茶多酚提取纯化及其应用研究

茶多酚提取纯化及其应用研究 茶叶作为中华民族的传统保健饮料已有四五千年的历史。开发茶叶的新用途，开展茶 叶的综合利用，尤其是利用低档茶叶或茶叶加工的下脚料来生产高附加值的精细化学品， 是一个具有重要意义的研究课题。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)。 茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称。为白色无定形粉末，易溶于水，可溶于乙醇、甲 醇、丙酮、乙酸乙酯，不溶于氯仿。绿茶中茶多酚的含量较高，占其质量的 15%30%。 茶多酚类物质大致可分为 6 种8：黄烷醇类，4-羟基黄烷醇类，花色苷类，黄酮类，黄 酮醇类和酚酸类。其中以黄烷醇类(主要是儿茶素类化合物)最为重要，占茶多酚总量的 60%80%。其次是黄酮类，其它酚类物质含量比较少。 茶多酚是一类富含于茶叶中，主要由表儿茶素，表没食子儿茶素及没食子酸脂类等组 成的多羟基酚类化合物，在茶叶干品中的含量一般在 20%左右。由于茶多酚具有抗氧化， 抗衰老，抗癌，抗辐射，降血糖，血脂，血压及捕集体内游离基等多方面的性能，同时茶 多酚又是以茶叶为原料分离得到，抗氧化活性远比维生素 E、BHA 等常用的食品抗氧化剂 性能强。食品的很多添加剂如柠檬酸，苹果酸等，都同茶多酚的抗氧化活性存在协同效应， 因而茶多酚作为食品抗氧剂在食品加工，生产，贮存中的应用前景非常广阔，近年来其应 用领域又逐步从食品抗氧剂拓展到向医疗保健方面发展。目前国内外对以茶多酚为主要成 分的保健品需求量极大，美国年耗量高达 500 吨,日本年耗量 300500 吨，北美，欧洲等 的消耗量也逐年上升，我国的茶叶资源非常丰富，每年有大量茶叶滞销，再加上茶叶加工 过程中产生的大量下脚料无法利用，造成资源的巨大浪费。茶多酚的提取利润，可以为茶 叶的深度加工开辟一条新路，可创造出巨大的经济和社会效益。 茶多酚不仅是一种新型的天然抗氧化剂1 ，还具有明显的抗衰老、消除人体过剩的 自由基，去脂减肥，降低血糖、血脂和胆固醇，预防心血管疾病，抑制肿瘤细胞等药理功 能，在食品加工、医药、日用化工等领域具有重要的应用24 。茶多酚的提取和应用 受到国内外的广泛关注58 ，开拓了茶叶化学研究的新领域，发展以农副产物为原料 的精细化学品，开发“绿色技术”，发展“绿色工程”已成为热门课题。 ,随着研究的深入,茶多酚在化妆品、日用化工、轻化工等领域开始得以应用。茶多酚 可溶于水及甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮等有机溶剂,不溶于氯仿,在酸性介质中稳定,在碱 性介质中易氧化褐变。目前我国茶多酚的研究已达到世界先进水平,其提取与分离工艺也有 了相当的发展。目前国内外茶多酚粗品的提取的方法主要有:水和有机溶剂提取法、超临界 流体萃取法、超声波浸提方法、微波浸提法离子沉淀法、树脂吸附分离法、低温纯化酶法 等方法。 目前的各种提取工艺还需要进一步改进。许多新方法如超临界流体萃取技术等,在茶多 酚提取工艺中的应用还处于起步阶段,许多技术条件还不成熟,还不适宜大规模生产,但就其 方法本身而言,比现有方法具有更大的优越性。因此,茶多酚的提取生产技术还有待进一步 的探索和研究。 本文基于当前茶多酚生产及改性所面临的问题，就以下几个方面展开研究：茶叶浸取 工艺的研究；茶多酚的纯化方法的研究等的研究。 第一章 绪言 1.1、 茶叶 1.1.1、 茶叶的概况 茶是我国的国饮，又将是世纪天然的绿色饮料。我国是最早发现茶树，最早采制茶叶 和饮用茶汤的国家。茶叶作为中华民族的传统保健饮料至今以有四五千年的历史。