（高分子化学与物理专业论文）树脂法提取葡萄籽多酚类物质.pdf

中文摘要中文摘要原花青素( p r o a n t h o c y a n i d i n ，简称0 p c ) 是广泛存在于植物中的一类多酚类化合物。原花青素由儿茶素，表儿茶素聚合而成。具有清除体内自由基、抗脂质氧化、延缓机体衰老、预防心血管疾病等多种生物活性，其高效、低毒、高生物利用度，使其在医药、化妆品及保健食品等领域具有广泛的用途。对原花青素的研究引起人们越来越多的关注。本文通过设计合成利用多重弱相互作用及其协同效应来提高吸附树脂对原花青素的吸附选择性。根据原花青索含有疏水性的苯环和酚羟基的特点，合成含有苯环和酰胺基的二乙烯苯一异氰酸三烯丙基酯一丙烯腈三元共聚大孔树脂，当三者的比例为4 4 2 ，采用甲苯为致孔剂，致孔剂与单体比例为1 2 0 时所合成的三元共聚物对原花青素的吸附量最高。这种聚丙烯腈树脂通过酸性水解能得到聚丙烯酰胺树脂，比较水解前后的两种树脂，表明：水解后的聚丙烯酰胺树脂对原花青素的吸附量并没有提高。根据酚类物质的结构特点，利用弱相互作用间的协同效应，我们设计合成了几种胺基树脂和乙酰化树脂。考察它们对原花青素的吸附，结果表明：乙酰化树脂( p s 5 5 4 n a ) 对原花青素的吸附量较大，而且用乙醇作为洗脱剂较易洗脱下来多酚类物质，说明该树脂对原花青素吸附的选择性和吸附容量均较好。胺基树脂( p s 5 5 4 n ) 对原花青素的吸附量也较大，用含1 的盐酸乙醇溶液较易洗脱多酚类物质。与传统的吸附树脂相比较，利用弱相互作用问的协同效应合成的这两种树脂不仅具有较高吸附选择性，同时也具有较高的吸附容量。而且合成过程简单，方法成熟，相比于亲和吸附剂以及分子印迹化合物具有价廉易得等特性，因此对设计合成具有选择性吸附作用的聚合物吸附剂具有一定的指导作用，特别是在对天然产物的分离与纯化的应用中。关键词：吸附树脂原花青素氢键作用疏水作用协同效应a b s t m c ta b s t r a c ti nt l l i sp 印e rt 1 1 ep o l y m 舒ca d s o r b e n t sw i n lh i 曲s o f p t i o ns e l e c t j v i t ya f l dh i 曲s p o n i o pc 印a c i t yt op r o a n 也o c y a n i d i n s ( o p c ) w e r ed e s i g n e da j l ds y n t l l e s i z e d a c c o r d i i l gt ot h es 旬m c t i l m lc h a r a c t e ro fo p c ，w h j c hc o n t a i nb e n z e r l cr m g sa n dp h e n o l i ch y d r o x y lg r o u p s ，m a c r o p o m u sd i v i n y l b e i l z e n e t r i a l l yi s o c y 锄l l r a t e a c r y n 试l ep o l y m e r ( d t a ) r e s i n sc o n _ t a i n i n gb e i l z e n e 血g sa i l da i n i d eg r o u p sw e r es ”t h e s i z e d 1 1 1 ei n t e m c t i o nb e 铆e e nd t aa i l d0 p cw e r eh y d m p h o b i ci m e r a c t i o na n dh y d r o g e nb o n d i n g d t ar e s i n sw i mp r o p e rr a t i o so fm o n o m e r sa i l dp o r o g e n sp o s s e s s e de x c e l l e n ta d s o r p t i o np e 雨衄a i l c ef o r0 p c t h eh y d r o l y s i sp r o d u c tw a ss y n t l l e s i z e du i l d e rt h ep m p e rr e a c t i o nc o n d i t i o no nd t a t h ea d s o r p t i o no ni tw a ss m a l l c rt 1 1 a i ld t a a c c o r d i n gt om es t m c t i 】r 丑lc h 啪c t e ro f0 p c ，w h i c hc o n t a i nb e n z e n er i n g s 趾dp h e n o l i ch y d r o x y lg r o u p s ，as e r i e so fa m i d o c y a n o g e na d s o r p t i o nr e s i n sa 1 1 da c e t y la d s o 印t i o