茶多酚的研究与应用.ppt

茶多酚的研究与应用,黎晓，宋新乐,茶叶,茶属双子叶植物，约30属，500种，分布于热带和亚热带地区，我国有14属，397种，主产长江以南各地。,茶叶基本成份,茶多酚类：俗称茶单宁,是茶叶特有成份，具有苦、涩味及收敛性。咖啡因：带有苦味，是构成茶汤滋味的重要成份。矿物质：茶中含有丰富的钾、钙、镁、锰等11种矿物质。维生素：1、类胡萝卜素2、B群维生素及维生素C其他成份,茶多酚的概述,定义：茶多酚是茶叶中儿茶素类、丙酮类、酚酸类和花色素类化合物的总称。学名：Teapolyphenol简称：TP别名：茶鞣质、茶单宁物理性状：1、外观：淡黄色至茶褐色的粉末或晶体。2、易溶于水及有机溶液，味苦涩。稳定性：在PH4-8稳定。遇强碱、强酸、光照、高热及过渡金属易变质。最高耐热温度在1个半小时内，可达250左右，在三价铁离子下易分解。,成分：茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称，在茶叶中的含量一般在15%20%。主要由儿茶素类、黄酮类、花青素类及酚酸类四大类组成。在茶多酚中各组成份中以黄烷醇类为主，黄烷醇类又以儿茶素类物质为主，儿茶素含量占茶多酚总量的60%80%。,茶多酚的性质,1）氧化还原作用茶多酚的氧化还原作用很强，有很好的抗氧化作用。其中，儿茶素的抗氧化性尤为明显。儿茶素包括非酯型儿茶素和酯型儿茶素。非酯型儿茶素有()儿茶素(DL-C)，()表儿茶素(L-EC)，(+)没食子儿茶素(DL-GC)，(-)表没食子儿茶素(L-EGC)。酯型儿茶素有(-)表儿茶素没食子酸酯(L-ECG),(-)表没食子儿茶素没食子酸酯(L-EGCG)。茶叶中含量最高的儿茶素为EGCG，次为ECG，再次为EGC。,据研究，四种有强抗氧化能力的儿茶素按等摩尔浓度抗氧化能力依次是EGCGEGCECGEC；按等重量浓度抗氧化能力依次是EGCEGCGECECG。可见抗氧化能力最强的为EGCG和EGC两成分。,2）沉淀作用（1）络合沉淀多酚类物质铁盐生成墨绿色或紫色的酚铁络合物沉淀，因而可降低细胞内游离铁的水平，而游离铁是活性氧基团形成所必要的。反应机理：Fe3+6ArOHFe(OAr)63-+6H+（Ar表示酚类）,（2）重金属沉淀酚类物质遇金属离子等会产生沉淀。反应的机理是多酚类物质的多个酚性羟基电子云密度特性,使多酚物质具有较强酸性,遇重金属离子后生成不溶性的有色沉淀,因而可用多酚类物质作为重金属离子解毒剂。,（3）凝固沉淀茶叶具有较强的杀菌和抑菌作用，其基本原理是多酚类物质与蛋白质发生结合凝固作用,致使细菌蛋白变性。,茶多酚的提取与分离,1）溶剂萃取法2）离子沉淀法3）柱层析法4）超临界萃取法5）超声波提取法6）微博提取法7）膜分离法,溶剂萃取法,溶剂萃取法是利用茶多酚易溶于水、乙醇、甲醇、丙酮、乙醚、乙酸乙酯等溶剂而不溶于氯仿的性质，直接将其从茶叶中分离而出。工艺的共同主线，即：茶叶浸提过滤有机溶剂脱色、脱咖啡碱乙酸乙酯萃取回收溶剂干燥茶多酚。溶剂萃取法的缺点：整个过程需要使用多种有机试剂，且有机试剂用量大；工序多，工艺繁琐复杂，萃取工序一般需经三级错流萃取；需多次蒸馏，加热时间长，茶多酚易氧化；使用氯仿等有毒有机试剂，使产品和操作都不够安全；生产成本偏高。,离子沉淀法,离子沉淀法是利用茶多酚能与某些金属离子络合生成沉淀物的特点，使其在浸泡液中与其它物质分离而出，从而得到纯度较高的茶多酚。