茶树是 一种常绿木本植物，乔木型茶树可高达米，基部干围可达米以上，寿命可达数百年至数千 年。目前人们常见的是栽培茶树，为了多采芽叶和方便采收，往往用修剪的方法抑制茶叶 的纵向生长，树高多在米之间，树龄一般为一年。瑞典著名植物学家林耐在年出版的植 物种态这本权威著作中，最终将茶树定为“Camellia sinensis”，Sinensis 在拉文中是中 国的意思。 在中国，茶的利用历史可追溯到千多年前的“神农”时代。茶在我国唐代中期约公元世 纪以前称“茶”音。陆羽公元年左右写茶经时将茶字减少一划为茶音。从此，茶字的音、 型、义也就固定下来了。在我国古代典籍和文献中还常出现茗音这个字，是茶的别名。 据六朝以前的茶史资料表明，我国茶叶最初兴始于巴蜀。清初学者顾炎武在日知录 中说“自秦人取蜀而后，始有茗茶之事”。这一结论明确了茶最初来自于我国的巴蜀地区。 早在商周时期，西南地区的茶己作为向最高统治当局进献的贡品。 在我国，商品茶的种类令人眼花缭乱。根据制造工艺和品质上的差异，一般可将茶叶 分为绿茶、红茶、乌龙茶、白茶、黑茶和青茶六大类。 1.1.2、茶叶的生理活性功能 茶不仅是人民生活的必需品之一，在我国还常被当作药物使用。古代传说有神农尝百 草，日遇七十二毒，得茶而解之。茶与中医药之间有着十分密切的关系，最早被收载于唐 代的新修百草 ，列为本部中品，称“茗，苦茶。茗，味甘、苦，微寒，无毒。主痰疮， 利小便，去痰、热渴，令人少睡，春采之。苦茶，主下气，消宿食，作饮加茱英、葱、姜 等良。 ”明代，李时珍在本草纲目中对茶的药用功效进行了更为详细的论述。 雷公炮制 药性解称茶“入心、肝、脾、肺、 肾五经”，茶能兼入五脏，说明茶的治疗功效十分广泛。 在我国，最早记载茶的药用方剂的著作为三国时代的广雅 。自唐宋以来，有关茶的 药用方剂有很大发展。孙思邀在千金要方中记载了有关茶的方剂。宋代的太平圣惠 方中列有茶药诸方 ，是后代“茶疗”的先河。 关于茶的医效用途，我国学者总结了功效，简述如下：少睡、安神、明目、清头目、 生津止渴、清热、清暑、解毒、消食、醒酒、去肥腻、下气、逆水、通便、治痢、祛痰、 祛风解表、坚齿、治心痛、疗疮治痰、疗饥、益气力、延佗益寿、疗痢疾等。 1.1.3、茶叶的主要组分 几千年来，一茶的保健和药用功能不断被发现。饮茶不但可以提神、解毒，而且茶对 人体有营养作用、对健康具有生理调节作用，以及对多种疾病具有预防和治疗作用。这些 奇特的功效来源于茶叶中含有多种化学成分，可分为无机物质和有机物质两大类。 1.1.3.1、茶叶中的主要无机物质 茶叶中无机物质成分的含量只占总干物质量的既，但对人体的营养和健康以及茶叶的 品质有重要作用。茶叶中己发现的无机矿物质元素除碳、氢、氧、氮外有种磷、钾、硫、 镁、锰、氟、铝、钙、钠、铁、砷、铜、镍、硅、锌、硼、铝、铅、锅、钻、硒、澳、碘、 铬、艳、钦和钒等元素，大多数为人体健康所必需的元素。现择要介绍如下： （1）钾：茶叶是一种富含钾的食品，而且在泡茶时几乎可全部被溶出。每天饮茶可 从中获得钾，因此饮茶可提供人体丰富的钾源。钾可维持细胞内的渗透压维持神经的经常 兴奋性维持心脏的正常收缩参与蛋白质、糖类和能量的代谢。 （2）磷：茶叶中含磷量较高，磷元素在泡茶过程中的浸出率为一，因此每天饮茶馆 能获得一磷。 （3）镁：镁是茶树叶片中叶绿素的构成部分，缺镁时会影响叶绿素的合成，也影响 红茶的汤色。茶叶中的镁在泡茶时浸出率为，其中的镁元素在第一次浸泡时被浸出，因此 茶汤中镁的含量较高，每天饮茶 10g 可摄入 1.5mg5mg 的镁。 (4) 氟：氟是人体健康的必需元素之一，它在食物中含量较少，主要是通过在日常生 活饮水中加入一定量的氟元素。