功能高分子在茶葉深加工中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、本論文首次采用微生物發(fā)酵技術(shù)來(lái)提高茶葉中咖啡堿含量，從而降低其生產(chǎn)成本。試驗(yàn)結(jié)果表明，微生物發(fā)酵確實(shí)能夠較大幅度地增加茶葉中咖啡堿的含量，對(duì)發(fā)酵體系中的微生物進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，并與咖啡堿的含量變化進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)與咖啡堿含量變化相關(guān)的微生物主要是真菌和酵母，細(xì)菌幾乎不起作用；進(jìn)一步的單一微生物發(fā)酵試驗(yàn)表明，選用的霉菌能夠提高茶葉中咖啡堿含量，而所選用的兩種假絲酵母卻使茶葉中咖啡堿含量降低。試驗(yàn)結(jié)果表明，黑曲霉發(fā)酵使茶葉中咖啡堿含量增加的幅

2、度最大，在第16天，綠茶咖啡堿含量增加到9.63％，與最初的3.47％相比，增幅為177.5％；對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，可以推斷：微生物受茶葉中一些物質(zhì)的誘導(dǎo)，產(chǎn)生了新的代謝途徑，利用茶葉中的一些化合物合成咖啡堿，這些化合物大部分不溶于水，它們?cè)诰G茶中的含量遠(yuǎn)高于紅茶；而且微生物代謝合成咖啡堿的最直接前提物可能是茶葉堿，而在茶樹體中合成咖啡堿的最直接前提物是可可堿。 然而，對(duì)于茶多酚制品而言，過(guò)多的咖啡堿殘留會(huì)影響它在一些領(lǐng)域的

3、應(yīng)用，因此有必要降低茶多酚中的咖啡堿含量。本論文根據(jù)已有文獻(xiàn)的報(bào)道，采用分子印跡技術(shù)合成以咖啡堿為模板的分子印跡聚合物，通過(guò)它對(duì)分子大小和結(jié)構(gòu)的特殊選擇性來(lái)分離咖啡堿。結(jié)果表明，以咖啡堿為模板，甲基丙烯酸為功能單體，采用水溶液微懸浮聚合合成分子印跡聚合物是可行的，模板分子和功能單體的最佳摩爾比為1：12，流動(dòng)相宜采用甲醇的醋酸水溶液；咖啡堿分子印跡色譜柱分離沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯(EGCG)和咖啡堿以及分離茶多酚各組分的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，用

4、分子印跡聚合物脫除茶多酚中的咖啡堿是可以實(shí)現(xiàn)的，EGCG和咖啡堿之間的分離度高達(dá)2.39，但分離過(guò)程會(huì)造成一些組分的損失。 表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯(EGCG)是兒茶素的主體成分，具有很強(qiáng)的藥理功能，因此它的分離提取一直受到各界的重視。在本論文中，分子印跡技術(shù)被應(yīng)用于分離EGCG。試驗(yàn)結(jié)果表明，以EGCG為模板，4-乙烯基吡啶為功能單體，采用水溶液微懸浮聚合制備分子印跡聚合物是可行的，模板分子和功能單體的最佳摩爾比為1：16；E

5、GCG分子印跡色譜柱分離EC、ECG和GCG實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，用分子印跡聚合物分離旋光異構(gòu)體具有較好的效果，EGCG和GCG的分離度為1.52，但對(duì)于空間結(jié)構(gòu)相同、分子上官能團(tuán)差異較小如EGCG和ECG時(shí)，分離度較小，僅為0.60；應(yīng)用兒茶素分子印跡柱分離咖啡堿和EGCG具有很好的效果，它們之間的分離度高達(dá)2.30；對(duì)茶多酚的分離試驗(yàn)表明，可以應(yīng)用EGCG分子印跡色譜柱從茶多酚中分離制備高純度EGCG。 茶色素是兒茶素的氧化產(chǎn)物，它

6、對(duì)心血管和腫瘤等具有很好的防治效果，其主體成分是茶黃素和茶紅素以及茶褐素。茶色素的制備方法有兩種，一種是通過(guò)多酚氧化酶或過(guò)氧化物酶來(lái)氧化獲得，另一種是通過(guò)鐵氰化鉀等化學(xué)氧化劑的氧化獲得。多酚氧化酶和過(guò)氧化物酶有很好的選擇性、專一性和較強(qiáng)的催化活性，但是很難獲得，也不易回收再利用，因此成本很高。而人工模擬酶可以批量生產(chǎn)，既具有酶的催化能力，同時(shí)它的穩(wěn)定性又大大優(yōu)于天然酶蛋白，在有機(jī)相和水相中都不溶解，這樣便于分離回收再利用。本論文以低分子

7、量的殼聚糖為載體，通過(guò)與水楊醛反應(yīng)合成殼聚糖希夫堿，然后與銅離子進(jìn)行配位絡(luò)合，最后用環(huán)氧氯丙烷進(jìn)行交聯(lián)，得到殼聚糖銅絡(luò)合物。試驗(yàn)結(jié)果表明，形成的銅絡(luò)合物具有與辣根過(guò)氧化物酶類似的催化能力，其活性較天然的過(guò)氧化物酶弱，如以焦性沒(méi)食子酸為底物，殼聚糖希夫堿銅絡(luò)合物的催化能力約為辣根過(guò)氧化物酶的28.28％。但它能夠回收再利用，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，重復(fù)使用4次后，模擬酶的活性幾乎未發(fā)生變化，第四次催化形成的產(chǎn)物是第一次的86.18％，其損失可能是因

8、為有一部分模擬酶在攪拌過(guò)程中發(fā)生粉碎，同時(shí)模擬酶對(duì)兒茶素還是有少量的吸附，這都會(huì)影響到模擬酶的活性。試驗(yàn)結(jié)果表明，用殼聚糖希夫堿銅絡(luò)合物作為辣根過(guò)氧化物酶的模擬酶催化兒茶素的氧化制備茶黃素和茶紅素是可行的。茶色素的另一種制備方法是用化學(xué)氧化劑氧化兒茶素，最常用的氧化劑是鐵氰化鉀，它的氧化產(chǎn)率較高，但氧化劑的分離回收困難，而且氧化反應(yīng)后需通過(guò)酸化來(lái)終止反應(yīng)，這一過(guò)程中易產(chǎn)生氫氰酸，對(duì)人體和環(huán)境具有潛在的危險(xiǎn)；而且，鐵氰化鉀氧化還原后形成的

9、亞鐵氰化鉀在有酸或酸性鹽存在時(shí)，特別是加熱時(shí)，也會(huì)分解而放出劇毒的氫氰酸。此外，鐵氰化鉀氧化后從體系中分離困難，既不利于反應(yīng)的終止，也不利于產(chǎn)品安全。為了提高鐵氰化鉀的穩(wěn)定性，減輕它對(duì)人體和環(huán)境的潛在危害，實(shí)現(xiàn)與產(chǎn)品的完全分離，本研究嘗試以離子交換樹脂為載體，將鐵氰根離子吸附固定在樹脂上，用它作為高分子氧化劑，去氧化兒茶素制備茶色素。試驗(yàn)結(jié)果表明，強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂717固載的鐵氰化鉀能氧化兒茶素形成茶黃素，但它的氧化活性較游離的鐵氰