五倍子中单宁酸提取工艺的研究

五倍子中单宁酸提取工艺的研究

单宁酸（Tannic acid）又称鞣酸，分子式C76 H 52O46。常温下为淡黄色至浅棕色粉末，有特殊气味，味极涩。单宁酸具有丰富的自然资源，主要富含于中国五倍子、土耳其槽子、塔拉果荚、石榴、漆树叶、黄栌、金缕梅树等植物中，其提取主要来自于天然植物或植物虫瘿五倍子中。其中，五倍子是一种林副产品，又名文蛤，是倍蚜虫在漆树科植物盐肤木、青麸杨或红麸杨叶子上寄生所形成的早瘿。五倍子适宜生长在温暖湿润的山区和丘陵，我国大部分地区均有分布，主产区集中在湖北、湖南、贵州、四川、陕西、云南等六省，这些省的五倍子产量约占全国的90％以上[1] 。

1 单宁酸的结构与性质

单宁酸属于典型的葡萄糖梏酰基化合物，溶于水、乙醇、丙酮，不溶于氯仿或乙醚[1]，其结构如图1所示，其多酚羟基的结构赋予了它一系列独特的化学特性和生理话性，如能与蛋白质、生物碱、多糖结合，使其物理化学行为发生变化；能与多种金属离子发生络合和静电作用；具有还原性和捕捉自由基的活性；具有两亲结构和诸多衍生化反应活性等[2]。

图1 单宁酸的化学结构式

Fig.1 Chemical Structure of Tannic acid

2 单宁酸的药用价值及其他应用[2]

单宁酸具有独特的化学特性及特殊的生理和药理功能，因此在日用化学工业、医药工业、食品工业、皮革行业及其他方面获得了极为广泛的应用。

2.1 药用价值

单宁酸的药理活性是其与生物体的蛋白质、酶、多糖、核酸等相互作用以及单宁酸的抗氧化和与金属离子络和等性质的综合体现。

1)传统药方中，含单宁酸为主的五掊子、儿茶鞣质为主的儿茶膏常因其收敛

性作创伤、烧伤表面的止血剂，同时由于它们有一定的抑菌效果，可以保护伤部，防止伤口感染发炎等。

2)单宁酸还可用作生物碱和一些重金属离子中毒时的解毒剂，因为它可与之

螯合成沉淀，减少机体的吸收，而单宁酸与细胞外或组织外的钙离子的络合。可抵抗平滑肌钙诱导的收缩，降低血压。

3)单宁酸所具有的抗诱变、抗肿瘤和抗癌的性质，引起了药学家浓厚的兴

趣。研究表明单宁酸和茶单宁对于化学诱变的皮肤、肺、前胃肿瘤有很好的抑制作用。

2.2 在其他方面的应用

1)食用单宁酸可作饮料和酒类的澄清剂、稳定剂，还可与植物纤维结合形成

固化单宁，作为酒类过滤吸附剂，大豆酱油的去铁脱色。

2)单宁酸由于含有酚羟基而具有良好的捕集自由基功能，可用作食品抗氧化

剂。如用食品级单宁酸代替SO2作葡萄酒抗氧化剂，单宁酸是良好的葡萄酒防腐剂。

3)皮革鞣剂；矿石浮选工艺中含钙、镁矿物的有效抑制剂；锅炉和热交换器

的除垢剂等。

3 单宁酸的提取和纯化方法的比较

从五倍子中提取的单宁含量较低，而杂质含量较高，包括一些树胶、植物蛋白、淀粉、葡萄糖、游离没食子酸、无机盐等。要完全除去这些杂质是较困难的，仅可通过一系列提取纯化方法和技术，不同程度地提高单宁酸产品的纯度，以满足市场的需求[3]。

3.1 从五倍子中提取单宁酸的常用方法

目前提取单宁酸的方法主要有水提取法、溶剂提取法、超临界CO2萃取法、微波和超声辅助提取法等[1]。

1)水提取法

只有部分有效成分即可浸出。此方法提取效率一般不高，而且过热会破坏有效成分，多糖丰富的成分过滤也困难。但单宁酸的提取率不高。

2)溶剂提取法

依据各成分溶解度的差异，依据“浓度差”原理，将有效成分从药材中溶解出来，得单宁酸纯度不等

3)超临界CO2萃取法

对物料有较好的渗透性和溶解能力，操作温度低，适用于对热敏性强，容易分解破坏成分的提取；提取率不高，设备投入大。

4)微波辅助提取法

有效保护天然产物中功能成分、萃取速度快，降低了溶剂消耗及废物产生量以及提高收率和提取物质纯度。

5)超声波辅助提取法

有效成分在超声波场作用下获得自身的巨大加速度和动能，并且通过“空化效应”获得强大的外力冲击，从而能高效率并充分分离出来。单宁酸的平均提取率高。

3.2 单宁酸的纯化方法

根据不同用途对单宁酸选择不同纯化技术进行进一步的分离与提纯，可制得不同纯度规格的单宁酸系列产品，其应用范围则大大拓宽，经济价值也可显著提高[4]。目前主要的纯化方法有活性炭吸附法、大孔树脂吸附法、膜分离法、离子交换法和分子蒸馏等[1]

1)活性炭吸附法

应用于天然产物有效成分的分离，是分离有机化合物，尤其是分离水溶性化合物的有效手段，在天然产物化学成分的提纯等方面显示了独特的优势

2)大孔树脂吸附法

依靠树脂和吸附质之间的范德华引力，通过内表面吸附而进行的，已广泛用于各类天然产物的纯化，但吸附剂的选择尤为重要，既要能有效吸附目标物，又要易于洗脱。

3)膜分离法

用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对多组分的溶质和溶剂进行分离，单宁酸的纯化以超滤和纳滤为主。膜分离技术有效地实现了不同分子质量的物料分级和截留，精品单宁酸的含量达97.3％，收率为84.7％[5]。

4)离子交换法

比表面积大、传质距离短、吸附和解吸速度，可应用于单宁酸的分离与提纯过程。

5)分子蒸馏法

真空度高，操作温度低和受热时间短，能较好地保护中药有效成分，尤其对于高沸点和热敏性及易氧化物料的分离。

4 单宁酸的提取工艺

4.1 五倍子中单宁酸的全提取[6]

干燥的五倍子粉碎，过60目筛，取适量用丙酮于索氏抽提器中提取至无色为止；用旋转蒸发仪浓缩后定容，取样用酒石酸亚铁分光光度法测定含量，3次重复。

4.2 五倍子中单宁酸的水提取[6]

4.2.1水提取方法

采用正交实验L9(34)进行水提取五倍子中单宁酸的研究，正交实验的因素水平表见表1；提取结束后过滤、3次淋洗、浓缩及定容，取样测定含量。

表1 水提取因素水平表

因素水平1 水平2 水平3 A：料液比1:10 1:20 1:30

B：时间（h） 2 3 4

C：提取温度（℃）20 40 60

4.2.2水提取正交试验结果

根据水提取正交试验因素得出的正交试验结果如表2所示，各因素对单宁酸提取的重要性为A>C>B，水提取最优方法为A3C3B3：料液比1：30，提取时间为3 h，提取温度60℃。采用上述最优方法提取3次，单宁酸的提取率平均为49.32％。