茶树是一种富氟植物，比一般植物含氟量约高个数量级。 老叶中含量最高，可达协以上，成茶中嫩梢制成的优质茶含量在一。成茶中的氟素在泡茶 时的浸出率为一，因此每天饮茶所摄入的氟量可满足人体每天需要量的一既。 (5)硒：硒是人体不可缺少的一种微量元素，成茶中含硒量绝大多数低于 ，但在我国 茶区己发现个富硒区，一个是湖北恩施市，平均含量为 ，另一个富硒区在陕西紫阳县，平 均含量为 0.65 ，最高含量为 3.85 ，成茶泡茶时的浸出在 。 茶叶中绝大多数矿物质元素对人体健康有益，但是如铅、锚等元素对人体的害处大于 益处，成茶中铅、偏含量不高，在泡茶过程中浸出率很低，通过茶汤进入人体的量是微不 足道的。 1.1.3.2、茶叶中的主要有机物质 茶叶中有机物质占干物质总质量的，也是决定茶叶味、香和汤色品质的特征、营养及 保健效应的主要有效物质。所含的主要有机物有： （1） 咖啡碱：茶叶中的咖啡碱过去曾称茶碱的含量占有机物干物质量的 2.5%5.0%,嫩叶中的含量高于老叶，嫩梢背面的茸毛中含量较高，它是构成茶叶滋味的 重要物质。喝茶能提神解乏、兴奋消倦就是咖啡碱能使人体中枢神经产生兴奋、强心作用， 振奋精神，因而有助于提高工作效率利尿作用，促进肾脏的排尿速率，饮茶后可使排尿量 增加 30%，促进肾脏内的毒素和废物尽快排出体外所以饮茶可防止肾脏病和结石病它还能 使血管平滑肌松弛，增强心血管壁的弹性和促进血液循环,这一作用绿茶最强，青茶次之， 红茶最弱能降低胆固醇和防止动脉粥样硬化。咖啡碱在体内的半衰期(即分解 50%既所需 时间)只有 25 至 45 小时。 （2） 茶多酚与儿茶素：茶多酚是茶叶中多种多酚类化合物的总称，在茶叶的药效中 起主导作用。其中最重要的是儿茶素类化合物，它占茶多酚总量的 50%70%，占茶叶干 物质的 12%24%，它是一类结构复杂的化合物。绿茶中儿茶素含量最高，发酵类茶中如 红茶、黑茶、乌龙茶在加工过程中儿茶素被氧化聚合成茶黄素、茶红素、茶褐素等一系列 有色化合物，它们对红茶品质和汤色有重要关系，因此在红茶的理化评审中，常采用茶黄 素和茶红素含量及两者比率作为红茶的品质指标。绿茶饮用时的收敛性味觉就是由儿茶素 类化合物决定的。 （3）维生素：茶叶特别是绿茶中富含各种维生素，所以饮茶是人体所需维生素的极 好来源。 （4）有机酸：茶树芽叶中有多种游离的有机酸，如草酸、苹果酸、柠檬酸、异柠檬 酸、金鸡纳酸等，有机酸的含量和组成与茶叶的香气有关。 12、茶多酚概况 121、茶多酚的组成及其结构 茶多酚（Tea Polyphenols，简写 TP）又名茶单宁、茶揉质，是茶叶中多羟基酚类化 合物的混合物，占茶叶干重的 15%30%。茶多酚由儿茶素类、黄酮贰类、花青贰类、酚 酸类、缩酚酸类等 30 多种化学物质组成，其中儿茶素类化合物是茶多酚的主要成分，约 占茶多酚含量的 65%80%左右。儿茶素类化合物主要包括儿茶素(C)、表儿茶素(EC)、 表梧儿茶素(EGC)、表儿茶素榕酸酷(ECG)、桔儿茶素桔酸醋(GCG)和表榕儿茶素梧酸醋 (EGCG)六种物质。 1.2.2、茶多酚的主要生理活性和药效作用 1、 抗菌作用 茶多酚作为一种广谱，强效，低毒的抗菌药已经被世界上许多国家的学者所公认。在 众多的抗菌试验中，人们发现它对普通变形杆菌，金葡球菌，表皮葡萄球菌，变形链球菌， 肉毒杆菌，乳酸杆菌，霍乱弧菌，黄色弧菌，副溶血弧菌，蜡状芽孢杆菌，嗜水气单孢嗜 水亚种，大肠杆菌，肠炎沙门氏菌，绿脓杆菌，福氏痢疾杆菌，宋氏痢疾杆菌，伤寒杆菌， 副伤寒杆菌，黄色溶血性葡萄球菌，金黄色链球菌等许多致病菌，尤其是对肠道致病菌具 有不同程度的抑制和杀伤作用。