（无机化学专业论文）茶多酚及其金属化合物构效关系的研究.pdf

四川大学硕士学位论文 茶多酚及其金属化合物构效关系的研究 无机化学专业 研究生李华指导教师刘玉明 茶多酚是一种植物多酚类物质，具有抗突变、抗肿瘤形成、抗炎、抗病毒 及抗氧化等作用，是新型的纯天然绿色抗癌药、抗氧化剂，广泛的应用于食品 工业、日用化工等方面。因而，对茶多酚的研究具有重大的经济价值。 本文主要对茶多酚的分离、抗氧化活性的构效关系以及茶多酚的深加工应 用一茶多酚金属化合物的合成进行了研究。科研工作采用微观的分子结构和宏 观的物质相结合的研究手段，系统地研究了茶多酚及其金属化合物抗氧化活性 的作用机理，为研制新型的药物分子奠定了理论和实验基础，并为茶多酚的更 广泛应用打下了基础：具体工作从以下几个方面来进行：利用聚酰胺作为柱 填料，寻找一种绿色环保的洗脱剂来分离茶多酚中的组分；用量子化学手段 对儿茶素抗氧化活性的结构与活性关系进行分析；对儿茶素中的e c a g 的稳 定构型及其构效关系进行分析：在计算的理论预测支持下，合成了茶多酚金 属化合物，通过对结构的分析，得知茶多酚金属化合物具有抗氧化活性的特征； 对茶多酚及其金属化合物进行抗氧化活性实验，证实茶多酚金属化合物有较 茶多酚更明显的抗氧化活性，因而为其药用的开发和临床应用提供了理论依据。 绿色分离e g c g ：文献中一般采用硅胶、聚酰胺作柱填料，甲醇：水， 丙酮：水体系作洗脱剂来实现茶多酚各组分的分离。但由于甲醇、丙酮毒性较 大，故而本文旨在寻找一种毒性较小的洗脱剂来分离茶多酚。本文主要对比研 究了丙酮：水、甲醇：水、乙醇：水这三种体系分离茶多酚的效果，选取了最 适合的洗脱剂乙醇：水体系。该路线有利于连续化生产，简化生产工序，节约 生产时间，降低成本，能用于大规模的工厂生产，具有工业化应用前景。 儿茶素抗氧化活性的构效关系：儿茶素具有很强的抗氧化活性，深入研 究儿茶素抗氧化的构效关系，对扩大其开发应用有着重要意义。量子化学是理 论化学研究的一种必不可少的工具，广泛地应用于化学各分支学科。文献中对 多酚类物质结构研究采用的方法较筒单，多为a i 。、h f 。为了更精确地解释儿茶 素的结构特征，我们选用h f 6 3 1 g 和b 3 l y p 6 - 3 1 g + 对儿茶素进行了计算。确定 了二者均适合此类物质的研究，b 3 l y p 6 3 1 g 更优于h f 6 - 3 1 g ，计算结果更接 近于实验值，建立了对多酚类物质生物活性与结构关系理论研究更为精确的模 式，对天然抗氧化物质的筛选有着重要的理论指导意义：找到了儿茶素四种单 体的活性顺序及活性位点，对分子结构与其活性关系作出了较好的说明。 茶多酚金属化合物的构效关系：金属元素在整个生命体系中起着重要的 作用，金属化合物的研究引起了科学家们的极大兴趣。研究表明：锌是一种重 要的微量元素，对于人的正常成长和发育是必不可少的。锌也被用作生物抗氧 化剂；银及其化台物主要用作严重烧伤时的抗菌剂；植物中的有机成分与金属 离子结合后，其生物活性提高，甚至产生新的药理作用。目前，国内外对茶多 酚的化学及生物活性的研究已较系统深入，而对茶多酚金属化合物的研究却鲜 为涉及。茶多酚与银盐、锌盐反应后生成的化合物可能兼有茶多酚与银、锌的 生物活性，应用更为广泛。故而，本文选用茶多酚与银、锌来作研究。 运用量化方法对茶多酚与银盐能否发生反应及可能存在的稳定构型进行了 预测。为其在实际工作中的合成作出了理论指导：对茶多酚银的抗氧化活性的 构效关系作出了理论分析；建立了茶多酚金属化合物构效关系理论研究的模式。 茶多酚金属化合物的合成：合成并对其作结构分析，得知其具有抗氧化 活性的特征：该合成路线步骤简单易操作，耗时少，可作为工业化生产的指导。 茶多酚及其金属化合物的抗氧化活性实验：研究表明防止脂质过氧化是 一件关系到人体健康的重要事情。合成抗氧化剂的不安全性引发了天然抗氧化 剂如茶多酚的开发利用这一大热点。文献中大多将茶多酚加入大豆色拉油、猪 油等中进行研究，而茶多酚金属化合物的抗氧化活性则未见报道。本文将茶多 酚及合成的茶多酚金属化合物添加于菜籽色拉油中，强温下测定其抗氧化作用， 结果表明茶多酚金属化合物有较茶多酚更好的抗氧化活性，这为其药用的开发 四川大学硕士学位论文 提供了理论依据，也为茶多酚更广泛地应用于食品、医药提供了一种新的途径。 综上所述，本文建立了分离e g c g 的绿色路线。此项分离技术具有工业化应 用前景；建立了对多酚类物质生物活性与结构关系理论研究的更为精确的模式， 对天然抗氧化物质的筛选有着重要的理论指导意义；建立了茶多酚金属化合物 构效关系理论研究的模式；合成茶多酚金属化合物，该合成路线步骤简单易操 作，耗时少可作为工业化生产的指导；证实了茶多酚金属化合物有较茶多酚 更好的抗氧化活性，为研制新型的药物分子奠定了理论和实验的基础，也为茶 多酚在医药、食品方面的深入利用，提供了新的思路。 