[發(fā)明專利]一種纖維素改性制備茶多酚吸附材料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710702658.0
• 申請(qǐng)日: 2017-08-16
• 公開（公告）號(hào): CN107321322B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔凡功;夏南南;吳芹;王守娟;劉忠明;傅成龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/24
• 分類號(hào): B01J20/24;B01J20/30;B01D15/08
• 代理公司: 濟(jì)南信達(dá)專利事務(wù)所有限公司 37100
• 代理人: 杜鵑花

本發(fā)明提供一種纖維素改性制備茶多酚吸附材料的方法，屬于高分子改性技術(shù)領(lǐng)域，該方法主要是將天然纖維素作為初始原料，采用自由基引發(fā)接枝共聚的方式，將乙烯基苯硼酸接枝到纖維素分子鏈上，利用苯硼酸與茶多酚中的鄰苯二酚結(jié)構(gòu)在堿性條件下可以生成硼酸酯，在酸性條件下硼酸酯發(fā)生解離的機(jī)理，驗(yàn)證改性纖維素對(duì)茶多酚的吸附脫附性能，并證明該方法制備的茶多酚吸附材料主要以化學(xué)吸附為主，具有較高的選擇性，且分離純度較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子改性技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種纖維素改性制備茶多酚吸附材料的方法。

背景技術(shù)

茶多酚(Tea Polyphenols)是茶葉中酚類物質(zhì)及衍生物的總稱，主要成分為兒茶素，占茶葉中主要成分的60％～80％，其化學(xué)結(jié)構(gòu)：

具有較強(qiáng)的供氫能力，在氧化過程中生成鄰醌類及聯(lián)苯酚醌，是一種理想的天然抗氧化劑，其作為抗氧化的活性高于一般非酚類或單酚羥基類抗氧化劑。因此，在低檔茶葉中提取茶多酚可以將低值茶葉高值化，并將成為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，可以為社會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

目前，工業(yè)上主要采用萃取，離心，濃縮，活性炭吸附，沸石吸附，離子交換吸附和大孔樹脂吸附等方法實(shí)現(xiàn)對(duì)茶多酚的分離純化，如申請(qǐng)?zhí)?01510410909.9采用萃取，離心分離濃縮的方法對(duì)茶多酚進(jìn)行分離，申請(qǐng)?zhí)?01310290155.9，201410322591.4，200510125275.9均公布了采用大孔樹脂對(duì)茶多酚的吸附方法，然而這些方法仍存在諸多缺陷，如萃取、離心、濃縮等方法安全性低，設(shè)備一次性投入高，不易操作，工藝復(fù)雜，能耗較高等缺點(diǎn)，而吸附法又主要是以物理吸附為主，對(duì)吸附質(zhì)沒有選擇性，對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物還需進(jìn)行二次分離，吸附劑片段脫落，對(duì)吸附質(zhì)造成污染等缺點(diǎn)。眾所周知，茶葉的成分中主要包括有水、蛋白質(zhì)、氨基酸、咖啡因、多元酚類、碳水化合物、脂質(zhì)、礦物質(zhì)、植物色素、維生素、揮發(fā)性成分、有機(jī)酸等，采用常規(guī)物理吸附法，很難將茶葉中的其他物質(zhì)與茶多酚進(jìn)行有效的分離。

因此，就需要開發(fā)一種吸附劑，這種吸附劑不僅對(duì)茶多酚具有較強(qiáng)的吸附能力，而且具有吸附選擇性強(qiáng)，容易脫附，吸附劑片段不易脫落等優(yōu)點(diǎn)。

值得注意的是，天然纖維素(cellulose)是由葡萄糖組成的大分子多糖。不溶于水及一般有機(jī)溶劑。是植物細(xì)胞壁的主要成分，是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，占植物界碳含量的50％以上。因此，將其作為制備吸附劑的初始原料，可以克服人工合成吸附劑片段容易脫落的缺陷，雖然木素也是一種天然可再生資源，且在植物中的含量較高，且申請(qǐng)?zhí)?01110237877.9公布了一種木素改性吸附茶多酚的方法，但是其吸附機(jī)理主要是因?yàn)椴瓒喾又泻泻芏嗔u基，具有與木質(zhì)素中的親和基團(tuán)形成氫鍵的可能，同時(shí)，木質(zhì)素中的苯環(huán)結(jié)構(gòu)也可能與兒茶素類的苯環(huán)結(jié)構(gòu)形成π-π堆積，從而產(chǎn)生吸附作用，但是由于茶葉中還含有諸如氨基酸、蛋白質(zhì)、維生素等含有大量羥基的物質(zhì)，這些物質(zhì)均可與木素中羥基之間產(chǎn)生大量氫鍵，因此不能將茶多酚與這些物質(zhì)進(jìn)行有效的分離。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種纖維素改性制備茶多酚吸附材料的方法。

為了克服各種現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明利用苯硼酸與茶多酚中的鄰苯二酚結(jié)構(gòu)在堿性條件下可以生成硼酸酯，在酸性條件下硼酸酯發(fā)生解離，生成苯硼酸和鄰苯二酚的機(jī)理，將苯硼酸接枝到天然纖維素表面，利用纖維素作為載體，苯硼酸作為吸附功能基團(tuán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)茶多酚的吸附分離。采用這種方法所制備的吸附材料主要以化學(xué)吸附為主，具有吸附速率快，吸附選擇性高，吸附劑可重復(fù)利用，能耗小等優(yōu)點(diǎn)，吸附劑片段不易脫落等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明主要將纖維素作為反應(yīng)原料，采用自由基引發(fā)接枝共聚的方式，促使纖維素分子鏈中的糖苷鍵斷開，形成雙鍵，乙烯基苯硼酸中的雙鍵發(fā)生自由基聚合，使苯硼酸接枝到纖維素分子鏈上，制備含苯硼酸的天然纖維素吸附材料。