（物理化学专业论文）茶叶提取物（egcg）在表面活性剂胶束体系中的性质研究.pdf

茶叶提取物( e g c g ) 在表面活性剂胶束体系中的性质研究 9 3 扬州大学学位论文原创性声明和版权使用授权书 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下独立进行研究工作所取得的研 究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表 的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：蠢翻、冈3 签字日期：1 仃四年占月11 日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅。 本人授权扬州大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学 技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向 社会公众提供信息服务。 学位论文作者签名：禹a 、刚 签字嗍调年( 月i 卜 导师签名 签字日期： ( 本页为学位论文末页。如论文为密件可不授权，但论文原创必须声明。) 茶叶提取物( e g c g ) 在表面活性剂胶束体系中的性质研究 中文摘要 1 e g c g 的提取与分析 通过正交试验法探讨了从黄山绿茶中采用离子沉淀法提取表没食子儿茶素没 食子酸酯( e g c g ) 产品的最佳浸提条件，运用红外光谱、紫外可见吸收光谱和高效 液相色谱法对e g c g 产品进行了成分分析。通过正交实验确定了最佳浸提方案，即 浸提过程中选用2 5 倍于茶末质量的8 0 乙醇溶液作浸提溶剂，在7 0 浸提两次， 每次4 0 m i n 。对离子沉淀法通过综合考虑选定( a 1 3 + 乙1 2 + ) 复合离子作为沉淀剂，以m 涨荆：m 茶叶- 3 ：2 0 的质量比进行沉淀，既保证了较高的产品得率，又避免了采用a 1 3 + 、 b a 2 + 等离子单独使用浓度太高对产品的安全性造成的严重影响，减少金属盐添加过 量造成的浪费。 2 t w e e n8 0 胶束体系中e g c g 的行为特性 运用表面张力法、紫外可见吸收光谱、荧光光谱法和电化学法研究了e g c g 对聚氧乙烯2 0 失山梨醇酐单油酸酯( n v e e n8 0 ) 胶束的临界胶束浓度的影响，探讨 了e g c g 在t w e e n8 0 胶束中的定位形式以及行为特性。实验结果表明，e g c g 的 加入使得t w e e n8 0 胶束的第一临界胶束浓度上升。e g c g 由于其羟基与表面活性 剂极性基团之间的氢键作用，部分结构可定位于胶束的栅栏外层。随着t w e e n8 0 分子有序组合体从预胶束到球状胶束再到棒状胶束的转变，e g c g 在胶束中的不 断富集，其紫外吸光强度增强趋势不断增大，同时，局部浓度过高导致其发生自 猝灭现象，荧光强度增强趋势变缓。 3 s d s 胶束体系中e g c g 的行为特性 通过电导率法、表面张力法、紫外可见吸收光谱和荧光光谱法研究了e g c g 对十二烷基硫酸钠( s d s ) 胶束的临界胶束浓度临界胶束浓度的影响，探讨了e g c g 2扬州人学硕士学位论文 在s d s 胶束中的定位形式以及行为特性。实验结果表明，e g c g 的加入使得s d s 胶束的第一临界胶束浓度上升。当s d s 体系为球状胶束时，e g c g 的加入使得体 系的微环境极性下降，部分结构可定位于胶束的栅栏外层，当s d s 体系为棒状胶 束时，e g c g 的加入对体系的微环境极性i l 1 3 值基本没有影响，e g c g 分子中基 团较难定位于棒状胶束的栅栏层中。s d s 胶束体系的结构对e g c g 的紫外吸收光 谱性质没有影响，对e g c g 的荧光性质具有较强的猝灭作用。 4 m e g 体系中e g c g 行为特性 用表面张力法、电导率法、紫外可见吸收光谱法和荧光光谱法研究了n 一甲基 d 葡萄糖胺( m e g ) 及e g c g 舢e g 】也o 的表面活性，探讨了m e g 体系对e g c g 的作用性质。实验结果表明，e g c g 的存在可以对m e g 的表面活性产生影响，使 得其开始正吸附的浓度增大，e g c g 与m e g 可以发生络合，形成特定的结构络合 物，导致最大吸收峰红移，m e g 聚集浓度可以对e g c g 的荧光性质产生较强影响， 当m e g 浓度较小时，其分子与e g c g 分子之间存在一定的疏水作用，使其荧光 光谱增强，随着体系中m e g 的浓度的增大，e g c g 富集浓度较高，激发态之间的 碰撞引起能量损失，致使发生自猝灭现象，使得荧光强度开始降低。 