单宁的功能与应用

单宁的功能与应用

0治疗农业和食品污染宁远又名酸、微酸、碱性或未经处理的酸。事实上，这是一个常见的名称，由五倍子酸、二苯基、三苯基、焦橙色酚和其他酚衍生物组成的复杂混合物，通常与肝脏共存。溶于水、乙醇及丙酮,几乎不溶于苯、氯仿、醚及石油醚,露置空气中颜色变黑。它广泛存在于植物的芽、叶、根、树皮和果实以及寄生于植物的昆虫所产生的虫瘿中,主要用于医药、食品、化妆品、革鞣、造纸、墨水、印染、橡胶、冶金等工业以及水处理等方面,还用于铍、铅、镓、钼、铌、钽、锆、钼、铁、钒、铈及钴等金属的测定,也可作为蛋白质和生物碱的沉淀剂、啤酒和葡萄酒的澄明剂、橡胶的凝结剂等。单宁在医药业中的应用最为突出,主要用于作制取棓酸、焦棓酚及磺胺类药物的原料,用于治疗咽喉炎、扁桃腺炎、痔疮和皮肤疱症等,内用可制止腹泻和肠出血等。单宁能与金属、生物碱和糖苷等生成沉淀,对这些物质又具有解毒作用。研究表明,由于单宁具有酶抑制作用,它对微生物的生物氧化过程具有强烈的抑制作用,含单宁的工业废水的可生化性降低,因此,含有单宁的工业废水具有难于被生物降解的特性,同时,单宁也是工业废水的一种污染物。随着单宁在工业上的广泛应用,其排入水体中的量也会随之增加,从而导致江河、湖泊和海洋等的水质污染。因此,对工业废水中单宁的监测测定具有重要意义,研究单宁的测定方法也具有了重要意义。1发酵剂及食品的制备单宁的生理功能是其与生物体内的蛋白质、多糖和核酸等作用的最终体现,而这些作用又取决于其分子结构。单宁由多元酚衍生物组成,化学结构中含有数个酚羟基的苯核。按化学结构可分为水解单宁、缩合单宁和混合类单宁。水解单宁指酚酸或其衍生物与葡萄糖或多元醇主要通过酯键形成的多酚,在稀酸、稀碱和微生物作用下可水解成棓酸(没食子酸)、双棓酸(双没食子酸)及鞣花酸等化合物,传统药用植物所含多为水解单宁,如止血消炎的五倍子、保护消化道粘膜的山枝叶、治疗心血管疾病的牡丹根皮等。缩合单宁系羟基磺烷-3-醇(其衍生物称为儿茶素类)和羟基磺烷-3,4-二醇(其衍生物称为无色花色素类)的聚合物(三个单体以上聚合),不能被水解,在强酸、强氧化剂或微生物的作用下氧化脱水而缩合成高分子红棕色不溶于水的“螺红”沉淀,食物中所含单宁主要是缩合单宁,如切开的苹果、李和茶水久置后即有“螺红”生成。混合类单宁的分子结构中既有共价键结合的部分,也有酯键或配糖键结合的部分,例如柚柑和杨梅树皮所含单宁属此类。1.1外部局部采血在传统医药上,单宁内服可治胃肠道出血和止痢,外用局部止血和创面保护,防止感染发炎。近年的研究表明,除了用来抑菌疗伤以外,单宁对生物体还有多种重要功能,从而为单宁的利用揭开了新的一页。1.1.1抗菌和抗癫痫单宁能凝固微生物体内的原生质及作用于多种酶,故对多种病菌如霍乱菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等有明显抑制作用。1.1.2从抗体产生剂量食物中某些未消化小分子(源于蛋白质)对特殊人群来说是过敏原,其体内因过敏原产生特异的抗体,生成与放出化学介质,从而引起过敏。已知抗过敏因子有多不饱和脂肪酸、水溶性纤维、果胶、壳聚糖和多酚类等,多酚类抗过敏机制是抑制化学介质如组胺等的放出。1.1.3降解物的抗氧化能力在有酶、空气、水分及碱性条件下加快,低分子量的茶多酚和水解单宁的降解物没食子酸为天然抗氧化剂。其抗氧化性体现在:一方面通过还原反应降低环境中氧含量;另一方面是作为氢供体放氢与环境中自由基结合,终止自由基引发的连锁反应,从而阻止氧化的继续进行。1.1.4预防心脑血管疾病心脑血管疾病发生发展的重要因素是血脂浓度上升,血液流动性下降,血小板功能异常。