學習重點 由組成與鍵結辨認鞣質:水解型以醣與酚酸之間的酯鍵為重點;縮合型以黃烷醇單體之間的碳-碳鍵為重點。 掌握五倍子、沒食子與訶子的成分類別,沒食子酸的結構,以及鞣質的收斂用途。 理解原花青素與兒茶素的關係,區分一般水解、酸性加熱反應與鞣紅生成。 記住綠茶代表性多酚為 EGCG;可可後熟形成暗紅棕色物質的前驅物為表兒茶素。 核心觀念 一、鞣質的共同性質與用途 鞣質(tannins,又稱單寧)是一群能與蛋白質結合的多酚類成分,入口會產生收斂感。能與蛋白質結合,是收斂用途及皮革鞣製的基礎。讀到生藥含大量鞣質,應聯想到多酚、蛋白質結合與收斂作用。 沒食子含大量鞣酸(tannic acid),可作收斂劑,並應用於皮革工業。鞣酸屬沒食子鞣質類,不要與單一小分子的沒食子酸(gallic acid)混為一談。 訶子(Terminalia chebula)也是富含鞣質的代表藥材,所含成分以水解型鞣質為主。問其主要成分類別時,應選鞣質(tannins),不是生物鹼、配醣體或萜類。 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Hydrolyzable tanninsCondensed tannins 主要組成多元醇核心(常為葡萄糖)與酚酸形成的酯多個黃烷醇單體,主要為 flavan-3-ol 關鍵鍵結酚酸與核心之間的酯鍵單體之間主要為碳-碳鍵,部分另具醚鍵 是否含醣通常含醣核心(葡萄糖)醣不是必要結構 水解特性酯鍵可被酸、鹼或酵素水解,釋出酚酸與醣不能經一般水解拆成簡單分子;遇酸等水解劑反而進一步縮合成不溶性鞣紅 重要類型沒食子鞣質、鞣花鞣質原花青素類 代表性成分或來源五倍子的 gallotannin、沒食子的 tannic acid、訶子由兒茶素、表兒茶素構成的寡聚物或聚合物,見於茶、可可等 水解型的判斷核心是「酚酸與醣等核心以酯鍵結合」;縮合型則是「黃烷醇單體彼此以碳-碳鍵相連」。分子上羥基很多,不代表一定含醣。羥基多與帶有醣基是兩回事。 三、五倍子、沒食子酸與水解產物 五倍子富含沒食子鞣質(gallotannin),結構是葡萄糖核心連接多個沒食子醯基。問五倍子 gallotannin 所含的醣,答葡萄糖(glucose),不是 arabinose、fructose 或 rhamnose。問其水解後產生的酚酸,答沒食子酸(gallic acid)。 沒食子酸是3,4,5-三羥基苯甲酸,苯環上直接連著三個羥基,所以有三個酚羥基。羧基中的羥基不屬於酚羥基,計算時不能算進去。 水解型鞣質並非都只產生沒食子酸。沒食子鞣質水解會釋出沒食子酸;鞣花鞣質中的相關結構水解後,可進一步形成鞣花酸(ellagic acid)。題目若明確指定五倍子,就鎖定葡萄糖與沒食子酸。 四、縮合型鞣質、原花青素與鞣紅 原花青素(proanthocyanidins)屬縮合型鞣質,單體大部分為 flavan-3-ol,例如兒茶素(catechin)與表兒茶素(epicatechin),並具有抗氧化作用。「catechin 不屬於縮合型鞣質的單體」是錯誤敘述。 縮合型鞣質的單體之間主要以碳-碳鍵連接,無法像酯鍵一樣被一般水解切開。因此,「加熱處理後單體間碳-碳鍵容易斷裂」不符合其結構特性,屬於錯誤敘述。 以酸等水解劑處理時,縮合型鞣質會進一步縮合,形成紅褐色、不溶性的鞣紅(phlobaphenes)。生成鞣紅正是縮合型鞣質的特徵,並不代表它被水解成簡單分子。另外,原花青素在特定的強酸加熱條件下,可生成花青素類有色產物。這是特定條件下的反應,不能延伸成「一般加熱就容易斷鍵」。 醣不是縮合型鞣質的必要結構。「化合物本身含有醣基」不能當作這一類的正確敘述。 五、綠茶兒茶素與植化素來源 綠茶的主要機能性成分是兒茶素類多酚,代表成分為(−)-epigallocatechin gallate,簡稱 EGCG,中文稱表沒食子兒茶素沒食子酸酯。EGCG 是兒茶素與沒食子酸形成的酯,具有抗氧化等保健作用。 辨認食物植化素時,要把成分和來源一起記: 綠茶:兒茶素、EGCG 大豆:異黃酮(isoflavones) 番茄:茄紅素(lycopene) 沒食子酸雖是 EGCG 結構的一部分,但不能取代 EGCG 作為綠茶養生功效的代表成分。 六、可可豆後熟的多酚氧化 可可(Theobroma cacao)的種子在發酵與熟成(curing)過程中,細胞結構被破壞,多酚因此接觸到多酚氧化酶與氧氣。表兒茶素(epicatechin)等多酚先被氧化成醌類,再進一步聚合,形成暗紅棕色色素,種子也由白色轉為暗紅棕色,之後再碾壓製成巧克力。 因此,這個暗紅棕色素的前驅物是epicatechin。可可鹼(theobromine)與咖啡因(caffeine)雖然也存在於可可中,但屬於甲基黃嘌呤類生物鹼,不是多酚氧化色變的前驅物。芝麻酚(sesamol)則是芝麻的成分,與可可無關。 常考陷阱 「縮合型鞣質可水解成簡單分子」:這是把兩類鞣質搞混。能水解的是含酯鍵的水解型;縮合型以碳-碳鍵相連,不易水解。 「縮合型經水解劑處理形成 phlobaphenes」:這是正確敘述,生成不溶性鞣紅正是縮合型的特徵,不要誤判為錯誤。 「原花青素加熱後單體間碳-碳鍵易斷裂」:錯誤。碳-碳鍵穩定,不要與特定強酸加熱反應混為一談。 「縮合型本身含醣基」、「catechin 不是其單體」:兩者皆錯。醣不是縮合型的必要結構,兒茶素正是其構成單體。 「五倍子水解產生 catechin 或 p-coumaric acid」:錯誤,這是把沒食子鞣質和其他多酚搞混。五倍子應連結 glucose 與 gallic acid。 「沒食子酸有四個酚羥基」:錯誤,誤把羧基的羥基算進去,正確為三個。 「沒食子的收斂成分為 caffeic acid、chicoric acid 或 diphenic acid」:應選 tannic acid。訶子的主要成分類別也是 tannins,不是 alkaloids、glycosides 或 terpenoids。 「綠茶選 gallic acid、異黃酮或茄紅素」:要依來源判斷,綠茶鎖定 EGCG。 「可可變色選可可鹼或咖啡因」:這兩者是生物鹼,不是色素前驅物。色變來自多酚氧化,答 epicatechin。 記憶口訣 「水解看酯鍵,縮合看碳鍵;縮合遇酸變鞣紅,不水解也不含醣。」 「五倍葡萄配沒食,沒食三酚別多算;沒食鞣酸能收斂,訶子主成也是鞣。」 「綠茶記 EGCG,可可變紅表兒茶。」