茶叶提取物( e g c g ) 在表面活性剂胶束体系中的性质研究 1 e g c ge x t r a c t sa i l da i l a l y s i s a b s t r a c t 1 1 l e f e 2 l s i b l e e x t r a c t i n gt e c l u l 0 1 0 9 y o fi o n p r e c i p i t a t i o n f o r 印i g a l l o c a t e c l l i n - 3 - g a l l a t e ( e g c g ) f 如mh 聊l g s h a n 铲e e nt e ai si i e s t i g a t e d t h e e g c ge x t r a c t sa r ea 1 1 a l y z e db yu v - v i ss p e c 饥吼，i rs p e c t m ma i l dh i 曲p e r f o m a n c e 1 i q u i dc h r o m a t o g r a p h y w i t l lt h er a t i oo ft e aa i l ds o l v e n t1 ：2 5 ，t h eo p t i m a jo p e r a t i n g c o n d i t i o n so fe x t r a c t i n ge g c ga r ef o u n db yo r t h o g o n a le x p e r i m e n t ，t h a ti s ， 8 0 e t l l a n o l 嬲s o l v e n t ，e x 仃a c t i n g2t i i i l e s i nt 1 1 ep r e c i p i t a t i o n ，t h ef e 2 l s i b l ec o n d i t i o n so ft l l e p r e c i p i t a t i o na r e ：( a 1 3 + + z n 2 + ) i sa si o n c o p r e c i p i t a t i n ga g e n t t l l i se n s m sah i 曲e ry i e l d a r l da v o i d sas 耐o u se 丘i e c to nt h es e c u r i 够o fp r o d u c t sa te x c e s s i v ec o n c e m r a t i o nw h e n a 1 ”，b a 2 + a i l do t h e ri o n sa r es i n g l e l yu s e d na l s oc a i lr e d u c em ew a s t ec a u s e db y e x c e s s i v ea d d i n gm e t a ls a l t s 2 b e h a v i o r so fe g c gi nt w e e n8 0m i c e l l e t h ee 髓c t so fe g c go nm ef i r s tc r i t i c a lm i c e l l ec o n c e n t r a t i o n ( c m c l ) o fn o l l i o i l i c s 慨t 觚t ( 7 i w e e n8 0 ) a r es 砌i e d b yt h em 砒o d so fs u 】渤c et e n s i o n ，e c 们c h e m i s 略 u v - v i ss p e c 伽l i i 】a i l dn u o r e s c e n c es p e c t n j i l l n l el o c a t i o no fe g c gi nt w e e n8 0 m i c e l l e si sa l s oi n v e s t i g a t e d 1 1 1 er e s u h ss h o wt h a tt h ec m c l 锄dm eh y d r o d y n 锄i c r a d i u so ft w e e n8 0m i c e l l e si i l c r e a s ew i t l lt h ei n c r e a s eo fe g c gc o n c e m r a t i o n 硼1 e p a n i a ls 仃u c n 鹏o fe g c gi sl o c a t e di nm e 叫i s a d e so ft l l em i c e l l eb e c a u s eo fm e h y d r o g e nb o n db 咖e e nt h ep 0 1 a rh e a d so f t w e e n8 0a i l dt h eh y d r o x y lg r o u p so fe g c g w h e nt h ea g g r e g a t i o no fn v e e n8 0c h a n g ef r o mt h e p r e - m i c e i l e t ot h e s p h e r i c a l m i c e l l e ，f a m i l y ，t ot h er o d l i k em i c e l l e ，m ee n r i c h m e n to fe g c gi