茶多酚提取制备技术.doc

分离工程 期末论文茶多酚的提取制备技术Exaction and producting of tea polyphenols学 院： 化学工程学院 专业班级： 化学工程与工艺 化工081 学生姓名： 张浩 学 号： 050811121 指导教师： 戴卫东（副教授） 期末论文中文摘要茶多酚的提取制备技术摘 要：介绍了工业提取制备茶多酚主要方法的基本原理、工艺流程和特点 以及新技术在茶多盼提取制备中的应用,中国的茶叶资源十分丰富，在茶叶生产过程中会产生大量修剪叶和和滞销的粗茶叶，如果从中提取出茶多酚，叶儿素等，不仅提高了茶叶生产的经济效益，而且对开发新型保健品和药物都有重要意义。关键词：茶多酚; 提取制备; 技术; 工艺流程期末论文外文摘要Exaction and producting of tea polyphenolsAbstract: Preparation of polyphenols in industrial extraction of the main principles of the method, process and technology characteristics and extraction of tea polyphenols in the preparation of the application, Chinese tea is rich in resources, in the tea production process will produce a large number of leaf pruning And the rough and poor sales of tea, if extracted from the tea polyphenols, leafless and other factors, not only improve the economic benefits of tea production, but also the development of new health products and drugs are importantKeywords:tea polyphenols; extraction; technology process1.引言茶多酚是茶叶中的主要生理活性物质, 占茶叶干重的18 %一36 % 。茶多酚是多经基酚类衍生物的总称, 包括儿茶素( 黄烷醇类) 、黄酮、黄酮醇类、花青素、花白素类酚酸类等成分, 其中又以儿茶素为主, 占多酚类总量的70 %一80 % 。儿茶素中, 又以醋型儿茶素类含量最为丰富, 是茶叶保健功能的首要成分l 。茶多酚作为一类新型无毒的天然抗氧化剂199 0 年被列为食品添加剂( GB 124 93 一90 ) , 并被广泛使用。现代科学研究表明, 茶多酚具有许多生理活性和药理作用, 如抗氧化、抗辐射、抗菌消炎抗病毒、抗癌、抗突变降血糖、降血脂、预防肝脏及冠状动脉粥样硬化、清除自由基等o茶多酚作为生物抗氧化剂, 已广泛应用于食品加工、医药保健和日用化工等领域, 具有广阔的应用前景, 是一类极具开发价值的天然产物。因此, 开发高效安全的茶多酚提取方法具有重要意义。2、茶多酚提取制备方法茶多酚的提取制备方法, 主要有工业化生产较成熟的有机溶剂萃取法和金属离子盐沉淀法, 以及近年来开始工业化应用的柱层析法。1.1.溶剂萃取法有机溶剂萃取法是较传统的方法, 主要是根据儿茶素易溶于水 甲醇、乙醇 丙醇和乙酸乙醋等, 不溶于氯仿、苯等有机溶剂的特性, 利用茶多酚和茶叶中其他成分在不同溶剂中溶解度的差异进行分离。常用溶剂萃取法提取制备茶多酚的工艺流程为: 茶叶浸提斗过滤一滤液浓缩一除杂质弓乙酸乙酷萃取升回收溶剂斗干燥一茶多酚产品。传统工艺中常用热水作为浸提溶剂, 但是, 随着温度的升高, 儿茶素易氧化形成初级产物, 然后继续聚合形成联苯酚醒类物质, 再进一步氧化生成茶色素。有研究表明, 采用乙醇、氯仿等作为提取溶剂, 可以延缓茶多酚的氧化 。虽然文献中的优化条件不完全相同, 但有机溶剂的浓度用量、溶液的p H 值、提取的时间与温度等, 是影响茶多酚萃取率和纯度的重要因素。对于有机溶剂萃取法, 利用酶先对茶叶进行处理, 再用有机溶剂萃取, 可使茶多酚损失减少, 提取率显著提高。