常用金属离子有Al3+、Zn2+、Fe3+、Mg2+、Ba2+、Ca2+等，其中Al3+、Zn2+、Ca2+较为理想。一般工艺路线：茶叶原料沸水提取过滤沉淀酸转溶萃取浓缩干燥茶多酚粗品。离子沉淀法优点是无需大量使用有机溶剂，工艺较简单，生产安全性好，在一定程度上可降低能耗，某些沉淀剂成本低，选择性强，所得产品纯度较高。缺点是在设备中需调节酸碱度，造成部分酚类物质因氧化而被破坏，在沉淀过滤、溶解过程中茶多酚损失大，工艺操作控制较严格，滤渣滤液处理量较大。此外，有些金属盐残留对产品安全性也构成隐患。,柱层析法,柱层析法分离茶多酚一般工艺过程为：茶叶热水浸提过滤柱层析冲洗浓缩干燥茶多酚粗品。目前，国产92-2型和92-3型树脂对茶多酚分离提取效果较好，吸附解吸率都在90%以上，适用于茶多酚分离。该工艺可以同时生产茶叶中两种有效成分，有效提高原材料的利用率。,超临界萃取法,超临界萃取法是利用超临界流体作为溶剂进行萃取分离的一种新型分离方法。超临界流体是指温度及压力处于临界温度和临界压力以上的流体，这种流体兼用液体和气体的优点，粘度小，扩散系数大，密度大，具有良好的溶解特性；且在临界点附近流体这种特征对压力和温度变化非常敏感，特别是超临界CO2，它不仅是良好提取萃取剂，且也是良好非水反应溶剂。工艺流程如下：茶叶茶汁浓缩超临界CO2萃取有机溶剂萃取酯相浓缩干燥超临界CO2萃取茶多酚。,超临界流体萃取能力取决于流体密度，因而可通过调节温度和压力加以控制，并可较快达到萃取平衡；避免使用有毒溶剂，溶剂回收简单方便，节省能源，通过等温降压或等压升温，茶多酚就可与萃取剂分离；由于该工艺可在较低温度下操作，避免茶多酚高温氧化，使产品质量得以保证。但工艺中必须确保整个系统处在超临界状态下才能有萃取分离效果；对设备要求高，一次性投资大。,超声波提取法,超声波提取法是利用超声波机械粉碎和空化作用，增大物质分子运动频率和速度，增加溶剂穿透力，提高有效成分溶出速度和数量，从而大幅缩短茶多酚提取时间。该工艺的优点：采用超声波提取，所需时间短，避免茶多酚长时间处于高位下而发生氧化，从而使得率和产品质量都得以提高。,微波提取法,微波提取法是通过偶极子旋转和离子传导两种方式内外同时加热，促使细胞破裂，是细胞中有效成分溢出并扩散至溶液中。微波条件下，要求溶剂吸收微波能力较强，即溶剂需具极性，而茶多酚提取剂水、乙醇等都有较强极性，在微波辐射下，其内部温度得以全面、快速、均匀升高，因此微波提取可加快茶叶中茶多酚向这些溶剂溶解速度和效率，使提取过程更加快捷，且受热均匀，可节约能源，防止茶叶中有效成分破坏和损失，克服传统方法缺点，具有操作简便，经济、省时的优点。,膜分离法,膜分离法原理是以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力时，原料侧组分选择性透过膜，从而达到分离目的。膜分离茶多酚一般工艺流程为：茶叶热水浸提过滤胶质等大分子物质进行截取及利用反渗透、纳滤进行过膜浓缩干澡茶多酚粗品。此法优点是常温下不破坏茶多酚，工艺简单，不污染环境；缺点是产品纯度低，膜价格高，过滤速度慢。,茶多酚的应用,1）在食品工业领域的应用用（1）作抗氧化剂（2）用作保鲜剂（3）保色剂（4）作除臭剂2）在医疗保健的应用（1）清除活性氧自由基（2）抗肿瘤作用（3）抗动脉粥样硬化（4）抗龋护齿作用（5）抗菌作用（6）抗辐射作用（7）减肥作用3）在日用化学品中的应用4）其它应用,在食品工业领域的应用,（1）作抗氧化剂茶多酚的抗氧化作用在于儿茶素分子结构中酚性羟基特有供氢体的活性,能与脂肪酸在自动氧化过程中产生的游离基结合,中断脂肪酸氧化的链锁反应,抑制氢过氧化物的形成,达到抗氧保鲜的目的。