單寧的功能與應(yīng)用

單寧的功能與應(yīng)用

0治療農(nóng)業(yè)和食品污染寧遠(yuǎn)又名酸、微酸、堿性或未經(jīng)處理的酸。事實(shí)上，這是一個(gè)常見的名稱，由五倍子酸、二苯基、三苯基、焦橙色酚和其他酚衍生物組成的復(fù)雜混合物，通常與肝臟共存。溶于水、乙醇及丙酮,幾乎不溶于苯、氯仿、醚及石油醚,露置空氣中顏色變黑。它廣泛存在于植物的芽、葉、根、樹皮和果實(shí)以及寄生于植物的昆蟲所產(chǎn)生的蟲癭中,主要用于醫(yī)藥、食品、化妝品、革鞣、造紙、墨水、印染、橡膠、冶金等工業(yè)以及水處理等方面,還用于鈹、鉛、鎵、鉬、鈮、鉭、鋯、鉬、鐵、釩、鈰及鈷等金屬的測定,也可作為蛋白質(zhì)和生物堿的沉淀劑、啤酒和葡萄酒的澄明劑、橡膠的凝結(jié)劑等。單寧在醫(yī)藥業(yè)中的應(yīng)用最為突出,主要用于作制取棓酸、焦棓酚及磺胺類藥物的原料,用于治療咽喉炎、扁桃腺炎、痔瘡和皮膚皰癥等,內(nèi)用可制止腹瀉和腸出血等。單寧能與金屬、生物堿和糖苷等生成沉淀,對這些物質(zhì)又具有解毒作用。研究表明,由于單寧具有酶抑制作用,它對微生物的生物氧化過程具有強(qiáng)烈的抑制作用,含單寧的工業(yè)廢水的可生化性降低,因此,含有單寧的工業(yè)廢水具有難于被生物降解的特性,同時(shí),單寧也是工業(yè)廢水的一種污染物。隨著單寧在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用,其排入水體中的量也會(huì)隨之增加,從而導(dǎo)致江河、湖泊和海洋等的水質(zhì)污染。因此,對工業(yè)廢水中單寧的監(jiān)測測定具有重要意義,研究單寧的測定方法也具有了重要意義。1發(fā)酵劑及食品的制備單寧的生理功能是其與生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)、多糖和核酸等作用的最終體現(xiàn),而這些作用又取決于其分子結(jié)構(gòu)。單寧由多元酚衍生物組成,化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有數(shù)個(gè)酚羥基的苯核。按化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為水解單寧、縮合單寧和混合類單寧。水解單寧指酚酸或其衍生物與葡萄糖或多元醇主要通過酯鍵形成的多酚,在稀酸、稀堿和微生物作用下可水解成棓酸(沒食子酸)、雙棓酸(雙沒食子酸)及鞣花酸等化合物,傳統(tǒng)藥用植物所含多為水解單寧,如止血消炎的五倍子、保護(hù)消化道粘膜的山枝葉、治療心血管疾病的牡丹根皮等?？s合單寧系羥基磺烷-3-醇(其衍生物稱為兒茶素類)和羥基磺烷-3,4-二醇(其衍生物稱為無色花色素類)的聚合物(三個(gè)單體以上聚合),不能被水解,在強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化劑或微生物的作用下氧化脫水而縮合成高分子紅棕色不溶于水的“螺紅”沉淀,食物中所含單寧主要是縮合單寧,如切開的蘋果、李和茶水久置后即有“螺紅”生成。混合類單寧的分子結(jié)構(gòu)中既有共價(jià)鍵結(jié)合的部分,也有酯鍵或配糖鍵結(jié)合的部分,例如柚柑和楊梅樹皮所含單寧屬此類。1.1外部局部采血在傳統(tǒng)醫(yī)藥上,單寧內(nèi)服可治胃腸道出血和止痢,外用局部止血和創(chuàng)面保護(hù),防止感染發(fā)炎。