茶多酚的提取

茶叶中茶多酚的提取 摘要： 茶叶中茶多酚含抗氧化活性成分，使得茶多酚作为一种添加剂在各个领域得到广泛 应用。而茶多酚是目前尚不能人工合成的纯天然、多功能、高效能的抗氧化剂和自由基净化 剂,传统的方法如溶剂提取法、离子沉淀提取法、柱分离制备法均存在弊端，而超临界流体 萃取茶多酚法的应用能消除弊端，达到应用要求。关键词：茶多酚，超临界流体，提取 前言： 茶是世界上最盛行的饮料之一，在中国已有四五千年的历史。现存最早的药物经典神农本 草经记载:“神农尝百草，日遇七十二毒，得茶乃解”，久服茶能“安神益气，轻身耐老”1， 这主要是由于茶叶中含对人体有益的成分。随着科技水平的提高，对茶的研究越来越深入， 60 年代初，日本科学家发现茶叶提取物中含有一种抗氧化活性成分，各国科学家相继深入 研究，证明它是一类多酚化合物，即茶多酚(TP)。2由于茶多酚广阔的应用价值及潜在的 市场前景，优化提取越来越受到人们的重视。目前现有工厂采用的是传统的溶剂提取法及沉 淀分离，没有高新技术手段，产品的颜色、纯度、溶剂残留和咖啡因含量方面不能满足日益 提高的国内外客商的要求，尤其是由于工艺中使用大量易燃易爆的有机溶剂，有的甚至使用 有毒害的氯仿等溶剂，造成安全性差，质量差和综合成本高，在食品添加剂行业价格无法与 一些合成的抗氧剂竞争，在医药行业纯度满足不了应有的要求。而这些问题是不能用现有的 传统工艺解决的。因此，针对以上存在的普遍问题和弊端，根据超临界流体萃取的原理和特点，提出采用超临 界二氧化碳萃取技术，再结合传统工艺来生产高纯度的茶多酚，这样既可生产出高质量的茶 多酚，又可解决传统工艺的一些弊端。1. 茶多酚总述 茶多酚是茶叶中酚类及其衍生物的总称，因此常称为多酚类。其主要成分是黄烷醇类、羟基 -4-黄烷醇类、花色甘类、黄酮醇类和黄酮类。这些化合物都具有 2-苯基苯并吡喃的基本结 构，故统称为类黄酮物质。茶叶中绿原酸、鸡鈉酸、咖啡酸等酚酸类化合物也是茶多酚的组 分之一 。在茶多酚各组分之一黄烷醇类为主，黄烷醇类优异儿茶素类物质为主。儿茶素类 含量约占茶多酚总量的 70%左右，包括 4 种形式的儿茶素 :没食子儿茶素没食子酸酯 ( EGCG) 、没食子儿茶素( EGC) 、儿茶素没食子酸酯( ECG) 、儿茶素( EC) ,结构式如下图 所示。它们在 B 环和 C 环上的酸性羟基具有很强的供氢能力,能中断自动氧化成氢过氧化物的连 锁反应,从而阻断氧化过程。茶多酚纯品为白色无定形粉末,易溶于热水、乙醇、乙酸乙酯,微溶于油脂。难溶于苯、氯仿、 石油醚。略有吸湿性。耐热性及耐酸性好，在pH = 27范围内均十分稳定。在碱性介质中 不稳定,易氧化褐变。目前，对茶多酚的研究较多，在各领域都有应用：1.1 在食品加工中的应用 茶多酚是一种新型的天然抗氧化剂，其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，中断脂肪酸氧化的连锁反 应，抑制氢过氧化物的形成，达到抗氧保鲜的目的。而且茶多酚的抗氧化性能比BHA、BHT 高23倍，且安全无毒。一些国家正试图用茶多酚替代BHA、BHT、TBHQ等合成抗氧化 剂。 1991年7月我国食品添加剂标准化技术委员会批准将茶多酚正式列为食品添加剂。茶 多酚可广泛应用于动植物油脂、油基食品、焙烤食品、糕点、乳制品、肉制品、水产品等作 为抗氧保鲜剂。1.2 在医药保健中的应用 现代医学研究认为，人体内过量的自由基是引起人体衰老、致病、致癌的重要因素之一， 而茶多酚能清除人体内过剩的活性自由基，提高人体抗衰老、抗辐射、抗肿瘤的能力。实验 表明，茶多酚中儿茶素类化合物对0-2、OH自由基的清除率达到98%以上，清除速率常数 在109与1014数量级，对活细胞（PMN）产生的氧自由基的综合清除效果优于维生素E和维 生素C。