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壳聚糖聚丙烯酸微球对茶末中茶多酚的吸附性能研究毕业设计论文
壳聚糖-聚丙烯酸微球对茶末中茶多酚的吸附性能研究
福建师范大学福清分校海洋与生化工程学院应用化学专业
118652012008刘飞翔指导老师薛丽群
[摘要]本文研究了壳聚糖-聚丙烯对茶末中茶多酚吸附分离条件,并采用HPLC分析吸附分离效果。
该实验结果表明对25.00mL茶汤(质量浓度为0.985mg/mL),较好的吸附条件为壳聚糖-聚丙烯酸微球加入量0.3g、吸附时间为2h、茶汤pH为7.00、温度30℃时,震荡速率110r/min,茶多酚的吸附率可达到73.20%。
[关键词]壳聚糖-聚丙烯酸微球;吸附;绿茶;茶多酚
1前言
茶多酚(tea-polyphenols,简称TP)作为茶叶中一类主要成分具有独特的药理作用,具有抗氧化性、能预防癌变、肿瘤、心脑血管疾病等症状,在医学上有极好的前景。
它在茶叶中含量很高,性质相当活泼,能在酶的作用下,发生酶促氧化,也能在湿热的作用下发生氧化作用,还能在常温常压下发生缓慢氧化[1]。
茶多酚主要成分为儿茶素类化合物(黄烷醇类)、黄酮及黄酮醇类、花色素类和酚酸及缩酚酸类多酚化合物的复合体,其中儿茶素类属黄烷醇类,约占茶多酚总量的80%,主要包括:
表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、表没食子儿茶素(EGC)、表儿茶素没食子酸酯(ECG)、表儿茶素(EC)、儿茶素(C)、没食子酸(GA)[2]。
自古以来中国是产茶大国.明朝李时珍在《本草纲目》中记载说:
“茶苦而寒,最能降火,火为百病之因,火降则百病清也”.茶由古代的药到后来的饮料,现在又回归到药,是现代生物技术和现代医学科技的成果.茶多酚是从绿茶中提取出来的最主要、最精华、对人体最有益的成分,是由茶叶中的黄烷醇类、黄酮、黄酮醇类、花青素类、茶白素类和酚酸及缩酚酸类组成的化合物,主要成分是黄烷-3-醇衍生物,俗称儿茶素.它们的结构除酚及缩合酚类外,均具有a-苯基苯骈二氢吡喃(黄烷)为主体的C6-C3-C6基本碳架.所以“其结构决定了茶多酚的性质及其作用”[3]。
茶叶资源非常丰富,主要加工产品为茶叶,但在茶叶生产过程中产生的大量茶末和滞销的粗老茶,目前在中国,没有什么利用价值,几乎是都当作废料处理了。
因此开展茶多酚提取和其生物学活性的研究,研发出能防治防癌变、肿瘤、心脑血管疾病等一系列具有医疗保健效果的饮料、食品、化妆品、药品,不仅为保障人民健康作出贡献,而且还可以创造出巨大的经济效益[4]。
目前茶多酚的提取方法有:
溶剂提取法、金属离子沉淀法、树脂吸附法、超临界流体萃取法、超声波浸提法等方法[5]。
但是由于茶多酚本身不稳定,容易被氧化等各种原因使溶剂提取法过程中茶多酚损失较多。
有研究表明[6-8],采用乙醇、氯仿等作为提取溶剂,可以延缓茶多酚(尤其是儿茶素)的氧化,但溶剂提取法过程中茶多酚损失较多。
金属离子法常用的金属离子有Al3+、Ca2+、Fe2+、Mg2+、Zn2+等,其中Zn2+、Al3+是较适宜的弱酸性沉淀剂。
余兆祥等[9]采用Zn2+和Al3+的复合沉淀剂提取低档绿茶中的茶多酚,提取率为10.4%,较单一沉淀剂高约1%。
金属离子沉淀法的选择性和产品纯度均较高,但在稀酸转溶过程中茶多酚损失较大,且金属离子有一定的毒性。
CO2是最常用的超临界流体,具有萃取温度低、选择性高、无毒等优点,茶多酚在超临界萃取过程中不易氧化,产品纯度高。
但由于茶多酚在超临界CO2中的溶解度小,加入极性改性剂后的一次提取率仍很低,限制了方法的应用。