近年的研究表明,除了用來抑菌療傷以外,單寧對生物體還有多種重要功能,從而為單寧的利用揭開了新的一頁。1.1.1抗菌和抗癲癇單寧能凝固微生物體內(nèi)的原生質(zhì)及作用于多種酶,故對多種病菌如霍亂菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等有明顯抑制作用。1.1.2從抗體產(chǎn)生劑量食物中某些未消化小分子(源于蛋白質(zhì))對特殊人群來說是過敏原,其體內(nèi)因過敏原產(chǎn)生特異的抗體,生成與放出化學(xué)介質(zhì),從而引起過敏。已知抗過敏因子有多不飽和脂肪酸、水溶性纖維、果膠、殼聚糖和多酚類等,多酚類抗過敏機(jī)制是抑制化學(xué)介質(zhì)如組胺等的放出。1.1.3降解物的抗氧化能力在有酶、空氣、水分及堿性條件下加快,低分子量的茶多酚和水解單寧的降解物沒食子酸為天然抗氧化劑。其抗氧化性體現(xiàn)在:一方面通過還原反應(yīng)降低環(huán)境中氧含量;另一方面是作為氫供體放氫與環(huán)境中自由基結(jié)合,終止自由基引發(fā)的連鎖反應(yīng),從而阻止氧化的繼續(xù)進(jìn)行。1.1.4預(yù)防心腦血管疾病心腦血管疾病發(fā)生發(fā)展的重要因素是血脂濃度上升,血液流動(dòng)性下降,血小板功能異常。而含有單寧的草藥對此有改善作用,故有“活血化淤”之說。1.1.5生物嘴唇劑檢測單寧可抑制腫瘤生成的突變和發(fā)展階段,對多種誘變劑(紫外光、化學(xué)品等)具多重抑制作用,并能促進(jìn)生物大分子和細(xì)胞的損傷修復(fù)。長期飲用綠茶和食用果蔬可有效地降低癌癥和腫瘤發(fā)病率,這便與單寧有關(guān)。1.2僅對人體的不利影響單寧對人體具有雙重作用,食物中單寧過量會(huì)產(chǎn)生一些抗?fàn)I養(yǎng)作用。1.2.1化學(xué)成分對消化酶活性的影響單寧在消化道中與膳食蛋白質(zhì)形成不易消化的復(fù)合物,而并非直接抑制消化酶的活性。蛋雞如長期食用含單寧的飼料會(huì)降低飼料的利用率和產(chǎn)蛋率,并增加蛋雞的死亡率。1.2.2影響fe和ca的吸收單寧在消化道中與礦物質(zhì)(如Fe和Ca)的復(fù)合,從而減少其吸收。1.2.3營養(yǎng)品質(zhì)對營養(yǎng)的影響就日常膳食(包括動(dòng)物性蛋白質(zhì)及谷物如大米、小麥及玉米等食物)來說,單寧含量不會(huì)引起營養(yǎng)問題,但在亞州和非州等半干燥地區(qū)的人則會(huì)因常食高粱、小米及豆類等高單寧含量的食物而引起營養(yǎng)匱乏。2分光光度法單寧的測定方法有經(jīng)典方法和現(xiàn)代方法。經(jīng)典方法包括重量法、容量法、比色法和分光光度法;現(xiàn)代方法包括高效液相色譜法、原子吸收分光光度法、薄層掃描法、熱透鏡光譜法、高靈敏示波電位動(dòng)力學(xué)分析法和電化學(xué)傳感器法等。2.1干酪素法和絡(luò)合滴定法單寧的經(jīng)典含量測定方法至今仍被大量用于單寧的含量測定,它們的特點(diǎn)是簡單,容易操作,不需要貴重的儀器,因此,在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用,如用于飲料和工業(yè)廢水中單寧的測定等。其中,最常用的有皮粉法、干酪素法、氧化還原法、絡(luò)合滴定法和分光光度法。皮粉法是國際公認(rèn)的單寧含量的測定方法。皮粉中的主成分是蛋白質(zhì),單寧可通過分子中的酚羥基與蛋白質(zhì)中的酰胺基形成氫鍵而形成不溶于水的沉淀,因此,通過重量分析可測定單寧含量。