nr c s i l l sw e f ed e s i 印e da 1 1 ds y n t 】1 e s j z c d ，砌c hw e r ee x p e c t e dt os o r bo p cl r o u 曲m o r eh y d r o g e nb o n d i i l g s t h er e s u l t si n d i c a t e dt 1 1 a tp s 5 5 - 4 n ah a sh j g hs o r p t i o nc a p a c 蚵t oo p c t h l l sm i sd e s i g i lr c s i n sm a yb ee s p e c i a l l yl l s e 如li nt h ep u r i f i c a t i o no rs 印啪t i o no f n a t u r a lp m d u c t s k w o r d s ：p r o a i l _ i l l o c y a n i d i i l s ；p o l y m e r i ca d s o r b e n t ；h y d r o p h o b i ci n t e r a c t i o n ；h y d r o g e nb o n d i n gi ly南开大学学位论文版权使用授权书本人完全了解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。学位论文作者签名：i ，治髫w 乃年，月w 日经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。指导教师签名：学位论文作者签名：解密时间：年月日各密级的最长保密年限及书写格式规定如下南开大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、己公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：i 易i 每霪胁年岁月护日第一章离子交换与吸附树脂和花青索的概况第一章离子交换与吸附树脂和花青素的概况第一节离子交换与吸附树脂概况1 1 1 离子交换树腊1 1 1 1 离子交换树脂的发展简介离子交换剂是一类能发生离子交换的物质，分为无机离子交换剂和有机离子交换剂。有机离子交换剂又称为离子交换树脂，它是通过人工方法合成的一类具有离子交换功能的分离材料。早在二十世纪三十年代就有人报道了酚醛类型的阴、阳离子交换树脂的合成及其在提取分离方面的应用。随后，德国、法国和美国等国先后建立了工业规模的生产。1 9 4 4 年，美国人获得了性能更加稳定的苯乙烯系及丙烯酸系共聚型阳离子交换树脂的合成专利这一发明开创了当今离子交换树脂制造方法的基础。后来，氧化还原树脂及螯合树脂相继出现，并成功地用于废水处理，重金属的回收以及稀有金属的分离提取等方面。二战后，r o h m & h a a s 公司开始生产苯乙烯系强碱性阴离子交换树脂a m b e r l i t ei r a 4 0 0 和甲基丙烯系弱酸性阳离子交换树脂a m b e r l i t ei i 己c 一5 0 。进入6 0 年代，一种新型大网型离子交换树脂问世【2 】，随后出现了非水溶液用及催化用离子交换树脂，自此离子交换树脂作为催化剂开始进入化学加工业。6 0 年代末，i 沁h m& h a a s 公司又推出了直径为0 5 1 5 岬的超微粒离子交换树脂。1 9 7 3 年d up o m公司成功研究了全氟磺酸树脂，并在电解工业、燃料电池方面得到应用。我国的离子交换树脂的生产和研究起始于5 0 年代初期。但目前从事离子交换与吸附树脂研究的主要单位已有四十多个，生产厂家已达六十个多个。品种日益繁多，已广泛应用到水处理、环境保护、废水或废气中毒物的去除【3 5 1 ，生化制剂、药物和天然产物的分离和纯化睁”。1 1 1 2 离子交换埘脂的分类离子交换树脂一般根据离子交换树脂上所带的交换功能基的特性进行划分【8 】a 带有酸性功能基，能与阳离子进行交换的物质叫阳离子交换树脂；带碱性功第一章离子交换与吸附树脂和花青素的概况能基的物质为阴离子交换树脂，然后再按功能基上酸或碱的强弱程度，粗略地划分为强与弱。对于阳离子交换树脂，通常分为强酸( 一s 0 3 h ) 、中强酸( p 0 ( o h ) 2 ) 、和弱酸( 一c o o h ) ；对于阴离子交换树脂，分为弱碱( - n h 2 、n h r 、- n r 2 ) 和强碱( n 飞3 c l 。) 。在一种离子交换树脂中有时也带有数种不同酸碱性的功能基，所以又有单一功能基和多种功能基两种。