潘丽军等的研究表明, 由于茶叶中含有的果胶会影响茶多酚在有机相和水相中的分配比, 向萃取体系中加人果胶酶, 能明显改善萃取体系的萃取速率和传质系数, 提高茶多酚的萃取率4l 。向萃取体系中加人Na ZSO、溶液, 可增加有机相和水相的极性差别, 缩短茶多酚的提取时间。一般来说, 茶叶提取液中还含有纤维素、茶色素咖啡碱等杂质。去除杂质的方法主要有: 用氯仿去除咖啡碱、石油醚除色素、低温静止除沉淀等。用柠檬酸等有机酸洗涤茶叶提取液, 可使茶多酚中咖啡碱的含量降至1%左右, 但茶多酚损失较多。有机溶剂萃取法制备茶多酚, 工艺已趋成熟, 实现了工业化生产, 但是,精品的生产须经反复除杂精制, 需要用的有机溶剂量较大。生产中使用的有机溶剂, 部分存在回收困难能耗较大、生产成本较高、有毒性等问题, 如工艺处理不当,产品可能存在有机溶剂的残留。1.2.金属离子沉淀法茶多酚在一定条件下可与某些金属离子络合生成结晶性沉淀, 使其从浸提液中分离出来, 与茶叶浸提液中的咖啡碱、单糖、氨基酸等组分分离, 从而制备茶多酚。该法制备茶多酚的主要步骤为: 茶叶经热水浸提后, 调节p H 值, 加人沉淀剂形成茶多酚与金属离子的沉淀物, 沉淀经酸转溶和乙酸乙醋萃取, 干燥后可得茶多酚产品。常用的离子沉淀剂有A1 3+ 、Ca Z + 、Fe 2+ 、zn Z十、Ba 2+ 等多种离子, 其中zn 2+ 、A1 3 +是茶多酚得率较高的弱酸性沉淀剂, 但存在于产品中的A1 3+ 易引发老年性痴呆症, 故多选用zn 升为沉淀剂。余兆祥等采用Zn 离子和A1 3+ 的复合沉淀剂提取低档绿茶中的茶多酚, 获得了纯度大于10 %的淡黄色茶多酚晶体, 提取率为10 .4 % , 较单一沉淀剂高约1%。金属离子沉淀法制备茶多酚, 在茶叶浸提液中加人沉淀剂即可得到茶多酚与金属离子的结晶性沉淀物, 因而不需浓缩浸提液, 可在一定程度上降低能耗; 同时, 该方法选择性强, 产品纯度较高, 无须使用大量的氯仿等有毒有机试剂, 成本低。但是, 该方法需在碱性条件下进行, 再以酸转溶, 大量酸碱溶液的利用, 导致废液、废渣、废水处理量大, 对环境污染大; 此外, 茶多酚容易被氧化而损失较大。综合来看, 虽然该方法生产的茶多酚产品中, 咖啡碱含量低,但因使用重金属盐作沉淀剂, 产品中重金属离子残留高, 而金属离子有一定的毒性, 达不到食品工业标准, 限制了产品的应用。1.3 . 柱层析法柱层析法的原理是利用样品中组分在两相之间的分配系数不同, 而达到分离的目的。常采用硅胶、氧化铝、活性炭聚酸胺凝胶、离子交换树脂和大孔吸附树脂等固态物质作为载体。根据所采用的树脂类型的不同, 可分为吸附柱分离法、离子交换柱分离法和凝胶分离法。该方法的一般工艺流程为: 茶叶浸提升过滤斗滤液超滤升树脂吸附汁乙醇洗脱升回收乙醇一干燥。茶多酚产品。该方法用于提取茶多酚, 工艺简单能耗较低、安全, 有利于实现大规模生产, 以乙醇作为有机溶剂, 也有无毒，易回收、残留低对环境无污染等优点; 选择出适用于分离的树脂材料, 具有机械强度好解吸和再生容易、使用寿命长成本低的优点。柱层析法因其较好的分离效果, 已成为新的研究热点, 广泛用于生化物质分离上, 但生产周期相对较长。树脂法分离制备茶多酚得到了广大学者的关注和研究,制品中儿茶素的含量和提取率均较高。徐向群等进行了膜分离一吸附树脂法制取茶多酚的试验, 通过对4 种阴离子交换树脂和16 种吸附树脂的研究, 证实国产9 2一2 与92 一3 树脂对茶多酚具有较强的吸附能力和良好的解吸性能日。萧伟祥等利用大孔吸附树脂层析法从茶叶中制取茶多酚, 研究了树脂层析法生产茶多酚的工艺及其参数, 利用CH ZCI : 洗脱咖啡碱, 80 % 乙醇溶液洗脱茶多酚, 成功制取了低咖啡碱的茶多酚制品8j 。高彦华等人研究了树脂法纯化茶多酚的工艺, 纯度为35 % , 浓度为s m g/ m L 的茶多酚经H 10 20 树脂吸附, 吸附率达80 . 3 % , 依次用蒸馏水和10 % 的乙醇溶液洗脱除杂后, 用80 % 乙醇洗脱, 洗脱率达83 . 5 % , 洗脱液过滤后, 经喷雾干燥得到纯度为98 % 以上的茶多酚产品网。聚酞胺在层析上用途广泛, 且使用后经5 % Na OH 洗涤即可再生利用。