我國國家標(biāo)準(zhǔn)采用的就是皮粉法。皮粉法適用的范圍非常廣,缺點(diǎn)是耗用樣品多,測定時(shí)間長,而且沒有選擇性,其測定結(jié)果往往偏高,故一般只適用于測定單寧含量高的樣品,樣品較少或含量低的則不適于此方法。Karuza等用皮粉法測定了鼠尾草和蜜蜂花中的單寧含量,結(jié)果比較接近理論值;劉寧和張百舜分別對矮楊梅和中藥鎖陽中的單寧進(jìn)行了分析,結(jié)果略偏高。重量法一般使用皮粉,也可用其它沉淀劑,Reed就用三價(jià)鐿離子取代皮粉與單寧結(jié)合進(jìn)行重量分析,測定了雙子葉植物葉中的單寧含量。干酪素法的特點(diǎn)在于干酪素能選擇性地結(jié)合有生理活性的單寧,因此測出的是有生理活性的單寧,而無生理活性的單寧如鞣酐則不被測定,選擇性比皮粉法要高,一般適于測定單寧含量較低的物質(zhì)。羅文毓等對干酪素法和皮粉法進(jìn)行了比較,并用干酪素法測定了大磺及其炮制品中單寧的含量。實(shí)驗(yàn)表明干酪素法的結(jié)果明顯低于皮粉法,且重復(fù)性好。程立方用于酪素法測定了側(cè)柏葉中有生物活性的低含量單寧。鞣質(zhì)為多酚類化合物,具有很好的還原性,在常溫及酸性溶液中可被高錳酸鉀氧化,以此測定鞣質(zhì)的含量。同皮粉法一樣高猛酸鉀法選擇性較小(因高錳酸鉀氧化無專屬性),易受樣品中還原性物質(zhì)干擾,誤差較大,最大的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、快速。已報(bào)道的有在18種燒傷收斂中草藥、中藥地榆和醋炒槐米等質(zhì)量評價(jià)中的應(yīng)用。除了高猛酸鉀外,常用的氧化滴定劑還有硫酸鈰和六氰合鐵(Ⅲ)酸亞鐵鉀等。單寧分子內(nèi)的多個(gè)鄰位酚羥基可以作為多基配體與一個(gè)中心離子,如銅、錫、鉍、鋅、汞、鐵等絡(luò)合,形成多核藍(lán)色化合物,在不同的pH值下發(fā)生沉淀,故單寧能與若干金屬離子生成沉淀。絡(luò)合滴定法就是利用單寧這一性質(zhì),通過用EDTA返滴定過量金屬離子來確定單寧的含量。此方法簡單,且避免了沉淀轉(zhuǎn)移及洗滌等繁瑣的程序,還可省略空白對照實(shí)驗(yàn)。已見報(bào)道的有刺梨、鹿銜草、墨荊拷膠、vipernest、紫蘇和羅布麻葉中單寧含量的測定。楊偉對絡(luò)合滴定法和高猛酸鉀法測定啤酒花中單寧含量進(jìn)行了對比,結(jié)果表明絡(luò)合滴定法的準(zhǔn)確度和精密度要高,終點(diǎn)更清晰明顯。分光光度法是利用單寧與某些試劑反應(yīng)生成有色化合物,通過吸光度測定確定樣品中的單寧含量。該方法在目前的應(yīng)用最為廣泛。常用的顯色劑有氯化鐵、氯化鐵-1,10二氮雜菲、Folin-Ciocalteu試劑、5%鹽酸-丁醇、甲胺基粉-重鉻酸鉀溶液、FolinDAB8試劑、Folin-Denis試劑、偏釩酸銨、香草醛-鹽酸和普魯士藍(lán)等,這些顯示劑的檢測范圍在可見區(qū),一般在500~700nm波長之間,現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于檢測果汁、果渣、啤酒、茶葉、高粱、制革污水及中藥等樣品中單寧含量的檢測。有研究人員對啤酒花中單寧的含量用幾種不同方法進(jìn)行測量,比較發(fā)現(xiàn),高錳酸鉀法迅速、簡便、快捷及節(jié)省試劑;EDTA滴定法較KMnO4滴定法具有準(zhǔn)確、精密、滴定終點(diǎn)清晰、明顯等特點(diǎn);六氰合鐵(Ⅲ)酸亞鐵鉀吸光光度法較鎢酸鈉吸光光度法具有靈敏度高,色澤穩(wěn)定,線形范圍大、檢測濃度低等優(yōu)點(diǎn)。