茶多酚与甲醛的反应特性研究_励建荣

４０
ａ
３０
ｄ ２０
ｅ
ｂ ｃ
ｆ １０
ｇ
０
０
２
４
６
８
反 应 时 间／ｈ
图 ３ 时间对甲醛与茶多酚反应的影响 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｉｍｅ ｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ
ｏｎ ｔｅａ ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌ
２．３ 反应时间对甲醛与茶多酚反应的影响 在 ｐＨ ６．０、６０ ℃水浴条件下， 样品分别反 应
设计三因素三水平的组合试验， 考察温度、时 间和 ｐＨ ３ 个因素对茶多酚与甲醛反应的影响， 结 果见表 １。
对试验数据的方差分析结果见表 ２。 由方差分析结果可知， Ｆ 模型＝３３８．７３， Ｐ＜０．０００１ （ Ｐ﹤０．０５） ， 表 明 模 型 显 著 ， 不 同 条 件 间 的 差 异 显 著； 失拟项在 α＝０．１ 水平上也有一定的显著性（ Ｐ＝ ０．０６５７＜０．１） ， 可能是由于其它因素影响响应值或 因素水平太宽； 确 定 系 数 Ｒ２＝０．９９７７， 调 整 确 定 系 数 Ｒ２＝０．９９４８， 说明在试验范围内能很好地解释响 应值的变化， 其中 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ２、Ｂ２、ＢＣ 项显著。从 Ｆ 值可以看出， ｐＨ、温度、时间对试验结果的影响趋
５４
中国食品学报
２００８ 年第 ２ 期
甲 醛 减 少 量／％ 甲 醛 减 少 量／％
ａ ５０
４０ ｂ
３０
２０
１０ ｅ
ｅ
０
０
２０
ｃ ｄ
４０
６０
反 应 温 度／℃
８０ １００
图 ２ 温度对甲醛与茶多酚反应的影响 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ
ｏｆ ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ ｗｉｔｈ ｔｅａ ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌ
甲 醛 减 少 量／％
ａａ １００
９０
８０
ｂ
７０
６０
５０
４０ ３０ ｃ
２０
ｃ ｄｄ
１０
ｅ ｅｆ ｆ
０
０
２
４
６
８ １０ １２
ｐＨ
图 １ ｐＨ 对甲醛与茶多酚反应的影响 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐＨ ｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ
ｗｉｔｈ ｔｅａ ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌ
