聚酯型儿茶素的高效制备、呈味及其机理研究

来源 :浙江工商大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:w198911154
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借鉴植物化学、计算化学和味感评价的研究技术和经验,从聚酯型儿茶素的高效合成及机理研究出发,以明晰聚酯型儿茶素高效制备机理、苦涩味品质化学机制为目标,开展聚酯型儿茶素高效合成、耦联分离、苦涩味呈味特性及作用机制系统研究,可为获得儿茶素二聚物高效合成制备新技术、风味化学及其终端产品开发提供理论基础。化学合成法高效制备得到聚酯型儿茶素,氯化铜用量、甲醇体积分数、温度对聚酯型儿茶素A得率的影响差异极显著,主因素效应为甲醇体积分数>氯化铜用量>温度,最优条件为氯化铜用量43%,甲醇体积分数26%,温度15℃,聚酯型儿茶素得率为59.12%,与模型预测值59.34%接近。PBD和RSM联用优化聚酯型儿茶素A化学合成工艺可行,预测性较好,可为其他种类儿茶素聚合物的高效化学合成提供借鉴和理论依据。初步探索了聚酯型儿茶素高效合成的分子机理。聚酯型儿茶素酶促合成过程中连苯三酚儿茶素EGCG、EGC底物与多酚氧化酶铜活性中心的空间距离远大于化学合成过程中底物与无机铜离子的空间距离,而且儿茶素底物与多酚氧化酶多个蛋白残基的氢键作用、疏水作用,不同程度阻碍了连苯三酚儿茶素EGCG、EGC与多酚氧化酶大分子蛋白中铜活性位点结合,由此推测,上述内容可能是化学合成法比酶促合成法更高效的原因之一。比较分析了16种不同类型树脂填料对聚酯型儿茶素A、聚酯型儿茶素B、聚酯型儿茶素C的吸附率和解吸附率,筛选出适宜分离纯化聚酯型儿茶素的柱层析填料;随着上样浓度的增加,填料对聚酯型儿茶素A、聚酯型儿茶素B、聚酯型儿茶素C的吸附量逐步提高,但上样量过大易产生泄露;聚酯型儿茶素吸附量随洗脱流速、洗脱剂比例增加而显著性增加;加入甲酸或乙酸有助于提高聚酯型儿茶素的分离度;20℃-30℃温度条件下,填料对聚酯型儿茶素吸附率和解吸附率相对较高。采用大孔吸附树脂和凝胶色谱耦联法分离得到3种聚酯型儿茶素单体,聚酯型儿茶素A、聚酯型儿茶素B、聚酯型儿茶素C,其纯度均大于98%,UV-VIS、HPLC、NMR、IR鉴定确证其为茶叶中的聚酯型儿茶素,并分析了其溶解性、UV-VIS吸收光谱特性、显色特性、温度稳定性。解析了基于吸附热力学分析的选择性分离机理。柱色谱填料HX树脂对聚酯型儿茶素的吸附过程符合Freundlich吸附等温方程(R~2值在0.9968~0.9995),填料对聚酯型儿茶素A比聚酯型儿茶素B和聚酯型儿茶素C具有更强的吸附亲和力。填料对聚酯型儿茶素A、聚酯型儿茶素B、聚酯型儿茶素C的吸附过程属于自发的物理反应过程,且温度越高,自发反应的推动力越强。吸附过程中熵变均为负值,聚酯型儿茶素A、聚酯型儿茶素B、聚酯型儿茶素C在填料上的自由度均降低。明确了聚酯型儿茶素的苦涩味阈值、DOT值、苦涩味呈味强度,建立聚酯型儿茶素苦涩味评价模型。聚酯型儿茶素涩味阈值为65.6μmol/L,聚酯型儿茶素A苦味阈值为109.4μmol/L,聚酯型儿茶素的DOT值显著高于除EGCG外的儿茶素类化合物,以及TF、TF-3-G、TF-3’-G、TFDG等主要茶黄素类物质,即在茶汤涩味物质体系中,聚酯型儿茶素对茶汤涩味的贡献作用强于非酯型儿茶素、ECG、GCG、主要茶黄素类物质等,对于挖掘茶汤关键苦涩味呈味因子和呈味机理具有重要科学意义;建立聚酯型儿茶素的苦味浓度强度模型和涩味浓度强度模型,相关系数分别达0.971和0.963;建立茶叶聚酯型儿茶素苦味时间-强度曲线和涩感时间-强度曲线。初步探索了聚酯型儿茶素呈苦涩味的分子作用机理。聚酯型儿茶素A与人唾液蛋白受体的亲和力最高,为-10.9,聚酯型儿茶素B次之,聚酯型儿茶素C最弱。聚酯型儿茶素A主要结合于人唾液蛋白受体N端一个半开放试的空腔中,该空腔具有较大的疏水性,而小分子中亦具有多个疏水性苯环,可形成疏水作用而利于小分子结合,从人体感官角度即为收敛感觉(涩感)、苦味。聚酯型儿茶素A、聚酯型儿茶素B、聚酯型儿茶素C的多羟基与人唾液蛋白受体TAS2R13结合氢键数量不同,该氢键作用与聚酯型儿茶素A、聚酯型儿茶素B、聚酯型儿茶素C苦涩味特性相关。以上研究结果对于丰富茶叶风味品质化学理论、茶饮料加工技术和茶叶深加工多元化利用等方面均具有重要的参考价值。
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