nm i c e l l el e a d st ot h e i i l c r e a s eo ft h eu v - v i sa b s o r p t i o ni n t e n s i t i e so fe g c ga n dt l l ei n c r e a s es l o w l yt h e f l u o r e s c e n c ei n t e n s i t i e so fe g c g 4 扬州大学硕士学位论文 3 b e h a v i o r so fe g c gi ns d sm i c e l l e t h ee 虢c t so fe g c go nt h ec m c lo fa j l i o n i cs u m c t 枷( s o d i u md o d e c y ls u l f a t e ， s d s ) a r es t u d i e db yt h em e t h o d so fc o n d u c t i v i t y ，s u r f a c et e n s i o n ，u v 二v i ss p e c t m ma n d f l u o r e s c e n c es p e c t n l l l 】w i t ht h ei n c r e a s eo fe g c gc o n c e n t r a t i o n ，t h ec m c la j l dt h e h y d r o d y n 锄i cr a d i u so fs d sm i c e l l e si n c r e a s e w h e ns d sc o n c e n t r a t i o ni sm o r et h a n t h ec m c l ，t h em i c r o p 0 1 撕t yo ft h ep r o b ed e c r e a s e s t h e s ei n d i c a t et h a te g c gi s s o l u b i l i z e da n dl o c a t e di nt h e i n t e 印h a s eb i l a y e r o ft h em i c e l l e m e ns d s c o n c e n t r a t i o ni su pt oi t ss e c o n dc r i t i c a lm i c e l l ec o n c e n t r a t i o n ，t h em i c r o p 0 1 a r i 够o ft h e p r o b ed o n tc h a j l g e e g c gi sd i m c u l tt ol o c a t e di nt h eo u t s i d eo ft h em i c e l l ep a l i s a d e t h eo b t a i n e dr e s u l t sa l s os h o wt h a ts d sh a sn oo b v i o u si n f l u e n c eo nm ei 阳i s s p e c t r ao fe g c g s d s c a i l1 e a dt ot h ed e c r e a s eo ft h en u o r e s c e n c ei n t e n s i 够o fe g c g 4 b e h a v i o r so fe g c gi nm e g s y s t e m t h es u r f a c ea c t i v i t i e so fn m e t h y l d g l u c 锄i n e ( m e g ) a n dm e g e g c ga u r e s t u d i e du s i n gm em e t h o d so fs u r f a c et e n s i o na n dc o n d u c t i v i t y - t h ei n t e r a c t i o nb e h a v i o r s o fm e gw i t he g c ga u r es t u d i e db yt h em e t h o d so fu v _ v i ss p e c t r u ma n df l u o r e s c e n c e s p e c t 姗t h er e s u l t ss h o w t h a te g c gh a se f r e c t so nt h es u r f i a c ea c t i v i t i e s e g c gw i t h m e gc a l lf 0 ma g 铲e g a t e da s s e m b l e ，w h i c hf o 肌sas p e c i f i cs t m c t u r e t 1 1 ea g g r e g a t e d a s s e m b l el e a d st ot h er e d - s h i ro ft h ec h