茶多酚还有去脂减肥，降低胆固醇和血糖、血脂，防止动脉粥样硬化，预防心血管 疾病抗菌、杀菌防治艾滋病等多种药理功能。1.3 在日用化学品中的作用 由于茶多酚具有明显的“三抗”（抗衰老、抗辐射、抗肿瘤）作用，消除过剩自由基、抑菌 抗毒、消除异味等，而且是安全无毒的天然制成品，因此，在日用化学品尤其在保健化妆品 中具有重要的应用。近年来，安徽省有关部门合作研制出茶多酚系列产品，如茶多酚防晒霜， 茶多酚护肤霜和茶多酚清凉浴露等。 32. 茶多酚的提取 目前从茶叶中制备茶多酚常用的方法主要分三类：溶剂提取法，离子沉淀法和柱分离制备法。42.1 溶剂提取法 溶剂提取法是用极性溶剂从茶叶中浸取，然后把浸取液进行液-液萃取分离，最后浓缩并得 到产品。目前工业化生产茶多酚主要采用此法。产品收率为5%10%，产品的纯度约为 80%98%，咖啡因4%7%。所用有机溶剂如：丙酮、乙醚、甲醇、己烷以及三氯甲烷 等。该方法使用多种有机溶剂，生产成本高，有些有毒物质的有机浴剂使产品和操作不尽安 全，且易造成环境污染。2.2 离子沉淀法 离子沉淀法是利用金属能够沉淀茶多酚，而使其与咖啡碱分离，如铜盐、铅盐或三氯化铝。 该方法使用了对人体有毒的重金属作沉淀剂，影响制品安全。2.3 柱分离制备法 柱分离制备法有凝胶柱，吸附柱和离子交换柱。近年来注重提高纯度的研究，为此以层析柱 分离的研究较多，此项技术的关键是柱填充料和淋洗研究表明，采用柱分离制备法茶多酚得 率在4%-8%之间，纯度可达98.1%，如用凝胶柱分离可高度脱咖啡碱，其残留量仅为0.1%。 但柱填充料如吸附型树脂，亲脂凝胶等非常昂贵，且淋洗时要用多种，大量有机溶剂，显然 对工业化生产茶多酚是不合宜的。3. 超临界流体萃取技术3.1 超临界流体 超临界流体具有较强的溶解能力，较高的萃取速度和较好的传质性能，特别是温度和压力的 变化会导致超临界流体密度的极大变化，从而可相当大地改变溶质在其中的溶解度，通过改 变物理参数（温度、压力）的方法就能方便地改善流体的溶解能力，从而达到有选择性地萃 取分离的目的。二氧化碳在温度高于临界温度（Tc） 31 C、压力高于临界压力（Pc） 3MPa的状态下,形成介 于气体和液体之间的流体形态,即超临界流体。这种流体密度和液体相近 ,粘度与气体相近, 扩散系数比液体大 100 倍,对许多物质有极强的溶解扩散能力,因而成为一种较为理想的萃 取剂。用它可溶解多种物质,然后提取其中的有效成分。与传统的有效成分提取方法相比,二 氧化碳超临界萃取廉价、无毒、安全、高效,可以生产极高附加值的产品。 5CO2是超临界流体萃取最常用的工作介质,超临界CO2萃取过程可在常温下进行，并且CO2 无毒、无残留，因此特别适合于不稳定天然产物和活性物质的分离精制。但茶多酚在超临界 CO2中的溶解度很低（李军等（1996年）尝试进行了超临界CO2萃取茶叶中茶多酚的研究， 结果表明茶多酚在超临界C02中的溶解度很低，其重量分率只有10-6数量级，加入一定的 夹带剂，溶解度也只能提高到10-6数量级。超临界C02在80C、1Mpa的条件下加入3.63% 的乙醇水溶液作夹带剂，萃取绿茶1h,萃取率也仅为0.215%。因此将超临界CO2萃取技术与传统提取、浓缩、萃取技术相结合，就可得到制备高纯度 茶多酚新工艺。该工艺具有多方面优点：（1。可减少有机溶剂用量、且安全性好、污染少； （2。得率高；（3。残留溶剂可被彻底除去；（4。综合成本低等，该工艺既提高了茶多酚的 纯度、得率，使其含量90%，咖啡因含量V2%,溶剂残留为零，又符合工业化生产对原 料，使用的溶剂，制作路线，生产过程的安全性，产品的颜色、产率、纯度诸方面的要求， 以利于在医药工业，食品中更有效地应用。