氟是人体重要的微量元素之一,参与人体的许多生命活动,但人体摄入氟过多易引起氟斑牙、氟骨症等氟中毒病变,严重影响人体健康。人体摄入氟主要来源于饮食,尤其是自然界中一些特殊的聚氟动植物。茶树是少有的富氟植物,且氟主要集中于叶片中,前期研究表明茶叶中多糖有聚氟特性。为研究茶多糖对氟的吸附特性,本实验分析了多糖组成可能对吸附氟的影响,研究了在不同温度、氟添加量、不同pH下多糖对氟化钠氟的吸附情况,可能的吸附机理,为进一步明确茶树聚氟机理及今后茶叶降氟提供理论参考。主要研究结果如下:1.多糖组成与氟的结合特性就不同纯度多糖组成、氟含量及添加氟对多糖吸附氟的影响进行了分析,结果显示:粗多糖经脱蛋白处理后,中性糖、糖醛酸含量上升,氟含量大幅下降,脱色后多糖中性糖含量有所下降、糖醛酸有所增加,氟含量变化较小。不同纯度多糖添加氟化钠后,氟含量都大幅增加,粗多糖氟含量增加到了近6倍,脱蛋白多糖和脱色多糖氟含量则增加了近5倍,分别达到11089.0mg/kg、858.0 mg/Kg和858.1 mg/Kg。茶多糖吸附氟离子的能力与多糖的组成有关,蛋白质在多糖结合氟中起到较重要的作用。茶多糖中含较多的Ca2+,Mg2+,Mn2+,Fe3+,Al3+等金属离子,以Al3+的含量最高(23533.2 mg/kg)其次是Mn2+(4193.5 mg/kg),经脱蛋白处理后,二者都急剧下降。在茶多糖的纯化过程中,Al3+、Mn2+和Fe3+的变化规律与氟的变化规律一致,相关系数在0.8以上;Mg2+、Ca2+则与氟含量呈负相关。说明了 Mn2+、Fe3+、Al3+可能主要存在蛋白质中,并在茶多糖与氟结合中起着重要的作用。通过扫描电镜观察:粗多糖脱蛋白和脱色后,由疏松的分枝棒状结构变为致密的片状或孔洞状。吸附氟后多糖变为致密的片状,短棒状,且表面较光滑。多糖热特性分析表明脱蛋白多糖和脱色多糖有两次大的质量损失过程,粗多糖有三次大的质量损失过程,说明结构发生了较大变化;添加氟处理后,多糖质量损失速率最大时对应的温度有差别,质量损失过程未实质性变化,说明多糖结构变化较小。2.温度及氟离子加入量对多糖结合氟的影响多糖分别在不同温度下,添加不同浓度的氟化钠进行吸附,分析多糖吸附氟离子特性、结构及形貌特征变化,结果表明:吸附温度和添加氟量对多糖吸附氟离子有显著影响,温度对多糖结合氟的影响不尽相同,40 ℃下多糖吸附氟的能力最强,其次是100 ℃;随着氟添加剂量的增加,多糖吸附氟量增加,当添加剂量达到多糖剂量3倍后,多糖吸附氟量不再增加。通过Langmuir和Freundiich等温吸附方程对实验吸附数据进行拟合,结果表明:多糖对氟的吸附特性更符合Langmuir方程,除70 ℃条件下R2在0.64外,其他温度条件下都在0.88以上。分配因子RL计算结果显示均大于0小于1,茶多糖吸附氟为有利的吸附。运用红外光谱、差示扫描、扫描电镜分析多糖在不同温度下吸附氟前后结构的变化。从多糖的红外光谱图中得出羟基和氨基在茶多糖吸附氟中起着重要作用,其次是羧基。通过扫描电镜,不同温度下添加氟处理后,与脱蛋白和脱色多糖变化一致,表面变为致密的片状,短棒状,且表面较光滑。3.不同pH条件对多糖结合氟的影响分析了不同pH条件下多糖吸附氟离子的变化,结果表明:多糖在微酸性条件下相对稳定,在强酸强碱条件下不稳定;加氟后,除中性条件及pH 2条件下,多糖对氟有一定吸附作用外,其他条件下,多糖氟含量相对对照则显著下降。酸碱条件下,多糖不仅失去吸附能力,而且由于结构的变化导致自身氟游离出来而流失。4.多糖与氟的动态结合分析了多糖在40 ℃、55 ℃、70 ℃、85 ℃、100 ℃下吸附氟离子的动态变化,结果表明:不同温度下,多糖结合氟离子的能力不同,但整体变化趋势一致。在最初阶段,多糖吸附氟离子的能力骤增,随着吸附时间的增加,多糖结合氟离子的量反而逐渐降低,在3 h左右多糖与氟离子的结合达到稳定状态。说明多糖很容易吸附大量氟离子,但多数不稳定,可能只是一种松散的聚集。