一种壳聚糖-离子液体-玉米醇溶蛋白微球及制备方法与应用与流程

本发明涉及吸附材料制备，具体涉及一种壳聚糖-离子液体-玉米醇溶蛋白微球及制备方法与应用。

背景技术：

1、水蒸气蒸馏法是制取植物精油的常用方法之一。目前，水蒸汽蒸馏法是应用最广泛的方法，设备简单、操作方便、无溶剂残留、成本低廉、易于推广、实用性强、稳定性好，而且工艺、设备和操作均较成熟。植物材料经水蒸气蒸馏，植物精油会随水蒸气一并馏出，经冷凝后利用油水两相分离即可得到植物精油。但冷凝后得到的冷凝液主要成分为水，植物精油量远少于水。少量的精油液滴悬浮于冷凝液中形成粒径小于0.1微米的油滴，因其在水中的溶解性增加，无法通过油水两相的分离方法进行利用。

2、吸附法是另一种制取植物精油的常用方法之一。吸附法是利用化学物质与吸附剂之间的相互作用力，使之与吸附剂结合，从而达到与原料分离纯化的目的。吸附剂的选择是关键，优良的吸附剂具有选择性好、理化性质稳定、操作简单且易再生等优势。传统的吸附剂常用动植物油脂、硅胶、活性炭等，但它们的缺点在于对植物精油的吸附没有选择性，只是借助吸附剂与植物精油之间相似的亲疏水性能无差别的吸附所有精油分子。现有技术中的精油吸附，吸附率低，吸附的过程中选择性差，可能会提取到一些不需要的杂质，导致提取物的纯度较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种壳聚糖-离子液体-玉米醇溶蛋白微球及制备方法与应用，解决现有技术中植物精油吸附的过程中选择性差，特定植物精油的吸附率低的技术问题。

2、为实现上述技术目的，本发明的技术方案提供一种壳聚糖-离子液体-玉米醇溶蛋白微球，所述壳聚糖-离子液体-玉米醇溶蛋白微球的表面具有沟壑结构，按质量份计其原料包括酸性溶剂50份、玉米醇溶蛋白/壳聚糖混合物1.02份-2份、乳化剂2.05份-9.5份、植物精油0.5份-1.5份、离子液体0.1份-1.5份和戊二醛0.001份-0.45份。

3、优选地，所述玉米醇溶蛋白/壳聚糖混合物中玉米醇溶蛋白粉末和壳聚糖粉末的质量比为1：(0.02-1)。

4、优选地，所述乳化剂由吐温20、正庚烷和乙酸乙酯按照质量比为1:(0.05-0.8)：(1-3)的比例混合而成。

5、优选地，所述植物精油为柠檬精油、松针精油中的一种或两种。

6、优选地，所述离子液体为1-戊基-3-甲基咪唑氯盐、1-己基-3-甲基咪唑氯盐、1-庚基-3-甲基咪唑氯盐和1-辛基-3-甲基咪唑氯盐中的一种或多种。

7、优选地，所述离子液体1-戊基-3-甲基咪唑氯盐和1-己基-3-甲基咪唑氯盐的混合物。

8、一种基于前文所述的壳聚糖-离子液体-玉米醇溶蛋白微球的制备方法，包括以下步骤；

9、s1、将冰乙酸加入乙醇水溶液中得到酸性溶剂，将所述酸性溶剂分为酸性溶剂a和酸性溶剂b；

10、s2、将玉米醇溶蛋白粉末和壳聚糖粉末溶解于所述酸性溶剂a中，制得混合液c；

11、s3、将乳化剂溶解于所述酸性溶剂b中，搅拌均匀后加入植物精油和离子液体，继续搅拌得到混合液d；

12、该步骤的作用；一是通过调节吐温20、正庚烷和乙酸乙酯的比例，控制乳化剂颗粒体积大小；二是添加离子液体与乳化剂形成协同界面力，辅助形成良好的微球结构；三是通过植物精油分子空间结构和官能团排列顺序，调整玉米醇溶蛋白、壳聚糖和离子液体官能团的排布，以提升分子识别效果。

13、s4、将所述混合液c滴入所述混合液d中，以400转/分钟持续搅拌30min，得到混合液e，使得壳聚糖-离子液体-玉米醇溶蛋白微球粒径能够稳定在400微米，且表面具有规则的沟壑结构；