关键词：茶多酚儿茶素聚酰胺乙醇银锌色拉油抗氧化 四川大学硕士学位论文 t h e s t u d y o ft h er ela tio n s h ipb e t w e e ns t r u c t u r e sa n d a n t i o r i d a n ta c t i 、；t i e so ft pa n dt p l l l e t a a b s t r a c t t e a p o l y p h e n o l s ( t p ) ，i san e wp u r en a t u r a la n t i c a n c e ra n d a n t i o x i d a n t i th a sg r e a te c o n o m j cp r o f i tt os t u d yt pf o ri t sw i d e s p r e a da p p l i c a t i o n i nf o o d s t u f fi n d u s t r ya n dd a i 】yc h e m i c a li n d u s t r ya n ds o o n w es t u d yt h es e p a r a t i o no ft p ，t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ns t r u c t u r e s a n da n t i o x j d a t i o na c t i v i t i e so ft pa n dt p m e t a 】f r o ms i n g em o l e c u l et o w h o l es u b s t a n c e ，b u i l dt h e o r yb a s i sf o rb e t t e ra p p l i c a t i o n w o r kh a v e b e e np r o c e s s e di ns o m ef a c e t sa sf o ll o w e d t h eg r e e nt e c h n o l o g i c a lp r o c e s so fs e p a r a t i o no f t ph a v eb e e nf o u n d o u t m e t h o d st os e p a r a t et pw i t hp o l y a m i d eo rs i l i c ag e la ss t a t i o n a r y p h a s e ，e a r b i n o lo ra c e t o n ea sm o b i 1 ep h a s ea r eu s e di nf o r e p a r t i nt h i s p a p e r ，w eu s ec a r b i n o l ，e t h a n o l o ra c e t o n ea sm o b il ep h a s et oc o m p a r e t h es e p a r a t i o ne f f e c to ft pi no r d e rt of i n dal e s sp o i s o nm o b i l ep h a s e t h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h es t r u c t u r e sa n da n t i o x i d a t i o n a c t i v i t i e so fc a t e c h i n sa r es t u d i e db yt h ec a l c u l a t i o no fq u a n t u m c h e m i s t r y a m ，、h fa r eu s u a l l yu s e di ns t u d y i n gp o l y p h e n o l si n1 i t e t a t u r e t h e ya r es i m p l e n e s s s ow eu s eh f 6 3 1 g + 和b 3 l y p 6 - 3 1 g + t oe x p l a i nt h e s t r u c t u r a lc h a r a c t e r i s t i a so fc a t e c h i n s ：w ef i n dt h ec a l c u l a t i o nr e s u l t o fd f ti sb e t t e rt h a no fh fa n dt h ea c t i v i t yo r d e ro ft h ef o u rm o n o m e r s u f f i c i e n t e x p l a i n a n db u i l dam o r e p r e c i s ep a t t e r n t o s t u d yt h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e s t r u c t u r e sa n da n t i o x i d a t i o na c t i v i t i e so f c a t e c h i n sw h i c hh a v et h e o r yg u i d a n c es i g n i f i c a t i o nt oc h o i c et h en a t