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茶多糖性質(zhì)、用途與生產(chǎn)工藝概述

茶多糖(TeaPolysaccharides,TPS)是茶葉中一類(lèi)與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起的酸性多糖或一種酸性糖蛋白,實(shí)名應(yīng)稱(chēng)茶活性多糖,主要成分有葡萄糖、阿拉伯糖、核糖、半乳糖、甘露糖、木糖及果糖等,具有降血糖、降血脂、提高機(jī)體免疫力、抗凝血、抗血栓、耐缺氧、抗紫外線、抗X射線輻射等藥理作用，是一種極具應(yīng)用和開(kāi)發(fā)前景的天然產(chǎn)物，既可應(yīng)用于藥品和保健品的開(kāi)發(fā)，如“茶多糖口服液”、“復(fù)方硒茶多糖”、“茶多糖泡騰片”、“茶多糖膠囊”等初級(jí)茶多糖保健產(chǎn)品，又可作為食品添加劑和飼料添加劑，同時(shí)還可作為日化用品、化妝品產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的新功能成分，如茶脂多糖緊致面膜，以及作為啤酒釀造的輔料。理化性質(zhì)茶多糖是一種水溶性的復(fù)合多糖,產(chǎn)品的外觀呈淡褐色,熱水中溶解度約76%,不溶于高濃度的乙醇、丙酮、乙酸乙酯、正丁醇等有機(jī)溶劑,無(wú)毒,對(duì)熱穩(wěn)定性較差,隨干燥溫度增加而色澤變深。在熱的作用下,糖類(lèi)物質(zhì)將產(chǎn)生降解。堿性條件下,茶多糖水溶液顏色加深,堿性提高而加劇,并有絲狀沉淀產(chǎn)生;pH值低于5.0時(shí),茶多糖中糖類(lèi)發(fā)生降解能通過(guò)半透膜。組成成分茶多糖由茶葉中的糖類(lèi)、蛋白質(zhì)和果膠等物質(zhì)組成,茶新梢的粗老葉中含量較高。從分離純化后的茶多糖的紫外吸收?qǐng)D譜能表明茶多糖中存在蛋白質(zhì)，即茶多糖中多糖與蛋白質(zhì)呈緊密結(jié)合態(tài)。純化后茶多糖中糖蛋白含量88.93%，可與多種金屬元素絡(luò)合。茶多糖的單糖組成是以半乳糖、葡萄糖和阿拉伯糖為主，還有木糖和甘露糖等。結(jié)構(gòu)分類(lèi)1.一級(jí)結(jié)構(gòu)茶多糖的一級(jí)結(jié)構(gòu)是指糖基的組成、糖基排列順序、相鄰糖基的連接方式、異頭碳構(gòu)型以及糖鏈有無(wú)分支、分支的位置與長(zhǎng)短等。2.高級(jí)結(jié)構(gòu)茶多糖的高級(jí)結(jié)構(gòu)是在一級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,各側(cè)鏈通過(guò)非共價(jià)鍵相互作用結(jié)合而形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)(構(gòu)象),其結(jié)構(gòu)層次可分為二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。茶多糖的二級(jí)結(jié)構(gòu),通常指茶多糖骨架的形狀,即茶多糖骨架鏈內(nèi)以氫鍵結(jié)合的各種聚合體。二級(jí)結(jié)構(gòu)只關(guān)系到茶多糖分子中主鏈的構(gòu)象,不涉及側(cè)鏈的空間排布。在茶多糖鏈中,糖環(huán)的幾何形狀幾乎是硬性的,各個(gè)單糖殘基繞糖苷鍵旋轉(zhuǎn)而相對(duì)定位,可決定茶多糖的整體構(gòu)象。