主要用于油脂贮藏、肉制品加工、焙烤食品及乳制品、油炸食品、饮料和水产品等。,（2）用作保鲜剂茶多酚有较强的抗菌和抑菌性能。据国内外有关文献报道,茶多酚对于自然界中19类群的近百种细菌均有优异的抗菌活性,显示抗菌的广谱性；同时还对-淀粉酶、蔗糖酶均有良好的抑制能力。（3）保色剂茶多酚具有强还原性,可以防止天然色素如胡萝卜素、叶绿素、红花黄、胭脂红和维生素B2等色素受光氧化作用而褪色,可作为保色剂保持色泽鲜艳稳定。,（4）作除臭剂在肉类、粮油作物及其制品中有时会存在异味,如大豆制品的豆腥味,鱼臭成分的三甲基胺等。加入一定量的茶多酚可有效地去除这些异味。在口香糖和糖果类食品中添加茶多酚有明显的口臭抑制效果。漱口水中加入茶多酚可消除口臭。,在医疗保健的应用,（1）清除活性氧自由基自由基是指具有未配对价电子的原子、原子团、分子和离子。细胞在正常的代谢过程中或在不利的外界环境影响下,都会产生自由基。过量的自由基会对人体的脂质、核酸、蛋白质和糖类等生命分子造成损害,可以引发癌症、中风、肺气肿和白内障等多种疾病。茶多酚可有效地清除人体内过剩的活性氧自由基和抑制脂质过氧化,具有提高人体抗衰老和延缓脂褐素生成的作用。,（2）抗肿瘤作用据国内外文献报道,茶多酚在活体外表现为抗突变作用,能抑制啮齿类动物由致癌物引发的皮肤、肺、前胃、食道、十二指肠、结肠和直肠肿瘤。到目前为止,茶多酚抑制肿瘤的机理主要有以下几种:抗氧化、清除自由基。阻断致癌物的形成和抑制机体内的代谢转化。茶多酚能阻断具有强致癌作用的亚硝基化合物在体内的合成,进一步抑制亚硝胺类化合物的致癌作用。抑制具有促癌作用的酶的活性。提高机体免疫力。抑制肿瘤细胞NDA的生物合成。茶多酚在肿瘤细胞中可诱使NDA双带断裂,表现出茶多酚浓度和NDA双带断裂程度之间的正相关系。因而可抑制肿瘤细胞DNA的合成率,进一步抑制肿瘤的生长和增殖。,（3）抗动脉粥样硬化心血管疾病是目前威胁人类的三大疾病之一,而血液中脂质含量过高又是中老年人的一种常见病。动脉粥样硬化(AS)的发生与血浆脂质关系密切。低密度脂蛋白(LDL)可致AS,而高密度脂蛋白(HDL)则起拮抗作用。载脂蛋白缺乏和异常可影响血脂的运输和代谢,LDL的氧化修饰可使血管内皮受损,胆固醇沉积于血管壁而发生AS。动物试验表明,茶多酚能明显降低血清胆固醇TC)、LDL含量及升高HDL含量,且对TC、LDL有明显的量效关系,高茶多酚组的动脉硬化指数显著高于对照组。茶多酚还具有明显降低血清和心肌组织中过氧化脂质及升高红细胞中超氧化物歧化酶(SOD)的作用。,（4）抗龋护齿作用茶多酚能使致龋链球菌活力下降,还能抑制该菌对唾液覆盖的羟磷灰石盘的附着,强烈抑制该菌葡萄糖苷基转移酶催化的水溶性葡聚糖合成,减少龋洞数量。给感染有致龋链球菌的大鼠喂饲致龋食物和含或不含茶多酚,发现茶多酚能显著减少龋害,喂饲茶多酚水也使龋齿发生率下降。日本学者研究证明绿茶提取物防龋效果比氟化物好。,（5）抗菌作用茶多酚能杀灭肉毒杆菌及其孢子,抑制细菌外毒素的活性。对引起腹泻、呼吸道和皮肤感染的各种病原菌有抗菌作用。茶多酚对引起化脓型感染、烧伤、外伤的金黄色葡萄球菌、变型杆菌、绿脓杆菌等有明显的抑制作用,而这三种菌株对药物又易产生耐药性,由其引起的败血症死亡率高达80%。