目前超声提取方法多限于单频超声,而复频超声除基频外,还出现倍频波、和频波及差频波,使产生的声场更加均匀。
曹雁平等[10]用双频复合超声来提取绿茶中的茶多酚,在浓度、提取率和提取速率方面都优于单频超声法。
用微球吸附法分离提取茶多酚,能有效的解决以上的问题而且工艺简单、成本低、能耗较低,有助于实现大规模生产
壳聚糖是甲壳素的脱乙酰基产物,是一种可降解的天然高分子。
由于具有良好的生物相容性、无毒和粘性等优点,在医药、生物工程等领域展示出美好的应用前景[11]其含有游离氨基,能与稀酸结合生成胺盐而溶于稀酸。
由于分子中C2位上的氨基反应活性大于·OH基,易发生化学反应,使壳聚糖可在较温和的条件下进行多种化学修饰。
壳聚糖与丙烯酸通过戊二醛进行接枝共聚制得表面具有两性基团(-COOH和-NH2)的壳聚糖-聚丙烯酸微球[12]。
本文用壳聚糖-聚丙烯酸微球吸附分离茶汤中茶多酚,讨论了壳聚糖-聚丙烯酸微球吸附茶多酚的条件,并对其吸附动力学进行初步的探讨。
2实验部分
2.1实验仪器和药品
2.1.1药品和试剂
甲醇(色谱纯),国药集团化学试剂有限公司;壳聚糖,上海阿拉丁生化科技有限公司;乙腈:
上海阿拉丁生化科技有限公司,色谱级,》99.9%;三蒸水;蒸馏水;盐酸,乙酸,硫酸,乙二胺四乙酸,过硫酸铵,氢氧化钠,无水碳酸钠,戊二醛50%,碱式乙酸铅,表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG),抗坏血酸,福林酚,咖啡因,丙烯酸,无水乙醇,等均为市售分析纯。
2.1.2仪器
7200型分光光度计:
尤尼柯(上海)仪器有限公司;电磁力搅拌器;H.H.S型电热恒温鼓风干燥箱:
上海精宏实验设备有限公司;TH2-C台式恒温振荡器:
太仓市华美生化仪光厂;HH-4型恒温水浴锅:
上海君竺仪器制造有限公司;TG328A型电光分析天平:
上海天平仪器厂;prostar-210高效液相色谱仪:
美国瓦里安;SHZ-D循环水式真空泵:
巩义市予华仪器有限责任公司,智能型傅立叶红外光谱仪,pHS-3C型精密酸度计:
上海虹益仪器仪表有限公司;TG1850-W5型高速离心机:
上海卢湘仪离心机仪器有限公司。
2.2.1壳聚糖-聚丙烯酸微球的制备
称取0.1g壳聚糖至于100mL烧杯中去,取50mL1%乙酸溶液,然后磁力搅拌30min使其完全溶解,加入于10mL20%丙烯酸溶液,2mL1g/L的过硫酸铵在单颈烧瓶中混合均匀,在70℃条件下回流反应直至出现乳白色后再回流45min,之后倒入100mL烧杯中,冷却后加入4mL50%戊二醛在磁力搅拌器下搅拌20min,完成后放入抽滤机中抽滤用乙醇清洗,放入40摄氏度烘箱中烘干。
得壳聚糖-聚丙烯酸微球。
2.2.2茶多酚的定量检测方法
按GB/T8313-2008方法检测茶汤中茶多酚的含量。
式中:
A——样品测试液吸光度;
V——样品提取液体积,10mL;
d——稀释因子(1mL稀释25mL);
——没食子酸标准曲线的斜率;
m——样品干物质含量,%;
——样品质量,单位为克(g)
式中:
a——吸附前的茶多酚吸光度;
b——吸附后的茶多酚吸光度;
d——稀释因子(1mL稀释25mL);
——没食子酸标准曲线的斜率;
m——样品干物质含量,%;
——样品质量,单位为克(g)
2.2.3高效液相色谱(HPLC)检测条件
按GB/T8313-2008方法使用液相色谱仪检测。
色谱条件:
色谱柱:
C18色谱柱(粒径5um,250mm
4.6mm);
流动相A:
分别将90mL乙腈,2mLEDTA,20mL乙酸加入1000Ml容量瓶中,用三蒸水定容至刻度,充分摇匀。