u r a l a n t i o x i d a t i o nm a t t e r t h es t a b l ef o r ma n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h es t r u c t u r e sa n d a n t i o x i d a t i o na c t i v i t i e so fc a t e c h i n s i l v e ra r es t u d i e d b y t h e c a l c u l a t i o no fq u a n t u mc h e m i s t r y a tp r e s e n t r e s e a r c ha b o u tt h ec h e m i s t a n db i o l o g i c a la c t i v i t i e so ft ph a v eb e e nd o n es y s t e m a t i c a l l ya n dd e e p y b u ts t u d i e so nt p m e t a lh a v eb e e nj u s tc a r r i e do u t v e r yf e ws t u d i e so n 璺型盔兰堡圭兰竺丝主 t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h es t r u c t u r e sa n da c t i v jt je so ft p m e t a lh a v e b e e nr e p o r t e d i nt h i sp a p e r ，t h er e a c t i o no ft pa n ds i l v e ro rz i n ch a v e b e e ns t u d i e d w ef o r e c a s tt h a tw h e t h e rc a t e c h i nc a nr e a c t t os i l v e ri n q u a n t a c h e m i s t r ym e t h o d s ，f i n do u t s t a b i l i z a t i o ns t r u c t u r ew h i c hg u i d e t h e s y n t h e s i so ft p m e t a li ne x p e r i m e n t 。e x p l a i na n d b u i l dt h em o d et os t u d y t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h es t r u c t u r e sa n da n t i o x i d a t i o na c t i v i t i e so f c a t e c h i n - s i l v e r t h r o u g hs y n t h e s i z i n gt p m e t a l c o m p o u n d i nt h eb a s eo f t h e o r y f o r e c a s ta n da n a l y s i s i n gi t ss t r u c t u r e ，w e k n o wi t m a y b eh a s t h e c h a r a c t e ro fa n t i o x i d a t i o n t h es y n t h e s i z er o u t ei ss i m p l e ，t e s st i m e t og u i d et h ep r o d u c t i o ni nf a c t o r y ( 要) b e t t e ra n t i o x i d a t i o no ft p m e t a lc o m p o u n d sh a v eb e e nt e s t e dt h a n o f t pb yt h ea n t i o x i d a t i o ne x p e r i m e n tb e t w e e nt pa n dt p m e t a l ，w h i c hg i v e t h e o r yb a s ei ne x p l o i t a t i o nt h em e d i c i n ev a u eo ft p i ng e n e r a l ，i nt h i st h e s i s ，ag r e e nw a yt os e p a r a l ee g c gb yu s i n g e c o n o m i ca n d1 e s sp o is o nw a s hs o l u t i o nh a sb e e nb u i1 t t h es e p a r a t i o n t e c h n o l o g yw h i c hh a sj n d u s t r i a l i z a t i o nf o