a r a c t e r i s t i ca b s o 印t i o np e a ko fe g c gw h e n m e gc o n c e n t r a t i o ni sl o w ，t h eh y d r o p h o b i ci n t e r a c t i o ne x i s t sb e t w e e nm e ga n de g c g w h i c hi n c r e a s e sm en u o r e s c e n c ei n t e n s i t i e so fe g c gw i t ht h ei n c r e a s eo fm e g c o n c e n t r a t i o n ，t h ec 0 1 l i s i o no ft h ee x c i t i n gs t a t ec a u s e db yt h ee n r i c l m l e mo fe g c g l e a d st oa1 0 s so fe n e 唱yo fe g c gm o l e c u l e sa 1 1 dt h ed e c r e a s eo fn u o r e s c e n c ei m e n s i t y o f e g c g 茶叶提取物( e g c g ) 在表面活性剂胶束体系中的性质研究 5 第一章序言 1 1 表面活性剂分子有序组合体 表面活性剂分子是由两部分构成，一部分是非极性的疏水基( h y d r o p h o b i c g r o u p ) ，另一部分是极性的亲水基( h y d r o p l l i l i cg r o u p ) 。表面活性剂的两亲结构 ( 锄p h i p h i l i c ) 决定了它的两个重要特性：一是在各种界面上的定位吸附，另一个是 在溶液内部形成胶束【l 】。表面活性剂分子的疏水部分一般是由烃基，特别是长链烃 基构成，亲水部分的原子团则种类繁多。根据表面活性剂亲水基的离子类型，可 以将表面活性剂分为离子型和非离子型表面活性剂，其中离子型表面活性剂又可 以分为阳离子型、阴离子型和两性离子型表面活性剂。 表面活性剂能大大降低溶剂的表( 界) 面张力，改变体系的界面组成和结构，产 生润湿、乳化、洗涤、分散、催化、增溶助溶、防腐蚀、抗静电等一系列作用， 因此其在日用化工、石油开采、食品工业、生物工程、环境保护、材料科学等领 域具有十分广泛的应用口圳】。 在一定的浓度和温度等条件下，表面活性剂分子可自发形成各种分子有序组合 体，上述过程被成为表面活性剂“自组装”行为【4 】，它们在日用化学、材料科学、农 业科学、医药学、生物工程等领域4 j 1 1 有极其重要的作用，且与生命科学密切相关， 已成为研究生命奥秘和发展仿生技术极有价值的体系。表面活性剂分子有序组合 体包括胶束、微乳液、溶致液晶、泡囊等。其中胶束和微乳液是两类十分重要的 分子有序组合体。 1 1 1 胶束 胶束( m i c e l l e ) 是表面活性剂在溶液中形成的最简单的聚集体，胶束可呈球状、 椭球状、扁球状、棒状、层状等不同形态。胶束开始形成的浓度称为临界胶束浓 度( c r i t i c a lm i c e l l ec o n c e n 讹t i o n ，c m c ) 。在c m c 前后，表面活性剂溶液的许多物理 化学性质在此发生突变( 如表面张力、电导率、浊度、光散射强度等) ，可利用这些 性质测定表面活性剂的临界胶束浓度【1 2 j7 1 。表面活性剂临界胶束浓度是一段较窄 6 扬州大学硕士学位论文 的浓度范围。一般而言，随着胶束形成而发生突变的溶液性质都可以用来测定溶 液的c m c 。常用的方法有表面张力法、电导法、循环伏安法、光散射法、光谱法等 【1 8 2 4 】 自h 耐1 e y 提出经典的球型胶束结构以来【2 5 。2 6 】，对溶液中胶束结构的研究已有 六七十年，但直到二十世纪八十年代初才有详细的认识【2 7 之9 1 。当表面活性剂溶液 浓度达到临界胶束浓度时，一般先形成聚集数为2 0 8 0 的球型胶束【3 0 】。球型胶束 的基本结构包括三部分：内核、栅栏层和外层。内核由彼此结合的疏水基构成，内 核和外层之间存在着处于水环境中的c h 2 基团构成的栅栏层，内核与溶液之间的 水化的表面活性剂极性基构成外层。离子型表面活性剂所形成的胶束表面由极性 头离子、与极性头结合的反离子及溶剂水共同组成的s t e m 层构成，其表面粗糙不 平，变化不定。在此界面之外，离子型表面活性剂形成的胶束有反离子扩散双电 层，该层由未与胶束极性头离子结合的其余反离子组成( 见图1 1 ) 。 ( a ) 图1 1 胶束结构不葸图 ( a ) 离子型表面活性剂胶束，( b ) 非离子型表面活性剂胶束 表面活性剂的临界胶束浓度是一段较窄的浓度范围。在该浓度范围内，表面活 性剂溶液的渗透压、表面张力、界面张力、粘度、光散射强度、密度、折射率等 许多物理化学性质会发生突变。一般来说，随着胶束形成而发生突变的溶液性质 都可以用来测定溶液的c m c 。常用的方法有表面张力法、电导法、循环伏安法、光 散射法、光谱法等【3 1 弼】。 