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小分子亲水醇/盐水双液体系及植物激素在相系中的分配

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醇/盐水体系是通过无机盐的疏水作用，将亲水醇从水中析出，由于两组分的不相容性产生界面，从而形成醇、水两相，称双液体系。它作为相转移的纯化技巧，可用于物质的提取分离。 论文展示了双液体系的类别和进展，概述了这些方法在提取分离物质方面的应用，介绍了金属离子的分离、生物活性物质提取的发展过程。对醇/盐水相系所属的亲水有机相/盐水体系进行综述，从最初借助萃取剂携带金属离子进行分离，发展到简单物质的直接萃取，以及提取发酵液中生物活性物质。对植物激素进行简单的介绍，综述了提取方法，着重考虑该体系用于发酵液中提取的可行性，论述该方法应用于植物激素提取的意义。 课题在水溶性有机溶剂/盐水双液体系研究的基础上，对醇/盐水类型的相系进行研究，重点内容包括以下三个方面： 一、醇/盐水体系相图的研究醇/盐水体系相图研究，一般采用浊度法测定三元体系在一定温度、压力下的平衡溶解度，同时测定形成双液体系的相平衡数据，绘制相应的溶解度曲线及液-液平衡相图。酸度对相图影响的实验数据鲜有报道，除醇及成相盐外，各因素对相比的影响也未见报道。 区别于以往该类体系相图的研究，根据实验数据绘制二维相图，着重对双液体系萃取影响较大的因素——酸度对相图的影响进行实验，使相图更适于实际应用。首次研究了醇、盐加入顺序、酸碱度、醇的种类对相比的影响，绘制了无机盐量、成相物加入顺序，体系酸度改变的情况下，相比随醇量的变化。并绘图对比乙醇、异丙醇两种成相体系的相比，以考察醇的分子结构对醇/盐水体系成相的贡献。 研究各种因素对亲水醇/盐水体系成相条件的影响，绘制二维相图。选择对环境影响小的乙醇和异丙醇构成相图。内容有： 1.不同种类盐成相能力的区分在常温常压下，分别对硫酸铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸钾、磷酸钠、硫酸钠、硫酸钾、碳酸钠、碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、氯化钠、氯化钾与乙醇或异丙醇的水溶液成相行为进行研究。探讨成相盐量随醇量的变化规律以及相比随醇量的变更。不同种类的盐成相能力具有差异性，相比随无机盐量的增多而变小。 2.无机盐与醇加入顺序对相图的影响改变无机盐与醇的加入顺序，观察相图中相线的位移，以及两种醇体系中相比的变化。相线受组分加入顺序的影响较小，相比则有一定程度的变动。 3.酸碱度与相图的关系选用硫酸铵作为成相盐，以醇/硫酸铵体系为例，研究相图随体系酸碱性发生的变化。向体系加入缓冲溶液，观察相图的变化。加入较多量的强酸碱，研究pH与相图的关系。并对强酸碱体系中相比的变化进行探讨。结果表明，酸度增加，所需无机盐的量也加大。 4.乙醇、异丙醇成相能力的差异对两种体系的相图、相比进行比较，从无机盐对溶剂微观结构的影响，乙醇、异丙醇分子结构，探讨产生成相差异的原因。由于异丙醇分子比乙醇分子有更强的疏水基，因而显示出更好的分相能力。 二、醇/盐水体系萃取植物激素的研究植物激素物质大都为热敏物质，受温度、酸度影响较大，因此对提取工艺的要求比较严格。已报道的提取方法有溶剂提取、无机吸附剂分离、树脂吸附分离、膜分离、色谱分离等。这些分离方法在成本、操作条件、毒性、产品质量等方面不同程度地对激素物质造成不良影响。醇/盐水体系不需要大量的有毒有机溶剂，并且具备成本低、操作简单、条件温和，不存在产品质量及三废问题等优势，适于植物激素的提取分离。在论文选取的优化提取条件下，被提取物性质稳定，保持了生理活性，并且提取后的组分具有较高的纯度。用模拟样品作加入回收实验，表现出很好的稳定性和重现性。 以五大植物激素中的三类物质赤霉素、脱落酸、吲哚乙酸(植物生长素)为提取研究对象。 1.正交设计优化提取条件L16(43)正交实验考证各因素对提取结果能力的表现，总体评价他们的影响顺序为： 成相点>酸度>激素物质浓度根据该结果按因素影响力从强到弱顺次优选出提取条件。 2.加入外加物的作用外加NaCl、KCl有利于相系提取。葡萄糖对提取结果有不良影响，NaCl、KCl的存在使其不会对最终提取结果造成影响。 3.加入回收实验模拟样品加入回收结果印证了方法的重现性、稳定性，并证明从发酵液中提取植物激素的可行。 4.结构验证红外、紫外等手段考察提取方法对提取物结构的影响。定性扫描结果发现，激素物质的结构并未因萃取过程产生变化。HPLC、GC谱图表明，提取后的物质有较好的纯度，醇/盐水体系对植物激素具有纯化作用。 5.生物活性实验用绿豆发芽及幼苗生长实验，考察提取前后赤霉素的生理活性。结果显示，赤霉素的生理活性不变。 比较异丙醇、乙醇/盐水体系萃取植物激素的结果，作为成相有机溶剂，前者有更好的提取效果。 三、醇/盐水体系萃取机理探讨 1.分相机理论文对醇/盐水体系的成相机理及激素物质在该体系萃取的过程机理进行探讨。借助扩展的Johnson-Furter方程分析了醇/盐水体系的成相机理。从醇的性质、结构等特点对成相的影响，相系形成对醇的要求，以及无机盐在相系中的成相作用，解释醇/盐水体系分相的机理。改变以往有关成相机理均解释为某一种单一作用，从各种作用的实验现象考虑，认为醇/盐水体系分相是离子水化、盐析、疏水力、无机盐与醇争夺水分子、形成分子团簇共同作用的结果。深入各种作用的本质，表明这些作用具有一致性。醇/盐水体系分相是各种作用的协同效果。 2.相系提取植物激素的作用从物质在相系中的存在状态，溶解度、电荷作用或成键原理，以及离子水化理论，研讨了该体系萃取植物激素的可能机理。 植物激素在醇/盐水体系被萃入醇上相，主要是酸度影响赤霉素、脱落酸的存在型态。在高酸度条件下，以分子型态存在，分配主要由物质在相系的溶解度决定；也可能与相系物质形成酯，借助酯溶解性能的差异，被提取到上相。酸度较低的情况下，离子型态为主要存在形式，与相系中能以带相反电荷并稳定存在的离子以静电力结合，被携带到醇相。 另外，赤霉素、脱落酸两种物质的最佳提取条件，尤其是提取酸度的差异(两种物质在异丙醇/硫酸铵体系酸度差别尤为明显，分别为pH4.00，pH6.60)，可以推测醇/盐水体系萃取植物激素也有较好的选择性，为植物激素混合体系中各物质的分离提出了可能。

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