[发明专利]一种纤维素改性制备茶多酚吸附材料的方法

说明书

本发明提供一种纤维素改性制备茶多酚吸附材料的方法，属于高分子改性技术领域，该方法主要是将天然纤维素作为初始原料，采用自由基引发接枝共聚的方式，将乙烯基苯硼酸接枝到纤维素分子链上，利用苯硼酸与茶多酚中的邻苯二酚结构在碱性条件下可以生成硼酸酯，在酸性条件下硼酸酯发生解离的机理，验证改性纤维素对茶多酚的吸附脱附性能，并证明该方法制备的茶多酚吸附材料主要以化学吸附为主，具有较高的选择性，且分离纯度较高。

技术领域

本发明涉及高分子改性技术领域，具体地说是一种纤维素改性制备茶多酚吸附材料的方法。

背景技术

茶多酚(Tea Polyphenols)是茶叶中酚类物质及衍生物的总称，主要成分为儿茶素，占茶叶中主要成分的60％～80％，其化学结构：

具有较强的供氢能力，在氧化过程中生成邻醌类及联苯酚醌，是一种理想的天然抗氧化剂，其作为抗氧化的活性高于一般非酚类或单酚羟基类抗氧化剂。因此，在低档茶叶中提取茶多酚可以将低值茶叶高值化，并将成为一个新兴产业，可以为社会带来巨大的经济效益。

目前，工业上主要采用萃取，离心，浓缩，活性炭吸附，沸石吸附，离子交换吸附和大孔树脂吸附等方法实现对茶多酚的分离纯化，如申请号201510410909.9采用萃取，离心分离浓缩的方法对茶多酚进行分离，申请号201310290155.9，201410322591.4，200510125275.9均公布了采用大孔树脂对茶多酚的吸附方法，然而这些方法仍存在诸多缺陷，如萃取、离心、浓缩等方法安全性低，设备一次性投入高，不易操作，工艺复杂，能耗较高等缺点，而吸附法又主要是以物理吸附为主，对吸附质没有选择性，对目标产物还需进行二次分离，吸附剂片段脱落，对吸附质造成污染等缺点。众所周知，茶叶的成分中主要包括有水、蛋白质、氨基酸、咖啡因、多元酚类、碳水化合物、脂质、矿物质、植物色素、维生素、挥发性成分、有机酸等，采用常规物理吸附法，很难将茶叶中的其他物质与茶多酚进行有效的分离。

因此，就需要开发一种吸附剂，这种吸附剂不仅对茶多酚具有较强的吸附能力，而且具有吸附选择性强，容易脱附，吸附剂片段不易脱落等优点。

值得注意的是，天然纤维素(cellulose)是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分，是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50％以上。因此，将其作为制备吸附剂的初始原料，可以克服人工合成吸附剂片段容易脱落的缺陷，虽然木素也是一种天然可再生资源，且在植物中的含量较高，且申请号201110237877.9公布了一种木素改性吸附茶多酚的方法，但是其吸附机理主要是因为茶多酚中含有很多羟基，具有与木质素中的亲和基团形成氢键的可能，同时，木质素中的苯环结构也可能与儿茶素类的苯环结构形成π-π堆积，从而产生吸附作用，但是由于茶叶中还含有诸如氨基酸、蛋白质、维生素等含有大量羟基的物质，这些物质均可与木素中羟基之间产生大量氢键，因此不能将茶多酚与这些物质进行有效的分离。

发明内容

本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种纤维素改性制备茶多酚吸附材料的方法。

为了克服各种现有技术的缺陷，本发明利用苯硼酸与茶多酚中的邻苯二酚结构在碱性条件下可以生成硼酸酯，在酸性条件下硼酸酯发生解离，生成苯硼酸和邻苯二酚的机理，将苯硼酸接枝到天然纤维素表面，利用纤维素作为载体，苯硼酸作为吸附功能基团，实现对茶多酚的吸附分离。采用这种方法所制备的吸附材料主要以化学吸附为主，具有吸附速率快，吸附选择性高，吸附剂可重复利用，能耗小等优点，吸附剂片段不易脱落等优点。

本发明主要将纤维素作为反应原料，采用自由基引发接枝共聚的方式，促使纤维素分子链中的糖苷键断开，形成双键，乙烯基苯硼酸中的双键发生自由基聚合，使苯硼酸接枝到纤维素分子链上，制备含苯硼酸的天然纤维素吸附材料。