国外离子交换树脂主要牌号有：美国的a m b e r l i t e 瓜、a m b e r l i t ei r c 、a m b e d i t ei r a ，d o w e x5 0 w 、d o w e xm s c i ，i o n a cc 、i o n a cc f s ，p e f i i l u t i tq 、p e m u 廿ts 等系列：日本的d i a i o nk 、d i a i o nb k 、d i a i o ns k 、d i a i o np k 、d i a i o nw k 、d i a i o ns a 、d i a i o n p a 、d i a i o n w a 等系列；英国的z e o k a r b 、z e m l i t 、d e a c i d i t e等；德国的w b 蠡t i tk p s 、w o f a t i tk s 、w o f a t i tc a ，l e 、v a t i ts 、l e w a t i ts p 等系列；法国的d u o l i t ec 、d u o l i t e a ，a 1 1 a s s i o nc s 、a l l a s s i o nc c 等系列。我国离子交换树脂主要牌号有0 0 1 7 、2 0 1 7 、d 0 0 1 、d 1 1 1 、d 2 0 1 、d 2 0 2 、d 3 0 1 、d 3 0 2 、d 3 1 1 等等。1 1 2 吸附树脂1 1 2 1 吸附树脂的发展简介以聚苯乙烯为骨架的吸附树脂，大体经历了三代的发展。第一代为凝胶型。1 9 3 5 年首先报道了苯乙烯( s t ) 和二乙烯苯( d v b ) 共聚能产生一种在良溶剂中溶胀但不能溶解于其中的聚合物，它的溶胀度可以方便地用交联剂d v b 的量来调节。然而这种凝胶型树脂只在良溶剂中溶胀状态下才显示一定的“分子孔”，而在干态或不良溶剂中则为无孔状态，因此限制了这种材料的使用。直到五十年代末，第二代吸附材料大孔型吸附树脂问世。这种树脂的制备是在共聚单体中加入一定量的惰性溶剂或线性聚合物( 统称为致孔剂) ，在共聚完成之后，致孔剂被包在共聚球体中，用蒸馏或溶剂提取，将致孔剂除去，干燥后便得到大孔共聚物。这种树脂在干燥状态呈不透明或半透明的乳白色，扫描电镜照片显示树脂内部发生了相分离，各种尺寸的凝胶微粒构成了连续相，微粒聚集体的间隙为永久性的物理孔。大孔吸附树脂在非水溶液中或干态下都能保持多孔结构，而且传质速度快，强度好，适合于水体系或非水体系的吸附分离过程。1 9 6 9年，d a v a n k o v 等人采取后交联的方法f 9 1 ，制备了超高交联共聚物，即第三代树脂。这种通过蹦e d e l c r 硪反应制得的超高交联吸附树脂，具有相当高的比表面第一章离子交换与吸附树脂和花青素的概况积，因而具有较高的吸附容量。a z a l l o v a 等人对大孔型和超高交联吸附树脂吸附芳香化合物进行比较1 0 】，发现超高交联树脂吸附容量比大孔树脂高三倍，而且吸附和解吸速度都很快。1 1 2 2 吸附树脂的分类吸附树脂是一类以吸附为特点，对有机物具有吸附、分离作用的高分子聚合物。在化学结构上有些不带任何功能基，有些则带有不同极性的功能基。一些带强极性功能基的树脂很难与离子交换树脂严格区分。吸附树脂按化学结构可以分为以下几类。非极性吸附树脂一般是由偶极矩很小的单体聚合制得的不带任何功能基的聚合物，如苯乙烯一二乙烯苯系的吸附树脂，牌号有d i a i o n h p 1 0 、h p - 2 0 、h p 一2 1 、h p 一3 0 、m - 4 0 、h p 5 0 ：a m b e r l i t e x a d 1 、x a d 一2 x a d 一3 、x a d - 4 、x a d 一5 ；l e w a t i t 0 c 1 0 3 l ；d u o l i t e e s 8 6 1 、e s 8 6 2 、e s 8 6 6 ；i m a cs y n 一4 6 、7 2 ；k c t e ls 一1 1 l 、1 1 2 、1 1 4 ；r e l i t ea d s 。这类吸附树脂疏水性较强，可通过与小分子内的疏水部位的相互作用吸附溶液中的有机物，因此，最适于由极性溶剂中吸附非极性物质。中极性吸附树脂一般指含酯基的吸附树脂，如丙烯酸系树脂，主要牌号有a m b e r l i t ex a d 一6 、m 7 、x a d - 8 ：d i a i o nh p l m g 、h p 2 m g 、h p 3 m g 。这类树脂表面疏水部位与亲水部位共存。因此，既可用于由极性溶剂中吸附非极性物质，又可用于由非极性溶剂中吸附极性物质。极性吸附树脂指含酰胺基、腈基、酚羟基等极性功能基的吸附树脂。主要牌号有a m b e r l i t ex a d 9 、x a d 1 0 x a d 。1 1 、x a d 1 2 ：d i a i o ne x 0 0 2 1 、c r b 0 2 等。它们主要通过静电相互作用和氢键等进行吸附，适用于非极性溶液中吸附极性物质。强极性吸附树脂是指含有吡啶基、胺基等基团的树脂。如a m b e r l i t ex a d 1 1 等。1 1 2 3 影响吸附作用的因素吸附树脂之所以能够分离纯化有机体，是因为它对不同的物质具有不同的吸附选择性，这种吸附选择性不仅与树脂的表面性质有关，也与树脂的骨架结第一章离子交换与吸附树脂和花青素的概况构、孔结构、溶质的性质、溶剂的性质以及温度等有关系j 。因此吸附作用是一个复杂过程，对于吸附作用的难易和效果，不仅要考虑吸附剂的物理和化学结构，而且要考虑溶质的理化性质，还要考虑溶剂的性质和吸附与脱附工艺操作条件。