同时它还能有效地防止耐抗生素的葡萄球菌感染，对于溶 血素 ECG 和 EGCE 也具有抑制活性。除此以外，茶多酚对能引起人体皮肤病的病原真菌， 如头部白癣，斑状水泡白癣，汗状泡白癣和顽癣等寄生性真菌也具有很强的抑制作用。虽 然茶多酚对肠道内的细菌有十分强大的杀伤和抑制作用。但对肠道内的有益菌都起着保护 作用，如它能促进双岐杆菌的生长和繁殖，改善人体肠道内的微生物结构,提高肠道的免疫 功能，对增进人体健康有着积极的作用。从目前的研究报道中看，对茶多酚抗菌活性成分 的研究主要集中于儿茶素类(EC、ECG、EGCE）及黄酮类两种成分，尤其是对儿茶素成 分的研究较多，涉及的方面较广， 研究得也较深入透彻。 2、 抗病毒作用 日本的研究人员发现：绿茶和红茶的提取物具有抑制甲、乙型流感病毒的作用。其作 用机制是：流感病毒一般是分散聚集，比病毒更小的 EGCG 与免疫反应抗体一样黏附在突 起的表面和病毒相粘连，而且 EGCG 还能粘附于动物的细胞壁上，完全抑制感染的编码。 瑞士也有研究表明儿茶素对人体呼吸系统孢体病毒（RSV）有抑制作用，除此之外，茶多 酚对于胃肠炎病毒，A 型肝炎病毒，植物病毒也有较强的对抗抑制作用。近年来，许多国 家如：英、美、日、中对茶多酚类物质抑制人体免疫缺陷病毒1 逆转录酶（HIVIRT） 鸟成髓细胞血症病毒逆转录酶（AMVRT） ，DNA，RNA 聚合酶的作用进行了大量的研究。 日本学者研究证实茶多酚确是一种新型 HIVIRT 的强烈抑制剂。我国学者证明：儿茶素 衍生物对 HIVIRT 及 DNA 聚合酶具有抑制作用,并指出 EGCG 的抑制作用比叠氮胸苷三 磷酸（AZT）的作用还要强。经动力学研究发现：EGCG 是 HIVIRT 底物脱氧胸苷三 磷酸（dTTP）的非竞争性抑制剂，是模板多聚（rA） ，寡聚（dT）12-18 的混合型抑制剂。 从构效关系上讲,ECG 比 EC 活性提高 86 倍,而 EGCG 比 ECG 活性又高出 12 倍。这为今 后对爱滋病的治疗和研究工作开拓了一个新的领域。 3、 抗癌，抗突变作用 对茶叶能防癌，抗癌，抗突变的研究在国内外许多国家都有报道。大量的研究证实， 茶叶不仅可抑制多种化学致癌物诱致的突变。还能够抑制一些混合致癌物烟草雾浓缩物， 煤焦油，熏鱼提取物，X 射线的致突变作用。因此茶叶对于多种癌症：食道癌，胃癌，肝 癌，肠癌，肺癌，皮肤癌，乳腺癌，克隆癌等等均有不同程度的预防和治疗作用。 4、 抗氧化作用 人在正常的生命活动中，体内会内代谢而不断产生有害的自由基，自由基的性质活泼， 具有极强的氧化能力，可以诱发体内不饱和脂肪酸的氧化，产生过氧化脂质。它的产生和 积累，会削弱和破坏生物膜的正常功能，影响活性物质的正常代谢，促发肝炎，癌症，衰 老及心血管等诸多方面的疾患。因此清除机体内有害自由基，对于保证人们的身体健康具 有极其重要的意义。从茶叶中提取出来的茶多酚是一类含有多酚羟基的化学物质，极易被 氧化成为醌类而提供质子 H+，故具有显著的抗氧化特点。研究表明：茶多酚的抗氧能力 是 VE 的 18 倍，是 VC 的 310 倍。茶多酚的这种强氧化能力，在体内消除自由基，阻断 N亚硝基化合物的合成，一直脂氧合酶的活性和脂质过氧化作用，使其在防癌，抗癌,抗 突变,抗衰老，防止心血管疾病，治疗肝炎等诸多方面体现出优越的防病，治疗功效。 5、 用于心血管疾病 近年来，科学家的研究证明茶多酚类物质具有抗凝，促纤溶，抗血小板凝集，降血压， 降血脂，防治动脉粥样硬化，保护心肌等功效。我国的翁品光等人用实验犬在沉淀温体外 循环手术的动物模型基础上，观察茶多酚对冠状窦静脉血中血清 MDA 浓度和 SOD 及 CPR 的活性变化，结果显示：茶多酚具有较好的清除和抑制氧自由基，减轻心肌损伤的作 用。