r e g r o u n d b u i l d am o r ep r e e i s e p a t t e r n t o s t u d y t h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h es t r u c t u r e sa n d a n t i o x i d a t i o na c i i v i t i e so f c a t e c h i n sw h i c hh a v et h e o r yg u i d a n c e s i g n i f i c a t i o n t oc h o i c et h en a t u r a la n t i o x i d a t i o nm a t t e r w e h a s s y n t h e s i z e dt p m e t a lc o m p o u n d t h es y n t h e s i z er o u t ei ss i m p l e ，l e s st i m e t o g u i d e t h e p r o d u c t i o n i nf a c t o r y i tw a s m a d ec l e a rt h a t t h e a n t i o x i d a t i o no ft p - m e t a lc o m p o u n di sq u i t es a t i s f a c t o r y ，w h i c hm a yb e t h e o r e t i c a l l ya n dp r a c t ic a l l ys ig n i f i c a n ti nm o r ec o m p r e h e n s i v e l ya n d e f f i c i e n t l yu t i l i z i n gt h i sn a t u r a lp r o d u c t si nf o o da n do i l i n d u s t r i e s k e y w o r d s ：t e ap o l y p h e n o l s ( 1 1 p ) c a t e c h i n s a b s o r b e n tr e s i n p o l y a m i d ee t h y l a l c o h o ls y n t h e s i z es i l v e rz i n cr e f i n e ds a l a do i l a n t i o x i d a t i o n 四川大学壤士学位论文 文献综述和课题的提出 1 概述 饮茶在我国有着数千年的历史，至今茶已成为风靡全球的保健饮料。不仅 是因为茶有解渴提神之功效，更重要的是茶叶具有多种保健功能。唐代的本 草拾遗一书就说道：“诸药为各病之药，茶为万病之药”。十五世纪明代顾元 庆茶谱一书对茶的药理作用叙述得更为清楚，该书说道：“人饮真茶，能止 渴、消食、除痰、少睡、利尿道、明目、益思、除烦去腻故人不可一日无茶”“1 。 近年来大量的药理学、医学以及营养食品学的研究揭示，茶叶的主要药理 作用是抗氧化、抗癌变、防辐射、消炎抑菌、降低血糖和血压，降血脂，提高 毛细血管弹性和抗动脉粥样硬化，增强机体免疫功能以及延缓衰老等o 。1 ，而 这些生理功能主要取决于茶叶中的主要活性成分茶多酚( t e ap o l y p h e n o ， t p ) 。 茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称。茶多酚为白色无定形粉末，易溶于水， 可溶于乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯，不溶于氯仿。茶多酚按其化学结构可大 致分为：黄烷醇类、花白索及花青素、黄酮类及黄酮醇类、酚类和缩酚酸类。 其中以黄烷醇类( 主要是儿茶素类化合物) 最为重要，占茶多酚总量的6 0 8 0 。其次是黄酮类，其它酚类物质含量比较少。儿茶素类化合物是茶多酚的 主要成分，儿茶素类化合物的基本结构均为a 连( 或邻) 苯酚基苯并吡喃衍生物， 正是这种结构中具有连或邻苯酚基，作为抗氧化剂的活性就高于一般非酚类或 单酚羟基类抗氧化剂。主要的一些儿茶素有1 4 l ：d l 一儿茶索( d l - c ) 、l 一表 儿茶素( l e c ) 、l 一表没食子儿茶素( l - e g c ) 、d l 一没食子儿茶索( d ，l o c ) 、l 一表儿茶素没食子酸酯( l - e c g ) 、l 一表没食子儿茶素没食子酸酯( l e g c g ) 。 2 茶多酚的药理作用及作用机理研究现状 茶多酚有抗氧化、抗突变、抗肿瘤形成、抗炎、抗病毒等作用。是新型的 纯天然绿色抗癌药、抗氧化剂。 四川大学硕士学位论文 2 1 抗氧化作用 茶多酚是茶叶中的活性成分，羟基取代基作为质子的供体，使其具有特殊的 生理功能，这些功能与其清除自由基、抗氧化效果密切相关8 1 。茶多酚是一种强 抗氧化剂，它对食用油脂的抗氧化能力为维生素e 、2 ，6 一二叔丁基对甲酚 ( b h t ) 、3 一叔丁基羟基茴香醚( b h a ) 、叔丁基对苯二酚( t b h q ) 的3 9 倍“3 。 