毕业设计——茶叶中茶多酚不同提取技术的比较

1、国家重点建设示范性职业技术院校 毕业论文论文题目：茶叶中茶多酚不同提取技术的比较院 系： 生物工程学院 专 业： 生物技术及应用 班 级： 09级 学 生： 曹龙刚 指导老师： 罗世炜 独创性声明本人郑重声明：所提交的论文是本人在指导老师的指导下进行的研究工作及取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或其他机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。 曹龙刚襄樊职业技术学院生物工程学院 课题任务书生物工程系（院） 生物技术及应用专业 0901班 学生：曹龙刚一、毕业设计论文课题：茶叶中茶多酚不同提取

2、技术的比较二、毕业设计论文课题工作自2011年11月20日至2012年06月8日三、毕业设计论文地点：南京特丰药业股份有限公司四、毕业设计论文课题内容要求：新颖性、真实性五、主要参考文献1 刘焕云Ca2+沉淀法提取茶多酚的方法研究J广州食品工业科技，2004.3：2628. 2 李新生从莲花绿茶中提取茶多酚J化学世界，1997，(5)：255258. 3 杨贤强茶多酚保健功效研究的新进展J茶叶，1992，18(3)：4245. 4 刘学铭，梁世中茶多酚的保健和药理作用及应用前景J食品与发酵工业，1998，24(5)：4751. 5 史景明，张先海，史丽岩茶多酚提取纯化工艺研究进展及应用前景J大

3、众科学，2007，（11）：1096 董文宾，胡英茶多酚的制备工艺及应用研究现状J西北轻工业学院学报，2002，20：1824 7 葛宜掌，金红茶多酚的离子沉淀提取法J应用化学，1995，(2)：79 8 Guangyu YangInhibition of growth and induction of apoptosis in human cancer cell lines by tea polyphenols JCarcinogenesis，1998，(4)：6116169 徐向群，陈瑞锋，王华夫吸附茶多酚树脂的筛选茶叶科学，1995，15(2)：137140. 目录1 理化性质- 2 -

4、2 茶多酚提取发展现状- 2 -2.1 茶多酚提取发展历程- 2 -2.2 茶多酚提取工艺现状- 3 -3 茶多酚的传统提取方法- 3 -3.1有机溶剂萃取- 3 - 3.1.1有机溶剂萃取流程- 4 - 3.1.2有机溶剂萃取特点- 4 -3.2离子沉淀提取- 4 - 3.2.1离子沉淀提取流程- 4 - 3.2.2离子沉淀提取法特点- 5 -3.3树脂吸附分离提取- 5 - 3.3.1树脂吸附分离提取流程- 5 - 3.3.2树脂吸附分离提取特点- 5 -4 茶多酚的新型提取方法- 5 - 4.1超临界萃取- 5 - 4.1.1超临界萃取流程- 5 - 4.1.2超临界萃取特点- 6 -4

5、.2 超声波浸提法- 6 - 4.2.1超声波浸提原理- 6 - 4.2.2超声波浸提特点- 7 -4.3 微波法- 7 -5 小 结- 7 -致谢- 9 -参考文献- 10 - 茶叶中茶多酚不同提取技术的比较曹龙刚（襄樊职业技术学院 生物工程学院，湖北 441000）摘要：综述目前国内外制备和纯化茶叶中茶多酚的主要方法及新型方法：溶剂浸提法、金属离子沉淀法、树脂吸附分离法；超临界流体萃取法、超声波浸提法、微波法。简述各种方法的基本原理、并对各种方法基本流程及各自的优缺点进行评价。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。关键词：茶多酚；有溶剂萃取；树脂吸附

6、；超临界流体；提取 茶多酚(简称 TP)是茶叶中30多种多酚类物质的总称，含量约占茶叶干物质总量的2030，是由黄烷醇类为主和少量黄酮及苷组成的复合体。茶多酚分子中带有多个活性羟基(-OH)可终止人体中自由基链式反应，清除超氧离子，类似SOD之功效，茶多酚对超氧阴离子与过氧化氢自由基的消除率达98以上，呈显著的量效关系，其抗氧化性能比维生素 E的抗氧化效价高l020倍1；而且无毒，因此是一种理想的食品天然抗氧化剂2。茶多酚对细胞膜与细胞器有保护作用，对脂质过氧化自由基的消除作用十分明显。茶多酚还有抑菌、杀菌作用，能有效降低大肠对胆固醇的吸收，防治动脉粥样硬化，是艾滋病毒(HIV)逆转酶的强抑制

7、物，有增强机体免疫能力，抗肿瘤，抗辐射，具有抗氧化防衰老机理3，毒理学研究证实，茶多酚安全、无毒，是食品、饮料、药品及化妆品的天然添加成分。因此，茶多酚及其制品的开发已成为医药、食品界的热点，目前，除了茶多酚片剂、胶囊等保健食品外，在粮油食品，方便食品，水产品、肉制品、配制品、调味品、糖果、饮料等多类食品中均有广泛的应用。1 理化性质茶多酚类物质大致可分为6种：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。儿茶素类化合物是茶多酚的主要成分，其结构式可表示为 若R1