概括起来，其吸附规律主要有：非极性物质在极性介质中易被非极性树脂吸附：极性物质在非极性介质中易被极性树脂吸附。溶质在极性溶剂中的溶解度越小，疏水性越大，越容易被吸附；在同系物中，分子量大、熔点高、带支链的有机化合物比较容易被吸附。分子状态的有机化合物比解离状态的容易被吸附，芳香族化合物比脂肪族化合物容易被吸附。溶质能与溶剂形成氢键则不利于吸附，溶质能与吸附剂形成氢键则有利于吸附。吸附剂对水中的有机物的吸附，盐的存在不仅不影响吸附，而且有利于吸附剂对物质的吸附。酸性物质在酸性介质中有利于吸附，碱性物质在碱性介质中有利于吸附，两性化合物在其等电点附近p h 范围内容易被吸附。对酸性溶质可选用稀碱脱附，对碱性溶质可选用稀酸脱附。第二节花青素的概况自由基可以与生物体内的许多物质如：脂肪酸、蛋白质等作用夺取他们的质子，造成相关细胞结构与功能的破坏；而食用油脂和富脂食品的酸败也是由自由基所引发而致，它不仅使油脂本身受到破坏失去营养，而且其氧化产物和中问产物会伤害生物膜、酶、维生素、蛋白质及活细胞功能，其中一些是公认的致癌物。鉴于此，有关抗氧化剂、清除自由基的研究得到普遍关注，然而合成的抗氧化剂往往有毒副作用，在天然、营养、回归大自然的热潮中，人们越来越趋向使用天然抗氧化剂。低聚原花青素( o l i g o m e r i cp r o a l l m o c y a i l i d i n s 简称o p c ) 是自然界中广泛存在的一种多酚类聚合物。0 p c 作为一种天然强力抗氧化剂应运而生，九十年代走俏国际市场。o p c 拥有抗氧化、清除自由基、抑制肿瘤、抗诱变的能力。同时，它还具有改善人体微循环的特殊功效。其抗氧化能力是v e 的5 0 倍，v c 的2 0 倍。口服2 0 m i n 即可达到最高血液浓度，代谢半衰期达7 h 之久。它能通过血脑屏障到达脑部，防治中枢神经系统疾病，尤其对皮肤的保健、年轻化及血管的健康、抗炎症作用特别显著，近1 0 年来在北美保健食品业和化妆品业得到广泛应用，第一章离子交换与吸附树脂和花青素的概况年销售额超过1 亿美元。1 2 1 低聚原花青素的定义原花青素是一大类多酚化合物的总称，起初统称归于缩合鞣质或黄烷醇类。早在1 9 2 0 年，普遍存在于植物组织中经矿酸处理后能产生红色矢车菊甙元( c v a n i d i n ) 的无色物质称为白花色甙元( l e u c o 锄t i l o c y a i l i n s ) 或白花色甙元类fl e u c o a n 血o c v a r i i d i n s ) ，后来又有称之为原花色甙元类的。但以后发现表现以上特性的两类物质：一为黄烷3 ，4 一二醇类，另一为黄烷- 3 一醇的二聚物类和较高低聚物类。1 9 6 9 年有人建议将这两类化合物分别命名为白花色甙元类( 指单体黄烷一3 4 二醇类j 和原花色甙元( 指黄烷3 一醇的二聚物和较高低聚物) 。后者又名缩合的原花色甙元类( e o n d e l l s e dp r o 锄t l l o c y 捌d i n s ) ，属于缩合鞣质类r c o n d e n s e dt a n n i n s ) 中不可水解的鞣质类。1 2 20 p c 的结构及在自然界中的存在形式及分布1 2 2 10 p c 的结构0 p c 是以儿茶素、表儿花素聚合而成的低聚体类，其中羟基黄烷之间绝大多数以c c 键联结，联结位置多为4 ，8 位或4 ，6 位。结构通式为【1 2 】：r l - ho ro hr ，= o ho oh图1 1 原花青素结构式第一章离子交换与吸附树脂和花青素的概况1 2 2 20 p c 在自然界中的存在形式及分布原花色甙元类( p r o 锄t h o c y a n i d i n ) 是由黄烷。3 一醇的二聚体、低聚及多聚体组成的一类物质，它在自然界中的存在结构形态目前已发现有8 种【1 3 】：( 1 ) 原花葵素类( p r o p e l a r g o i l i d i n ) 由5 ，7 ，4 一三羟基黄烷3 醇之间及其与儿茶素之间以c 4 一c 8 键合而成的二聚体及三聚体( 包括立体异构体) 。( 2 ) 原翠雀素类( p r o d o l p h i n d i n ) 由培酸儿茶素与培酸表儿茶素以c 4 一c 8 键合而成的二聚体及三聚体。( 3 ) 原非瑟酮定类( p r 0 6 s e e t i n d i n ) 由7 ，3 4 一三羟基黄烷一3 一醇之间及其与儿茶素、表儿茶素之间以c 4 一c 8 键合而成的二聚体、三聚体、四聚体( 包括立体异构体) 。( 4 ) 原刺槐亭类( p m r o b i n e t i n d i n ) 由刺槐亭醇与儿茶素以c 4 一c 8 键合而成的二聚体、三聚体。( 5 ) 原黑木金合欢素( p 姗n e l a c a e i n d i n ) 由p r o s o p j n 以c 4 一c 8 键合而成的二聚体。( 6 ) p r o g i l i b u n i n d i n 由g u i b o u n i n i d o l 与儿茶素、表儿茶素以c 4 一c 8 键合而成的二聚体。( 7 ) p m c i s s i l l d i n 由肉桂黄烷与5 ，7 ，4 二羟基黄烷3 醇以c 4 一c 6 、c 4 c 8 键合而成的二聚体。