單寧

縮合鞣質
原圖鏈接  

單寧 (Tannins)，屬於多酚類物質，泛指有足夠的羥基和其他適當官能基（例如carboxyls）的多酚化合物與蛋白質或其他大分子結合成巨大的錯合物。分子量可從500~3000。其味苦澀、有特殊氣味。

化學性

• 是植物中的一種防衛用化學成分，用來封鎖蚜蟲的口腔以收防止蚜蟲的攻擊。
  
• 跟多種含胺基酸和生物鹼會產生沉澱。
  
• 可扮演螯合劑角色，譬如與三價鐵（Fe3+）可產生綠色至紫色的錯合物。單寧也可以與重金屬螯合產生沉澱，當重金屬中毒時，服用單寧相當於飲用牛奶，皆有解毒的功能。
  
• 與蛋白質會產生沉澱。吃紅肉時搭配紅酒，可使紅肉中的蛋白質與紅酒中的單寧作用，減少苦澀感。

分類

粗略可分為三類：

1.水解性丹寧

沒食子單寧（galle－tannin）是屬於以沒食子酸為組成成分之的水解性單寧（hydro－lysable tannin）。水解性單寧是由於水解而產生沒食子酸和芥子酸（eru－cic acid）的化合物，這些酸是和糖以縮酚酸形式結合的。水中溶解度不錯。水解可得到酸和葡萄糖，是最早研究的單寧之一，具有很強的生物和藥理活性，在醫藥、食品、日化等方面具有廣泛的應用。

2.縮合丹寧（condensed tannin）

縮合單寧可在鹽酸環境下加熱處理而聚合成紅色沉澱（櫟鞣紅，phlobaphene），不僅再釀酒用的紅葡萄中有，也是紅樹林植物的顏色由來，其樹皮經提煉可得單寧，為紅色染料。縮合單寧幾乎存在於每一種植物，並且占了葉子乾重的50%，是單寧中含量最多的種類。大多數的縮合丹寧可溶於水，少數是難溶於水的。

3.Phlorotannin

以間苯三酚為基本架構，存於棕色水藻、海藻中。

功用

單寧酸主要富含於中國五子、土耳其子、塔拉果莢、石榴、漆樹葉、黃櫨、金縷梅樹等植物中。其中五子是中國的林特產品，主要分佈於具有獨特氣候、土壤等條件的秦嶺、巴山、武當山等區域，它是由五子蚜蟲寄生在漆樹科鹽膚木屬植物上形成的蟲癭。五子由於蚜蟲種類與寄主不同，外形各異，主要分為肚、角和花三類。其中角含五子鞣質(Gallo tannin)約為65.5～67.5 %，肚約68.8～71.4 %，花類約33.9～38.5 %。

丹寧酸收斂性強，能沉澱蛋白質，生物鹼，因此可作為蛋白質和生物鹼的沉澱劑。單寧酸屬於典型的葡萄糖酰基化合物，其多酚羥基的結構賦予了它一系列獨特的化學特性和生理活性，如能與蛋白質、生物鹼、多醣結合，使其物理化學行為發生變化；能與多種金屬離子發生絡合和靜電作用；具有還原性和捕捉自由基的活性；具有兩親結構和諸多衍生化反應活性等。單寧酸具有獨特的化學特性及特殊的生理和藥理功能，因此在日用化學工業、醫藥工業、食品工業、皮革行業及其他方面獲得了極為廣泛的應用。由單寧酸水解得到的沒食子酸在醫藥、食品、染料、半導體、航空航天等行業的應用更為廣泛。單寧酸能發生多種衍生化反應，可改善單寧酸的親脂性，賦予單寧酸多樣化的應用性能。而且提取單寧酸的原料價廉易得且可再生，其應用方興未艾，開發前景非常廣闊。