所以可以设想用茶多酚作主要辅料制备外用软膏,用于化脓性感染的烧伤、外伤等类疾病的治疗。,（6）抗辐射作用皮肤受到紫外线照射可引起多种生物反应,包括炎症的诱导、皮肤免疫细胞的改变和接触超敏反应的削弱。口服和外用茶多酚能抑抗辐射产生的致癌作用。大鼠辐照前后,灌喂茶多酚可以明显降低过氧化脂质和脂褐素的含量,并提高了SOD和谷光甘肽过氧化物酶的活性,显著升高白细胞,所以对辐射损伤有明显防治作用。日本报道原子弹轰炸广岛后,凡有饮茶习惯的人存活率高,放射病轻。随后的动物实验证明了茶叶的抗辐射作用。因此称“茶叶为原子时代饮料,宣传茶叶可把你从辐射中拯救出来”。,（7）减肥作用喂饲含05%儿茶素饲料的大鼠与对照大鼠相比,体内脂肪减少5%-20%。有报道肥胖和高血脂患者服用以绿茶、荷叶、山楂和米仁为原料制得的减肥降脂保健茶后,体重平均减轻3.98kg,腹围缩小1.66cm,血压降低1.63/0.77kPa,心电图得到改善,血浆胆固醇、甘油三脂及血浆低密度脂蛋白均有明显降低(P0.001),而血浆高密度脂蛋白明显升高(P0.001)。除以上功能外,茶多酚还具有抑制皮肤的过敏反应,抑制肾小球膜细胞的增殖,改善肾功能,防治艾滋病等功能。尤其是对艾滋病与脱氧核糖核酸所产生的化学反应有相当强的阻断作用,且阻断力高于目前国际上通用的治疗艾滋病药物AZT20-30倍。,在日用化学品中的应用,茶多酚具有维生素P的作用,可降低毛细血管的通透性和脆性。在唇膏中,用于预防唇的干裂和干燥感,同时改善口唇的柔软度。茶多酚还能增强酪氨酸酶的活性,能抑制酪氨酸脱羧酶的活性,可用作护肤品的调理剂和增白剂茶多酚在日用化学工业的应用也有极为广泛的发展前景。作为防晒露添加剂,茶多酚的黄烷醇类化合物在波长200-300nm处有较多的吸收峰,有“紫外线过滤器”之美称,可减少紫外线引起的皮肤黑色素的形成。作为花露水添加剂具有抗菌消炎等功能,对皮炎和蚊虫叮咬也有一定疗效除此之外,国外已开发利用茶多酚作为香烟解毒剂。由于茶多酚具有极强的还原性和消除自由基作用,可以使烟矸和烟雾诱变,降解有害物质,且不影响香烟口味和兴奋作用。,其它应用,在农业中,茶多酚对农作物的病原细菌有独特的抑制作用,可作为一种新型的生化激素农药和植物生长促进剂,对水稻、豆类、胡萝卜和番茄等都有明显的增产和抗病虫害的作用。茶多酚还是一种极有潜力的新型饲料添加剂。另外,也有利用茶多酚作为分离活性蛋白酶的沉淀剂的报道。,茶多酚的发展前景,由于茶多酚具有抗氧化、抗肿瘤、降血压、抗衰老、清除人体自由基、降血糖血脂、抗菌、防龋齿、抗紫外线辐射、除去食品中异味等作用，在油脂、食品、医药、日化、化妆、保健等诸多方面具有广阔的应用前景。在医药领域健康是人类永恒的话题。随着人类的发展，癌症、艾滋病、心血脑疾病、糖尿病等疾病不断威胁着人类的身心。茶多酚具有清除活性氧自由基、抗肿瘤、抗动脉粥样硬化、抗龋护齿、抗菌、抗辐射、减肥等作用。茶多酚在医药领域的用量逐年增长，有广阔的发展前景。,在食品方面随着生活水平的不断提高，人们对食品安全越来越关注。毒奶粉、地沟油、瘦肉精、染色馒头，各种食品安全问题的集中爆发，更加唤醒了普通民众的安全意识。茶多酚作为一种安全、无副作用的食品添加剂，必将受到市场的欢迎。中国是世界上最大的茶叶生产国，2008年产量达到127.5万吨，约占世界同期产量的32.75%，产值达到13.8亿美元，稳居世界第一位。茶叶是茶多酚的主要来源，我国是茶叶生产、消费强国。我们可以充分