8、=OH，则为左旋-表没食子儿茶素没食子酸酯(L-EGCG)； R1=OH，R2=H，则为左旋-表没食子儿茶素(L-EGC)； R1=H，则为左旋-表儿茶素没食子酸酯(L-ECG)； R1=H，R2=H，则为左旋-表儿茶素(L-EC)。其等摩尔浓度的抗氧化能力依次为L-EGCGL-EGCL-ECGL-EC。从茶叶中提取的茶多酚抗氧化剂是这些儿茶素的混合物。其抗氧化性优于丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)等。茶多酚是一种淡褐色至白色的无定型粉末,易溶于水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、冰乙酸等。不溶于苯、氯仿、石油醚。在PH<7时较稳定,在PH>7时

9、较不稳定,且氧化变色加快,呈红褐色。在碱性条件下易氧化聚合4。2 茶多酚提取发展现状2.1 茶多酚提取发展历程早在六十年代初，日本学者就探明了茶叶中含有大量的抗氧化活性成分TP，自那时以来各国学者对TP的提取和应用作了深入研究；至八十年代初期及中期，TP的提取方法及制备技术有了较大的进展，相继开发了近10种TP的提取方法，进入了工业化生产阶段，TP亦进入了实用阶段。八十年代后期至九十年代初，我国亦相继开发出几种TP提取方法和TP产品。然而国内外现有的提取方法大多大同小异，按其化学过程可归纳为“溶剂浸提法”、“金属离子沉淀法” 和“树脂吸附分离法”三大类。除上述传统方法外现在又出现新型提取方法“

10、超临界流体萃取法”、“超声波浸提法”、“微波法"。2.2 茶多酚提取工艺现状 茶多酚的制备提取技术主要有溶剂萃取法、离子沉淀法、离子交换柱法和超临界萃取法。 溶剂萃取法是将茶叶用极性溶剂浸渍，然后把浸取液进行液液萃取分离，最后浓缩得到产品。目前工业化生产主要采用此法。离子沉淀法用金属沉淀茶多酚，使其与咖啡碱分离，该方法使用了对人体有毒的重金属作沉淀剂。所以，用该法生产的产品难达到食品和医药行业的要求。离子交换柱法是利用不同离子交换树脂对茶多酚和咖啡因的不同吸附性能来分离制备茶多酚。离子柱分离制备法提取茶多酚工艺路线简单，能耗相对较低，但所采用的分离树脂须对茶多酚有较高的选择性和较大的

11、平衡吸附量。此项技术的关键是柱填充料和淋洗。但柱填充料非常昂贵，而且淋洗时要用多种和大量有机溶剂，显然不适合工业化生产。超临界萃取法是利用超临界流体(如二氧化碳)作为溶剂进行萃取分离，具有速度快、质量好的优点。但该工艺提取率极低，大规模工业化生产还存在不少困难。据悉其制备成本在100元以上 。国内外研究开发现状表明，传统的溶剂萃取法具有工艺条件成熟、提取率高、可操作性强等优点。 3 茶多酚的传统提取方法目前从茶叶中制备茶多酚常用的方法主要分三类：有机溶剂萃取法，离子沉淀法和树脂分离制备法。3.1有机溶剂萃取 溶剂萃取法的工艺原理是利用茶多酚可溶于水、乙醇、乙醚、正丁醇 、乙酸乙酯等溶剂中而将其

12、从茶叶中提取出来，或利用茶多酚易溶于这些溶剂而直接从茶叶或水提物中分离出来。采用石油醚等脱除茶色素，并用氯仿等脱除咖啡因而得到茶多酚产品。3.1.1有机溶剂萃取流程 茶叶 脱色、脱咖啡碱（浸取） （过滤） 浸提液清液有机溶剂萃取萃取液回收溶剂5 (干燥) (减压蒸馏) 茶多酚浓缩液 3.1.2有机溶剂萃取特点此法工艺成熟稳定，比较简单，提取率较高，对茶叶原料要求不苛刻，茶多酚含量可达到 95左右。但咖啡因含量一般都在38，不能满足医药保健用茶多酚的要求。对茶多酚的提取率为 10l56。该过程中要用到多种有机溶剂，且用量较大、工序多、工艺繁琐复杂，需多次蒸馏、加热时间过长、茶多酚易氧化；并且大多

13、使用了氯仿等有一定毒性的溶剂，产品及操作不够安全，生产成本偏高。 3.2离子沉淀提取 离子沉淀法是利用茶多酚在一定的沉淀介质中可以和某些重金属离子形成共沉淀，再经无机酸转溶，并用有机溶剂萃取来制备提取茶多酚。该方法是利用茶多酚能与某些金属离子络合成结晶性沉淀物的特点，使其从浸提液中分离出来，实现分离。目前，已有 Ca2+、Mg2+、Ba2+、Fe2+、Zn2+、A13+等多种离子用于沉淀提取茶多酚的工艺报道7。3.2.1离子沉淀提取流程 茶叶原料沸水浸提过滤沉淀溶液萃取干燥茶多酚粗品8。3.2.2离子沉淀提取法特点茶叶经热水浸提后，加入沉淀剂即得茶多酚与金属离子的结晶性沉淀物，不必浓缩浸提液，

