2013科研训练作业.doc

本科生科研训练作业 题 目： 塔拉单宁的性质及其鞣制作用 学 院： 轻纺与食品学院 专 业： 轻化工程 学生姓名： 邓珊珊 学 号： 1043092116 年 级: 2010级 指导老师： 林炜 2013年07月01日塔拉单宁的性质及其鞣制作用 塔拉的植物名称刺云实或蓝苏木，是tara的中译名，其豆荚磨成的粉称塔拉粉，是提取植物单宁的重要原料。 特别是近20年来，随着国内五倍子价格的飙升，很多生产厂家进而转向进口塔拉粉生产塔拉单宁用以取代五倍子单宁，或用来制备工业没食子酸及其衍生物。塔拉通过碾磨后的豆荚经过复杂的萃取过程得到塔拉栲胶，Bravo对塔拉果荚的分析表明:带种子的荚果和不带种子的果荚分别含单宁42.6%和51.9% ，非单宁物质17.8%和16.4%，不溶物0.7%和2.3%；比色分析结果红色0.4和0.5，黄色2.6和2.9；pH 值3.60和3.85。我国对秘鲁塔拉粉的成分分析结果为:塔拉粉含水率8%-12%，总固物抽出物75%-80%，不溶物3%-5% ，单宁酸47%-55%，非单宁19%-27%，pH 值3.1-3.7【】。塔拉栲胶含有五倍子酸鞣质和少量的儿茶素衍生物。其用途也相当广泛，主要用作皮革鞣剂、食品防腐剂、药剂、增粘剂、改性剂、乳化剂、凝胶剂、稳定剂等等。本文主要对塔拉单宁酸的性质及其在皮革行业的应用做介绍。1 塔拉单宁酸的化学组成 塔拉栲胶为浅棕色粉剂，可溶于水。鞣质中几乎不含有色成分，因此它可以制得颜色鲜艳、耐光性好的皮革。塔拉栲胶还能赋予皮革良好的丰满性和柔软性，并且保持细致、紧实的粒面。与其它植物鞣剂相比，用塔拉栲胶鞣制皮革粒面，具有更高的抗裂面性【】。塔拉单宁酸属于水解类单宁，酸性较强，其化学结构是以3，4，5-三-O-倍酰-奎尼酸为“核心”的聚倍酸酯， 即相当于1个奎尼酸结合4-5个没食子酰基， 平均分子式为C35H28O32。塔拉单宁分子中的没食子酰基结构与五倍子单宁中的没食子酰基相同。塔拉豆壳占塔拉果荚的65%， 其豆壳含单宁53%-61%。 2 塔拉单宁酸的性质2.1 与金属离子络合 塔拉单宁酸的多个邻位酚羟基结构，可以作为一种多基配体与金属离子发生络合反应。两个相邻的酚羟基能与氧负离子的形式与金属离子形成稳定的五元环螯合物，邻苯三酚结构中的第三个酚羟基虽然没有参与络合，但可以促进另外两个酚羟基的离解，从而促进络合物的形成及稳定。塔拉单宁酸与金属离子络合所形成的螯合物一般有颜色，可在不同pH 下发生沉淀，如单宁酸与FeCl3反应生成黑色沉积。这一反应可用来鉴定分子中酚羟基的存在。2.2 与蛋白质反应早在80 年代， Haslam 等人对多酚2蛋白质反应机理进行了科学的总结，提出多酚是以疏水键和多点氢键与蛋白质反应的理论，并提出了一套反应模式。反应历程是多酚先通过疏水键向蛋白质分子表面靠近，多酚分子进入疏水袋，然后发生多点氢键结合。这是目前最完善的多酚蛋白质反应机理。植物多酚与生物碱、多糖甚至与核酸、细胞膜等生物大分子的分子复合反应也与此类似。单宁酸的涩性或收敛性均是多酚与蛋白质结合的体现。塔拉单宁酸与蛋白质结合，能使生物体内的原生质凝固，具有抗病毒和酶抑制等活性。2.3 抗氧化性 塔拉单宁酸的邻苯三酚结构中的邻位酚羟基很容易被氧化成醌类结构，在有酶、充足的水分以及较高pH 值( 如pH 315) 时，氧化反应进行得更快，从而消耗环境中的氧。酚类结构是优良的氢给予体，对氧负离子(O2-) 和羟基自由基( OH-) 等自由基有明显的抑制作用，从而起到对生物组织的保护作用【】3 塔拉单宁的提取利用塔拉单宁的提取工艺主要采用水提法、溶剂法和水-溶剂混合法。