茶多酚抗氧化作用的机理国内外研究较多，总体上讲，t p 发挥抗氧化作用 的途径归纳起来有如下6 个方面： 2 1 1 茶多酚作用于与自由基有关的酶 生物体内自由基处于生物生成体系与生物防护体系的平衡之中，该两大体 系均可由酶调控”1 。茶多酚调节生物体内自由基平衡的功能是通过强化抗氧化 解毒系统来实现的。 ( 1 ) 抑制氧化酶系 生物体内许多氧化酶与自由基生成有关。例如黄嘌呤氧化酶系( x o ) 、细胞 色素p 4 5 0 酶系、脂氧化酶、髓过氧化物酶和环氧化酶均可催化体内自由基的生 成8 1 。茶多酚对上述各种氧化酶均有抑制作用，甚至可使酶活性完全丧失。已 有人发现绿茶的丙酮提取液能抑制黄嘌呤氧化酶活性，其中酯型儿茶素比简单 儿茶素对x o 有更强的抑制活性。 ( 2 )对抗氧化酶系的激活作用 t p 能激活人体内抗氧化酶系嘲。生物体内抗氧化酶系主要有超氧化歧化酶 ( s o d ) 、谷胱甘肽酶( g s h ) 和过氧化物酶( c a t ) ，它们对自由基有着高效清除作用： 这些酶不但协同地防止活性氧的损伤效应，而且相互间还起着保护作用：如h ：0 ： 能灭活c u z n s o d ，c a t 和g s h p x 对h 。0 2 的清除就可以保护c u z n - - s o d 。一 旦这种相互保护系统中某一成员减弱或减少，整个酶系保护系统可能全面崩溃， 导致不可逆性细胞损伤。因此异常生理条件下，外源抗氧化剂的防护作用就显得 至关重要。t p 能增强g s h p x 活性及s o d 活性，降低过氧化脂质在肝和血清中含 量，并抑制脂褐素形成。 t p 对抗氧化酶的保护作用主要表现在三个方面：( a ) t p 有效清除自由基， 防止自由基对抗氧化酶的灭活，从而防护生物体内的生物酶系，保护其整体功能 四川大学硕士学位论文 的正常发挥；( b ) t p 能够防止巯基的氧化，故能保护含一s h 的酶如谷胱甘肽酶； ( c ) t p 对抗氧化酶合成的调节。这是仍需研究的一个方向。 2 1 2 茶多酚直接作用于自由基 茶多酚与自由基反应生成较为稳定的酚氧自由基，因而灭活自由基。生物体 内自由基有两种类型：无机自由基和有机自由基。无机自由基主要指o 2 、o h 、 1 0 。和h 。如等活性氧：有机自由基包括多元不饱和脂肪酸的氧化产物r 0 0 、r o 等 “”。茶多酚通过对这两种自由基的清除而起着不同的抗氧化效果预防性抗 氧化和链阻断式抗氧化。脂质过氧化是一种自由基链反应，脂质自由基能引发细 胞膜上的脂质不断氧化消耗，并产生大量的过氧化物r 0 0 h ，最终使细胞膜受到 严重损伤。反应历程如下： 链的引发：r h r + h 链的传递：r + 0 2 - - r o o r o o + r h - - r o o h + r 链的中止：r + r 一r r r + r o o - r o o r r o o + ：r o o - r 0 0 r + 0 2 t p 对脂质过氧化的抑制作用表现在：( 1 ) 参与起始反应，有效地清除o - ：等 活性氧，预防脂质过氧化的启动：( 2 ) 与脂自由基反应，产生断链作用。这两种 作用相结合，阻止自由基对脂质的攻击，终止链反应。 2 1 3 茶多酚与诱导氧化的金属离子络合 t p 的多酚结构使其具有较强的络合金属离子的能力。t p 可以络合c a ”、c u ”、 f e ”、f e 2 + 等金属离子。通过对金属离子的络合，降低若干需金属离子催化的反应 速率，如f e n t o n 反应的速率，从而间接实现抗氧化作用“”。 ( 1 ) 对f e 离子的络合及其抗氧化效果 f e 在机体中有着相当重要的作用。它主要表现在催化自由基的产生“1 1 - ( a ) 催化巯基化合物、肾上腺素的自氧化作用，促使0 一：，h 2 0 ：的生成； ( b ) 催化h a b e rw e i s s 反应，生成毒性更大的o h ； 四川大学硬士学位论文 ( c ) 与0 一。作用生成很高活性的高铁酰( f e 0 3 + ) 和铁酰( f e 0 2 + ) 自由基复合 物； ( d ) 催化脂过氧化物均裂产生r 0 0 和r o 引发新的脂质过氧化链式反应， 分解代谢产生具毒性的醛等。体内、外试验均证明t p 能有效络合f e ，从而减轻 自由基损伤2 1 。 ( 2 ) 对c u “的络合及其抗氧化效果 t p 对c u 9 具有一定的络合作用，可抑制由c r + 催化的低密度脂蛋白( l d l ) 的 氧化：同时，t p 对c u ”的弱络合性，又可保证一定浓度范围t p 不致影响以c u 2 + 为中心的s o d 酶活性。故而，t p 既可防止氧化，又能保护s o d 氧化活性而间接 地有益于抗氧化作用“”。 ( 3 ) 对c a ”的络合及其抗氧化效果 t p 能与细胞内c a ”络合，从而降低c a ”含量而抑制黄嘌呤氧化酶的生成，起 到抗氧化作用n 3 1 。 2 1 4 茶多酚保护或再生体内的抗氧化剂 在生物体内的抗氧化系统中，有一类抗氧化剂维生素c 、维生素e ，它们 分别位于细胞间质、细胞膜和细胞内，充当细胞的第一道、第二道和第三道抗氧 化防线，组成一个防护体系，共同维护着细胞的正常功能“。