( 8 ) 原花青素类( p m a i l 廿1 0 c y a i l i d i i l s ) 由儿茶素、表儿茶素以c 4 一c 6 、c 4 - c 8 键合而成的低聚物( 包括所有的立体异构体) 。以上1 7 类分布于一些植物( 多为稀有植物) 的树皮、树叶、树根、心材中，且含量较低。而8 类原花青素类是功能性最优良的一类，也是目前国外研究的热点，它广泛分布于植物王国。研究表明，原花青素主要分布于以下的植物中：葡萄，英国山楂，单子山楂，花生，银杏，日本的罗汉柏，北美的崖柏，土耳其的侧柏，花旗松，白烨树，野生刺葵，番荔枝，野草萄，日本莽草，扁桃，高粱，耳叶番泻，两谷椰子，可可豆，贯叶会丝桃，头状胡枝子，粘胶乳香树，海岸松，洋萎陵菜和大黄等。此外还用银杏，花旗松和茶予的叶和小莲翘进行了组织培养研究。1 0 0 年来，在涉及的众多植物中，葡萄一直是经久不衰的研究课题。5 0 年代以来，人们从葡萄果实、叶和其他部位分离、鉴定的众多成分之中，人们感兴趣的是鞣花酸、自藜芦醇及其低聚体、花青甙和原花青素，因为其医疗功效大都与这些成分的药理活性有关。原花青素是其中的重要代表。6第一章离子交换与吸附树脂和花青素的概况1 2 30 p c 的功能及应用由于o p c 这类物质每个分子中有多个邻、间位酚羟基，使之具有抗氧化能力。八十年代，0 p c 的生理功能和抗氧化性己在国际上得到公认，且近年来日益成为抗氧化清除自由基所瞩目的热点。1 2 3 1 清除人体自由基1 9 5 6 年英国学者首先提出衰老的自由基学说，成为现代衰老学说中最重要的一种，他从分子生物学角度来解释衰老现象，其实质是除遗传因素外，有氧生物在呼吸中产生的氧自由基造成的机体损伤是衰老的重要原因。该学说一出现便得到了许多独立实验的证实，同时该学说是构成其他学说如交联学说、废物堆积学说的基础。随着对自由基认识的深入，近代医学指出，体内自由基反应与一些疾病的发生、发展和老化进程密切相关。机体受外界环境的物理或化学因素以及内环境物质代谢的相互影响而产生大量自由基，在平衡失调时，过剩的自由基对构成组织细胞的生物大分子起攻击作用，并且可以逐次发展和延伸，使组织器官的形态结构和生物功能的完整受到急性和侵性损伤，一旦损伤程度超过修复或丧失其代偿能力时，则出现疾病和衰老的征象。近年来，人们逐步把自由基清除剂的研究重点转向以中药为代表的东方医学，研究表明不少中草药含有抗氧化成分。例如：小柴胡、五味子、丹参、人参、白首乌、茶叶等，相比较而言：0 p c 抗氧化清除自由基的能力最强，且0 p c以高效、低毒、高生物利用率而著称。研究表明，0 p c 清除自由基的能力与其分子结构、聚合度以及与培酸酯化的程度有关。而单从o p c 的分子结构来看( 以二聚体为例) ，每分子p r o c y a i l i d i nb 一3 ( 有8 个酚羟基) 最多可以捕获8 个氧自由基，丽每分子v e ( 有1 个酚羟基) 仅能扑获1 个自由基，每分子v c ( 有2 个共轭羟基) 能捕获2 个氧自由基。t 0 s h i a ba r i g aa n dm i s u t o s h jh 锄a i l o 运用a a p h 、a m 、作为引发剂，选用甲基亚油酸胶束体系，比较相同摩尔数的p m c y a n i n d i nb 3 ，v c 、v e 、儿茶素三种物质清除氧自由基的能力，得出结论：p m c y a n i n d i nb 3 是儿茶素的2 2 倍，是v c 的4 7 倍，是v e 的6 6 倍。0 p c 不仅能够清除自由基，而且帮助保存和再生v c 、v e ，同时，o p c 能够通过制造弹性蛋白和胶原纤维加固毛细血管壁，从而进一步防御自由基的侵蚀。据资料报道：0 p c 在体内的保留时间长达7 2 h ，而v c 的保留时间仅3 h 。这将大大第一章离子交换与吸附树脂和花青素的概况增强其抗氧化清除自由基的能力。而且，目前欧美国家多用于保健药品。例如：美国的p a i l a l i f e 葡萄籽抗氧化剂，意大利的o p c s ( 葡乐安) ，英国的p y c n o g e n o l( 碧萝芷) 等，目前均己在国内上市。1 2 3 2 抗氧化性o p c 这类物质的分子中具有多电子的羟基部分，8 个酚羟基均与双键共轭，为氢原子的给予体，且芳环上的共轭双键使电子在分子中得到稳定。两个脂肪族羟基提供了良好的水溶性。正是分子结构的这些特性使其具有良好的抗氧化性【2 。国外对o p c 这类物质组分的抗氧化性进行了测定，以二聚体的抗氧化性最强。其中，p m c y a n i n d i nb 3 是o p c 混合物的5 倍，机理有待进一步研究。1 2 3 3 酶抑制活性在炎症过程中，当白细胞激活时，会发生细胞内区颗粒作用，这种作用将引起溶酶体蛋白酶的分泌，同时产生大量的活性氧，导致耗氧量增加。过量蛋白酶和活性氧的存在可分别对血管弹性纤维和内皮细胞膜造成伤害。因此，具有很强清除过氧离子能力和抗氧化剂活性的原花青素可对胶原酶、弹性酶、透明质酸酶和b 一葡萄糖醛酸甙酶产生抑制作用。