14、s5、以0.05-1ml/min的速度将戊二醛滴入所述混合液e中，以转速为400转/分钟持续搅拌150min，得到混合液f；

15、s6、将所述混合液f真空抽滤，所得滤饼用乙醇冲洗后，干燥后得浅黄色粉末，即壳聚糖-离子液体-玉米醇溶蛋白微球。

16、优选地，s1具体为；将v1 ml体积浓度为75％乙醇水溶液与v2 ml的冰乙酸混合后得到酸性溶剂，v2＝v1*2％，将所述酸性溶剂分为酸性溶剂a和酸性溶剂b。

17、优选地，s1中所述酸性溶剂a和酸性溶剂b的质量比为0.2-5：1。

18、一种前文所述的壳聚糖-离子液体-玉米醇溶蛋白微球在选择性吸附萜烯类精油中的应用。

19、在本发明的制备过程中植物精油作为模板分子被加入到乳白色混合液d中，植物精油与其他成分(如离子液体和溶剂)一起形成了一个具有特定孔隙结构的复合体系；将混合液c(含玉米醇溶蛋白和壳聚糖)缓慢加入混合液d(含植物精油和离子液体)中，形成乳黄色混合液e，这一步骤将功能性组分(玉米醇溶蛋白和壳聚糖)与模板分子(植物精油)混合，搅拌使得这些组分均匀分布，形成了具有潜在印迹能力的初步混合体系；向混合液e中滴加戊二醛，进行交联反应，戊二醛作为交联剂，与玉米醇溶蛋白和壳聚糖反应，形成三维交联网络，在交联过程中，植物精油作为模板分子被嵌入到这个交联网络中。交联反应将功能性聚合物固定在特定的空间结构中，同时模板分子(植物精油)被包埋在这些结构中；在真空抽滤后，使用无水乙醇冲洗滤饼，这一过程旨在去除未交联的物质和游离的模板分子，同时去除微球结构中的模板分子，以使得印迹孔洞暴露出来，能够特异性地与目标分子(植物精油)结合，经过干燥的微球中形成了与模板分子相匹配的孔洞结构，这些孔洞对特定的植物精油具有选择性识别和吸附能力。

20、玉米醇溶蛋白和壳聚糖除了可以提供基本的框架结构，其分子中还包含大量的羟基和碳环结构官能团，官能团的排布在制备过程中会因离子液体和精油分子的加入而自发调整，可以从空间结构和分子间作用力等多方面对植物精油进行分子识别，提高精油在框架结构上的吸附量。

21、本发明中实用的乳化剂能在玉米醇溶蛋白/壳聚糖的基本框架结构中形成具有一定空间大小的立体孔洞，其与植物精油分子空间大小接近，有利于分子识别过程。

22、离子液体和植物精油分子形成互溶体系辅助形成良好的微球结构；离子液体分子本身包含长链烷烃、碳环结构官能团和阴阳离子，其与植物精油分子之间的亲水/疏水性和氢键、π-π键、离子键等化学键能极大地提升分子识别效果。

23、本发明中使用的柠檬精油和松针精油中含有大量α-蒎烯、β-蒎烯、β-月桂烯等烯萜类物质，所以制备的壳聚糖-离子液体-玉米醇溶蛋白微球吸附萜烯类精油的时候具有很好的选择性和很高的吸附率。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

25、以植物精油和离子液体作为分子识别的核心，通过调节混合乳化剂用量及添加方式，以玉米醇溶蛋白、壳聚糖和戊二醛为骨架，制备出一种具有良好吸附性能且用于吸附特定植物精油的材料。

26、使用的柠檬精油和松针精油中含有大量α-蒎烯、β-蒎烯、β-月桂烯等烯萜类物质；使用的离子液体能利用亲水/疏水性和氢键、π-π键、离子键等化学键与植物精油分子形成特定的空间结构，借助分子印迹技术的原理来识别相近结构的植物精油分子。

27、使用的乳化剂一是能促进离子液体、壳聚糖和玉米醇溶蛋白形成壳聚糖-离子液体-玉米醇溶蛋白交联结构；二是能促使壳聚糖-离子液体-玉米醇溶蛋白微球表面和内部形成沟壑与孔道，增加微球表面积；三是能辅助植物精油分子识别核心更好地嵌入壳聚糖-离子液体-玉米醇溶蛋白交联结构中。

28、本发明的壳聚糖-离子液体-玉米醇溶蛋白微球对特定植物精油具备较高的选择性和吸收率，能用于吸附和浓缩低浓度环境中的特定植物精油，提高植物精油的利用率，而且在负载植物精油方面有很好的应用前景。