维生素c 、维生素e 在体内起着重要的抗氧化作用。它们都能有效地清除自由基。更重要的是这类 抗氧化剂之间能相互作用协同、互补、代偿、保护，共同维护和增强细胞 的抗氧化系统。研究表明t p 对三种抗氧化剂均有保护或再生作用，能够保护和 修复细胞的抗氧化系统。 2 1 5 茶多酚与其他物质的协同增效作用 e g c g 与柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸和维生素e 并用，抗氧化能力增强，其中 与抗坏血酸和维生素e 的协同作用最为明显“1 。可能的原因是茶多酚某些组分 与柠檬酸等之间的氢键缔合形成更大且稳定的供氢体，它不仅提高了茶多酚的 抗氧化活性，而且能与不饱和脂肪酸的氧化产物自由基结合，这尚需证实5 3 。 四川大学硕士学位论文 2 1 6 茶多酚对机体免疫力的影响 茶多酚可以提高机体的免疫功能，是一类有效的免疫功能调节剂。 在生物体内，茶多酚抗氧化的6 种途径是同时起作用的，但作用的效果不同 “”。其中，直接清除自由基和络合金属离子是最直接的、有效的抗氧化途径；对 抗氧化酶和抗氧化剂的调控与再生作用则是间接的、缓效、持久的抗氧化途径； 至于协同增效作用只是一种强化茶多酚抗氧化效果的途径。两种直接的抗氧化 途径在特定的氧化体系中的地位因氧化体系的性质而定。在非金属离子参与的 体系中，直接清除自由基可能是唯一主要的途径，因而茶多酚表现的抗氧化活性 稍弱：有金属离子参与的氧化体系中，直接清除自由基和络合金属离子同时起作 用，茶多酚表现出异常活跃的抗氧化活性。根据这种抗氧化特性，可以合理确定 茶多酚抗氧化剂的浓度和用量，以充分发挥抗氧化剂的效能。 2 2 茶多酚的抗癌、防癌效应 致癌作用是一个复杂的多阶段过程，一般包括启动、促癌和进展三个阶段 ”。茶多酚对肿瘤形成的每一个阶段都有一定程度的抑制作用。它能抑制多种 肿瘤细胞如胃癌、乳腺癌、肺癌、皮肤癌等瘤细胞的生长甚至直接杀伤这些细 胞“”，在防癌、抗突变上有开发应用价值。 目前，人们认为抗癌、防癌的机理可能与下列的生物学活性有关：( 1 ) 抗 氧化和清除自由基功能：在人体内的许多代谢反应都可产生许多自由基，这些 自由基可造成细胞的d n a 损伤，使细胞d n a 容易发生突变而向肿瘤方向转化。茶 多酚具有强烈的抗氧化和清除自由基功能，并参与辅酶i i 的电子传递链来中断 或终止自由基的反应，同时提高或诱导体内抗氧化酶系s o d 、g s h p x 等活性来抑 制癌基因的表达。 ( 2 ) 抑制亚硝基的形成反应：n 一亚硝基复合物( 其中许多是通过体内的硝 基复合物的亚硝基反应形成的) 是引起胃癌、食管癌和其它肿瘤的病因之一。茶 多酚能与亚硝基反应而阻止亚硝化作用，从而减少亚硝胺类物质的生成，影响因 内源性亚硝基形成所致的肿瘤形成。研究发现绿茶提取物及儿茶素都能强烈抑 制二级胺( 二烷基胺、n 一亚硝二烷基胺) 所产生的亚硝化作用，减少突变的发生 率： 四川大学硕士学位论文 ( 3 ) 抑制致癌物和d n a 的结合：致突变荆或致癌剂多为强烷化剂，进入人 体后经酶的代谢活化成亲电子化合物，进而与细胞中大分子d n a 进行共价结合 而生成加合物，这样就有可能导致基因突变，从而形成癌的基础。茶多酚具有多 羟基结构，能提供质子，保护d n a 免受到损伤。例如茶多酚抑制n - 乙酰基一p h i p 与d n a 的结合，直接将n 一乙酰基一p h i p 还原成p h i p ( 食物中的致突变物，2 一氨 基一1 一甲基一6 苯基咪唑并 4 ，5 b 毗啶，能诱发结肠和乳腺肿瘤) 使之失 去亲电子的能力，从而抑制p h i p d n a 加合物的生成“。茶多酚还能降低甲基硝 胺、黄曲霉素和n n k 与d n a 加合物的生成率，降低诱变率。 ( 4 ) 抑制酶活性：大部分的致癌物或原致癌物，特别是多环芳香烃都必须 由生物体的微粒体酶系统活化形成高活性的亲电子代谢物，它们与蛋白质和核 酸进行共价结合，才能表现出致癌和致突变性。且此活化过程一般利用细胞色 素p 4 5 0 作为最终氧化酶，对亲脂性的外来物质进行氧化代谢，因此细胞色素 p 4 5 0 酶的结构或功能上的任何改变都可能导致突变剂或致癌剂代谢速率及代 谢途径的改变。研究表明，t p 及四种儿茶素单体均能抑制p 4 5 0 酶活性“”。 ( 5 ) 影响肿瘤细胞的生长周期，诱导肿瘤细胞凋亡，阻止和清除活性分子， 抗肿瘤侵入或转移作用，抑制肿瘤细胞端粒酶活性，抑制姐妹染色体交换和染 色体变异n “。 2 3 具有高效广谱的抗菌、抑菌能力 e g c g 和e c g 对伤寒杆菌、鼠伤寒杆菌、黄色溶血性葡萄球菌、金黄色链球 菌和痢疾等病原细菌具有明显的抑制作用“。朱善瑾等。1 采用杯叠法测定了9 0 的茶多酚对福氏痢疾杆菌、副伤寒杆菌、金黄色链球菌、绿脓杆菌、大肠杆 菌等细菌的抗菌活性，结果表明茶多酚抗菌活性比黄岑素强，抗菌谱比黄岑素 广。s h j m a m u r a 研究表明茶儿茶素不仅能抑制霍乱毒索，霍乱溶血素，还可抑 制流感a 型和b 型病毒“”。研究还表明茶叶中的有效成分特别是e g c g 和e c g ， 它们即使在0 o l 一0 0 2i jm o l l 的低浓度下对艾滋病病毒( h i v ) 仍有很强的抑 制作用“。 