茶叶提取物( e g c g ) 在表面活性剂胶束体系中的性质研究 7 胶束形成的热力学性质已得到了广泛的研究【3 7 。9 1 。胶束的形状、大小和结构受 表面活性剂的结构与浓度、添加剂的结构、温度等因素的影响，有些影响因素可 应用光谱技术进行研究。荧光技术可被用于测定胶束平均聚集数【4 0 4 3 1 ，小角x 衍 射和光电子关联谱法是测定分子量m w 、平均平动能扩散系数d 和胶束多分散性的 灵敏技术【4 3 4 5 1 ，而且还能提供胶束的结构信息。n m r 被用来研究烷烃链的结构 特性以及反离子对胶束的束缚 4 6 4 7 】。水溶液中的胶束相提供了一个与本体水相非 常不同的微环境，胶束不同部位的极性、粘度各不相同，这对光谱上增溶不溶性 探针以及胶束催化都具有十分重要的作用。 胶束的主要作用在于它的增溶作用。不溶或微溶于水的有机物在表面活性剂 水溶液中溶解度显著高于水中的现象就是胶束的增溶作用。这不仅解决了一些两 相体系均化的问题，而且为一些在正常的两相体系中难以完成的化学反应提供了 适宜的环境。胶束还可以对化学反应进行催化。胶束对反应有利之处在于胶束可 以为化学反应提供合适的微环境，同时胶束能增溶原来不溶或微溶于反应介质的 反应物，增加接触机会，从而使得反应速度加快【4 引。 1 1 2 微乳液 微乳液通常是由表面活性剂、助表面活性剂、油、水或盐水等组分在合适配 比下自发形成的热力学稳定、均匀透明、各相同性的、低粘度的分散体系【4 9 税】。 表面活性剂在油中能形成反胶束，加于反胶束溶液的水进入反胶束内，先与表面 活性剂极性基团结合，以水合的形式存在，随着溶水量的增加形成微水相，可以 形成反相微乳液1 5 3 巧5 1 。 微乳液最明显的特点是由于分散相尺寸小使得微乳液拥有很大的界面面积， 由于微乳液具有较大的表面自由能和较低的表面张力，所以微乳液具有较好的界 面性能，如吸附性能、传热性能、传质性能等。三组分或四组分微乳液的相行为 已得到了广泛研列5 6 。6 1 1 ，其影响因素主要包括：极性溶剂、非极性溶剂、两亲物 质及添加剂( 通常是电解质) 的类型、温度、压力等【6 2 1 。 微乳液在日用化工、石油开采、纳米材料、化学催化、生物医药、有机电化 学合成等领域有广泛而重要的应用【6 3 。6 8 1 。如利用其表面活性特性研制化妆品、清 8 扬州大学硕十学位论文 洁剂等日化用品；利用其超低界面张力进行三次采油，增加原油采收率；利用微 乳液液滴尺寸的限定性来制备纳米粒子；利用其具有均匀、热力学稳定、使用方 便等优点制备微乳液型药剂6 9 m 1 等。 1 1 3 溶致液晶 液晶( 1 i q u i dc 巧s t a l ) 的形成主要依赖于双亲分之间的相互作用，极性基团间的静 电力和疏水基团间的范德华力。当双亲化合物的固体与水混合时，在水分子的作 用下，水浸入固体晶格中，分布在亲水头基的双层之间，形成夹心结构。溶剂的 浸入，破坏了晶体的取向有序性，使得其具有液体的流动性随着水的不断加入， 可以转变为不同的液晶态。 表面活性剂溶致液晶已在石油开采、催化、化妆品、有机合成等方面取得了 广泛的应用，特别是在生物化学和仿生学方面具有特殊的意义【57 1 。人们利用液晶 体系模拟生物组鲥5 8 1 ，研究其信息能量传递及物质运输；表面活性剂与水及有机 物形成的反胶束【5 9 1 和液晶删是研究细胞微环境和酶促反应的重要手段，已有上百 种酶的结构和活性据此得到了研究。 1 1 4 囊泡 从胶体化学的角度出发，囊泡( v e s i c l e ) 是两亲分子有序组合体的一种形式， 是由闭合的双分子层所形成的球型或者椭球型的缔合结构，有单层囊泡( s u v ) 和多层囊泡( l m v ) 。在生命科学界，囊泡作为细胞膜的最好的模拟体系受到人们 极大的关注常见的囊泡的线性尺寸为3 0 l o o n m 。也有大到1 0 岬左右的单层囊 泡。多室囊泡一般比较大，约为1 岬。 o 图1 2 单室囊泡和多室囊泡的结构示意图 囊泡的特殊结构特点使得其在生物膜的研究和模拟【7 l 】、反应微环境的控制7 2 琊】 茶叶提取物( e g c g ) 在表面活性剂胶束体系中的性质研究 9 等方面有着非常重要的应用，因而囊泡包封技术已经成为化学、药学和生命科学 研究领域中的热点课题之一。 1 2 添加剂对表面活性剂性质的影响 1 2 1 电解质( 无机盐) 和有机物对表面活性剂性质的影响 有关水一表面活性剂一添加剂三元体系的研究较多【7 4 8 0 1 。在离子型表面活性 剂溶液中加入与表面活性剂有相同反离子的无机盐时，表面活性提高，c m c 降低； 表面活性剂反离子浓度越高，扩散双电层厚度减小，使得胶团容易形成，表面张 力下降，并能明显促进离子表面活性剂的缔合，胶束的聚集数增加。无机盐对于 非离子表面活性剂的影响较小。 某些水溶性较大、极性较强的有机添加剂，使得表面活性剂的c m c 上升。这 是由于这些极性较强的有机化合物或有机盐在水中易于通过氢键与水分子结合， 使得水本身的结构受到破坏，同时也容易破坏表面活性剂分子疏水基碳氢链周围 的“冰山结构，从而使得胶团不易形成，c m c 上升。长链的极性有机物一般都能 提高表面活性剂的表面活性。