應用

在日化工業中的應用

單寧酸對鏈球菌有很強的抑製作用。0.25 g/L的單寧酸可以達到100 %的抑制率。同時，單寧酸還可以抑制牙齦透明質酸酶和膠原酶的活性，因此在牙膏中加入單寧酸可防止牙齦病和牙周炎，具有抗齲齒的功能。單寧酸具有較強的紫外吸收特性，特別是在能量高、破壞力大的遠紫外區(λmax =263 nm ，ε=8350)。此外，單寧酸對易引起皮膚衰老的美拉德反應有很強的抑製作用，所以單寧酸可用作為化妝品中防曬和抗衰老的有效成分。利用單寧酸收斂性所製備的化妝品對於皮膚無刺激性，並具有中等收斂劑的效果，同時也有很好的保濕性。例如將50 g SiO2 、與45 g 濃為10 %的彈性蛋白水溶液混合，再與5 g 濃度為50 %的單寧酸水溶液在40 ℃混合，真空乾燥，磨成粉狀再乾燥，所得到多孔狀彈性蛋白-單寧酸複合物可用作美容護膚組分。另外，單寧酸用在化妝品中還可以改善皮膚顏色，加強血液循環及促進毛髮生長，如中國古代宮廷美容沐浴液配方中常用的元香花乾草，此成分含有單寧酸和黃酮，在其共同作用下可保持細膩白嫩的膚色。含鍺單寧和水溶性鐵鹽可製成黑色染髮劑，採用酸、單寧酸和二胺衍生物製備的自氧化型染髮劑，使用安全，顏色堅牢度高，處理後頭髮自然。

在藥物中的應用

單寧酸的藥理活性是其與生物體的蛋白質、酶、多醣、核酸等相互作用以及單寧酸的抗氧化和與金屬離子絡和等性質的綜合體現。傳統藥方中，含單寧酸為主的五子、兒茶鞣質為主的兒茶膏常因其收斂性作創傷、燒傷表面的止血劑，同時由於它們有一定的抑菌效果，可以保護傷部，防止傷口感染髮炎等。單寧酸還可用作生物鹼和一些重金屬離子中毒時的解毒劑，因為它可與之螯合成沉澱，減少機體的吸收，而單寧酸與細胞外或組織外的鈣離子的絡合，可抵抗平滑肌鈣誘導的收縮，降低血壓，例如用甘油(5份～10 份)、向日葵油(5份～10 份)、單寧酸(1 份～5 份)可以配成速效的降壓藥。單寧酸所具有的抗誘變、抗腫瘤和抗癌的性質，引起了藥學家濃厚的興趣。研究表明，單寧酸和茶單寧對於化學誘變的皮膚、肺、前胃腫瘤有很好的抑製作用。如用單寧酸預處理老鼠的皮膚，可以抑制(±)-7β，8α-二羥基-9α，10β-環氧-7，8，9，10-四氫化苯芘引起的皮膚瘤的早期活性，也能抑制化學誘發SENCAR 老鼠皮膚瘤早期和中期的生長。美國的Gali 等研究了從漆樹葉、五子和塔拉果莢果中提取的單寧酸在老鼠體內的抗癌效果。這些單寧酸都能不同程度地阻礙鳥氨酸脫羧酶的誘導和過氧化物的產生，提高老鼠體內的抗氧和抗癌效果。由於單寧與合成的抗愛滋病毒(AIDS)藥物相比活性較高而毒性較低，關於單寧的抗AIDS 的研究十分引人關注。

在食品工業中的應用

食用單寧酸可作飲料和酒類的澄清劑、穩定劑，還可與植物纖維結合形成固化單寧，作為酒類過濾吸附劑，大豆醬油的去鐵脫色。四川省林科院研製了以植物纖維素為載體、五子單寧酸為配基的固化單寧，用於果酒、白酒生產的除鐵，除鐵效率可達90 %以上。添加五子單寧6 g/100 L 於麥汁和啤酒中，可降低麥汁中高分子區分氮5 mg/100 mL ，減少雙乙酰的生成，使啤酒膠體穩定性和口味穩定性得以提高。單寧酸由於含有酚羥基而具有良好的捕集自由基功能，可用作食品抗氧化劑。如用食品級單寧酸代替SO2 作葡萄酒抗氧化劑，並用氣相色譜分析其中的香味組分，證明單寧酸是良好的葡萄酒防腐劑。但是由於單寧酸具有較強的親水性，雖然在水相中有很強的抗氧化性，但在油相中因溶解度的障礙不能體現其優性。