用茶多酚喂饲实验性高脂血症模型大鼠，六周后大鼠血清中的胆固醇，甘油三酯含量 明显地低于高脂对照组（P0.01） ，高密度脂蛋白胆固醇都明显高于高脂对照组(P0.05)， 且呈剂量效应关系。提示茶多酚能防治高脂血症。我国利用茶多酚治疗动脉粥样硬化也已 经进入了临床阶段。有人用茶多酚喂饲实验性高脂血症模型大鼠，六周后，体外血栓形成， 红细胞变形能力，血浆纤维蛋白原含量等多项指标，也显示了茶多酚动物血液流变学的改 善作用。据报道茶多酚能够改善肾功能，治疗肾衰竭和慢性肾功能不全，抑制肾小球基底 膜的增厚，治疗原发性及肾性高血压。 6、 抗过敏及消炎作用 茶多酚具有抗过敏作用，实验表明 60%抑制浓度的 ECG、EGC、EGCG 比目前常用 的抗过敏药 Tranilast 的抑制效果分别强 2 倍、8 倍和 10 倍。Yumine M 等和 Hara，Massahiko 研究结果发现：茶多酚对透明酸酶具有显著的抑制作用。其中茶黄素双 没食子酸的抑制活性达 99.1%。儿茶素主要抑制快速过敏反应，而对迟发性的过敏反应作 用不大。目前，人们对茶多酚的消炎，抗过敏等作用的研究还只限于动物实验水平。因此, 对于它的这种药理特性还需要进一步深入研究和探讨。 7、 对免疫系统的调节作用 我国南京中山肿瘤研究所和中国科学院上海细胞研究所联合用荷瘤小鼠进行试验表明： 20-80mg/kg 绿茶提取物的剂量喂饲小鼠，可以使由于肉瘤 180 引起的细胞免疫功能低下 现象获得明显的改善，甚至可以恢复到正常小鼠的水平。有趣的是，匈牙利 Feher J 在对 慢性肝炎，肝损伤的研究中还指出（+）儿茶素保肝药（ianidAnol）在某些试验中表现 出一定的免疫抑制作用。例如在治疗因自动免疫而引起的慢性活动性肝炎时，我们利用免 疫抑制作用。而对于治疗病毒性肝炎,则要利用免疫增强作用。茶多酚在免疫功能上的调节 作用还有待于更进一步的深入研究和探讨。 8、 胃肠保护功能 儿茶素能够抑制胃黏膜上的 H+K+ATP 酶，从而从根本上抑制了胃酸的分泌，减 轻了胃酸对胃黏膜的刺激和损伤。也能够抑制组氨酸脱羧酶，从而达到治疗溃疡的目的。 此外儿茶素对于胃肠痉挛，也具有一定的缓解作用。茶多酚还可用于治疗便秘,控制肠道内 的菌群，改善调节肠道内环境。 9、 降血糖作用 印度的 Chakravarthy，B，K 等人用茶多酚治疗四氧嘧啶诱致大鼠高血糖，24 小时后 血糖很快降至正常水平。日本的 Hara，Masahiko 也通过动物试验发现，茶多酚是蔗糖酶 的抑制剂，因此它可以抑制蔗糖向葡萄糖的转化，而使得血糖下降。 另外，还有少量的报道，表明茶多酚可用于抗龋齿，消除口臭，减肥，美容等。 茶多 酚的抗癌，抗衰老，降血脂，防止动脉硬化，保肝护肝等作用，可能与其抗氧化，消除机 体内有害自由基的作用有关。目前茶多酚已被批准作为一种食品抗氧化剂应用。在匈牙利 儿茶素作为保肝药物已经上市。内茶多酚也已作为心血管治疗药物投入生产。但是，还需 要对茶多酚在其它方面的药理作用进行更深入的研究，使其能尽早地在临床治疗中发挥作 用。由于茶多酚的应用广泛,目前已成为开发热点.生产茶多酚的主要原料是粗老茶叶,茶叶 末和修剪后的茶树枝.年产 5 吨茶多酚需原料 170 吨(干).我国南方茶叶资源丰富,每个区,乡 基本上都建有茶场,粗老茶叶, 茶叶末和修剪后的茶树枝可以充分保证原料供应.5 吨/年茶多 酚生产厂,副产 1 吨咖啡因,总投资为 87 万元,年生产总成本为 155 元。我国茶多酚市场销 售量可达到 1000 吨/年以上.茶多酚目前国内售价约 500 元/公斤。预计茶多酚将有强劲的 市场需求,开发和应用前景较为广阔。 