溶液需过0.45um膜;
流动相B:
分别将800mL乙腈,2mLEDTA20mL乙酸加入1000Ml容量瓶中,用三蒸水定容至刻度,充分摇匀。
溶液需过0.45um膜;
流动相总流速1mL/min;
柱温:
35摄氏度
紫外检测器:
λ=278nm;
梯度条件:
100%流动相A保持10min→15min内由100%A相转为68%A相,32%B相→68%A相,32%B相保持10分钟→100%A→;
进样量:
10μL。
原茶汤,吸附后茶汤,解析后茶汤,茶多酚标准液(用表没食子儿茶素没食子酸酯(简称EGCG))都在此色谱条件下检测。
3.结果与讨论
3.1恒温振荡器的震荡速率对壳聚糖-聚丙烯酸微球吸附茶多酚的影响
平行取三份0.30g壳聚糖-聚丙烯酸微球于100mL干燥锥形瓶中,加入25.00mL相同浓度的茶汤,分别置于30r/min、110r/min、220r/min恒温震荡器(30℃)中震荡2h后取出在经离心机(12000r/min)离心10min后取上清液于25mL干燥烧杯中。
测定壳聚糖-聚丙烯酸微球对茶多酚的吸附率。
实验结果如图所示,壳聚糖-聚丙烯酸微球对茶多酚的吸附率随着转速的提高而增大,在220r/min时最大吸附率为61.48%,考虑转速太快对机器负担较大,所以实验采用的是110r/min。
图1震荡速率对吸附率的影响
3.2-聚丙烯酸微球用量对壳聚糖-聚丙烯酸微球吸附茶多酚的影响
用移液管分别移取壳聚糖-聚丙烯酸微球0.10g、0.20g、0.30g、0.40g、0.50g、0.60g、0.70g、0.80g于100mL干燥锥形瓶中,分别加入25.00mL相同浓度的茶汤。
置于30℃恒温振荡器(110r/min)中震荡2h后取出,在经离心机(12000r/min)离心10min后取上清液于25mL干燥烧杯中。
测定壳聚糖-聚丙烯酸微球对茶多酚的吸附率。
实验结果如图所示,壳聚糖-聚丙烯酸微球对茶多酚的吸附率随壳聚糖-聚丙烯酸微球的增加先快速上升,后缓慢上升的趋势,当壳聚糖-聚丙烯酸微球的用量为0.3g时,吸附率基本不再增加,壳聚糖-聚丙烯酸微球用量为0.3g时对茶多酚的吸附率达为63.40%,因此对于25.00mL(吸光度为0.306,质量浓度为1.049mg/mL)的茶汤,所取壳聚糖-聚丙烯酸微球0.30g时吸附最佳。
图2壳聚糖-聚丙烯酸微球用量对吸附率的影响
3.3温度-时间对壳聚糖-聚丙烯酸微球吸附茶多酚的影响
平行取25.00m茶汤27份,分别加入0.30g壳聚糖-聚丙烯酸微球,分成三批置于20℃、30℃、40℃温振荡器(110r/min)中,吸附不同时间(0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、4h、5h、6h)后,在经离心机(12000r/min)离心10min后取上清液于25mL干燥烧杯中。
分别测定壳聚糖-聚丙烯酸微球对茶多酚的吸附率。
结果如图所示。
不同温度下的吸附率都随时间的增长逐渐增大,但在吸附2h后吸附率的增加开始减缓,当吸附时间超过3h后,吸附基本达到平衡,吸附率都基本不再增加,最佳吸附率是40℃下吸附6h为71.07%。
随着温度的增加,吸附率基本上也是随着增加的,但增加不是很显,表明在一般温度条件下,壳聚糖-聚丙烯酸微球吸附茶多酚受温度影响不大。
因为茶多酚在空气中容易被氧化,所以在壳聚糖-聚丙烯酸微球吸附茶多酚的过程中,温度为30℃提取时间为2h较好。
图3附时间和吸附温度对吸附率的影响
3.1.3pH对壳聚糖-聚丙烯酸微球吸附茶多酚的影响