在皮革中的應用

70 年代以前，塔拉單寧酸主要作為皮革鞣劑。用塔拉單寧酸鞣革，成革輕軟，有彈性，顏色很好，與漆葉相當。實驗表明，塔拉單寧酸的鞣製效果與優良的荊樹栲膠類似。用塔拉單寧酸鞣製的皮革製品，具有色淺，不褪色，質地堅硬，平滑等特點，由於塔拉單寧酸具有良好的鞣性，被推薦為漆葉栲膠、兒茶栲膠、荊樹栲膠的代用品，是很有發展前景的鞣料。而且利用塔拉單寧酸鞣革，僅從果實、果莢或葉中獲得，不必砍伐樹木，其資源可持續利用。

在其他方面的應用

單寧酸在礦石浮選工藝中可以用作含鈣、鎂礦物的有效抑製劑。單寧酸通過化學吸附、氫鍵力及雙電層靜電力等方式與礦物表面作用，在礦物表面與捕收劑發生強烈的競爭吸附，或使捕收劑從礦物表面解析。吸附於礦物表面的單寧酸分子含有大量的-OH 和-COOH ，可以使礦物表面親水。採用十二胺作捕收劑，單寧酸作調整劑，可以使矽灰石和透輝石有效分離，使用Auger 電子能譜研究後發現，透輝石表面Ca2p的結合能比灰石高，單寧酸中的-OH 和水解得到的-COO-更易於和透輝石表面的Ca2 +結合。方夕輝等利用單礦物研究了單寧酸、次氯酸鈣以及它們的組合藥劑對黃鐵礦、黃銅礦浮選行為的影響，結果表明，在pH 9 .5 左右，單寧酸和次氯酸鈣的組合藥劑在工藝上是可行的，能夠實現低鹼條件下銅硫分離。此外單寧酸還是濕法提取鍺工藝中最優良的沉澱劑，沉鍺率能達到90 %以上。

根據單寧酸與許多金屬離子螯合的性質，單寧酸可用於鍋爐和熱交換器的除垢劑。單寧酸與水中的Ca2 +、Mg2+發生絡合，從而降低水的硬度，起到鍋爐內水軟化的作用，其絡合物可進一步形成粒度很大的泥垢沉積下來，隨排污排出。此外，單寧酸還可以與金屬管壁形成一層緻密的薄膜使其鈍化，起到了保護的作用，防止了管道和鍋爐的腐蝕。水處理中，單寧還可用於淨化含蛋白質和表面活性劑廢水，使之生成絮凝物沉澱再除去，以降低COD，避免水中蛋白質類有機物發出惡臭。單寧也可回收水溶液中的超細貴金屬粉末，如含3 g/L銀粉的污水用10 g/L 明膠、10 g/L 單寧酸處理，攪拌、靜置過濾，濾餅乾燥加熱至900 ℃分解可得到純度為90 %的銀。

單寧酸，沒食子酸等可作為保護工業、建築、水運工具和海港設備所用鐵金屬(鐵、鋼)的防銹、防腐劑。單寧酸分子中的鄰位酚羥基可與鐵鏽中Fe3 +反應，生成黑色穩定緻密的螯合物-單寧酸鐵，它牢固地覆蓋在鋼鐵表面，從而阻止鏽蝕的發展，而且單寧的吸氧能力也起著阻止鋼鐵表面的氧化作用，還可以抑制噬鐵細菌的繁殖。王濟奎等用單寧酸溶液處理A3 鋼表面，獲得了具有明顯耐腐蝕性的均勻藍色膜，適宜的工藝條件為濃度4 g/L，溫度20 ，pH3 .5 ，處理時間60 秒。用掃描電鏡發現，單寧酸和Fe3 +形成了非晶態的、具有網狀結構的配合物膜，其膜層均勻，色澤艷，具有很好的應用前景。