1.2.3、茶多酚产品的主要用途 茶多酚的生产和销售在国内外已有十多年的历史，各种规格茶多酚应用领域不尽相同， 高纯度茶多酚产品主要用于生产抗肿瘤药物、心血管保健药物、抗病毒制剂，抗糖尿病及 肥胖症保健药品等医药领域。一般规格茶多酚产品主要用于食品抗氧化添加剂、饮料，口 腔保洁剂及化妆品等食品及保健品领域。主要有以下几个方面： （1）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。一淀粉酶、蔗糖酶均有 良好的抑制能力。所以可以作为保鲜剂，减缓采摘后的水果、蔬菜的生化活动，推迟其后 熟期。另外，用茶多酚制得的保鲜剂也可使各色糕点、乳酸饮料和畜牧水产品深加工等不 变色腐败。 （2）作保色剂 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。 （3）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。 （4）口腔保洁剂 茶多酚对甲硫醇的抑制作用和防止蛋白质、氨基酸等的氧化变质作用，使其在口腔保 洁、消除异味、防龋抗龋方面有重要保健作用，除漱口水外，已有茶多酚牙膏、茶多酚糖 果、巧克力、乳酸饮料，茶多酚口香糖入市，并倍受青睐。 （5）食品抗氧化添加剂 茶多酚在食品方面，尤其是对植物油、脂肪、蛋白质的抗氧化作用以及国际上相继宣 布禁止 BHA、BHT 等合成抗氧化剂的使用，奠定了茶多酚在目前以及未来作为食品主要 抗氧化添加剂的地位。我国于一九九五年七月在第十一届全国添加剂标准化技术委员会上， 把茶多酚正式列为我国食品添加剂，并作为我国“九五”重点科技攻关项目而倍受关注。 1.2.4、茶多酚产业发展现况及所面临的问题 1.2.4.1、茶多酚的主要生产方法 茶多酚的生产方法主要有溶剂法、沉淀法和吸附法等。 （1）溶剂法 溶剂法用水和有机溶剂将茶多酚从茶叶中提取出来，工艺简单，但生产周期长、温度 高，茶多酚的酚轻基易氧化失去活性，所制备的茶多酚含量和活性低，且在生产过程中使 用大量的有机溶剂，如氯仿等，操作不够安全，产品有有机溶剂残留，提取率低，对环境 污染较大。 （2）沉淀法 沉淀法利用茶多酚与金属离子反应生成沉淀来生产茶多酚，使用的有机溶剂较少，生 产成本低，但在制备过程中需调节酸碱度，造成部分茶多酚的酚经基因氧化而失去活性， 工艺操作严格，废渣、废液处理量大，产品中金属离子残留较高，故使用受到很大的限制， 目前该生产方法已基本被淘汰。 （3）吸附法 吸附法是利用柱填料对茶多酚具有吸附一解吸附作用而将其分离纯化出来，工艺简单， 操作方便，生产条件温和，生产过程中使用的有机溶剂主要是回收容易且无毒的乙醇溶液， 生产出来的茶多酚含量高，具有较好的生物活性，但吸附法的柱填料对茶多酚的吸附选择 性不好，需梯度洗脱以除去咖啡因和其它杂质，导致茶多酚得率较低。 1.2.4.2、茶多酚主要的改性方法 茶多酚虽然是一种天然的无毒抗氧化剂和一种十分理想的天然药物，但其脂溶性较差， 生物利用度低，需要对其进行改性。目前，茶多酚改性的方法主要有溶剂法、乳化法和分 子修饰法。 （1）溶剂法 溶剂法是利用茶多酚在一些食用溶剂中溶解能力强的特点，先将茶多酚溶解在溶剂中 做成浓缩抗氧化剂，再添加到使用油脂中。尽管，从研究的角度出发，可以得到满意的对 比效果。但是，这种方法要在实际的大宗实用油脂中添加会存在稳定性和油脂烟点的问题 （2）乳化法 乳化法是将茶多酚制成油包水型乳剂，添加在色拉酱、方便面、汤料、冰淇淋及乳奶 液中，乳化型儿茶素性能不稳定，长期存放会出现破乳现象。 （3）分子修饰法 分子修饰法是利用化学合成的方法，将茶多酚中几种儿茶素的分子结构的某些部位酞 化和醋化，使得新构成的分子由水溶性改性为脂溶性的方法。