林种玉　傅锦坤　杨茹　古萍英

摘要　用傅里叶变换红外光谱研究了室温下聚酰胺/硅胶吸附剂(PA/SiO₂)对茶叶中茶多酚的分离提取原理.红外光谱表明，PA/SiO₂中PA分子的酰胺基是通过氢键吸附茶多酚分子的活性基团，而酰胺基对咖啡因分子没有吸附作用.PA/SiO₂中SiO₂表面羟基OH是吸附咖啡因及茶多酚分子的活性基团.由于氢键的作用，茶多酚和咖啡因分子之间也能相互吸附.PA/SiO₂对氨基酸类物质不起吸附作用，因而容易将其分离.
关键词　茶多酚，提取，红外光谱，咖啡因，聚酰胺，硅胶
中国图书分类号　O 657.33　Q 949.758.4

IR Absorption Spectra of Tea Polyphenol Extracted by PA/SiO₂
Lin Zhongyu　Fu Jinkun　Yang Ru　Gu Pingying
(State Key Lab. for Phys. Chem. of Solid Surf., Inst. of Phys. Chem.,
Dept. of Chem., Xiamen Univ., Xiamen　361005)

Abstract　The principle of tea polyphenol extracted by polyamide on silica adsorbent (PA/SiO₂) at room temperature was studied with FTIR Spectroscopy. The obtained IR spectra showed that the amide group CONH- of the PA molecule of PA/SiO₂ adsorbed the active group of tea polyphenol molecule through hydrogen bonding and did not adsorb the caffeine molecule. The surface hydroxyl group on the SiO₂ of PA/SiO₂ was the reactive group which adsorbed caffeine and tea polyphend molecules, and the tea polyphenol and caffeine molecules can also adsorb each othe via hydrogen-bonding. Substances like amino acids were not adsorbed by PA/SiO₂ and thus easily separated.
Key words　Tea polyphenol, Extraction, IR spectra, Caffeine, Polyamide, Silica

　　茶叶中含有茶多酚、咖啡因及多种氨基酸等生物活性物质^［1］，其中茶多酚含量约占茶叶干重的22%.茶多酚是天然抗氧化剂，具有很强的清除自由基作用以及抑制癌变、脂质过氧化、抗衰老、抗辐射等多种生理功能^［2］.有关茶叶中茶多酚的分离提取研究国内外已有大量的文献报道^［3～5］.在这些研究基础上，我们开发研制了一种提取茶叶中茶多酚的PA/SiO₂吸附剂^［6］，茶多酚提取率高于90%，纯度可达80%～90%；工艺简单，吸附剂可反复使用，且无污染环境问题，具有应用前景.本文用红外、紫外可见光谱研究了室温下该吸附剂与茶多酚、咖啡因和氨基酸(L_胱氨酸)之间的相互作用本质.
1　实　验
1.1　试　剂
　　聚酰胺(尼龙-66，颗粒状，上海树脂厂)、扩孔硅胶(30～40目，r=12 nm，青岛化工厂)、茶多酚(自制品，纯度90.2%)、咖啡因、L-胱氨酸均为生化试剂.
1.2　PA/SiO₂吸附剂制备
　　具体步骤同文献［6］.
1.3　红外光谱测定
　　样品制备：室温下用1～2 gPA/SiO₂分别置于茶多酚、咖啡因、氨基酸的水溶液中，搅拌30 min,过滤；已吸附茶多酚、咖啡因等物质的PA/SiO₂试样在80 ℃下抽真空干燥24 h，然后分别将其与干燥的KBr粉末混合(约1∶20)、研磨、压片(厚0.2 mm).
　　仪器条件：NIC 740 FTIR光谱仪、MCT-B检测器.分辨率4 cm^-1，增益1，扫描次数32，平滑参数11，平滑次数1.KBr片(厚0.2 mm,增益1，扫描次数32)作参比.
1.4　紫外可见光谱测定
　　配制一组茶多酚和咖啡因含量分别为9.6%和2.4%的水溶液.各取5 mL流经不同PA负载量的PA/SiO₂吸附剂^［6］.用氯仿萃取流出液中的咖啡因，用岛津UV-240紫外可见分光光度计测定咖啡因含量.

