學習重點 鞣質屬於多酚類化合物(polyphenolics)。它能與蛋白質結合而沉澱,這是收斂性的基礎。 水解型鞣質以酯鍵連結酚酸與糖(多元醇),縮合型鞣質以黃酮類單元(flavan-3-ol)縮合而成。要能依此判斷各成分屬於哪一型。 熟記代表生藥的分類:五倍子、Japanese gall、沒食子與金縷梅鞣質屬水解型;茶葉、葡萄籽、檳榔與 Pycnogenol 連結縮合型。不要把富含鞣質的收斂生藥一律歸為縮合型。 分辨沉澱對象與呈色試劑。明膠、生物鹼、重金屬能使鞣質沉澱,葡萄糖不會;三價鐵鹽會呈藍黑色或墨綠色,氨水不是典型呈色試劑。 核心觀念 一、鞣質的化學屬性與收斂性 鞣質又稱單寧(tannins),廣泛存在於植物界,化學上屬於多酚類(polyphenolics),不是醣苷、複合多醣或萜類。天然鞣質萃取物常是多種成分的混合物,通常不易結晶。但「常為混合物」不代表無法分離,仍可從萃取物中分離、純化出結構明確的單一成分。 鞣質具有多個酚性羥基,可與蛋白質結合。在適當條件下,兩者會形成不溶性複合物而沉澱。唾液蛋白質與鞣質作用時,口腔會有乾澀、緊縮的感覺,這就是收斂性(astringency)。鞣質能用來鞣製皮革,也是因為它會與皮革蛋白質結合。 接觸物質反應與判斷重點 明膠(gelatin)明膠是蛋白質,可與鞣質結合而產生沉澱,常用於鞣質檢出。 生物鹼(alkaloids)可與鞣質形成難溶性複合物(鞣酸鹽),產生沉澱。 重金屬離子(heavy metals)可與鞣質作用,形成難溶性產物。 葡萄糖(glucose)不會使鞣質水溶液產生沉澱。 鞣質曾作為生物鹼中毒的解毒劑,原理是使生物鹼沉澱、減少吸收。考試要掌握的是這個反應原理;這項歷史用途不等於現代的中毒處置建議。 二、水解型與縮合型鞣質的結構比較 比較項目水解型鞣質縮合型鞣質 英文名稱Hydrolyzable tanninsCondensed tannins,又稱 nonhydrolyzable tannins 主要結構酚酸與多元醇(常為葡萄糖)以酯鍵結合由 flavan-3-ol 等黃酮類單元以碳-碳鍵連結的聚合物 水解特性酯鍵可被酸、鹼或酵素(如 tannase)水解,產生酚酸與糖不易水解成糖與酚酸;遇酸、加熱會進一步縮合成紅褐色不溶物 phlobaphenes 重要相關成分Gallic acid、hexahydroxydiphenic acid(HHDP)、ellagic acid、galloyl glucose(如 1,3,4,6-tetragalloylglucose)、hamamelitanninCatechin(flavan-3-ol)、proanthocyanidins、leucoanthocyanidins(如 leucocyanidin)、phlobaphenes 與三價鐵鹽呈色藍色至藍黑色綠色至墨綠色(綠黑色) 水解型鞣質可再分為兩類: 沒食子鞣質(gallotannins):水解後得到沒食子酸(gallic acid)及糖。 鞣花鞣質(ellagitannins):水解後得到六羥基聯苯二甲酸(hexahydroxydiphenic acid,HHDP)。HHDP 容易內酯化,形成鞣花酸(ellagic acid)。 因此水解型鞣質水解後可得到酚酸(phenolic acids),gallic acid、HHDP 與 glucose 都是水解型的關鍵字。 縮合型鞣質的代表為原花青素(proanthocyanidins)。兒茶素(catechin)屬於黃酮類(flavonoid)中的 flavan-3-ol,是縮合型鞣質的構成單元。兒茶素本身具收斂作用,與鐵鹽試劑呈綠色反應。它與水解型鞣質的組成無關,不要和 gallic acid 混淆。 Leucocyanidin 屬於 leucoanthocyanidins(flavan-3,4-diol),是縮合型鞣質的相關前驅成分,具有抗氧化作用。Phlobaphenes(鞣紅)是縮合型鞣質經酸或加熱形成的紅褐色不溶性產物,因此也歸屬於縮合型。 三、代表生藥與成分的分類 生藥或成分分類與必記特徵 五倍子(Chinese gall)含水解型鞣質的收斂劑。