我国主要是采用酞化法获得 脂溶性茶多酚的，但茶多酚在改性的过程中酚轻基损失较大，从而导致茶多酚生物活性大 大降低。 1.3、论文研究的意义 随着科学技术的发展，天然产物有效成分的提取分离与应用获得了前所未有的发展， 一些天然产物有效成分的功效引起了人们普遍的兴趣，具有十分广阔的发展前景。在中国， 茶的利用历史可追溯到千多年前的“神农”时代。几千年来，茶的保健和药用功能不断被发 现。自世纪年代等对茶多酚类开展系统研究以来，茶多酚类的许多功能被陆续发现。随着 研究的深入和茶多酚类物质的新功能不断被发现，人们对茶多酚类物质的兴趣与日俱增。 大量的研究表明，茶多酚不仅是一种天然的无毒的抗氧化剂，而且也是一种理想的天然药 物，具有清除自由基和抗氧化等生物活性，在抑菌、抗病毒、防癌抗癌、抑制肿瘤、防治 心血管疾病等方面具有良好功效。 我国是产茶大国，年产茶叶约万吨，但有万吨左右的中低档茶滞销和积压，此外每年 茶叶加工的副产品片、末、梗等至少达万吨。四川省是我国西部地区重要的茶叶生产基地， 每年在生产高档茶的同时副产大量的低档茶和下脚料，其经济价值低，难处理，成为茶厂 生产中的负担。但将这些中低档茶叶和下角料作为生产茶多酚的原料，则可以使茶叶资源 得到充分利用，变废为宝，减轻茶厂负担。 目前，国内各茶多酚生产企业基本上采用的是溶剂法制备茶多酚，该方法生产周期长、 温度高，所制备的茶多酚含量和活性低，且由于在生产过程中使用氯仿等有机溶剂，不仅 操作不安全，产品还存在有毒溶剂残留问题，其品质难以满足国内外市场的需求，造成茶 多酚产品销售困难，大量积压同时溶剂法对环境的污染较大，不符合清洁化绿色化生产发 展的方向。因此，需要研究和开发新的生产工艺，提高茶多酚产品的质量，以增加我国茶 多酚产品在国内外市场竞争力。 茶多酚虽然是一种天然的无毒抗氧化剂和优良的天然药物，但其脂溶性较差，生物利 用度低，这样就限制了其在食品、医药等行业的应用。我国主要是采用酞化法获得脂溶性 茶多酚，但茶多酚在改性的过程中会损失较多的酚轻基，从而导致茶多酚活性大大降低。 所以，研究茶多酚的改性方法，开发稳定性好、活性高、成本低和生物利用度高的茶多酚 改性产品具有很重要的现实意义和重大的研究价值。 因此，高品质茶多酚生产和改性的研究，不仅可以充分利用中低档茶叶和茶叶下角料， 提高茶多酚产品质量，而且也有利于实现资源、环境、经济和社会效益的统一。 1.4、主要研究内容 （1）茶叶浸取工艺的研究 （2）高品质茶多酚的纯化方法的研究 第 2 章、茶叶的浸取 2.1、 引言 茶叶的浸取是指将茶叶加入溶剂中，使茶叶中各种可溶性化学成分溶出，从而使茶叶 中可溶物与不可溶物达到完全分离的过程，也称之为茶叶的提取。茶多酚的有溶剂萃取法、 离子沉淀法和吸附法等多种方法，有关茶多酚纯化的研究较多，但大多注重茶多酚后处理 阶段，专门针对茶叶浸取工艺的研究较少。 在各种提取工艺过程中，采用热水浸取时，浸取时间长，温度高，茶多酚尤其是儿茶 素易于氧化生成茶色素，并进一步与体系中咖啡因、蛋白质生成茶乳酪。而采用非水溶剂 浸取时，没有充分考虑温度、溶剂浓度等因素的协同作用，虽然茶多酚及儿茶素的含量较 高，但脂溶性物质含量增加，从而影响了茶多酚在食品工业中的应用如饮料中的冷后混现 象。并且，不论采用哪一种方法制备茶多酚，溶剂浸取是其必须采用的工艺步骤。 茶多酚浸取溶剂主要是水溶液和乙醇溶液。虽然使用乙醇溶液作为浸取溶剂具有浸体 条件温和，茶多酚浸出率高等优点，但由于乙醇在浸取的过程中易挥发、损失较大，生产 成本高，实际的工业生产上一般都采用水溶液作为茶多酚浸取溶剂，本研究从实际出发， 同样也以水作为茶多酚的浸取溶剂。 