茶多糖鏈一級(jí)結(jié)構(gòu)的重復(fù)單位中的羥基、羧基等之間的非共價(jià)相互作用,導(dǎo)致糖鏈進(jìn)一步卷曲或折疊,或者是兩鏈雙螺旋排列而形成的空間構(gòu)象,即茶多糖的三級(jí)結(jié)構(gòu)。茶多糖的四級(jí)結(jié)構(gòu),是指相同或不同多糖鏈的協(xié)同結(jié)合而形成的聚集體,也即亞單位現(xiàn)象。茶多糖的內(nèi)部基團(tuán)又相互作用,因其不同氫鍵的形成而構(gòu)成特定的高級(jí)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)分析方法1.物理方法(1)GC和GC—MS聯(lián)用法:將待測(cè)樣品制備成硅烷衍生物和乙�；�衍生物等,用來(lái)測(cè)出多糖的組成及各單糖之間的摩爾比。此法要求所測(cè)樣品具有一定的揮發(fā)性。(2)核磁共振光譜(NMR)法:用于確定多糖結(jié)構(gòu)半糖苷鍵的構(gòu)型以及重復(fù)結(jié)構(gòu)中單糖的數(shù)目。一般用HNMR圖測(cè)定簡(jiǎn)單多糖,CNMR測(cè)定復(fù)雜的多糖,因?yàn)楹笳叩幕瘜W(xué)位移較寬些。(3)紫外光譜法:在260～280nm處用于檢測(cè)多糖中是否含有蛋白質(zhì)、核酸、多肽類(lèi)。(4)紅外光譜法:用于確定吡喃糖的糖苷鍵構(gòu)型及其他官能團(tuán)。2.化學(xué)方法(1)酸水解法:該方法應(yīng)用最多,可分為完全水解法和部分酸水解法,用于鑒定多糖中單糖組分或多糖中的低聚糖。(2)其他化學(xué)方法:過(guò)碘酸氧化、Smith降解、甲基化反應(yīng)、堿降解等化學(xué)降解法,用于多糖結(jié)構(gòu)中糖苷鍵的構(gòu)型、單糖之間的連接部位的確定等。制備方法1.提取方法(1)單獨(dú)提取法：①超濾法:將原料粉碎,用溫水浸提,水提液超濾后取截留液用乙醇沉淀,將沉淀物冷凍干燥后即得到茶多糖提取物,工藝流程圖如下:圖1為單獨(dú)提取法工藝流程圖②醇沉淀法：將原料粉碎,用溫水浸提,將水提液進(jìn)行濃縮。濃縮液用乙醇沉淀,沉淀物加水制成水溶液,再用乙醇沉淀。將沉淀物進(jìn)行冷凍干燥,得到茶多糖提取物。工藝流程圖如下:圖2為醇沉淀法工藝流程圖③十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)沉淀法：將原料粉碎,用溫水浸提,將水提液進(jìn)行濃縮。濃縮液用濃度5%CTAB沉淀,得到的沉淀物用濃度20%NaCl溶解,再用乙醇沉淀。將沉淀物進(jìn)行冷凍干燥,得到茶多糖提取物。工藝流程圖如下:圖3為CTAB沉淀法工藝流程圖④乙醇提取法：將原料粉碎,用乙醇浸泡回流2～3次,取濾渣用沸水提取3次。過(guò)濾,將提取液進(jìn)行濃縮、脫脂、脫蛋白、脫色等處理后,用乙醇沉淀2次。取濾渣精制、干燥,得到茶多糖提取物。工藝流程圖如下:圖4為乙醇提取法工藝流程圖(2)綜合提取法①水浸提法:將原料粉碎后,用沸水浸提2次,再進(jìn)行離心、除渣。提取液用氯仿萃取,萃取后的水層再用乙酸乙酯萃取。水層用乙醇進(jìn)行醇析后,離心、取濾渣,濾渣精制、干燥后,得到茶多糖。工藝流程圖如下:圖5為水浸提法工藝流程圖②乙醇浸提法:將原Chemicalbook料粉碎后,用乙醇浸提,濾渣用酸性乙醇提取,得到的濾液用丙酮分離。再經(jīng)精制干燥,得到茶多糖。工藝流程圖如下:圖6為乙醇浸提法工藝流程圖2.分離方法粗多糖分離純化的一般步驟為“脫蛋白→脫色→分級(jí)，或者分離(初步分級(jí))→脫蛋白→脫色→進(jìn)一步分級(jí)”，并且脫蛋白和脫色順序可以顛倒，組分分級(jí)可以多種方法聯(lián)合應(yīng)用。

