二氧化鈦四氧化三鐵納米顆粒的制備及其富集磷酸肽的方法技術

鈣的缺乏和吸收效率低已成為全球性問題，已被證明磷酸化肽能有效地促進人體對鈣的吸收，因此尋找高效快捷的磷酸肽富集方法則具有重要意義。以磁性納米顆粒為吸附載體對目標物質進行分離純化是一項新興的分離純化技術，通過對磁性納米顆粒的表面修飾改性，特定地分離純化目標物質，在外加磁場的作用下，從復雜的體系中實現快速分離。與傳統方法相比，磁分離技術具有操作簡單、快速、高效富集、高回收率等優點。本發明專利技術首先提供了一種金屬氧化物磁性納米顆粒的制備方法，制備的二氧化鈦四氧化三鐵磁性納米顆粒用于磷酸肽的富集。本發明專利技術制備的二氧化鈦四氧化三鐵納米磁性顆粒具有超順磁性及良好的水分散性，對磷酸肽的吸附顯示出高特異性。建立在此金屬氧化物磁性納米顆粒礎上的磷酸肽的富集明顯優于傳統方法。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】鈣的缺乏和吸收效率低已成為全球性問題，已被證明磷酸化肽能有效地促進人體對鈣的吸收，因此尋找高效快捷的磷酸肽富集方法則具有重要意義。以磁性納米顆粒為吸附載體對目標物質進行分離純化是一項新興的分離純化技術，通過對磁性納米顆粒的表面修飾改性，特定地分離純化目標物質，在外加磁場的作用下，從復雜的體系中實現快速分離。與傳統方法相比，磁分離技術具有操作簡單、快速、高效富集、高回收率等優點。本專利技術首先提供了一種金屬氧化物磁性納米顆粒的制備方法，制備的二氧化鈦四氧化三鐵磁性納米顆粒用于磷酸肽的富集。本專利技術制備的二氧化鈦四氧化三鐵納米磁性顆粒具有超順磁性及良好的水分散性，對磷酸肽的吸附顯示出高特異性。建立在此金屬氧化物磁性納米顆粒礎上的磷酸肽的富集明顯優于傳統方法。【專利說明】
本專利技術涉及納米材料和蛋白質分離純化
，特別涉及二氧化鈦四氧化三鐵磁性納米顆粒的制備及其富集磷酸肽的方法。
技術介紹
鈣是人體中含量最多的微量元素，被稱為人體的“環境衛士”，具有重要的生理功能，包括:輕度抑制甲狀腺機能亢進，預防異位鈣化和骨化，減少結腸癌的復發率以及減少高血壓病的發生。長期缺鈣會導致骨骼和牙齒發育不全、骨質疏松癥、貧血，甚至高血壓和冠心病。而我國居民平均每日鈣攝入量只有400mg左右，只占每日推薦量的50 %左右，因此補鈣是當務之急。1950年，Mellander及其同事首次利用胃蛋白酶和胰酶作用于酪蛋白得到了一種富磷多肽，并將之命名為酪蛋白磷酸化肽(簡稱CPP)。CPP能抵抗蛋白酶的進一步分解，與Ca、Fe離子具有親和性，并且在生理pH值下，無論正常嬰兒還是佝僂病患兒對酪蛋白磷酸化肽的鈣鹽比自然狀態下的鈣都能更好的吸收。酪蛋白磷酸化肽作為目前唯一一種可作為食品添加劑的促鈣吸收的活性肽，其在中國具有巨大的發展潛力。因此，工業化生產酪蛋白磷酸化肽在生產實踐中即具有重要的影響。卵黃高磷蛋白磷酸肽(簡稱PPP)是從卵黃高磷蛋白中提取的一種多種短肽的混合物，其主要生物學功能是促進鈣、鐵和鋅等金屬離子的吸收。有學者研究PPP-鈣對受試小鼠的鈣表觀吸收率的影響表明，其鈣的吸收量達到8.446—11.375%，能有效地促進鈣的吸收。InwookCetal (2005)指出PPP中含有的磷酸化絲氨酸殘基比CPP多，且證明出PPP在抑制鈣形成不溶性的化合物方面優于商品化的CPP。因此可見PPP在促進鈣等礦物質吸收方面顯示出廣闊的應用潛力。因此，尋找一種高效、安全、成本低，工藝簡單的磷酸化肽的富集方法則尤為重要。目前磷酸肽的富集方法主要有乙醇鈣沉淀法，離子交換法和膜分離法，而這三種方法在實際應用上都存在一定的不足:乙醇鈣沉淀法溶劑消耗量大，且存在有機溶劑殘留問題；離子交換法需要大量的酸液堿液再生，對周圍的水體環境和大氣環境均會造成較大程度的污染；而膜分離法對設備條件要求很高，膜的清洗和維護也是相當關鍵，且工序較為繁瑣。固定化金屬離子親和色譜由Porath于1975年首先提出，經過幾十年的發展，已經成為目前最為普及的磷酸化肽富集方法。以磁性納米顆粒為吸附載體對目標物質進行分離純化是一項新興的分離純化技術，通過對磁性納米顆粒的表面修飾改性，特定地分離純化目標物質，在外加磁場的作用下，從復雜的體系中實現快速分離。與傳統方法相比，磁分離技術具有操作簡單、快速、高效富集、高回收率等優點。四氧化三鐵磁性納米顆粒毒性較低，制備方法簡單，當粒徑小于30nm時，則表現出超順磁性，即在外加磁場作用下具有較強的磁響應性，當撤離磁場時，磁性迅速消失，剩磁為零，不會被永久磁化。到目前為止，尚未有采用金屬氧化物磁性納米顆粒作為吸附載體用于食品級CPP和PPP富集的報道。本專利技術制備合成了形貌規整，粒徑均一的超順磁性二氧化鈦四氧化三鐵納米顆粒，并將其應用于磷酸肽的富集。