所含 tannin 主要是沒食子醯化程度不同的 galloyl glucose 混合物。 Japanese gall與五倍子同類,主要含水解型鞣質。 沒食子(gall)來源為Quercus infectoria 的蟲癭,富含水解型鞣質。 Hamamelitannin(金縷梅鞣質)屬於水解型鞣質。糖核心是金縷梅糖(hamamelose),上面接沒食子醯基。不要因為核心不是葡萄糖就排除它。 1,3,4,6-Tetragalloylglucose葡萄糖上接四個沒食子醯基,屬水解型結構,與縮合型無關。 茶葉(tea leaf)、葡萄籽(grape seed)、檳榔(areca nut)主要含兒茶素類或原花青素,屬縮合型。 Pycnogenol富含原花青素的松樹皮萃取物,屬縮合型。 四、鐵鹽呈色與沉澱反應要分開記 鞣質的酚性羥基能與三價鐵鹽(ferric salts),例如氯化鐵,形成有色配合物。呈色依類型不同: 水解型呈藍黑色。 縮合型及兒茶素呈綠色至墨綠色。 題目問「與 tannin 形成墨綠色的試藥」時,答案是鐵鹽。 其他選項的判斷: 明膠產生的是沉澱,不是呈色。 鐵氰化鉀(potassium ferricyanide)不是鞣質典型的墨綠色呈色試劑,不要和三價鐵鹽混為一談。 「鞣質與氨水作用呈深藍色」是錯誤敘述。氨水不是鞣質的典型呈色鑑別試劑。 常考陷阱 「鞣質屬醣苷、多醣或萜類」:錯。鞣質的化學屬性是多酚類。水解型雖然有糖核心,鞣質整體仍不能歸為醣苷或複合多醣。 「無法自 tannin extracts 中分離出單一成分」:錯在「無法」。萃取物是混合物,但可以分離出個別成分。「廣泛存在於植物界」「為多酚類混合物」「不易結晶」都是正確敘述。 「五倍子為含縮合型單寧的收斂劑」:收斂用途正確,但分類錯誤。五倍子含水解型的 galloyl glucose 混合物。 「五倍子的 tannin 主要由 catechin、proanthocyanidin 或 leucocyanidin 組成」:這三者都屬縮合型,正確答案是 galloyl glucose。 「Catechin 是水解型鞣質的組成單元」:錯。兒茶素屬 flavonoid(flavan-3-ol),是縮合型的單元。題目問「與 hydrolyzable tannin 無關者」時,選 catechin。兒茶素「具收斂作用」「與鐵鹽呈綠色」都是正確敘述。 「Proanthocyanidin、leucocyanidin、pycnogenol 屬水解型」:三者都屬縮合型。四個選項中屬水解型的是 hamamelitannin。 「Nonhydrolyzable tannins 與 tetragalloylglucose 有關」:錯。名稱有「galloyl+glucose」就是水解型。flavan-3-ol、phlobaphenes、leucocyanidin 則都與縮合型有關。 「茶葉、葡萄籽、檳榔主要含水解型鞣質」:錯,三者屬縮合型。四個選項中選 Japanese gall。 「水解型含葡萄糖,所以葡萄糖會使鞣質沉澱」:結構中有糖核心,與外加的糖會不會造成沉澱是兩件事。明膠、生物鹼、重金屬會沉澱,葡萄糖不會。 「鞣質與氨水作用呈深藍色」:錯誤敘述。「與蛋白質結合產生沉澱」「曾作生物鹼中毒解毒劑」才是正確敘述。 「leucoanthocyanidins 具抗氧化作用」「沒食子源自 Quercus infectoria 蟲癭」「水解型水解產生 gallic acid 或 HHDP」:這三項都是正確敘述,不要誤選。 記憶口訣 「水解看酯鍵,沒食子醯接糖;倍子沒食金縷梅,全是水解一家人。」 五倍子、Japanese gall、沒食子、hamamelitannin、galloyl glucose,對應 gallic acid、HHDP,都屬水解型。 「縮合認兒茶,原花青素同一家;茶葉葡籽檳榔碧,鞣紅也歸它。」 catechin、flavan-3-ol、proanthocyanidin、leucocyanidin、Pycnogenol、phlobaphenes,都屬縮合型。 「明膠、生鹼、重金沉,葡萄糖不跟著沉;鐵鹽水解藍黑、縮合墨綠,氨水不呈藍。」 沉澱對象與呈色試劑分開記,看到「墨綠色」就選鐵鹽。