而含有单宁的草药对此有改善作用,故有“活血化淤”之说。1.1.5生物嘴唇剂检测单宁可抑制肿瘤生成的突变和发展阶段,对多种诱变剂(紫外光、化学品等)具多重抑制作用,并能促进生物大分子和细胞的损伤修复。长期饮用绿茶和食用果蔬可有效地降低癌症和肿瘤发病率,这便与单宁有关。1.2仅对人体的不利影响单宁对人体具有双重作用,食物中单宁过量会产生一些抗营养作用。1.2.1化学成分对消化酶活性的影响单宁在消化道中与膳食蛋白质形成不易消化的复合物,而并非直接抑制消化酶的活性。蛋鸡如长期食用含单宁的饲料会降低饲料的利用率和产蛋率,并增加蛋鸡的死亡率。1.2.2影响fe和ca的吸收单宁在消化道中与矿物质(如Fe和Ca)的复合,从而减少其吸收。1.2.3营养品质对营养的影响就日常膳食(包括动物性蛋白质及谷物如大米、小麦及玉米等食物)来说,单宁含量不会引起营养问题,但在亚州和非州等半干燥地区的人则会因常食高粱、小米及豆类等高单宁含量的食物而引起营养匮乏。2分光光度法单宁的测定方法有经典方法和现代方法。经典方法包括重量法、容量法、比色法和分光光度法;现代方法包括高效液相色谱法、原子吸收分光光度法、薄层扫描法、热透镜光谱法、高灵敏示波电位动力学分析法和电化学传感器法等。2.1干酪素法和络合滴定法单宁的经典含量测定方法至今仍被大量用于单宁的含量测定,它们的特点是简单,容易操作,不需要贵重的仪器,因此,在工业生产中被广泛应用,如用于饮料和工业废水中单宁的测定等。其中,最常用的有皮粉法、干酪素法、氧化还原法、络合滴定法和分光光度法。皮粉法是国际公认的单宁含量的测定方法。皮粉中的主成分是蛋白质,单宁可通过分子中的酚羟基与蛋白质中的酰胺基形成氢键而形成不溶于水的沉淀,因此,通过重量分析可测定单宁含量。我国国家标准采用的就是皮粉法。皮粉法适用的范围非常广,缺点是耗用样品多,测定时间长,而且没有选择性,其测定结果往往偏高,故一般只适用于测定单宁含量高的样品,样品较少或含量低的则不适于此方法。Karuza等用皮粉法测定了鼠尾草和蜜蜂花中的单宁含量,结果比较接近理论值;刘宁和张百舜分别对矮杨梅和中药锁阳中的单宁进行了分析,结果略偏高。重量法一般使用皮粉,也可用其它沉淀剂,Reed就用三价镱离子取代皮粉与单宁结合进行重量分析,测定了双子叶植物叶中的单宁含量。干酪素法的特点在于干酪素能选择性地结合有生理活性的单宁,因此测出的是有生理活性的单宁,而无生理活性的单宁如鞣酐则不被测定,选择性比皮粉法要高,一般适于测定单宁含量较低的物质。罗文毓等对干酪素法和皮粉法进行了比较,并用干酪素法测定了大磺及其炮制品中单宁的含量。实验表明干酪素法的结果明显低于皮粉法,且重复性好。程立方用于酪素法测定了侧柏叶中有生物活性的低含量单宁。鞣质为多酚类化合物,具有很好的还原性,在常温及酸性溶液中可被高锰酸钾氧化,以此测定鞣质的含量。同皮粉法一样高猛酸钾法选择性较小(因高锰酸钾氧化无专属性),易受样品中还原性物质干扰,误差较大,最大的优点是操作简单、快速。已报道的有在18种烧伤收敛中草药、中药地榆和醋炒槐米等质量评价中的应用。除了高猛酸钾外,常用的氧化滴定剂还有硫酸铈和六氰合铁(Ⅲ)酸亚铁钾等。单宁分子内的多个邻位酚羟基可以作为多基配体与一个中心离子,如铜、锡、铋、锌、汞、铁等络合,形成多核蓝色化合物,在不同的pH值下发生沉淀,故单宁能与若干金属离子生成沉淀。络合滴定法就是利用单宁这一性质,通过用EDTA返滴定过量金属离子来确定单宁的含量。此方法简单,且避免了沉淀转移及洗涤等繁琐的程序,还可省略空白对照实验。已见报道的有刺梨、鹿衔草、墨荆拷胶、vipernest、紫苏和罗布麻叶中单宁含量的测定。