(1)脫蛋白一般常用的脫蛋白法有Sevag法、三氟三氯乙烷法和三氯乙酸法。Sevag法的條件較為溫和，可避免多糖的降解，缺點(diǎn)是一次只能除去少量蛋白質(zhì)，需要多次反復(fù)才能去除盡，多糖常因多次除蛋白處理而損失。三氟三氯乙烷法效率較高，但因其易揮發(fā)，不宜大量應(yīng)用。三氯乙酸法脫蛋白效果較好，但此法較為劇烈，會(huì)引起某些多糖的降解，使得率降低，并且據(jù)報(bào)道該法還會(huì)影響茶多糖的活性。但因其操作簡(jiǎn)便、適用性較強(qiáng)，目前此法在茶多糖脫蛋白中應(yīng)用較廣。

(2)脫色常用的脫色方法主要有物理吸附法和氧化法，其中物理吸附法包括活性炭脫色法和大孔吸附樹(shù)脂法，而氧化法包括雙氧水脫色法以及離子交換法中的纖維素柱層析脫色�；钚蕴棵撋�法主要原理是依靠范德華力將色素吸附到活性炭表面，活性炭的顆粒愈小，其表面積愈大，吸附能力愈強(qiáng)，粗茶多糖的脫色效果愈好。但活性炭脫色樣品損失較大，對(duì)于從動(dòng)植物中提取的天然多糖，由于本身含量量就不高，所以一般不用活性炭脫色法處理。大孔吸附樹(shù)脂法脫色效果雖好，但操作繁瑣，樹(shù)脂易污染，成本較高。纖維素柱層析脫色法是近年新發(fā)展起來(lái)的一種脫色方法，不僅具有脫色作用，而且可以去除茶多糖粗提物中的殘余茶多酚，對(duì)茶多糖進(jìn)行初步分級(jí)，但其適合于處理量小、黏性小、色素含量較小的體系，否則易造成纖維素填料污染，再生困難，并且纖維素填料成本較高，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)。纖維素柱層析一般選用DEAE做交換劑，適合分離各種酸性多糖、中性多糖和粘多糖，吸附力隨多糖分子中酸性基團(tuán)的增加而增加。雙氧水脫色法的脫色原理是依賴(lài)雙氧水在水溶液中電離出的過(guò)氧化氫根離子HO2-去進(jìn)攻色素的結(jié)果。

3.純化方法(1)分部沉淀法不同多糖在不同濃度的低級(jí)醇或酮中具有不同溶解度，按比例由小到大加入這些醇或酮(常用的是甲醇、乙醇和丙酮)分部沉淀。此方法適宜于分離各種溶解度相差較大和不同分子量的多糖。(2)季胺鹽沉淀法根據(jù)長(zhǎng)鏈季胺鹽能與酸性多糖成鹽形成水不镕性化合物，可分離酸性及中性多糖。常用的季胺鹽是十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)及其堿(CTA-OH)和十六烷基毗吡啶(CPC).實(shí)驗(yàn)時(shí)必須嚴(yán)格控制多糖混合物的PH值小于8及無(wú)硼砂存在，否則中性多糖也會(huì)沉淀出來(lái).一般地說(shuō)，酸性強(qiáng)或分子量大的酸性多糖首先沉淀出來(lái)。

(3)膜分離法利用多糖大分子物質(zhì)不能透過(guò)半透膜的性質(zhì)，使之與其它小分子物質(zhì)分開(kāi)。就是將多糖提取液裝入半透膜的透析袋中，對(duì)蒸餾水進(jìn)行透析，除掉多酚類(lèi)、小分子低聚糖等物質(zhì)。超濾法是使用一種特制的薄膜對(duì)溶液中各種溶質(zhì)分子進(jìn)行選擇性過(guò)濾。不同的超濾膜具有允許不同分子量和形狀的物質(zhì)通過(guò)的性質(zhì)，多糖溶液通過(guò)各種已知的超濾膜就熊達(dá)到分離。(4)纖維素陰離子交換劑校層析常用的交換劑為DEAE—纖維素。此法適合于分離各種酸性、中性多糖和粘多糖。在pH6時(shí)，酸性多糖能吸附于交換劑上，中性多糖不吸附，然后用pH相同但離子強(qiáng)度不同的緩沖液將酸性強(qiáng)弱不同的酸性多糖分別洗脫下來(lái)，但如果柱為堿性，則中性多糖也能吸附。吸附力一般隨多糖分子中酸性基團(tuán)的增加而增加。

(5)凝膠柱層析凝膠柱層析是根據(jù)多糖分子的大小和形狀不同進(jìn)行分離。常用的凝膠有葡聚糖凝膠(Sephadex)及瓊脂糖凝膠(Sepharose)。茶多糖分離時(shí)多選用SephadexG-50~100型，工作范圍在相對(duì)分子量為500~2×105。一般先用SephadexG-50以分離相對(duì)分子量在1萬(wàn)以下的各組分，然后選用SephadexG-150~200以達(dá)到進(jìn)一步純化的目的。展層劑為各種濃度的鹽溶液及緩沖液，一般用1mol/LNaCl。純度測(cè)定茶多糖的純度標(biāo)準(zhǔn)不能用通�；�合物的純度標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量，茶多糖的純度可用物理與化學(xué)方法檢測(cè)：1.用水解法在重復(fù)純化過(guò)程中某單糖組成及其比例不變。同時(shí)其理化性質(zhì)也不便，如用不同比例的乙醇沉淀所得到的沉淀，其比旋度不變，則表明是均一組分。2.多糖溶液也可以進(jìn)行密度梯度超離心，在60000r/min以上可得到單一峰，即說(shuō)明多糖是均一組分。3.高壓電泳：不同的多糖與硼砂形成不同的復(fù)合物，這些復(fù)合物具有不同的電荷，所以在電場(chǎng)作用下遷移率不同。茶多糖經(jīng)高壓電泳，如呈單一色斑，則表示茶多糖為均一組分。但該方法靈敏度不高。4.茶多糖經(jīng)凝膠層析得一對(duì)稱(chēng)峰，也證明茶多糖為均一組分。凝膠層析分常壓層析及高壓液相層析。目前，多采用高效相色譜或凝膠色譜來(lái)檢測(cè)茶多糖的分離純化度。