,初始超声温度32℃。在此最佳条件下,花青素的提取率达到23.62 mg/g。与传统溶剂和其它方法相比,本方法绿色高效,操作简单。稳定性和抗氧化实验结果显示,光照会加速提取物中花青素的降解,当温度大于50℃时,花青素热降解加速,一级动力学降解常数k>0.0234。当质量浓度为200μg/mL时,花青素提取物的DPPH自由基清除率和总抗氧化能力分别为62.30%和6.39 mmol/L FeSO_(4)·7H_(2)O当量,且在质量浓度为30μg/mL时,花青素提取物的ABTS+自由基清除率为85.14%,显著(P<0.05)高于VC,且与浓度呈正比。因此,超声波辅助酸性天然低共熔溶剂法可有效提取黑果腺肋花楸花青素,该法绿色环保,操作简单,为黑果腺肋花楸资源的开发利用提供科学依据。

响应面法优化天然低共熔溶剂提取米糠蛋白工艺

本研究采用天然低共熔溶剂(Natural deep eutectic solvents,NADES)提取米糠蛋白的工艺并利用响应面方法对工艺参数进行优化,且通过采用傅里叶红外光谱和投射扫描电镜分析对天然低共熔溶剂提取米糠蛋白进行表征。结果表明,米糠蛋白提取最佳工艺条件为:含有4.7%水分的脯氨酸-甘油(摩尔比2:5)溶剂体系中,米糠和溶剂料液比为9:30 g/g,水浴搅拌3.0 h,反应温度为65℃,此时米糠蛋白提取率为82.69%,通过采用傅里叶红外光谱分析发现提取米糠蛋白过程中没有生成新物质,且天然低共熔溶剂能有效破坏米糠组织结构,释放米糠蛋白,从而提高米糠蛋白提取率。本研究为天然低共熔溶剂提取植物蛋白提供一定参考依据。

硫酸软骨素低共熔溶剂法高效提取及其结构表征

硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS)是重要的功能性骨多糖,广泛分布于动物的软骨组织。为了提高动物软骨中CS提取率,该研究制备了12种天然低共熔溶剂(natural deep eutectic solvents,NADESs),基于CS提取率筛选了较佳NADESs组成、确定了CS较佳提取工艺条件,并考察了NADES的循环重用性。结果表明,NADES-3(甜菜碱/尿素,摩尔比1:2)的CS提取率较高,为16.49%。且在较佳提取条件(含水率40%、液料比30:1 mL/g、反应温度110℃、时间120 min)下,CS提取率可达17.33%,是传统水提法的2.88倍。NADESs的理化特性与CS提取率的相关性试验表明,提取率与黏度呈负相关,与pH值、极性呈正相关,与密度相关性不大,确定了含水率40%的NADES-3为该试验最佳提取CS的溶剂。回收试验表明,NADES-3重复使用5次后,CS提取率仍有15.89%,说明NADESs提取法能高效地从喉软骨中回收CS。研究结果为畜禽骨营养组分的高效利用提供新思路,也为后续运动健康类功能性骨源食品的开发提供参考。

天然低共熔溶剂在天然聚多糖加工中的应用研究进展

天然低共熔溶剂(natural deep eutectic solvents, NADES)是一种可生物降解、无毒性、可回收、溶解性好、价格低廉、制备简单以及性质可调的新型绿色溶剂,在天然聚多糖加工与应用方面具有广泛的前景。本文综述了NADES的制备和理化性质,概述了NADES在纤维素、淀粉和几丁质溶解、提取、催化转化、纳米材料制备以及膜材料增塑等方面的研究成果,分析了目前NADES在多糖加工中所面临的挑战和机遇,为天然聚多糖资源的开发利用提供了参考。

脂肪酸基天然低共熔溶剂悬浮固化分散液-液微萃取/液相色谱法检测水样和人尿中抗真菌药

建立了基于新制备的天然低共熔溶剂悬浮固化(SFNADES)分散液-液微萃取结合高效液相色谱法(HPLC)检测环境样品中酮康唑、克霉唑、特比萘芬和益康唑4种抗真菌药的分析方法。选用月桂酸为氢键供体,正辛醇为氢键受体合成的天然低共熔溶剂(NADES)作为萃取剂。通过优化萃取剂的种类与摩尔比、萃取剂体积、样品体积、样品pH值与离子强度、涡旋时间及离心时间等获得了最佳萃取效率。在最优条件下,方法的线性范围为0.56~500μg/L,线性系数(r^(2))≥0.999 8,检出限为0.17~0.80μg/L,定量下限为0.56~2.67μg/L,富集倍数为101~114,日内和日间相对标准偏差(n=6)分别不大于4.8%和5.4%。该方法已成功用于实际水样和人尿中抗真菌药的检测,回收率为91.5%~107%。