杨伟对络合滴定法和高猛酸钾法测定啤酒花中单宁含量进行了对比,结果表明络合滴定法的准确度和精密度要高,终点更清晰明显。分光光度法是利用单宁与某些试剂反应生成有色化合物,通过吸光度测定确定样品中的单宁含量。该方法在目前的应用最为广泛。常用的显色剂有氯化铁、氯化铁-1,10二氮杂菲、Folin-Ciocalteu试剂、5%盐酸-丁醇、甲胺基粉-重铬酸钾溶液、FolinDAB8试剂、Folin-Denis试剂、偏钒酸铵、香草醛-盐酸和普鲁士蓝等,这些显示剂的检测范围在可见区,一般在500~700nm波长之间,现已被广泛应用于检测果汁、果渣、啤酒、茶叶、高粱、制革污水及中药等样品中单宁含量的检测。有研究人员对啤酒花中单宁的含量用几种不同方法进行测量,比较发现,高锰酸钾法迅速、简便、快捷及节省试剂;EDTA滴定法较KMnO4滴定法具有准确、精密、滴定终点清晰、明显等特点;六氰合铁(Ⅲ)酸亚铁钾吸光光度法较钨酸钠吸光光度法具有灵敏度高,色泽稳定,线形范围大、检测浓度低等优点。比色法的不足在于配制Folin-Denis试剂较麻烦,花费时间长,而且遇到其它还原性性物质有干扰。单宁在紫外区275nm波长左右处有较强的特征吸收,可以用紫外法对单宁进行定量分析。此方法比较简单、迅速。2.2采用高效液相色谱法测定总成分配的研究近年来,在单宁含量测定方面也出现了一些新的方法,这些方法包括高效液相色谱法、原子吸收分光光度法、薄层扫描法、热透镜光谱法、高灵敏示波电位动力学分析法和电化学传感器法等。它们具有高灵敏度及高准确度和不易受干扰的共同特点,将会成为单宁分析研究的主要手段。高效液相色谱在单宁分析中的应用为单宁定量分析开辟了新的前景,已成为测定单宁含量非常有效和准确的方法。Salagoity用高效液相色谱法测定了五倍子中五倍子单宁的含量。刘延泽等利用高效液相色谱成功地进行了大磺中鞣质的成分分析。罗文毓等人用高效液相色谱对大磺中没食子酸和d-儿茶素的含量进行了研究,测定出这两种单宁的含量。原子吸收分光光度法是利用单宁与金属离子发生沉淀反应后通过测定过量金属离子间接测定单宁的含量,沉淀剂一般为铜离子的乙酸铵溶液。该方法简单快速,不受颜色及共存物质的干扰。张颖等利用原子吸收分光光度法间接测定了土茯苓中单宁含量,杜晓燕等用此法间接地测定了5种茶叶中单宁的含量。Claderaforteza等报道了用热透镜光谱法测定白葡萄酒中单宁的含量,其检测限达到了5μg/L,与分光光度法约为100μg/L的检测限相比,有了飞速的提高,为样品中痕量单宁的含量测定开辟了光明的前景。蔡毓琼首次报道了薄层扫描法在单宁测定中的应用,他利用岛津CS-930型薄层扫描仪对余甘子喉片中没食子酸的含量进行了测定,该方法测定单宁含量简单、快速、稳定,具有样品处理简单、不需任何显色剂的特点,大大增强了结果的准确性和可靠性,适于推广。MelloLD等用生物传感器测定了蔬菜中多酚的含量,该方法与传统的Folin-Ciocalteau试剂方法相比,其测定结果一致。丁亚平等利用高灵敏示波电位动力学分析法测定了茶叶中的单宁含量,该方法利用KBrO3和KBr的氧化还原反应与茶单宁的溴化反应之间的差异,将动力学分析法和示波电位法结合起来,能够测定μg/L级的茶单宁,而且直观灵敏,测定范围宽,不受颜色及沉淀的影响,适于饮料及生物样品中痕量单宁的测定。3流动注射-光度联法单宁的经典测定方法大多操作复杂、反应时间长、结果精确度低、受外界影响大,而单宁含量测定的现代方法,某些方法虽然精确度提高了,但大多数仪器价格昂贵,不适宜广泛地推广应用。流动注射分析法是20世纪70年代发展起来的一种分析技术,在常规体积样品预处理的自动化、微型化和在线化方面引起了革命性的变化,不仅极大地提高了整