１ 时甲醛减少率达到 ２９．３９％。在 ｐＨ ４～１０ 范围内， 随 着 ｐＨ 值 的 增 大 ， 甲 醛 减 少 量 显 著 增 加 （ ｐ＜ ０．０５） ， 在此试验条件下甲醛的歧化反应不明显， 说明甲醛含量的减少与反应体系中存在茶多酚有 关。茶多酚与甲醛反应同普通的酚醛缩合反应一 样， 也受到酸或碱的催化。在 ｐＨ ３～４ 范围内， 茶多 酚与甲醛的反应活性很低， 甲醛减少量少， 这与其 它植物多酚与甲醛的反应结果一致。在此范围外， ｐＨ 的增加或降低都使反应速度加快， 甲醛含量明 显减少。这主要是由于低 ｐＨ 使甲醛活化， 高 ｐＨ 使茶多酚活化， 从而利于茶多酚与甲醛的缩合反 应。由此可见， ｐＨ 对甲醛与茶多酚反应影响较大。 在实际应用时， 应采取较高的 ｐＨ 环境。 ２．２ 反应温度对甲醛与茶多酚反应的影响
收稿日期： ２００７－ １２－ ０３ 基 金 项 目 ： “十 一 五 ”国 家 ８６３ 计 划 海 洋 技 术 领 域 重 点 项 目
（ Ｎｏ．２００７ＡＡ０９１８０６） ； 浙江省科技厅重大科技攻 关项目（ Ｎｏ．２００５Ｃ１２０３０） 作者简介： 励建荣， 男， １９６４ 年出生， 教授
进行了初步应用试验［９］。茶多酚含有 ７０％～８０％的 以 儿 茶 素 类 为 主 的 黄 烷 醇 类 化 合 物 ［１０］。 由 于 茶 多 酚是天然产物， 来源丰富， 价格低， 安全性好。若其 捕获效果好， 则对清除食品中的甲醛有重要的应 用价值。本文研究了茶多酚与甲醛反应的机理和 条件， 探讨各种儿茶素类单体与甲醛反应的特性。
关键词 食品 甲醛 茶多酚 儿茶素 反应特性 文章编号 １００９－ ７８４８（ ２００８） ０２－ ００５２－ ０６
甲醛具有强烈的致癌和促癌作用， 可严重危 害人体健康。部分装饰材料可导致室内空气被甲 醛污染， 而某些食品中也含有一定量的甲醛。这些 问题已引起社会各界的高度关注。国内外许多学 者正在研究如何控制和去除甲醛， 其中利用甲醛 捕获剂清除甲醛是一种较为理想的方法。目前开 发的甲醛捕获剂大多适用于空气、木板等， 且各有 缺点， 而适于食品的甲醛捕获剂鲜见报道。
表 １ Ｂｏｘ－ Ｂｅ ｈｎｋｅ ｎ 试验设计与结果 Ｔａｂｌｅ １ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ Ｂｏｘ－ Ｂｅｈｎｋｅｎ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
实验号 ｐＨ 温度／℃ 时间／ｍｉｎ 甲醛减少率／％
１
５
６０
２０
５Biblioteka Baidu６５
２
７
６０
１００
２７．０５
３
７
２０
１８０
１４．４２
同时将几种简单酚类物质与甲醛进行反应。 取 １０ ｍｍｏＬ／Ｌ 酚类物质 １ ｍＬ 和 ３０ μｇ／Ｌ 甲醛溶液 １ｍＬ， 加入具塞比色管中， 按同上方法反应和测定。 １．２．２ 甲醛的测定方法［１１］ 用高效液相色谱法测 定甲醛含量。甲醛与 ２， ４－ 二硝基苯肼（ ＤＮＰＨ） 于 ６０ ℃水浴衍生化生成 ２， ４－ 二硝基苯腙， 经 ＯＤＳ－ Ｃ１８ 柱分离， 用紫外检测器于波长 ３５５ ｎｍ 处检测。 以保留时间定性， 峰面积定量， 间接测出甲醛含 量。测定时取 １ ｍＬ 样品溶液， 加入 ＤＮＰＨ 衍生剂 ０．５ ｍＬ， ６０ ℃衍生 １５ ｍｉｎ， 流水冷却， ０．４５ μｍ 滤膜 过滤后， 取 ２０ μＬ 进样测定。 １．２．３ 统计分析 利用 ＳＰＳＳ１４．０ 的 ＡＮＯＶＡ 作方 差分析， 差异显著性 ｐ＜０．０５。