由于这些酶可分别对胶原、弹性蛋白和透明质酸等构成血管内壁的重要组成物造成破坏，原花青素可通过捕获活性氧及调控上述酶的活性以防止他们对血管物质的破坏，也可通过抑制透明质酸和b 葡萄糖醛酸式酶的活性以保护透明质酸的完整，使之维持高聚体形式的大分子。1 2 3 4 抗致突变活性1 9 9 4 年，有人的的实验结果表明，o 5 m g ，m l 的葡萄原花青素可使啤酒酵母5 2 8 8 c 菌株线粒体的自发性基因突变比对照组减少6 5 ，用相同菌株进行的实验还观察到原花青素可抑制细胞核由对刀豆氨酸敏感到耐刀豆氨酸的自发性突。此外，有人证实葡萄籽0 p c 对t r p p 2 的抑制率达9 4 。原花青素的抗致突变活性可部分归因于它的抗氧化剂活性。1 2 3 5 降低毛细血管通透性原花青素可降低因静脉注射组胺、缓激肽等引起的毛细血管通透性增高。1 9 9 5 年，有人用葡萄籽原花青素制成的制剂“e n d o l e t o n ”与浓缩的葡萄籽提取物第一章离子交换与吸附树脂和诧青索的概况成功地降低了大鼠毛细血管通透性并抑制了爪水肿。1 9 9 4 年，匈牙利b 1 a z s o 等用海岸松树皮中的原花青素给小鼠腹腔注射后明显抑制了巴豆油引起的耳水肿并呈量效关系，此作用可能与原花青素捕获过氧离子活性密切相关。1 2 3 6 心血管疾病1 9 8 7 年就已经发现原花青素可治疗大鼠的自发性高血压并呈量效关系。兔静注5 m g k g 原花青素可减轻血压对血管紧张素i 和i i 的应答。研究表明，葡萄籽提取物原花青素与镉、锌共同作用可以降低正常大鼠因年龄所致的收缩压增加，对有中风倾向的自发高血压大鼠长期给予天然鞣质可延长他们的寿命。o p c 作为强抗氧化剂，不仅用作保健药品，超到强身健体的功效，还用于饮料、食品，从而延长食品的货架寿命。尤其它具有抗菌、消炎、去除色素沉淀，帮助形成皮肤蛋白，使皮肤富有弹性、细嫩、光洁的功能，亦可用于高效化妆品。日本发表了许多关于o p c 应用的专利。葡萄籽提取物可用于食品、饮料中，作为n 淀粉酶、脂肪酶抑制剂，抗氧化剂：增加咖啡饮料的稳定性能【1 4 】。还可用于食品、药物、化妆品，作为清除自由基抗氧化剂及防腐剂和去色斑美白化妆品。1 9 9 7 年美国h e n k e l 公司申请的专利也是将0 p c 用做食品、化妆品及药物产品防腐、抗氧化的稳定剂，同时可以作为清除人体自由基的口服保健药品。第三节原花青素的分析方法原花青素属于黄烷醇类多酚，也属于单宁( 单宁包括水解单宁、缩合单宁及原花青素) ，由于其结构的复杂性，对其进行研究比较困难。目前已有许多分析方法用来测定植物中原花青素的含量。一般包括对原花青素进行氧化解聚，a环芳香醛反应，以及氧化一还原反应其它方法还包括酸裂解反应，沉淀反应，酶和微生物抑制和重量分析。其中，f o l i n - c i o c a l t e u 方法、普鲁士蓝法( p b 法) 可以测定总酚含量，正丁醇一盐酸和香草醛法盐酸专门用于样品中黄烷醇类多酚的定量测定，采用分光光度法测定，具有灵敏性、专一性和简单迅速的特点，在其他多酚共存的情况下能选择地测定黄烷醇类多酚，并可用微量测定。下表列出各种测定多酚及单宁方法及其特点。9第一棠离子交换与吸附树脂和花青素的概况表1 1 定量分析方法总结方法名称方法类型优点缺点评价酸一正丁醇法化学、显色反应专一选择性分需内标物，色度随结经典方法( a b )析原花青素构而改变香草醛法化学、显色反应专一选择性分同a b 简单二苯酚析间二苯酚也参与反应普鲁士蓝法化学、显色反应广泛测定酚类依赖反应条件，所有与生物活性之间物质酚均反应，还原剂也有很好的关系参与反应f o l i n - c i o c a l t e u化学、显色反应配位化学比普鲁士蓝法更法所有酚均反应适用于总酚含量测定巯基化法化学、需h p l cj ；| 于结构测定需纯单宁做标准品苄基巯醇不易处理处理间苯三酚法化学、需h p l c产物产率较低巯基化法对降解产品产率较高镱离子沉淀法重量分析n os t a l l d a r d产率随镱：单宁比例可用来为显色反n e e d e d变化，样品需灰化处应制备标准品理酶法酶的抑制生物鉴定某些酶比其他酶敏无需蛋白沉淀感蛋白沉淀法沉淀反应反映出重要的影响的变量较多，比可在琼脂板上进生物过程如蛋白的选择行( h a g e m a | 1 )p e g 沉淀沉淀反应分析蛋白结合需1 4 c 标记的p e g单宁h p l ch p l c分析聚合度7 8某些缩合单宁为不用于结构研究以下的聚合物可逆结合微生物生民抑毒性效应较好的生物分细菌和培养基组成由于竞争单宁结制析发放的选择影响实验结合试剂的存在，果单宁含量需要很高原花青素因聚合度的不同以及单体的构象或键合位置的不同可形成多种化合物。可采用紫外分光光度法、薄层层析法、铁盐催化比色法、h p l c 法、h p l c m s法等方法测定1 5 】。其中，紫外分光光度法、铁盐催化比色法多用于测定总量， 口l c 法可用于测定单一的成分，但相对较为复杂。铁盐催化比色法反应的特征性显著，操作简便，但重现性较差。后来对此作了改进，加入铁盐作为催化氧第一章离子交换与吸附树脂和花青索的概况化剂，使重现性大为改善。1 3 1 改进的铁盐催化比色法用于葡萄籽中原花青素的铁盐催化比色法受一些因素如反应时间、反应温度、f 心m 4 ( s 0 4 ) 2 含量等因素影响。