　　图4为PA/SiO₂同时吸附茶多酚和咖啡因的红外光谱.比较吸附剂只吸附茶多酚的红外光谱(图2b)发现，当多加入咖啡因之后，已和PA分子C=O基作用的茶多酚分子的υ_O-H吸收谱带由3 396　cm^-1降至3 344　cm^-1，咖啡因的基团的υ_C=O由1 663　cm^-1降至1 647 cm^-1，说明咖啡因分子基团端氧能吸引茶多酚分子的OH基形成氢键.比较吸附剂只吸附咖啡因的红外光谱(图3b)看出，当多加入茶多酚之后，茶多酚及已和PA作用的硅胶表面羟基υ_O-H吸收谱带分别由3 362 cm^-1及3 412　cm^-1降至3 344　cm^-1，已和硅胶OH基作用的咖啡因分子CNNO基的υ_C=O，由1 653 cm^-1再次降至1 647　cm^-1.说明茶多酚与咖啡因分子的活性基团之间的相互吸附作用，也说明茶多酚分子同硅胶表面羟基形成了多聚的分子间氢键，吸附剂中硅胶对茶多酚也有吸附作用.氨基酸(L_胱氨酸)的红外光谱表明，可归属于胱氨酸NH₃⁺基υ_N-H的3 026　cm^-1、COO^-基υ_C=O的1 585　cm^-1和基υ_C=O的1 622　cm^-13个谱峰，在胱氨酸同PA/SiO₂作用之后，上述活性基团的谱峰位置均保持不变，说明PA/SiO₂吸附剂未能由于氢键作用而吸附氨基酸.IR谱还表明，氨基酸与茶多酚及咖啡因之间没有吸附作用，因此容易将其同茶多酚及咖啡因分离.
2.5　PA/SiO₂吸附咖啡因的紫外可见光谱测定
　　选取273 nm峰作为咖啡因的定量峰，测流出液中咖啡因的含量.结果表明当含有9.6%茶多酚和2.4%咖啡因的混合水溶液流经PA/SiO₂之后，已经分离出其中2/3的咖啡因，还有1/3留在茶多酚里.经过几次反复，茶多酚中咖啡因含量逐次可减少约2/3.实际上茶叶中咖啡因的含量只有2%～5%，若经过如此多次吸附，必能有效地分离出咖啡因，使其残留量降至最低水平，提高茶多酚的纯度.咖啡因对茶多酚的吸附作用会影响两者的分离效果.实际上吸附剂与咖啡因对茶多酚的分子之间存在着竞争吸附过程.从结构上看，吸附剂PA分子含有大量的活性基团，比咖啡因分子单个基更容易吸附茶多酚分子的羟基氢，竞争结果绝大多数茶多酚分子的活性基团选择性地吸附在PA/SiO₂中PA分子上，而达到吸附平衡，从而分离出其中的咖啡因.

作者单位：固体表面物理化学国家重点实验室　厦门大学物理化学研究所　厦门大学化学系　厦门　361005

参考文献

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　[2]　陈惠英，颜国钦.茶叶抗致突变及抗癌之研究概况. 食品工业(台湾)，1993，25(12)：14～21
　[3]　葛宜掌，赵本钧. 茶叶天然抗氧化剂——茶多酚的提取方法. 中国专利，CN 1071660A.1993
　[4]　杨贤强，叶立扬，贾之慎.一种从茶叶中提取天然抗氧化剂的方法.中国专利，CN 1043730A.1990
　[5]　胡秋辉，姜梅，朱建成.茶叶中咖啡因和茶多酚提取技术研究.天然产物研究与开发，1997，9(2)：63～66
　[6]　傅锦坤，刘金波，金　来等.负载型吸附剂及其用于从茶叶中提取茶多酚的方法.中国专利，CN 1186717A.1998
　[7]　Beliamy L J. The Infra-red spectra of complex molecules. London: Chepmen and Hall, 1978: 108～121，231～240
　[8]　中西香尔，索罗曼P H著，三绪明译.红外光谱分析100例.北京：科学出版社，1984：26