茶叶具有不均匀性和多样性，无论是在茶叶外形颗粒或条索的大小、轻重、粗细、组 成比例，还是在内含成分的组成及含量都存在着较大的差别，从而使茶叶中各种成分的浸 出特性具有明显的复杂性。因而，研究了解茶叶在浸取过程中内含成分的浸出过程，对浸 取作业的工艺技术制订和品质控制，具有十分重要的意义。 实验和分析研究表明，茶叶中内含物浸出一般可分为三个阶段： （1） 当溶剂加入到茶叶中时，溶剂首先浸润茶叶并逐渐渗透进入茶叶组织及细胞内 部。同时，附着在茶叶表面的可溶性物质逐渐溶解于溶剂中。这一阶段内含物的扩散速率 符合零级动力学的方程，即浸出速率与溶质的浓度无关。 （2）由于体系中浓度梯度的存在，从而使茶叶内部组织和细胞的溶液由高浓度向茶 叶表面低浓度方向的扩散，即溶质的质量传递。这一过程，由于要克服细胞及组织的阻力， 因而是限速阶段，并且与浓度梯度有关。因此这一过程内含物浸出速率符合一级动力学方 程。 （3）溶质茶叶中可溶性成分继续从茶叶表面通过液膜扩散到外部的溶剂中，逐渐地 达到浸出平衡。 从茶叶内含物的浸出过程可以发现，内含物从茶叶内部扩散至茶叶表面这一过程是整 个浸出的限速阶段，其主要与细胞和组织的阻力以及浓度梯度有关，因此，破坏细胞和组 织的结构以及增大浓度梯度则可以有效的促进茶叶可溶物的浸出同时，由于茶多酚是一类 热稳定性差的物质，在温度较高的条件下，易发生氧化反应，从而失去活性，所以在茶叶 浸取的时候，不仅要考虑如何有效的将茶多酚从茶叶中浸出，而且还要采取有效的措施阻 止或减缓茶多酚在浸取过程的氧化作用。 本章以绿茶叶中的茶多酚为目标产物，以水与醇作为浸取溶剂，研究茶叶中的茶多酚 的最佳浸取工艺。 2.2、茶多酚在水溶液中的热稳定性 由于本文采用水溶液作为茶多酚浸取溶剂，所以研究茶多酚在水溶液中不同温度下的 稳定性，对于茶叶最佳浸取工艺的确定具有重要的参考价值和指导意义。 （一） 、 乙醇浓度对茶多酚提取率的影响。 茶多酚浸出量随浸提剂用量的增加而增大,但当料液比达到 120 后,茶多酚浸提率增 加缓慢。考虑到成本问题,实验选择茶末与乙醇的质量体积比为 120。乙醇浓度对茶多酚 浸提率影响很大。乙醇浓度低,茶多酚中糖类、果胶、植物蛋白质等水溶性杂质会大量增加, 从而影响茶多酚的纯度,对其精制不利;高浓度的乙醇溶解了叶绿素、类胡萝卜素和脂质体 等,导致浸提液为暗绿色并增加了后续分离纯化的难度,同时,高浓度乙醇也会引起蛋白质、 茶多糖等大分子物质的沉淀,从而带动茶多酚的共同沉淀,导致其浸提率反而降低5。本实 验考察了不同乙醇质量分数对茶多酚浸提率的影响,结果质量分数 70%的乙醇水溶液浸提茶 叶的效果最好,因此本实验选择质量分数 70%的乙醇水溶液浸提茶叶末。 （二） 、浸提时间的影响 一般而言,浸提时间越长浸提效果越好,但茶多酚是一类多羟基的酚性物质,易被空气中 的氧气氧化,在加热时更是如此,因此不能一味依靠延长浸提时间提高茶多酚的浸提率。本 文在 1070 min 范围内进行浸提实验,结果表明 030 min 时,浸提率随着时间延长而增加, 超过 30 min 后,浸提率不但不随时间的延长而增加,反而呈现出下降趋势。因此,实验浸提最 佳时间是 30 分钟。 （三） 、浸提温度的影响 保持其它条件相同,分别在 50,60,70,80进行浸提实验。结果表明,在温度低于 70时, 茶多酚浸出率随着温度的升高而升高,超过 70后,茶多酚浸出率随着温度的升高而呈下降 趋势,可能是因为在温度较高时,茶多酚氧化程度增加,并且导致浸提液颜色加深(深褐色),同 时,浸提液呈胶泥状,增加了离心操作的难度。因此,实验浸提最佳温度 70。 （四） 、茶粉粗细的影响 数据表明粗细对提取的影响不大,为避免浪费原材料