塔拉果荚经粉碎后， 用水或溶剂浸提塔拉粉， 其浸提液经浓缩、干燥后即得到塔拉单宁。Reategui等用EtOH- EtOA c混合物( 3:1)提取塔拉单宁，仅产生少量的残渣和树脂；Rogers用粉碎的塔拉原料在35下浸提，抽出率97%；Garro等采用塔拉粉-水为1:4、65下浸提1 h，浸提液经喷雾干燥制得塔拉单宁，浸提收率55%，其单宁质量分数59.7%，总糖量9.6%，其中葡萄糖的质量分数最大，占3.1% ，而鞣花酸有6.9；孙先玉采用的二罐三步双动态逆流浸提工艺，三步总浸提时间3 h， 抽出率达到95% 以上；欧敏功等用超声波对塔拉单宁提取工艺进行了研究，超声波提取率比常规提取率高29.3%。4 塔拉的鞣制作用 塔拉资源丰富，相较于其它植物鞣料有更高的鞣制含量。塔拉单宁由于其具有良好的鞣革、柔软性能已被推荐作为漆叶栲胶、儿茶栲胶、黑荆树栲胶的代用品，得到了广泛的应用。Rogers等用塔拉单宁鞣革，成革轻软，有弹性，颜色很好，与漆叶单宁相当；Russell等的实验表明: 塔拉单宁酸的鞣革效果与正宗的黑荆树栲胶类似。用塔拉单宁鞣制的皮革制品，具有色浅、不褪色、质地坚硬、平滑等特点；Huc用塔拉单宁替代磺化坚木栲胶鞣制绵羊皮；Glenz制备的塔拉柔软剂，特别适用于加工家具皮革；罗建勋等研究认为: 塔拉单宁有更高的鞣质含量，而且色泽浅黄，耐光性强将成为我国新一代的植物鞣剂而替代其他植物鞣剂及合成单宁。5 塔拉单宁酸的应用5.1 制革（复）鞣剂 塔拉栲胶单独用于酸皮的主鞣，主鞣后的革的收缩温度提高28 ，颜色为白色，手感柔软、粒面细致，耐黄变性能较好，适合于白色及浅色软革的鞣制；国产塔拉栲胶有很好的填充性能，综合效果明显优于其它栲胶塔。拉栲胶复鞣后的成革，粒面偏紧，成革颜色纯灰白，柔软度、丰满度、粒面平细及耐光性好。说明该栲胶对蓝湿皮的颜色有较强的遮盖效果，且有较强的耐光性，适合于白色及浅色革的生产。5.2 皮革柔软剂 70 年代以前，塔拉单宁酸主要作为皮革柔软剂。Rogers 等( 1941) 认为， 用塔拉单宁酸鞣革，成革轻软，有弹性，颜色很好，与漆叶单宁相当。Russell 等( 1945) 的试验表明， 塔拉单宁酸的鞣化效果与正宗的荆树栲胶类似。Huc( 1939) 认为可以用塔拉单宁酸与硫磺替代磺化坚木栲胶鞣制绵羊皮。Glenz( 1993) 认为这种对环境有利的塔拉鞣软剂，特别适用于加工家具皮革。Des-imone 等( 1995) 报道用塔拉单宁酸鞣制的皮草制品，具有色浅、不褪色、质地坚硬、平滑等特点。由于塔拉单宁酸具有良好的鞣化性，被推荐作为漆叶栲胶、儿茶栲胶、荆树栲胶的代用品，是很有发展前景的鞣料。而且利用塔拉单宁酸鞣革，仅从果实、果荚或叶中获得，不必砍伐树木，其资源可持续利用【】。6 塔拉的改性 塔拉单宁酸是一类多聚的酚类物质，能发生亚硫酸化和磺化、醚化、酯化、酰基化、偶氮化等衍生化反应。利用这些反应可进一步改善和扩展单宁酸的性质， 例如提高其脂溶性，从而满足更广泛领域实际应用的需要。7 结束语 塔拉来源广范，资源丰富，环保无污染，在绿色化学日益提倡的今天，越来越多的研究投入其中，经过改性后的塔拉栲胶在使用上显现出更多的优势，开发前景十分广阔。参考文献:1孙先玉， 孙博， 李冬玲， 张宗和. 塔拉及塔拉单宁的研究与加工技术进展 J . 林产化学与工业， 2011， 31(1) : 119-1262李凯