将煮好的茶汤分5份移取于100mL锥形瓶中用0.1(mol/mL)HCl和10(mol/mL)NaOH调节pH分别为3、4、5、6、7、8、9,分别测得茶多酚的吸光度,再准确吸取25.00mL于上述锥形瓶中,在分别加入0.3g壳聚糖-聚丙烯酸微球置于30℃,110r/min的恒温水浴振荡器中吸附2h后取出,在经离心机(12000r/min)离心10min后取上清液于25mL干燥烧杯中。
测定壳聚糖-聚丙烯酸微球对茶多酚的吸附率。
结果如图所示,在pH=3.00至7.00范围内,壳聚糖-聚丙烯酸微球对茶多酚的吸附率比较高,说明酸性条件下有利于壳聚糖-聚丙烯酸微球对茶多酚的吸附;但当pH>7.00后,壳聚糖-聚丙烯酸微球对茶多酚吸附率随着pH增大而逐渐减小,这是、由于茶多酚在碱性的条件下不稳定,容易发生氧化反应,当溶液碱性增强,茶多酚氧化越多。
因此壳聚糖-聚丙烯酸微球吸附茶多酚,较佳的提取pH值为pH=7.00。
图4PH值对吸附率的影响
3.1.4茶汤浓度对壳聚糖-聚丙烯酸微球吸附茶多酚的影响
用4g茶末配置出茶汤,用蒸馏水稀释分别稀释成20%、40%、60%、80%、100%的茶汤,分别测得茶多酚含量,再准确吸取25.00mL于锥形瓶中,加入0.3g壳聚糖-聚丙烯酸微球,置于20℃,30℃,40℃,110r/min的恒温水浴振荡器中吸附2h。
取出,测壳聚糖-聚丙烯酸微球
对茶多酚的吸附率。
如图所示,在不同的温度下随茶汤溶度的升高,壳聚糖-聚丙烯酸微球对茶多酚的吸附率逐渐降低,但从吸附的量来看还是100%时吸附的最多。
图5浓度和温度对吸附率的影响
3.2壳聚糖-聚丙烯酸微吸附前后茶汤的HPLC对比分析
图6EGCG的色谱图
图7CAF的色谱图
图8GA的色谱图
图9原茶汤的色谱图
图10吸附后的色谱图
图11吸附后+EGCG的色谱图
图12脱附后的色谱图
图13脱附后+EGCG的色谱图
按照3.2,壳聚糖-聚丙烯酸微球吸附前后的茶汤溶液进行HPLC分析,并进行谱图对比分析,结果见图8、图9、图10。
由图8和参考文献[13]可知,6种儿茶素类物质和2种生物碱(咖啡因、可可碱THEO)得到了一定的分离,但基线部分有重叠。
8种化合物的保留时间分别为GA3.501min、THEO3.903min、EGC4.529min、C5.883min、EGCG10.048min、CAF10.642min、EC16.261min、ECG25.832min。
由图8和图9对比分析可知,EGCG峰吸附后比吸附前小很多,说明EGCG有效地被吸附,而CAF的峰吸附前后变化不大,说明CAF大部分残留在吸附后的溶液中而被除去。
所以可说明,壳聚糖-沸石膜对茶多酚和咖啡因具有选择性吸附特性,特别是对EGCG有选择性吸附。
4结论
壳聚糖由于表面含有丰富的-NH2、-OH等功能基团,可通过氢键作用吸附茶多酚。
本实验制备了壳聚糖-聚丙烯酸微球,用其进行吸附分离茶多酚,实验结果表明,对25.00mL质量浓度为1.049mg/mL的茶汤,较佳的吸附条件为0.3g壳聚糖-聚丙烯酸微球、吸附时间2h、茶汤pH7.00、温度30℃,吸附率可达到76.36%,单位吸附量可达171.24mg/g;壳聚糖-沸石膜对茶多酚和咖啡因具有选择性吸附特性,特别是对EGCG有选择性吸附。
由于壳聚糖是自然界中来源仅次于纤维素的天然高分子,且具有无毒、良好的生物相容性、生物可降解性、易成形加工等优点,使壳聚糖膜在茶多酚的吸附分离中必将具有美好的应用前景。
5致谢
非常感谢薛丽群老师、薛丽群老师在我大学的最后学习阶段——毕业实验阶段给自己的指导,从最初的定题,到后面的实验的处理过程中,她们给了我耐心的指导和无私的帮助。
为了指导我们的毕业实验,她们放弃了很多自己的休息时间,在此我向她们表示我诚挚的谢意。