本方法的原理是通过酸水解作用将之转变为红色的花青素，利用花青素在5 5 0 m 处有最大吸收峰( 见图1 2 所示) ，比色测定其吸光度值o d 5 5 0 ，与原花青素标准品比较，便可定量计算出样品中原花青素的含量。dc避簸昏图1 2 花青素的紫外光谱圈1 3 2 组分的确定经典的原花青素硫解法的修改是为了使其适合于微量化合物( 9 5 )天津尖峰天然产物研究开发有限公司大孔吸附树脂a d s 5 、a d s 8 和a d s 17 由天津南开和成科技有限公司u v 7 5 4 紫外分光光度计上海第三分析仪器厂t h z 8 8 1 型台式恒温振荡器江苏太仓市实验设备厂2 2 2 聚丙烯腈大孔树脂的合成在5 0 0 l i l l 的三口瓶中加入2 3 0 l i l l 蒸馏水，2 3 i i l l 的聚乙烯醇( 1 0 ) 和6 8 9 n a c l ，搅拌使其充分溶解，滴加数滴次甲基蓝。将7 5 9 二乙烯苯d v b ，7 5 9异氰酸三烯丙基酯t i a i c 和1 0 9 丙烯腈a n 分别加至烧杯中，加入o 。1 2 5 9 偶氮二异丁腈a i b n 作为引发剂，混匀加入到水相中，调节搅拌速度，待有机相液珠大小合适后，升温至6 0 6 5 引发聚合5 h ，再升温至7 5 聚合4 h 。滤出树脂，以热水淋洗树脂数遍，自然晾干后置于索氏提取器中，以丙酮提取8 h 以上。真空干燥备用。2 2 3 树脂预处理和树脂含水量的测定树脂预处理：a d s 一5 、a d s 一8 、a d s 1 7 三种离子交换树脂分别湿法装柱，依次用1 n 的n a o h 溶液、蒸馏水、1 n 的h c l 溶液和蒸馏水反复淋洗，直至流出液2 1笙三童至亘苎堕查塾塑塑堕型墨墨茎翌堕垄童鲞竺璺堕为中性，备用。含水量的测定：平行准确称量湿树脂约1 0 9 ，放入称量瓶中，在1 0 5 下烘2h 。取出称量得干重。用下式计算含水量：w ：坠二堕1 0 0 ( 2 1 )计呲l式中w 。和w d 。分别为树脂的湿重和干重。2 2 4 静态吸附准确称吸附树脂0 1 9 ，加入少量乙醇浸泡1 h ，以蒸馏水洗涤树脂以置换乙醇，用滤纸吸干树脂表面水分后加入到2 5 m l 已知浓度的原花青素溶液中，2 5下置于水浴摇床中振摇1 2 h 。取吸附平衡后的上清液用紫外分光光度计测定其中的原花青索的浓度，检测波长为2 8 0 i l i i l ，根据下式计算树脂的吸附量。q =( 岛一c ) vw ( 1 一x )( 2 2 )式中q 为吸附量( m g 佗) ，c o 和c 分别为吸附前后溶液中原花青索溶液的浓度( m 咖1 ) ，v 为吸附液的体积( i l l l ) ，w 为湿树脂质量( g ) ，x 为树脂含水量。第三节结果与讨论2 3 1树脂的物理结构性能表征原花青素是多酚类化合物，是儿茶素、表儿茶素的低聚物，含有疏水性的芳香苯环和酚羟基。根据原花青素的这一结构特征，本文设计合成了二乙烯苯第二章聚丙烯腈大孔树脂的制各及其对原花青素的吸附和异氰酸三烯丙基酯的共聚物大孔树脂。树脂中由二乙烯苯聚合形成的结构单元含有疏水性的苯环，可以与原花青素中的苯环发生疏水作用。由异氰酸三烯丙基酯聚合形成的结构单元含有酰胺基，可以与原花青素中的中的酚羟基形成氢键，而且疏水作用和氢键之间可能存在协同效应，使吸附作用力大大增加【l5 1 。实验表明，二乙烯苯和异氰酸三烯丙基酯的共聚得不到共聚物，这是由于异氰酸三烯丙基酯的自由基聚合活性非常低，其聚合活性与乙酸乙烯酯的聚合活性相当【l ”，因此其聚合活性远低于二乙烯苯的聚合活性。但二乙烯苯一异氰酸三烯丙基酯一丙烯腈可以共聚合形成三元共聚物【】”，因此我们合成了二乙烯苯一异氰酸三烯丙基酯一丙烯腈可以聚合形成三元共聚物大孔树脂( d 1 a ) ，树脂的结构示意图如图2 1 所示。m ”c h一c h 2 一c h h 2 一f h c h 2 一午h “”c nc h 2。丫n 丫。砖c 7 n y n 、呼oc h 2 一c h 一c h 2 一c h 图2 1d v b - t a i c a n ( d t a ) 共聚物树脂结构示意图合成了一系列不同单体和致孔剂配比的d t a 树脂，见表2 1 。由表2 1 可知，由于异氰酸三烯丙基酯含有亲水性的酰胺基，合成的树脂的含水量较大，随着树脂中异氰酸三烯丙基酯含量的增加( d t a 6 2 ，2 8 0 l o 、d r i i a 一5 3 2 8 0 一1 ，0 、d t a - 4 4 ，2 8 0 1 ，0 、d t a 3 5 2 8 0 1 ，o ) ，含水量增大。图2 2 为d t a 3 3 4 8 0 1 ，o树脂的瓜谱图，2 2 4 2 c m 。为腈基的特征吸收峰，异氰酸三烯丙基酯的羰基和三嗪环形成共轭大7 c 键，使羰基的伸缩振动峰发生红移至1 6 3 0c m ，1 6 0 6 锄。峰为苯环的伸缩振动吸收峰重叠，8 0 0c m o 的峰为三嗪环的面外弯曲振动吸收峰，说明第二章聚丙烯腈大孔树脂的制各及其对原花青素的吸附得到了三元共聚物树脂。