杨爱萍等人采用聚酞胺柱层析对两种茶样进行提取、分离, 通过实验比较得出茶多酚的最佳提取分离工艺为: 茶叶用7 0% 乙醇70 浸提, 浸提液减压蒸馏回收乙醇, 冷冻离心, 取上清液过聚酸胺层析柱, 用氨水调节pH 至8. 5 的7 0% 乙醇洗脱, 洗脱液减压浓缩, 低温冷冻干燥, 得棕黄色固体, 产品中茶多酚含量在98 % 以上1 切。2、新技术在茶多酚提取制备中的应用随着科学技术的发展, 新技术也开始应用到茶多酚的提取制备中, 有些方法仍处于实验室研究阶段, 有些则已经在生产中得到应用。茶多酚提取制备方面的新技术, 近年来较为突出的有超临界流体萃取法, 以及在浸提阶段应用超声波和微波辅助提取法等新方法。2.1.超临界流体萃取法超临界流体萃取法( S F E ) 是一种新型分离技术, 在提取茶多酚方面非常有应用前景。该方法是用介于气体和液体之间的流体作溶剂, 在略超过或靠近临界温度与压力的条件下进行萃取, 压力与温度的细微变化都会引起流体密度的大幅度改变, 流体也极易渗透到样品中, 使萃取组分通过分配扩散作用而充分溶解, 把某些天然产物组分提取出来, 然后再降低载气的压力或提高载气的温度, 使其溶解能力降低, 目标提取物将被分离出来并与载气分离, 从而达到提取的目的。C O2 是最常用的超临界流体, 具有萃取温度低无毒无害、不污染环境等优点, 并且在萃取中易消除。茶多酚在超临界流体萃取过程中不易氧化, 产品纯度很高, 精品经简单精制即可达95 % 以上, 适用于医药食品添加剂等产品的应用。该方法制备茶多酚的工艺流程为: 茶叶经超临界流体萃取升茶多酚粗品、纯化。高纯度的茶多酚产品。该技术的优点在于萃取速度快、效率高、溶剂耗量少无残留, 热敏性的化合物在萃取过程中不会氧化、分解而变质。但是,该法用于提取茶多酚, 由于茶多酚在超临界CO: 中的溶解度较小, 加人极性改性剂后的一次提取率仍很低, 并且固定设备投人成本高。2.2.超声波浸提法近几年, 超声波和微波等辅助技术也开始应用于茶多酚的提取, 尤其是结合溶剂法、沉淀法和树脂吸附法用于提取制备, 取得了较好的成效, 能大大减少茶多酚浸提所需时间,提高浸提效果, 避免茶多酚在长时间高温下氧化的可能, 使得率和产品质量都有很大提高。超声波浸提技术, 是依靠超声波的机械粉碎和空化作用, 利用液体空穴的形成、增大和闭合, 产生极大的冲击波和剪切力, 使细胞破碎释放出胞内物。该法用于提取, 具有时间短、温度低、提取率高等优点。目前超声波提取方法, 多限于单频超声, 而复频超声除基频外, 还出现了倍频波、和频波及差频波,使产生的声场更加均匀。曹雁平等用双频复合超声提取绿茶中的茶多酚, 在浓度、提取率和提取速率方面都优于单频超声法 。郑尚珍等研究了超声波提取茶多酚的工艺条件, 用p H 为1一2 的80 % 乙醇溶液, 超声处理40 60 m in ,产品得率比常规溶剂提取法提高约30 %代2.3.微波法该法的基本原理, 是利用分子在微波场中发生高频的运动, 扩散速率增大, 从而将茶多酚等浸提物在微波的作用下快速浸取出来。利用微波辅助浸提, 可缩短浸提时间, 避免了茶多酚的氧化, 有效地保护原料中的活性成分。汪兴平以水为介质, 对绿茶进行微波处理3 m in , 浸提2 次, 茶多酚浸出率达到90 . 5 % , 其中儿茶素组成与用沸水提取住孙的结果相近。为提高茶多酚的提取率, 也可以根据样品的情况联用几种提取方法。如汪兴平等以水为介质, 绿茶茶末经微波浸提联合溶剂浸提和A1 3 +沉淀法, 考察了料液比、浸提时间与温度、pH 值、沉淀剂用量酸转溶条件及咖啡碱萃取条件中各因素对提取效果的影响, 建立了从茶叶原料中同时获得茶多酚 茶多糖、咖啡碱3 种产品的工艺, 制备率分别为1.8% 、1.5% 和1.2%，效果明显优于单一溶剂法和沉淀法，但制备的茶多酚主要含EGC,EGCG,ECG,等三种茶素。3 结语综上所述，根据茶多酚的结构特性，溶解度及络合性能及理化性质，可以采用溶剂萃取法，沉淀法，吸附法等多种方法提取制备茶多酚。在选择方法时，应根据实际情况和各种方法的特点进行选择，同时也可以几种方法联用，还可采用多产品的复合工艺，在提取茶多酚的同时进行咖啡碱，茶多糖，茶色素等有效成分的提取。中国的茶叶资源十分丰富，在茶叶生产过程中会产生大量修剪叶和和滞销的粗茶叶，如果从中提取出茶多酚，叶儿素等，不仅提高了茶叶生产的经济效益，而且对开发新型保健品和药物都有重要意义。参考文献1，宛晓春，茶叶生物化学（第三版