同时,也要感谢所有任课老师和所有同学在这四年来给自己的指导和帮助,在此向他们表示我由衷的感谢,并祝所有的老师能够培养出越来越多的优秀人才!
参考文献:
[1]陈镱文.茶多酚粗品的精制及儿茶素单体分离的工艺研究[D].西北大学.2005:
6-7.
[2]盛丽,任爱梅.天然抗氧剂茶多酚[J].化学教育,2004,11:
8.
[3]王栋,康健。
茶多酚的功效,提取和应用前景[D],1000-2839(2007)02-0217-05
[4]胥佰涛,徐平,沈生荣.茶多酚提取方法研究进展[J].茶叶,2007(3):
43-46.
[5]郭宇姝,张沂,朱新生.茶多酚的提取分离与含量测定方法进展[J].解放军药学学报,2007,23
(2):
121-124.
[6]董文宾,胡英,周玲.有机溶剂法制备茶多酚的工艺研究[J].食品工业科技,2002,23(9):
44.
[7]罗晓明,周春山,钟世安.茶多酚浸提工艺研究[J].食品工业科技,2002,23(3):
41.
[8]KyungHR,YinzheJ.RecoveryofcatechincompoundsfromKoreanteabysolventextraction[J].BioresourceTechnology,2006,97(5):
790.
[9]余兆祥,王筱平.复合型沉淀剂提取茶多酚的研究[J].食品工业科技,2001,22(3):
32.
[10]曹雁平,李建宇,朱桂清,等.绿茶茶多酚的双频超声浸取研究[J].食品科学,2004,25(10):
139.
[11]代昭,孙多先,郭瑶.[J].现代化工,2002,22(10):
22-25.
[12]贺宝元,王学川。
壳聚糖-明胶微球对活性染料吸附净洗性能研究[D]。
陕西科技大学,2012,11
Chitosan-polyacrylicacidmicrospheresofteapolyphenolsinteadustadsorptionperformanceresearch
SchoolofOceanScienceandBiochemistryEngineeringMajorinAppliedChemistry
118652012008liufeixiangGuideTeacher:
LiqunXue
【Abstract】Thispaperstudiesthechitosan-polypropyleneofteapolyphenolsinteadustadsorptionseparationconditions,andUSEStheHPLCanalysisofadsorptionseparationeffect.Theexperimentalresultsshowthatthe25.00mLbeverage(massconcentrationof0.985mg/mL),betteradsorptionconditionsofchitosan-0.3gfortheamountofpolyacrylicacidmicrospheres,adsorptiontimefor2h,thebeveragepH7.00,thetemperature30℃,volatilespeed110r/min,teapolyphenolsadsorptionratecanreach73.20%.
【keywords】chitosan-polyacrylicacid;Adsorption;Greentea.Teapolyphenols
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