第８卷 第２期
茶多酚与甲醛的反应特性研究
５３
型电热恒温水浴锅， 上海经济区海盐中新电器厂。 １．２ 方法 １．２．１ 样品处理方法 １．２．１．１ 茶多酚与甲醛的反应［５］ 按 Ｈｉｌｌｓ（ 略作改 变） 方法， 分别移取 ０．１％的茶多酚溶液 １ ｍＬ、２０ μｇ／ｍＬ 甲醛 １ ｍＬ， 置于 １０ ｍＬ 具塞比色管中， 用 ＮａＯＨ 或 ＨＣＬ 溶液调 ｐＨ， 摇匀， 按一定条件反应。 反应结束后将样品流水冷却， 加入 ｐＨ ４．０ 的柠檬 酸－ 柠檬酸钠缓冲溶液， 定容至 １０ ｍＬ， 充分摇匀， 移取样品溶液 １ ｍＬ， 测定甲醛含量。同时用蒸馏 水代替茶多酚溶液做空白对照试验。 １．２．１．２ 儿茶素类单体、简单酚类物质与甲醛的 反 应［７］ 按 Ｎ．Ｓａｉｔｏ 等 人 的 方 法 ， 选 择 茶 多 酚 化 合 物内主要的 ５ 种单体： 儿茶素、表儿茶素、表儿茶 素没食子酸酯、表没食子儿茶素、表没食子儿茶素 没食子酸酯， 分别取 １０ ｍｍｏＬ／Ｌ 样品溶液 ０．１ ｍＬ 和 ３０ μｇ／Ｌ 甲醛溶液 １ ｍＬ， 加入具塞比色管中（ 物 质的量比为 １∶１） ， 用 ｐＨ ６．０ 的柠檬酸－ 柠檬酸钠 缓冲液定容至 １０ ｍＬ， 在 ６０ ℃水浴中反应 ３０ ｍｉｎ。 反应结束后取 １ ｍＬ 测定残余甲醛含量。
摘要 水产品、香菇等食品会产生内源甲醛， 从食品安全的角度考虑， 应该在其贮藏加工过程中尽可能去除。本 文研究了茶多酚与甲醛的反应特性， 探讨茶多酚作为甲醛捕获剂的可能性； 研究了不同 ｐＨ 值、反应温度及反应 时间对茶多酚－ 甲醛反应的影响； 研究了儿茶素类单体及简单酚类物质与甲醛反应的特性。通过试验发现， ｐＨ 对反应的影响最显著， 温度次之， 反应时间的影响最小； 强酸及碱性条件下反应活性较高； 较高反应温度条件 下， 延长反应时间， 有利于茶多酚与甲醛的反应。儿茶素类化合物与甲醛的较强反应活性是由于它们的 Ａ 环中 存在间苯三酚型结构， 而 Ｂ 环上羟基的数目基本不影响其与甲醛的反应活性。没食子酰基的存在使表儿茶素没 食 子 酸 酯 、表 没 食 子 儿 茶 素 没 食 子 酸 酯 与 甲 醛 的 反 应 活 性 比 儿 茶 素 、表 儿 茶 素 、表 没 食 子 儿 茶 素 的 强 。因 此 茶 多 酚是一种良好的甲醛捕获剂， 对捕获食品中的甲醛有应用价值。
２ 结果与讨论
２．１ ｐＨ 对茶多酚与甲醛反应的影响 将样品分别置于 ｐＨ １、２、３、４、５、６、７、８、９、１０
环境下， ６０ ℃反应 １ ｈ。不同 ｐＨ 环境下茶多酚与 甲醛的反应结果见图 １。
从图 １ 可以看出， 在 ｐＨ １～４ 范围内， 随着 ｐＨ 值 的 减 小 ， 甲 醛 减 少 量 显 著 增 加 （ ｐ＜０．０５） ， 当 ｐＨ
Ｙｕｋｉｋｏ．Ｋ 等［１］发 现 在 蒸 煮 过 程 中 半 胱 氨 酸 能 与干香菇中的甲醛反应产生四氢噻唑－ ４－ 羧酸， 从 而减少香菇中甲醛的含量。刁恩杰［２］也得出了相同 的结论。Ｔｙｉｈａｋ．Ｅ 等［３］研究发现白黎芦醇也是一种 良好的甲醛捕获剂。