例如，醇、酸、胺等化合物，随着碳氢链的增长， 表面活性剂的c m c 的影响的原因是醇分子能穿入胶团形成混合胶团，减少表面活性 剂离子间的排斥力，并且醇分子的加入会使体系的熵值增大，因此胶团容易形成 和增大，使c m c 降低。 甲醇、乙二醇等这类极易溶于水的有机溶剂对c m c 影响不大。但若加量过大 会产生水溶助长作用而使c m c 增大。若在水溶液中加入所谓“水结构促进剂 ( 如 果糖和木糖) ，或“水结构破坏剂”( 如n 甲基乙酰胺) ，则聚氧乙烯型的非离子表 面活性剂降低表面张力的效率有显著变化，但对于降低水表面张力的能力则影响 不大。如辛基苯酚聚氧乙烯醚( n _ 9 ) 水溶液中加入n 甲基乙酰胺后，其c m c 大为增 加，亦即降低水的表面张力的效率大为降低，而加入果糖和木糖后，则使其降低 水表面张力的效率增加。 盐对“表面活性剂一油一水 三组分相图上的o w 和w o 型胶束增溶区域的 影响也十分明显【8 1 1 。外加电解质对胶束中的表面活性剂产生盐溶和盐析作用，使 1 0扬州大学硕士学位论文 得胶束增溶能力明显变化，且反离子的价态越高，影响程度越大。 无机盐对离子表面活性剂体系的表面活性有明显的影响。无机盐的加入可降 低离子表面活性剂的y 啪。值和c m c 值，即提高了表面活性。如十二烷基硫酸钠水溶 液中加入的盐( 如n a c l ) 浓度不同时有不同的c m c 和丫。m 。，盐浓度越大则c m c 与丫。m 。越 低。无机盐对离子表面活性剂表面活性的影响可解释为无机盐可以压缩表面及胶 团周围的扩散双电层，因而减弱吸附层和胶团中表面活性离子之间的电排斥力， 使之排列得较为紧密，从而降低了c m c 和y 。m 。 对于碳氢链长相同的正、负离子表面活性剂混合物，由于表面活性的正、负 电性相互中和，其溶液的表面及胶团双电层不复存在，故无机盐对之无显著影响， y 。m 。和c m c 变化不大( 盐浓度稍大时，甚至使表面张力有所升高) 。 对于非离子表面活性剂，因为本身不带电，所以无机盐的影响不大。 表面活性剂与其他表面活性混合后，表面活性常常会发生很大变化。混合表 面活性剂也是我们获得更高表面活性体系的一种重要途径。 混合表面活性剂表面活性提高的情况主要分为两类：离子表面活性剂非离子 表面活性物混合体系和正、负离子表面活性剂混合体系。 1 2 2 离子表面活性剂非离子表面活性物混合体系 这主要是离子表面活性剂与烷基醇的混合体系。在离子表面活性剂中加入烷 基醇后，y c m c 值大为降低。如c l o 1 2 h 2 1 2 5 s 0 4 n a 和c 1 0 ，1 2 h 2 l ，2 5 n ( c h 3 ) 3 b r ，当加入 c 8 h 1 7 0 h 后，其丫。m 。自无醇时的4 0m n m 附近，降至加醇后的2 2 2 6 m n m ，下降幅 度相当大，c m c 值也降低，表面活性增大。这可理解为由于c 8 h 1 7 0 h 分子通过疏水 效应以及可能产生的离子偶极子相互作用，易于“插入”排列疏松的离子表面活 性剂吸附层中，增加表面疏水链密度，从而降低了y 。m 。值。 1 2 3 正、负离子表面活性剂混合体系 在所有混合表面活性剂体系中，正、负离子表面活性剂混合体系具有最高的 表面活性。单一离子表面活性剂的y 。m 。一般在3 5 4 0i n n m 左右，而正、负离子表面 活性剂混合溶液的丫。m 。下降到3 0m n m 以下( 可降低2 4 2 5m n m ) ，c m c 也下降很多。 茶叶提取物( e g c g ) 在表面活性剂胶束体系中的性质研究 1 1 例如c l o h 2 1 n ( c h 3 ) 3 b r - c l o h 2 l s 0 4 n a 体系，c m c 比单一组分约降低了两个数量级( 两 单一组分的c m c 平均值约为4 8 1 0 4m 0 1 l ，为混合体系的1 0 0 倍) 。 正、负离子表面活性剂混合体系这种突出的高表面活性是由于正、负离子之 间的强烈的相互作用，两表面活性剂组分在表面吸附或在溶液中形成胶团有相互 促进的作用，混合溶液的c m c 和丫咖。均大大降低。 1 3e g c g 的结构与性质 1 3 1茶叶及其制品的研究开发历史 茶是日常生活中使用量最大、备受人类喜爱的保健饮料之一，与人们的生活 息息相关，其中存在多种有效活性成分，如具有保健、药效功能的茶多酚( t e a p 0 1 y p h e n 0 1 s ) 和咖啡因( c a 脏i n e ) 。茶树栽培和茶叶加工源于中国，我国也是世界主 要产茶国之一。但茶叶的化学成份和生物化学研究在十九世纪中叶才开始。自从 日本人首次从茶叶中提取分离出儿茶素以来，许多学者对儿茶素类茶叶有效活性 成分进行了深入的研究。直到二十世纪中叶后，随科学技术的进步，对茶叶的研 究才进一步加深。茶叶中含有大量具有应用价值的物质( 如蛋白质、氨基酸、脂肪、 维生素、茶多酚、生物碱、咖啡因等) 【8 2 埘】。茶多酚是由茶叶提取来的多羟基酚类 混合物，又名茶单宁，或茶鞣质。以儿茶素为主的黄烷醇类化合物占茶多酚总量 的6 0 8 0 【8 5 1 。研究表明儿茶素即是理想的天然抗氧化剂，是一类极有价值的天 然药物原料，它具有抗肿瘤、降血压、抗衰老、抗氧化以及抑菌等多种独特功效 【8 6 研】。