14、同时由于这些沉淀的选择性较高，得到茶多酚的纯度相对较好，采用此方法虽然减少了溶剂用量，但在其后的稀酸转溶过程中茶多酚损失较大，使用金属离子及无机酸碱和有机溶剂处理，对设备及环境均有不利影响，且沉淀剂有的是有一定毒性的金属离子，有的偏碱性易造成茶多酚的氧化，因此在产品的纯度、收率、成本及安全性上仍不是完全令人满意。3.3树脂吸附分离提取 将绿茶叶( 或茶叶末)加热水浸提后合并提取液。提取液通过高分子吸附剂进行吸附，然后用95乙醇洗脱，使吸附剂上吸附的 TP脱附于乙醇中，经减压蒸馏，浓缩液经真空干燥或喷雾干燥得到茶多酚。3.3.1树脂吸附分离提取流程茶叶热水提取浓缩吸附柱吸附洗脱剂洗脱茶多酚洗脱液

15、减压蒸馏回收溶剂真空干燥粉状粗茶多酚水溶解成溶液乙酸乙酯提取减压蒸馏回收溶剂真空干燥粉晶态茶多酚9。3.3.2树脂吸附分离提取特点该法工艺技术简单，耗能低，但需要对TP选择性强的高吸附量的吸附剂9。4 茶多酚的新型提取方法4.1超临界萃取该方法是一种正处于积极开发阶段的新型分离技术，它是利用温度和压力略超过或靠近临界温度和临界压力介于气体和液体之间的流体作为萃取剂，从固体或液体中萃取某种高沸点和热敏性成分、以达到分离和提纯的目的。4.1.1超临界萃取流程茶叶原料SFE萃取茶多酚粗品初步纯化高纯度T P 10。4.1.2超临界萃取特点该方法获得的茶多酚纯度高，但产率较低，在技术上也有一定的困难，

16、因此目前使用也较少。 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、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。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

17、、无毒、安全、高效,可以生产极高附加值的产品11。茶多酚在超临界CO2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CO2在80、21Mpa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%。目前，超临界流体萃取的实际应用还很有限，主要是设备投资费用大，设计基础数据缺乏，设计经验不足。4.2 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上，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

18、，使得率和产品质量都有很大提高。4.2.1超声波浸提原理超声波浸提技术，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。4.2.2超声波浸提特点该法用于提取，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pH 12的80%乙醇溶液，超声处理4060min，产品收率比常规溶剂提取法提高约30%11。4

19、.3 微波法微波法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12。 5. 小 结 从上述的比较中可以看出各种方法都存在优缺点。与传统的有机溶剂萃取法相比，金属离子沉淀法所用的溶剂量大大减少，只有前者的十分之一到五分之一，不仅降低溶剂回收能耗，而且溶剂损耗也大大下降。与有机溶剂萃取法和金属离子沉淀法比较，树脂吸附法所需的能耗较低，无有毒物质的排放，污染环境更少，符合化工“清洁生产”的发展趋势，在茶多酚的生产上具有良好的开发应用前景。但从已有的研究报道看，

20、树脂的吸附容量还较低，吸附选择性也有待于进一步提高。因此，开发吸附容量大、选择性高的树脂是实现工业应用的关键。 从已有报道看。大多数工艺的茶多酚提取率都不到 15，而茶叶含有的茶多酚大约在203013，因此，目前的各种提取工艺还需要进一步改进。而且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，超临界流体萃取比传统的方法具有更大的优越性。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Al3+沉淀法，考察了料液比、浸提时间与温度、pH值

21、、沉淀剂用量、酸转溶条件及咖啡碱萃取条件中各因素的影响，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11.8%、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3种儿茶素14。致谢面对顺利完成的论文，我满怀欣喜，回想求学之路，快乐而艰辛，在这硕士生涯即将结束之际，谨对多年来给予我关心与支持的良师益友和亲人们致以最诚挚的谢意！首先要感谢的是我的导师罗世伟老师。本论文能够顺利完成，离不开罗老师的悉心指导和严格要求，在论文的选题、研究理论、框架结构，直至撰写、修改和定稿等各个环节均严格把关，并投入了大量的时间和精力。感谢刘颖老师在本论文开题时给予了许多中肯意见，使我在之后的研究工作中能够少走弯路，事半功倍。他们在我的学习和生活中给了我无可替代的帮助和指引，这种帮助使我受益终生。在求学历程中，我遇到了许多给予我无私关心和帮助的同学和朋友，他们使我的求学生涯充满了欢乐，让我在开心的时候能与人分享，让我在烦恼的时候能找人倾诉。参考文献1 刘焕云Ca2+沉淀法提取茶多酚的方法研究J广州食品工业科技，2004.3：