国外学者［４］在研 究 植 物 单 宁 代 替 苯 酚 生 产 粘 合剂时发现儿茶素可与甲醛反应， 随后他们重点 研究了两者的反应［５～８］。这些研究表明， 甲醛能与各 种儿茶素 类 化 合 物 在 Ｃ－ ６ 和 Ｃ－ ８ 位 上 发 生 亲 核 反应。之后， 研究人员还利用儿茶素作甲醛捕获剂
在 ｐＨ ６．０ 环境， 样品分别于 ４、２０、６０、８０、１００ ℃水浴中反应 １ ｈ。不同温度下茶多酚与甲醛的反 应结果见图 ２。在考察的温度范围内， ４ ℃时茶多 酚与甲醛的反应活性最低， 甲醛的减少量不明显； 温度大于 ２０ ℃时， 相邻处理间甲醛减少量的差异 不显著， 且随着反应温度的升高， 甲醛减少量显著 增加（ ｐ＜０．０５） ； 当温度高于 ６０ ℃时， 甲醛的减少极 为 显 著 （ ｐ＜０．０１） ； １００ ℃时 甲 醛 减 少 量 达 到 最 高 值， 减少率为 ５０．５１％。这是因为茶多酚与甲醛在 高温条件下活化， 使两者的反应速率加快。在实际 应用时， 应在适当范围内采用较高的温度。
第８卷 第２期 ２００８ 年４月
中国食品学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ． ８ Ｎｏ． ２ Ａｐｒ． ２ ０ ０ ８
茶多酚与甲醛的反应特性研究
励建荣 俞其林 胡子豪 朱军莉 贾 佳 （ 浙江工商大学食品与生物工程学院 浙江省食品安全重点实验室 杭州 ３１００３５）
１ 材料与方法
１．１ 材料与仪器 １．１．１ 试 剂 甲 醛 标 准 溶 液 （ １００ ｍｇ／Ｌ） ， 国 家 环 境保护总局标准样品研究所； 甲醇（ 色谱纯） ， 美国 ＴＥＤＩＡ 公司； 茶多酚（ 纯度 ９８％） ， 杭州浙大茶叶科 技 有 限 公 司 ； 儿 茶 素 〔（ ＋ ） － Ｃ〕、表 儿 茶 素 〔（ － ） － ＥＣ〕、表儿茶素 没 食 子 酸 酯 〔（ － ） － ＥＣｇ〕、表 没 食 子 儿茶素〔（ － ） － ＥＧＣ〕、表没食子 儿 茶 素 没 食 子 酸 酯 〔（ － ） － ＥＧＣｇ〕等， 购于上海友思生物科技有限公 司 ； 没 食 子 酸 、焦 性 没 食 子 酸 、邻 苯 二 酚 、对 苯 二 酚、间苯二酚、间苯三酚、２， ４－ 二硝基苯肼及其它 试剂均为国产 ＡＲ 级。 １．１．２ 仪器 液相色谱系统： 安捷伦 １１００ 高效液 相 色 谱 仪 （ 带 紫 外 检 测 器 ） ； 色 谱 柱 ： ＨｙｐｅｒｓｉＬ ＯＤＳ２－ Ｃ１８ 柱（ ４．６ ｍｍ×２５０ ｍｍ， ５ μｍ） ； ＡＲ２１４０ 电 子天平， 美国 Ｏｈａｕｓ Ｃｏｒｐ Ｐｉｎｅ Ｂｒｏｏｋ ＮＪ； ＤＫＳ－ １２
０．２５、０．５、１、２、４、６、８ ｈ， 观察茶多酚与甲醛的反应 情况， 结果见图 ３。随着反应时间的延长， 甲醛的 减少量显著增加（ ｐ＜０．０５） 。反应 ２ ｈ 内， 甲醛的减 少非常明显， 继续增加反应时间， 甲醛的减少趋于 平缓， 这与反应过程中茶多酚与甲醛浓度逐渐降 低有关。当反应时间分别为 ６ ｈ 和 ８ ｈ 时， 甲醛减 少率分别为 ２９．１５％和 ３５．６９％。可见， 在此试验条 件下反应尚未达到平衡。实际应用时， 可适当延长 反应时间来减少甲醛含量。 ２．４ 温度、时间和 ｐＨ 三因素组合试验对茶多酚 与甲醛反应的影响