近十年来，世界发达国家积极推进儿茶素各类产品的应用开发，以其作为 天然抗氧化剂和自由基清除剂，已广泛应用于食品加工、医药保健和日用化工等 领域【8 钔。 作为茶多酚主要成分的儿茶素( c a t e c l l i n s ) 是一种天然化合物，主要包括的单体 化合物有儿茶素( c ) 、表儿茶素( e c ) 、没食子儿茶素( g c ) 、儿茶素没食子酸酯( c g ) 、 表没食子儿茶素( e g c ) 、表儿茶素没食子酸酯( e c g ) 、没食子儿茶素没食子酸酯 ( g c g ) 和表没食子儿茶素没食子酸酯( e g c g ) ( 一) 一e p i g a l l o c a t e c l l i n 3 g a l l a t e 。含量分 别约为：e g c g ：5 0 6 5 ；e g c ：1 5 2 0 ；e c g ：l o 1 5 ；e c ：5 1 2扬州大学硕十学位论文 1 0 【8 9 踟】。其中含量最高的e g c g 是一种抗氧化性和清除自由基功能很强的活性物 质，已作为一种抗癌新药成为现今科研和产品开发的热点。 1 3 2e g c g 的性质 e g c g 是从茶叶中分离得到的儿茶素类单体，是茶多酚主要的生物活性和水溶 性成份，是儿茶素中含量最高的组分。以下是e g c g 的化学分子结构式： h o h h 图1e g c g 的分子结构式 天然酯型儿茶素研究发展于9 0 年代，其应用研究开始于抗氧化剂。儿茶素结 构中有多个酚羟基，易被氧化成醌类而提供矿，有显著的抗氧化作用。进一步研 究证实，e g c g 一各种儿茶素中活性最大的一种儿茶素单体，才是茶叶中最重要 的生物活性成分。e g c g 对金属离子、生物碱和生物大分子，如脂类、碳氢化合物、 蛋白质和核酸有高度的亲和力，这是e g c g 多种作用的结构基础。 体外研究表明，e g c g 有高于v c 、v e 的强烈抗氧化、清除自由基的作用。并 在一定范围内随浓度增加而加强，且与v c 及有机酸等具有协同作用。主要通过以 下四个机制：1 、因e g c g 具有“c a t e c h o l 结构，从而是很强的金属离子合剂， 能结合并降低在f e n t o n 和h a b e rw e i s s 反应中产生反应氧自由基所必须的游离铁 和铁离子；2 、e g c g 是超氧阴离子自由基和羟自由基很强的捕获剂，这两种自由 基引起d n a 和其它细胞内分子的损伤及脂质过氧化反应；3 、反应氧化自由基能操 作d n a ，改变基因表达，在肿瘤发生中起重要作用。黄烷醇类能与过氧自由基发 生反应，从而终止脂质过氧化链反应；4 、增强谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶、 酯还原酶、谷胱甘肽s 转移酶的活性。人们发现e g c g 及其茶多酚对多种肿瘤形 茶叶提取物( e g c g ) 在表面活性剂胶束体系中的性质研究 13 成的各个阶段都有预防和抑制作用。在大量动物模型中，e g c g 不仅可抑制各种致 癌物的致癌发生率，还可降低已形成肿瘤的大小、数目及其侵袭和转移。另外， e g c g 还有阻止亚硝基化反应，抗突变、放射防护、抑菌、提高免疫力、抗老化、 降压、降脂、抗血栓和体外杀精等作用【9 3 】。 e g c g 与普通的茶多酚提取物相比，具有有效成分明确，没有杂质副作用干扰， 活性更强等优点。因为具有特殊的立体化学结构，e g c g 具有非常强的抗氧化活性， 其抗氧化活性至少是维生素c 的1 0 0 多倍，是维生素e 的2 5 倍，所以e g c g 是茶多酚 中清除自由基、抗氧化能力最强的一种儿茶素。研究表明，e g c g 具有显著的抗氧 化，清除体内自由基，抗肿瘤，抗突变，抗衰老，抗炎，抗病毒等一系列生物学 活性，对预防和治疗恶性肿瘤，高血脂症，动脉硬化，脑血栓，糖尿病、肥胖病 等均有良好作用。在医药、保健、食品、日化等领域中有广泛用途。 1 3 3e g c g 在不同领域的应用研究进展 1 3 3 1 医药保健作用 e g c g 在医药保健上具有防治癌症等多种疾病和增强免疫力等功能。目前， e g c g 的抗肿瘤作用已经得到各国相关研究人员的认可，已经被列为一种潜在的抗 癌新药物在中美等许多国家进行研究。大量的临床医学实验证明e g c g 在医治多种 癌症上不亚于紫杉醇，而其毒性远远低于紫杉醇。特别是应用于皮肤癌的研究报 道较多，现已进入临床阶段。可以说它是用于治疗癌症的一种有效、无毒的理想 药物，极具研究开发价值。e g c g 的独特作用使其具有非常广阔的应用前景和市场 价值，目前e g c g 对艾滋病的治疗研究也引起了世界各国癌病防治专家的广泛关 注，已作为一种抗癌新药成为现今科研和产品开发的热点。e g c g 的药理作用主要 有：( 1 ) 抑制肿瘤细胞的侵袭和转移；( 2 ) 调整肿瘤引发物的代谢过程；( 3 ) 调控致癌 物代谢酶类；4 ) 抑制致癌基因和d n a 的共价结合；( 5 ) 抑制肿瘤细胞增殖过程；( 5 ) 抑制亚硝化过程；( 7 ) 显著的抗氧化、清除自由基，抗致突变作用，能增强免疫系 统功能，抑制肝脂和胆固醇的增长，抑制肿瘤的生长，对痢疾、伤寒、金黄色葡 萄球菌等细菌也有极强的抑制作用。