2 4 茶多酚是无毒副作用、安全性好的天然食物添加剂 四川大学硕士学位论文 根据食品和医药安全毒理学评价的要求，许多学者对茶多酚急性毒性，亚 急性毒性和一般药理研究，结果表明，a m e s 试验，骨髓p c e 微核率，骨髓细胞 s c e ，果蝇s l r l 诱变性等遗传毒性试验均为阴性o ”。以0 1 浓度饲喂小鼠6 周后，小鼠的血红蛋白，红细胞数，自细胞数，体重，肝重，胸腺和脾脏的细 胞数与正常对照比较，雌雄小鼠均无显著差异。将茶多酚高剂量( 成人的2 0 和4 0 倍) 给狗口服3 个月后，没有形态和功能方碾的病理致变，试验表明茶多 酚作为食品添加剂是安全的。“。 2 5 预防衰老，增强免疫力 人体的免疫防御系统是由人体白血球和淋巴细胞来完成保护任务的。饮茶 可以提高人体自血球和淋巴细胞的数量及活性来增强机体的免疫功能。 人体衰老的重要机理之一是由于体内过量自由基的形成，导致细胞结构和 功能被破坏，对心脏和神经的功能带来严重的损害，引起器官功能的衰退，造 成人体的衰老。茶多酚有很强的清除自由基的能力，因而可以有效地防止衰老 现象的出现m 。 2 6 具有强还原性和优异独特的保色性能 天然色素如1 3 一胡萝h 素、叶绿素、红血红等易受光和氧的作用产生褪色 现象，而茶多酚具有强还原性，可防止上述色素氧化褪色，保持其色泽的鲜艳 稳定。 2 7 茶多酚的其他功能 茶多酚还具有如下的功能：( 1 ) 抑制病毒活性；( 2 ) 抑制口臭、护齿、固 齿；( 3 ) 抗过敏作用；( 4 ) 抗辐射作用；( 5 ) 调整脂糖代谢；( 6 ) 调整肠机能， 提商肠道内有益菌的活性嘲1 。 3 茶多酚的提取方法 目前国内外许多学者对茶多酚的提取方法研究得较为全面，概括起来，主 要为以下几种方法。 四川太学硕士学位论文 3 1 溶液萃取法 这是目前国内使用最为广泛的方法之一。其基本原理是利用茶多酚和杂质 在水、甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、乙酸乙酯等不同溶剂中的溶解度差异来进行 分离提取的。基本工艺流程为：茶咋水或有机溶剂浸提+ 过滤+ 滤 液用有机溶剂反复萃取+ 氯仿脱咖啡因卜蒸馏浓缩卜干燥后得茶多酚粗 制品1 。 溶剂萃取法优点：工艺简单，易于操作。 溶剂萃取法缺点：使用多种有机溶剂，且溶剂用量大，工序繁琐，成本高， 所得茶多酚粗制品有效成分含量低，使用c h c i 。等有毒溶剂，产品安全性受影 响。 因而，国内外学者对此工艺做了各种改进尝试。j p 0 4 - 2 0 5 8 9 所报道的工艺 为：绿茶水提取液卜丙酮浸提卜离心啼乙酸乙酯萃取冷冻干燥。 该工艺是在水提液浓缩后加入亲水性溶剂丙酮以增加乙酸乙酯对茶多酚的萃取 率。得到茶多酚纯度达8 0 ，产品得率为9 - 1 0 。 熊何建等人用8 0 水溶液乙醇水溶液在5 0 0 c 下恒温浸提两次，浓缩浸提 液，经t 3 5 2 复合物溶液进行脱色，乙酸乙酯提纯，、柠檬酸水溶液洗涤后，回收 乙酸乙酯，产品得率为1 3 0 0 ，纯度为9 6 4 2 。该法避免了有毒溶剂的使用。 严明潮等。”的研究表明茶汤经盐析处理后，可明显提高乙酸乙酯对儿茶索 制品的萃取率。5 的n a c l 盐析处理可使产品的得率比对照提高0 6 9 。 曾振宇等。1 将茶末用沸水提取，用氯仿分离咖啡碱，水相以混合溶剂萃取， 真空干燥后得精制茶多酚。产品得率为2 3 ，纯度为9 0 。 姜绍通等人”1 采用乙酸乙酯多级逆流萃取绿茶茶多酚，产品提取率为4 2 9 。 总之，此法的改进主要以简化工艺，降低成本，提高有效成分含量为目的。 3 2 金属离子沉淀法 离子沉淀法的原理是利用茶多酚在一定条件下可和某些无机碱、盐形成沉 淀，从而使其与水溶液中的其它物质如咖啡因、单糖、氨基酸等分离。般工 艺路线为：茶叶p 沸水浸提过滤滤液加沉淀剂，沉淀卜转 四川大学硕士学位论文 溶萃取- 浓缩干燥卜茶多酚“1 。 此法的关键是沉淀剂的选择和沉淀条件的确定。常用来作沉淀剂的金属离 子有a l ”、z n ”、f e ”、l d g “、b d + 和c a 2 + 。葛宣掌等m 对上述6 种离子沉淀茶多酚 的最佳工艺与参数进行了研究，使用a 1 ”或z n ”作沉淀剂时，获得了提取率为 1 0 5 的纯度大于9 9 5 的茶多酚。杨晓林等o ”用茶多酚与a l c l ，反应，用 4 m 1 4 0 k l ：s o , 转溶，得到了纯度大于9 9 5 的黄白色糨晶态茶多酚。浙江农业大 学的科研人员用c a ( 0 h ) ：为沉淀剂，得到了纯度大于9 5 的水溶性较好的粗晶 态茶多酚。 金属离子沉淀法较溶剂萃取法具有”：1 工艺简单易行，设备简单，操作 安全方便；2 大多工序在常温下完成，勿需反复和长时间加热，能耗低；3 不 需使用大量的有机溶剂和氮仿等有毒物质；4 选择性强，因而有效成分含量和 提取率均高；5 成本低，产品的色泽、水溶性均佳等优点，易于推广使用。但 沉淀法使用较多重金属离子，有些对人体有害，并且有关咖啡碱的含量报道很 少。 3 3 树脂法 树脂法提取茶多酚的研究在1 9 9 8 年以后才有文献报道，其分离原理是用吸 附树脂对多酚类有机物有选择性吸附的特性。