比色法的不足在于配制Folin-Denis試劑較麻煩,花費(fèi)時(shí)間長,而且遇到其它還原性性物質(zhì)有干擾。單寧在紫外區(qū)275nm波長左右處有較強(qiáng)的特征吸收,可以用紫外法對單寧進(jìn)行定量分析。此方法比較簡單、迅速。2.2采用高效液相色譜法測定總成分配的研究近年來,在單寧含量測定方面也出現(xiàn)了一些新的方法,這些方法包括高效液相色譜法、原子吸收分光光度法、薄層掃描法、熱透鏡光譜法、高靈敏示波電位動(dòng)力學(xué)分析法和電化學(xué)傳感器法等。它們具有高靈敏度及高準(zhǔn)確度和不易受干擾的共同特點(diǎn),將會(huì)成為單寧分析研究的主要手段。高效液相色譜在單寧分析中的應(yīng)用為單寧定量分析開辟了新的前景,已成為測定單寧含量非常有效和準(zhǔn)確的方法。Salagoity用高效液相色譜法測定了五倍子中五倍子單寧的含量。劉延澤等利用高效液相色譜成功地進(jìn)行了大磺中鞣質(zhì)的成分分析。羅文毓等人用高效液相色譜對大磺中沒食子酸和d-兒茶素的含量進(jìn)行了研究,測定出這兩種單寧的含量。原子吸收分光光度法是利用單寧與金屬離子發(fā)生沉淀反應(yīng)后通過測定過量金屬離子間接測定單寧的含量,沉淀劑一般為銅離子的乙酸銨溶液。該方法簡單快速,不受顏色及共存物質(zhì)的干擾。張穎等利用原子吸收分光光度法間接測定了土茯苓中單寧含量,杜曉燕等用此法間接地測定了5種茶葉中單寧的含量。Claderaforteza等報(bào)道了用熱透鏡光譜法測定白葡萄酒中單寧的含量,其檢測限達(dá)到了5μg/L,與分光光度法約為100μg/L的檢測限相比,有了飛速的提高,為樣品中痕量單寧的含量測定開辟了光明的前景。蔡毓瓊首次報(bào)道了薄層掃描法在單寧測定中的應(yīng)用,他利用島津CS-930型薄層掃描儀對余甘子喉片中沒食子酸的含量進(jìn)行了測定,該方法測定單寧含量簡單、快速、穩(wěn)定,具有樣品處理簡單、不需任何顯色劑的特點(diǎn),大大增強(qiáng)了結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性,適于推廣。MelloLD等用生物傳感器測定了蔬菜中多酚的含量,該方法與傳統(tǒng)的Folin-Ciocalteau試劑方法相比,其測定結(jié)果一致。丁亞平等利用高靈敏示波電位動(dòng)力學(xué)分析法測定了茶葉中的單寧含量,該方法利用KBrO3和KBr的氧化還原反應(yīng)與茶單寧的溴化反應(yīng)之間的差異,將動(dòng)力學(xué)分析法和示波電位法結(jié)合起來,能夠測定μg/L級的茶單寧,而且直觀靈敏,測定范圍寬,不受顏色及沉淀的影響,適于飲料及生物樣品中痕量單寧的測定。3流動(dòng)注射-光度聯(lián)法單寧的經(jīng)典測定方法大多操作復(fù)雜、反應(yīng)時(shí)間長、結(jié)果精確度低、受外界影響大,而單寧含量測定的現(xiàn)代方法,某些方法雖然精確度提高了,但大多數(shù)儀器價(jià)格昂貴,不適宜廣泛地推廣應(yīng)用。流動(dòng)注射分析法是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種分析技術(shù),在常規(guī)體積樣品預(yù)處理的自動(dòng)化、微型化和在線化方面引起了革命性的變化,不僅極大地提高了整