超声协同天然低共熔溶剂法提取明日叶查尔酮工艺优化及其抗衰老作用研究

目的优化超声协同天然低共熔溶剂法提取明日叶查尔酮的工艺,并研究其抗衰老作用。方法以明日叶查尔酮得率为指标,采用单因素和响应面实验,优化超声协同天然低共熔溶剂法的提取工艺条件,并设计了水提法、醇提法、微波辅助法、超声辅助法与超声协同天然低共熔溶剂法的对比实验。同时将小鼠随机分为正常对照组、衰老模型组、维生素C(vitamin C,VC)阳性对照组、明日叶查尔酮低、中、高剂量组。除正常对照组外,其余5组注射D-半乳糖构建衰老小鼠模型。测定小鼠血清中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、总抗氧化能力(total antioxidant capacity,T-AOC)和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量、脏器指数和小鼠皮肤组织中的SOD、过氧化氢酶(catalase,CAT)、三磷酸腺苷酶(adenosine triphosphatase,ATPase)活性和脂褐素(lipofuscin,LPF)、羟脯氨酸(hydroxyproline,HYP)、Ⅰ型胶原蛋白含量。结果最佳提取工艺条件为:液固比30:1(mL/g)、超声功率400 W、超声时间35 min,此条件下明日叶查尔酮得率为0.94%,此法的提取效果优于其他4种单一的提取方法。明日叶查尔酮对D-半乳糖致衰老小鼠的抗衰老实验结果表明:明日叶查尔酮能有效增强小鼠血清中SOD、T-AOC活性,降低MDA含量,提高各脏器指数,增强小鼠皮肤组织中SOD、CAT和ATPase活性,及HYP和Ⅰ型胶原蛋白含量,减少LPF的生成。结论该研究获得了明日叶查尔酮的最佳提取工艺,得到的明日叶查尔酮对D-半乳糖致衰小鼠具有较强的抗衰老作用。

基于低共熔溶剂提取黄酮类化合物研究进展

低共熔溶剂(DESs)是一类新型绿色溶剂,具有性质稳定、价廉易得、易生物降解以及易于制备等优点,在黄酮类化合物的提取中应用非常广泛。简述了DESs提取植物活性成分的影响因素,主要有DESs分子组成及物质的量比、DESs浓度和提取条件;重点阐述了传统提取法、超声辅助提取法、微波辅助提取法和负压空化辅助提取法在黄酮类化合物提取中的应用;指出了DESs在黄酮类化合物提取中存在的不足,旨在对DESs在黄酮类化合物提取中更好的应用提供新的发展方向。

An efficient method for chitin production from crab shells by a natural deep eutectic solvent

Crab shells are an important feedstock for chitin production.However,their highly compact structure significantly limits their use for the production of chitin under mild conditions.Here,a green and efficient approach using a natural deep eutectic solvent(NADES)to produce chitin from crab shells was developed.Its effectiveness in isolating chitin was investigated.The results showed that most proteins and minerals were removed from crab shells and the relative crystallinity of the isolated chitin reached 76%.The quality of the obtained chitin was comparable to chitin isolated by the acid–alkali method.This is the first report on a green method for efficient chitin production from crab shells.This study is expected to open new avenues for green and efficient production of chitin from crab shells.

天然低共熔溶剂在木质纤维素预处理中的应用

综述了天然低共熔溶剂在木质纤维素预处理应用的研究进展,归纳了熔点、密度、黏度、溶解性四大理化性质,总结了羧酸类、多元醇类这两种二元天然低共熔溶剂、三元天然低共熔溶剂在木质纤维素类生物质预处理中的应用,并概括了微波超声辅助预处理、多元天然低共熔溶剂协同预处理、两阶段协同预处理在木质纤维素类生物质预处理中的应用,分析并展望了未来天然低共熔溶剂的研究方向,为采用绿色新型溶剂预处理木质纤维素类生物质提供新思路。

天然低共熔溶剂对大米粉中重金属镉的去除效果及其机制

[目的]本文旨在利用天然低共熔溶剂(NADES)高效去除大米粉中重金属镉,并对其机制进行探索。[方法]以加热法合成的15种NADES为洗脱剂,采用洗脱的方式,深入探讨NADES去除大米粉中重金属镉的效果及其机制,并以2种革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌和单增李斯特菌)和2种革兰氏阴性菌(沙门氏菌和大肠杆菌)为指示菌,研究NADES的毒性。同时,通过吸附动力学和吸附热力学的方法研究NADES去除重金属镉的机制。[结果]15种NADES对大米粉中镉表现出较好的去除效果,镉去除率达到51%~96%。NADES毒性试验表明,除3种有机酸基质NADES由于其过低p H值对细菌生长造成影响之外,其余12种NADES表现出良好的生物相容性。初步去除机制试验表明,Freundlich等温吸附模型和拟二级动力学模型能很好阐明NADES的吸附机制。[结论]NADES是一种能高效去除大米粉中重金属镉的新型绿色溶剂。本研究建立了一种绿色高效去除镉污染大米粉中重金属镉的方法,为其他农产品重金属去除提供了思路。