其一般工序为：用有机溶剂浸取 茶叶，提取液上柱，通过高分子吸附荆进行吸附，然后用洗脱剂解吸，使吸附剂 上吸附的t p 洗脱下来。经减压蒸馏回收乙醇。洗脱液干燥后得茶多酚。”“”1 。 树脂法有如下缺点：存在树脂容易被污染、需要对t p 选择性强的高吸附量 的吸附剂等问题。 树脂法有如下优点：( 1 ) 工艺简单，能耗少；( 2 ) 树脂再生容易。可反复 利用，提取效率高。目前该法己被人们所认同，在未来几年内，树脂法提取将 会成为茶多酚提取的主要方法。 对t p 中儿茶素各组分的分离一般采用柱色谱和高效液相色谱法。采用柱 色谱，通常选用硅胶、三氧化二铝、聚酰胺、葡聚糖凝胶等为柱填料。 3 4 超临界c o ：流体萃取法 四川大学硬士学证论文 超临界流体萃取法( s f e ) 是近年来发展起来的一种分离技术。它是利用超 临界状态下的流体作溶剂，在超出临界温度与压力的区域下进行萃取，用超临 界c o 。流体作为萃取溶剂更显优势。因为c 0 。的临界值( 3 1 0 c ，7 3 m p a ) 低，压 力与温度的任一参数的较小变化都会引起流体密度的大幅度改变，并渗透到样 品基质中，使萃取组分通过分配扩散作用而充分溶解，达到萃取的目的。其基 本工艺流程为：茶叶经s f e 萃取卜茶多酚粗品卜纯化卜纯度高的t p 。 冯耀声等”采用超临界c 仉萃取法，在8 0 0 c 和2 1 洳a 下萃取茶多酚，得到 相对纯度为9 5 4 5 的茶多酚。超临界c 仉流体萃取法的优点是无毒，不污染环 境，因为c o z 临界温度低，可在低温下萃取茶多酚，而且脱咖啡因效果好，省 时，提取率高，产品特别适用于作药品和食品。 3 5 高效液相色谱法( h p l c ) 制备h p l c 法主要用于分离纯化儿茶素单体，经柱层析分离出儿茶素混合组 分，再经h p l c 制备柱分离得到几茶素单体组分。一般将采用s e p h a d e xl h 一2 0 柱预分离纯化得到的儿茶素，再用i p 乙c 制备，可得到e g e c , 、e c g 、e g c 和e c 等儿茶素单体。 3 6 高效逆流色谱法( h s c c c ) h s c c c ( h i g h - - s p e e dc o u n t e r - - c u r r e n tc h r o m a t o g r a m ) 则是上世纪8 0 年代发展起来的一种高效快速的逆流液液分配色谱新技术，在分离天然产物方 面具有一般色谱技术不可比拟的优势m 1 ，其特点是在高速运转产生的重力场中 使固定相能在分离柱中实现高的保留，从而大大提高了分离能力。该法属于仪 器分离法，溶剂系统中各溶剂在分离漏斗中混合后，灌入色谱分离柱，各儿茶 素组分即可得到分离。这种分离方法是在两相之间进行，克服了使用固体吸附 材料造成的样品不可逆吸附或降解的缺点，样品可以最大限度得以回收。杜琪 珍等0 7 3 采用双机串连高速逆流色谱法实现了一次分离流程获得克量级高纯度儿 茶紊单体。 3 7 毛细管电泳法( h p c e ) 四川大学硕士学位论文 毛细管电泳法是一种新型分离技术，它将电泳方法和色谱技术相结合，具 有高效，快速，分析所需样品少，易于自动化等优点，是一种非常有前途的分 离分析方法，已被广泛用于生化，食品，医药等领域嘲1 。 3 8 超滤与反渗透相结合法 反渗透和超滤是近2 0 年来发展起来的分离技术，该技术应用广泛，在科研 工作和工业生产中作用日益显著，具有广阔的发展前景。分离原理如下：反渗 透和超滤都是化学物质的混合物与半透膜相接触，在静压梯度的作用下，某些 物质透过，而其它组分基本不透过，从而实现物质分离的目的。 由于膜分离过程具有不发生相变化，不添加化学试剂，无二次污染，选择 性好，适应性强，其具有生物膜浓缩富集的功能等优点，同时它操作方便，结 构紧凑，维修费用低，易于自动化，因而它是现代分离技术中一种效率较高的 分离手段，可以取代传统的过滤，吸附，冷凝，重结晶，蒸馏，萃取等分离手 段，被广泛用于食品工业和医药工业。王华夫等人用超滤与反渗透法制各茶 叶抗氧化剂，得到色泽、溶解性及颗粒均匀度俱佳的茶叶抗氧化剂。通过对猪 油的油脂氧化抑制率的测定表明，膜分离新工艺制得的茶叶抗氧化剂具有比传 统工艺制品更高的活性。 由于超滤与反渗透均在室温下进行，其无需添加有机溶荆，产品极大地保 留了儿茶素的活性成分，且安全无毒，成本低，适于工业化生产。 3 9 超声提取法 利用超声波所具有的机械粉碎和空化效应等作用，提高了有效成分的溶出 速度和数量，缩短了茶多酚的提取时间。与水提取法比，其具有温度低、时间 短、得率高的特点。郑尚珍等人在超声波辐射条件下，研究了从绿茶中提取茶 多酚的工艺条件该方法与常规溶剂浸提法相比较，具有提取温度低、收率高、 氧化损耗小等特点3 。 3 1 0 微波法 微波浸提法是近年来刚开始的一种新方法，基本原理是利用在微波场中分子 四川大学硕士学位论文 发生高频的运动，扩散速率增大，因此茶多酚等浸提物在微波的辐射作用下可 快速浸取出来。利用微波辅助浸提，一般一次只要数分钟的时间即可达到传统 浸提数小时的效果。大大的降低了茶多酚的氧化程度，提高了产品的品质和收 率。周志等人池3 以水为介质，对茶作微波处理来代替浸提，茶多酚得率达9 0 5 5 ，比传统方法得率高、成本