e g c g 还具有抗衰老，降血脂，改善低密度脂 1 4扬州大学硕+ 学位论文 蛋白，防止动脉粥样硬化，增强免疫等功能作用；能抑制肾小球细胞膜的增殖， 改善肾功能；有效抑制透明质酸酶，减轻炎症和变态反应【9 4 】。 1 3 3 2 食品工业上的应用 e g c g 在食品工业上可作抗氧、抑菌、保鲜、祛臭剂等。e g c g 可作为优良的 抗氧化剂，其抗氧化性强于b h t 、b h a 、v c 、v e ，由于e g c g 是多羟基的强极性 化合物，它易溶于水、酸等极性溶剂中，使用起来非常方便【9 5 】。另据发现e g c g 具有很强的抗菌、抑菌新年，对于自然界中1 9 类群的近百种细菌均有优异的抗菌 活性，显示出抗菌的广谱性，其抗菌活性比黄芩素强，抗菌广谱性也比黄芩素广【9 6 】。 同时e g c g 还可有效去除肉类、粮、油作物及制品的异味如大豆制品的豆腥味，小 麦异味，添加e g c g 可起抗菌去臭作用9 7 1 。 1 3 3 3 日化产品中的应用 e g c g 在日化产品上作特殊功能的保质剂、护肤剂。e g c g 在化妆品中的作用 概括如下：( 1 ) 防皱美容作用；( 2 ) 防晒消斑作用；( 3 ) 解除重金属毒害作用；( 4 ) 抗菌 消炎作用；( 5 ) 促进皮肤微循环作用等；( 6 ) 抗皮肤癌；( 7 ) 能消除皮肤雀斑，黄斑， 使皮肤光滑。国外已开发利用e g c g 加入香烟过滤层中的解毒害香烟产品，由于 e g c g 具有极强的还原性和消除自由基作用，可以使烟碱和烟雾诱变，降解有害物 质，且不影响香烟味和兴奋作用。以微量e g c g 添加而制作的牙膏、含片具有抑制 口臭、保护牙齿的功能【9 8 】。 1 3 3 4 农业上的应用 另外，e g c g 农业上的应用前景广阔。e g c g 对农作物的细菌性病原有独特的 抑制作用，是一种新型生化激素农药【9 9 1 。 1 4e g c g 的制备与纯化研究 随着人们对e g c g 研究的深入，以及e g c g 许多药理作用被进一步证实，分 离制备e g c g 单体纯品已经成为深入研究与应用的需要。近年来，国内外有许多 关于提纯制备e g c g 的研究，利用了许多新兴分离、制备方法，但主要还是以色谱 分离为主。原理是利用儿茶素各单体之间的性质差异，选择不同的吸，脱附剂，使之 茶叶提取物( e g c g ) 在表面活性剂胶束体系中的性质研究 1 5 得到分离。 1 4 1 柱色谱 以绿茶萃取物为原料，直接上填料柱，选用合适的洗脱剂进行等度或梯度洗 脱，并定性收集无交叉的流份，从而得到e g c g 纯品。将茶多酚上硅胶柱后，用 醋酸乙酯甲苯进行梯度洗脱，对洗脱成分每隔2h 取样一次，进行薄层色谱分离， f e c l 3 显色，定性收集无交叉成分的洗脱样品，进行准确减压蒸馏，干燥，分离可 得到e g c g 、e c g 、e c3 种儿茶素单体，质量分数分别为9 8 7 、9 9 2 、9 8 6 ， 且其中e g c g 占茶多酚质量分数为5 1 6 【1 删。 1 4 2 有机溶剂富集柱色谱纯化 以绿茶提取物或茶多酚为原料，经有机溶剂多次萃取，除去杂质，提高儿茶 素总纯度后，再用柱色谱法分离可得e g c g 单体。张星海等1 0 1 1 以绿茶提取物或茶 多酚为原料，先经醋酸乙酯、氯仿2 种试剂多次富集和脱除咖啡因和色素，得到儿 茶素不低于9 5 的茶多酚，再经s e p h a d e x l h 2 2 0 柱色谱，以4 0 乙醇水溶液洗脱， 收集第2 个馏份，得到e g c g 单体。 1 4 3 沉淀吸附法 利用儿茶素能与某些金属形成金属盐沉淀，再用酸将其沉淀溶解，最后用柱 色谱法除杂质，可得到酯型儿茶素的单体。唐课文等1 蚴选用z n c l 2 作沉淀剂，在p h 值调为5 6 6 5 的条件下，使儿茶素以金属盐的形式沉淀，沉淀物经洗涤后， 用 4 0 的盐酸溶解，将溶解液直接上聚酰胺树脂柱，蒸馏水洗去无机离子后再用乙醇 洗脱，洗脱液浓缩、干燥，得到质量分数高于9 9 的高纯酯型儿茶素，其中含e g c g 6 4 。 1 4 4 高效液相制备色谱法 制备型h p l c 主要用于制备分离纯化出儿茶素的单体组分。工艺流程一般是分 离纯化出的儿茶素混合物再经h p l c 制备柱分离纯化得到儿茶素单体组分。1 9 8 2 年 边良文久等用葡萄糖凝胶s e p h a d e xl h 2 0 柱预分离，经h p l c 二次分离制备了儿茶 素单体。我国王洪新等【1 0 3 1 将粗提儿茶素1 0 9 ，加水溶解至1 0 0 m l ，过滤上s e p h a d e x 1 6扬州大学硕士学位论文 l h 2 0 柱，以纯水5 0 0 m l 和体积分数分别为3 0 、4 0 、6 0 、8 0 的丙酮各1 0 0 0 m l 依次梯度洗脱，每1 0 0 i l 儿收集在一个三角瓶中，然后对每个瓶中流份做h p l c 分析， 儿茶素粗品得到4 种流份。咖啡因在用纯水和3 0 的丙酮洗脱时即首先流出，接着 非酯型儿茶素e g c 、e c 和酯型儿茶素e g c g 、e c g 、g c g 被分离成两组份先