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供二氧化鈦四氧化三鐵磁性納米顆粒的制備方法，制備的顆粒形貌規整、粒徑均一、磁響應性強，具有良好的生物相容性。采用所制備的二氧化鈦四氧化三鐵磁性納米顆粒富集磷酸肽，操作簡便、成本低廉，生產周期短，且易于工業化大規模生產，解決了傳統磷酸肽富集困難、步驟繁多等問題。本專利技術提供的二氧化鈦四氧化三鐵磁性納米顆粒的制備及其富集磷酸肽的方法，其實施方案如下:1.二氧化鈦(TiO2)四氧化三鐵磁性納米顆粒(簡寫為Fe3O4OTiO2)的制備采用化學共沉淀法合成，其化學反應式為:Fe2++2Fe3++8NH3.H2O = Fe3O4 I +8NH4++4H20步驟如下:(I)將可溶性的Fe2+和Fe3+(總鐵離子濃度為0.01?0.5M)溶解在水一無水乙醇混合溶液中，在機械攪拌下通氮氣10?50min。(2)將溫度升高到40?70°C，在攪拌狀態下緩慢滴加氨水溶液到體系中，調節體系的pH值到10?11左右，得到黑色的含磁性顆粒溶液。(3)在攪拌狀態下迅速加入20?40ml的鈦酸丁酯-乙醇混合溶液，升溫到70?90°C反應I?2h,終止反應,靜置冷卻，得反應液。(4)在外加磁場的作用下分離磁性顆粒，并且用去離子水清洗數次至中性，去除未反應完全的化學組分。(5)對收集到的磁性顆粒進行冷凍干燥處理，隨后高溫煅燒(200-500°C )即可得Fe3O4OTiO2磁性納米顆粒粉末。采用上述方法成功實現了 TiO2與四氧化三鐵的偶聯，且方法制備的Fe3O4OTiO2磁性納米顆粒形貌規整，粒徑均一，具有超順磁性，同時在水溶液中具有良好的分散性。2.權利要求1方法制備得到的Fe3O4OTiO2磁性納米顆粒的應用，其特征在于用于富集CPP，步驟如下:(I)制備酪蛋白磷酸肽的吸附原液:取新鮮牛奶，調pH至4.6以便沉降酪蛋白，過濾得到酪蛋白粗品。將酪蛋白粗品水解得到CPP的吸附原液。(2)富集磷酸肽:將Fe3O4OTiO2磁性納米顆粒加入到含有CPP的吸附原液中，在一定溫度下攪拌反應一定時間，使溶液中的CPP特定地吸附在Fe3O4OTiO2磁性納米顆粒表面，在外加磁場的作用下將吸附有CPP的磁性納米顆粒從反應溶液中分離出來，用去離子水清洗三次去除雜質，再用洗脫液進行洗脫，收集磷酸肽的洗脫液，測定N/P。3.權利要求1方法制備得到的Fe3O4OTiO2磁性納米顆粒的應用，其特征在于用于富集PPP，步驟如下:(I)制備卵黃高磷蛋白磷酸肽的吸附原液:取新鮮雞蛋進行蛋清和蛋黃的分離，將蛋黃置于濾紙上除去附著的蛋清，用針挑破膜，收集蛋黃內容物，之后進行噴霧干燥，得蛋黃粉。將蛋黃粉經一系列的脫脂、脫磷、酶解處理得到PPP的吸附原液。(2)富集磷酸肽:將Fe3O4OTiO2磁性納米顆粒加入到含有PPP的吸附原液中，在一定溫度下攪拌反應一定時間，使溶液中的PPP特定地吸附在Fe3O4OTiO2磁性納米顆粒表面，在外加磁場的作用下將吸附有PPP的磁性納米顆粒從反應溶液中分離出來，用去離子水清洗三次去除雜質，再用洗脫液進行洗脫，收集磷酸肽的洗脫液，測定N/P。本專利技術的有益效果:本專利技術制備了一種金屬氧化物磁性納米顆粒，并將其應用于CPP和PPP的富集。建立在此金屬氧化物磁性納米顆粒基礎上的CPP和PPP的富集，其N/P下降相當顯著。CPP可由提純前的42.53降低到6.13?7.67，PPP可由提純本文檔來自技高網...

【技術保護點】
二氧化鈦磁性納米顆粒的制備及其富集磷酸肽的方法，包括以下幾個步驟：二氧化鈦(TiO2)四氧化三鐵磁性納米顆粒的制備(簡寫為Fe3O4@TiO2)采用化學共沉淀法合成，其化學反應式為：Fe2++2Fe3++8NH3·H2O＝Fe3O4↓+8NH4++4H2O步驟如下：(1)將可溶性的Fe2+和Fe3+溶解在不同體積比的水—無水乙醇混合溶液中，在機械攪拌下通氮氣10～50min。(2)將溫度升高到40～70℃，在攪拌狀態下緩慢滴加氨水溶液到體系中，調節體系的pH值到10～11左右，得到黑色的含磁性顆粒溶液。(3)在攪拌狀態下迅速加入一定量的鈦酸丁酯溶液，升溫到70～90℃反應1～2h，終止反應，靜置冷卻，得反應液。(4)在外加磁場的作用下分離磁性顆粒，并且用去離子水清洗數次至中性，去除未反應完全的化學組分。(5)對收集到的磁性顆粒進行冷凍干燥處理，隨后進行高溫煅燒(200?500℃)，即可得Fe3O4@TiO2磁性納米顆粒粉末。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊嚴俊，蘇宇杰，汪家琦，
申請(專利權)人：江南大學，
類型：發明
國別省市：