表2 1d 1 a 树脂参数单体比致孔剂，单体甲苯液体树脂含水量树脂8，( d v b 厂r a i c ，a n )( )石蜡( )d t a 3 3 ，4 8 0 - 1 ，03 3 | 48 0l ，06 2 2d 1 a - 3 ，5 ，2 8 0 - 1 ，o3 ，5 28 01 ，06 6 1d t a - 4 ，4 ，2 8 0 1 ，o4 | 4 | 28 0i 06 2 5d 1 1 a 5 3 陀一8 0 1 ，05 | 3 | 28 01 ，05 8 4d 1 ：a - 6 ，2 ，2 - 8 0 - l ，06 2 28 0i 05 5 7d 1 1 a - 4 ，4 ，2 一1 2 0 1 ，04 ，4 ，21 2 0i 06 9 4d 1 a - 4 4 ，2 一1 4 0 i 04 | 4 | 21 4 01 ，o7 4 1d 1 a - 4 ，4 ，2 1 0 0 8 5 ，1 54 4 仡1 0 08 5 ，1 56 8 5d t a - 4 ，4 佗一1 0 0 3 ，14 4 i 21 0 03 l7 2 1d 1 1 a - 4 ，4 2 1 0 0 2 1a 4 2l o o2 l7 3 38 树脂代号说明：d t a 表示二乙烯苯一异氰酸三烯丙基酯一丙烯腈共聚物，前3个数字表示二乙烯苯异氰酸三烯丙基酯丙烯腈的质量比，中间的数字表示致孔剂与单体的质量比( 百分数) ，后2 个数字表示致孔剂甲苯液体石蜡的质量比例。2 4第二章聚丙烯腈大孔树脂的制各及其对原花青素的吸附1 0 08 06 02 5 0 02 0 0 01 5 0 01 0 0 05 0 0v v a 、悒n u m b e r ( c m - 1 )图2 2d 1 a 3 ，3 4 8 0 l 加的i r 谱图2 3 2自制树脂与现有树脂的吸附性能比较a d s 一5 、a d s 8 和a d s 1 7 都为聚苯乙烯骨架的大孔吸附树脂，a d s 5 为不含其它功能基的非极性吸附树脂，a d s 一8 和a d s - 1 7 含有极性的羰基，a d s 一8 为弱极性吸附树脂，a d s 一1 7 为中极性吸附树脂。各树脂性能列于表2 2 1 18 】：表2 2 不同牌号树脂的结构性能首先固定二乙烯苯和异氰酸三烯丙基酯的质量比为1 l ，变化交联剂和丙烯腈的比例的2 种树脂d 1 i a 3 3 4 8 0 i o 和d t a 。4 4 2 8 0 i 0 ，比较了这2 种树脂与3种商品化吸附树脂对原花青素的吸附，见表2 3 。由表可知，3 种商品化吸附树脂moc毋#lcji#第二章聚丙烯腈大孔树脂的制备及其对原花青素的吸附中弱极性的a d s - 8 对原花青素的吸附量最大，中极性的a d s 1 7 的吸附量最小。非极性的a d s 一5 对原花青素的吸附只可能是疏水吸附作用，而a d s 一8 和a d s 1 7对原花青素的吸附既可能包含疏水作用，也可能包含氢键作用。我们以前的研究【1 5 l 表明，由于水是很好的氢键形成体，在水溶液中通过氢键单独作用的吸附其吸附作用很弱，但当2 种或2 种以上作用同时作用于同一吸附质时，由于协同作用，单独作用时对吸附没有贡献的弱相互作用也可能对吸附有较大的贡献。因此原花青素在a d s - 8 和a d s 1 7 上的吸附可能同时包含疏水作用和氢键。本文合成的二乙烯苯一异氰酸三烯丙基酯一丙烯腈共聚物树脂中二乙烯苯聚合形成的结构单元通过疏水作用吸附原花青素，由异氰酸三烯丙基酯聚合形成的结构单元的酰胺基通过氢键吸附原花青素，而由丙烯腈聚合形成的结构单元既无疏水性能，又不能形成氢键，因此d t a 4 4 2 8 0 i 0 对原花青素的吸附作用大于d 1 a 一3 3 4 8 0 i o 对原花青素的吸附作用。在实验的5 种树脂中，d t a 一4 ，4 2 8 0 1 ，0对原花青素的吸附量最大。表2 3 五种树脂对原花青素的吸附量和吸附率2 3 3交联剂组成不同的聚丙烯腈树脂对原花青素的吸附情况图2 3 为二乙烯苯d v b 和异氰酸三烯丙基酯t a i c 的不同比例的树脂对原花青素的吸附等温线。当二乙烯苯d v b 和异氰酸三烯丙基酯t a j c 的比例由3 5 增加到6 2 时，树脂对原花青素的吸附量先增加后又减小，在二乙烯苯d v b 和异氰酸第二章聚丙烯腈大孔树脂的制各及其对原花青素的吸附三烯丙基酯1 a i c 的比例为4 4 时对原花青素的吸附量最大，而当二乙烯苯d v b 和异氰酸三烯丙基酯t a i c 的比例增加到6 2 时其吸附量大大降低。树脂中由二乙烯苯d 形成的聚合物单元通过疏水作用对原花青素吸附，而由异氰酸三烯丙基酯t a j c 形成的聚合物单元通过氢键作用对原花青素吸附，当这两种结构单元的比例为合适的值时对原花青素吸附作用最大。c e ( m g ，m i )- ：c 叮a 一3 ，5 ，2 8 0 一l ，0 树脂，：d 1 a 一4 ，4 ，2 8 0 一1 ，0 树脂，：d 1 a - 5 3 ，2 8 0 - l ，0 树服，v ：d t a _ 6 2 2 罐0 1 o 树脂图2 3 二乙烯苯异氰酸三烯丙基酯比例树脂对原花青素的吸附等温线2 3 4 不同致孔剂比例的聚丙烯腈树脂对原花青素的吸附情况图2 4 为不同致孔剂比例的树脂对原花青素吸附的影响，当致孔剂的用量为单体的1