离子液体萃取分离弱酸性天然活性物质的应用基础研究

弱酸性天然活性物质是功能食品和药品的重要物质基础，研究其分离方法具有重要的理论价值和现实意义。现有分离方法如吸附和离子交换存在处理量小、溶剂消耗大和能耗高等不足，而液-液萃取存在选择性低的不足。研究表明离子液体对弱酸性天然活性物质具有很好的萃取分离选择性，但离子液体与弱酸性天然活性物质分子间相互作用规律、选择性萃取机理、离子液体-有机溶剂相平衡规律尚未得到完全阐明，阻碍了该方法的进一步应用。本项目以生育酚同系物、大豆异黄酮同系物和银杏内酯同系物为代表性组分，从微观和宏观两个层次研究弱酸性天然活性物质和离子液体相互作用规律与构效关系、高度非理想离子液体多元体系的相平衡和物料萃取平衡规律。在此基础上，建立离子液体萃取分离弱酸性天然活性物质的方法。课题组已获得初步研究成果。

弱酸性天然活性物质是功能食品和药品的重要物质基础，研究其分离方法具有重要的理论价值和现实意义。现有分离方法如吸附和离子交换存在处理量小、溶剂消耗大和能耗高等不足，而液-液萃取存在选择性低的不足。本项目利用离子液体结构和性质可调、易形成两相体系等特点，针对生育酚、银杏内酯等代表性对象，系统研究了离子液体的设计与合成、离子液体-分子溶剂相平衡、天然活性物质萃取热力学、天然活性物质-离子液体相互作用规律、离子液体结构-细胞毒性关系等科学问题。在此基础上，建立了离子液体萃取分离弱酸性天然活性物质的方法。. 项目针对生育酚的结构和性质特点，合成了一系列具有不同阴离子结构的氨基酸功能化离子液体，具有氢键碱性较强、极性可调等特点。研究了氨基酸功能化离子液体-分子溶剂的相平衡，阐明了氨基酸阴离子结构、分子溶剂性质对互溶度的影响规律，发现氨基酸功能化离子液体可与弱极性溶剂形成低互溶度的液-液两相体系。采用α-生育酚和亚油酸甲酯作为模型化合物，测定了它们在常规离子液体-稀释剂-正己烷、氨基酸功能化离子液体—稀释剂-正己烷两相体系中的萃取分配平衡，发现氨基酸功能化离子液体作为萃取剂可以显著提高α-生育酚的分配系数及其和亚油酸甲酯的分离选择性。利用红外光谱揭示了α-生育酚的酚羟基与氨基酸离子液体之间的氢键作用，阐明了氢键作用在萃取分离中的重要地位。进一步设计合成了以生物相容性较好的胆碱作为阳离子来源的胆碱醋酸离子液体，实现了生育酚同系物的高选择性分离。采用分子模拟手段研究了离子液体与银杏内酯的相互作用，发现两者之间存在较强的氢键作用。此外，系统研究了离子液体对人肝肿瘤细胞HepG2的毒性，分别测定了甲酸胆碱、乙酸胆碱、丁酸胆碱、己酸胆碱和月桂酸胆碱、氯化咪唑、醋酸咪唑的IC50值（50%抑制浓度），发现当阳离子同为咪唑阳离子时，阴离子从氯离子到醋酸根，其毒性变化不大；而当阴离子同为醋酸根时，阳离子从咪唑到胆碱，毒性显著下降。这表明以胆碱阳离子为基础构建生物相容性较好的离子液体这一思路是正确的，从而为适宜于天然活性物质萃取分离的离子液体的设计提供了重要参考。. 本项目的研究成果有助于解决现有分离方法对弱酸性天然活性物质选择性差、溶剂消耗和能耗高等问题，提高弱酸性天然活性物质的分离纯化效率。