茶叶有效成分分离技术-茶色素的提取纯化（茶叶深加工）

茶叶有效成分分离制备技术茶色素的提取纯化茶色素的提取纯化食品色泽是评价食品感官质量的一个重要因素。随着人们对合成色素的进一步认识，茶色素在食品工业中将会发挥更大作用。目录壹贰茶绿色素的提取纯化红茶色素的提取纯化壹茶绿色素的提取纯化一、茶绿色素的提取纯化茶绿色素的主体成分是叶绿素，其他成分的含量因提取方法不同而不同。如果生产上需要脂溶性的绿色素，其他成分不作限制，那么提取方法较为简单；如果生产上需要水溶性的绿色素，其他成分尤其是多酚类物质含量要少，那么提取、纯化及制备工艺就较为复杂。一、茶绿色素的提取纯化（一）茶绿色素简易提取工艺用上述工艺生产的绿色素含有较多的其他茶叶有效成分。尽管这些成分具有抗氧化、营养及保健等作用，但从色素角度考虑，它着色不稳定，其中多酚类还易于被氧化而产生红褐色。另外，它的水溶性差，因此影响了应用范围。茶叶提取过滤滤液浓缩干燥产品含水酒精一、茶绿色素的提取纯化（二）叶绿素铜钠盐的制备1.叶绿素铜钠盐制备工艺流程一、茶绿色素的提取纯化（二）叶绿素铜钠盐的制备2.工艺要点（1）叶绿素的提取叶绿素在叶绿体中与蛋白质或脂蛋白相结合，因此需要含水丙酮和乙醇提取较好。叶绿素提取的较佳条件是：90%浓度的丙酮，固液比为1：2，分3〜4次提取，每次约1h即可。一、茶绿色素的提取纯化（二）叶绿素铜钠盐的制备2.工艺要点（2）茶叶绿素的除杂纯化丙酮提取物中不仅有叶绿素及其衍生物，还有大量的其他丙酮可溶物，其中部分是水溶性(如多酚类等)。由于多酚类在其后的叶绿素铜钠盐制备时的碱性条件下，极易氧化成红棕色而影响品质，因此必须进行除杂纯化。除杂纯化原理是利用脂溶性溶剂溶解丙酮提取液，然后用水萃取其中具水溶性的成分(如多酚类等)。一般是用乙醒或汽油先将丙酮提取液溶解，然后用水反复萃取3〜4次即可除尽酚类物质等。一、茶绿色素的提取纯化（二）叶绿素铜钠盐的制备2.工艺要点（3）茶叶绿素的皂化和铜钠盐的制备茶叶绿素组分共有8种，它们分别为叶绿素a、叶绿素b、脱镁叶绿素a、脱镁叶绿素b、叶绿素酸酯a、叶绿素酸酯b、脱镁叶绿素酸酯a、脱镁叶绿素酸酯b。这8种叶绿素的基本化学结构相似，均可制备成叶绿素铜钠盐。其反应式如下;一、茶绿色素的提取纯化（二）叶绿素铜钠盐的制备脱镁叶绿素、叶绿素酸酯转化成6种产物，其叶绿素铜钠盐形成过程如下：一、茶绿色素的提取纯化（二）叶绿素铜钠盐的制备在叶绿素铜钠盐的制备中，由两步完成:铜置换叶绿素分子上的镁或氢，用碱皂化形成盐。在理论上其转化次序可以有3种:先皂化后铜置换;先铜置换后皂化;先加酸脱镁(氢置换)，再铜置换后皂化。对上述3种转化次序的研究表明，同一种叶绿素提取液3种处理的茶叶绿素铜钠盐得率差异较小。贰红茶色素的提取纯化二、红茶色素的提取纯化根据红茶色素的一些性质，其中茶褐素由于色泽呈褐色，同时相对分子质量较大，易于进一步缩合而沉淀，因此茶褐素的开发应用前景远不及茶黄素及茶红素。现介绍红茶色素中茶黄素和茶红素的提取纯化技术。二、红茶色素的提取纯化（一）红茶色素的分离提取目前，红茶色素的分离提取技术较多，这里介绍其中的几种。方法一：用此方法提取的红茶色素，实际上是速溶红茶晶。该产品提取方法简单、得率高、内含有效成分丰富，可满足某些食品着色、调味等需要。二、红茶色素的提取纯化（一）红茶色素的分离提取方法二：用该方法提取的红茶色素，较好地分离了茶黄素，但茶红素部分含有较多的其他成分。二、红茶色素的提取纯化（一）红茶色素的分离提取方法三：用此方法提取的红茶色素，内含其他成分较少，可满足对一般红茶色素的需要。二、红茶色素的提取纯化（二）茶红素的分离纯化生产上往往需要纯度较高的红茶色素，因此需要对上述分离提取的色素进行纯化。将方法二提取的茶红素部分用热水溶解，然后用正丁醇萃取，萃取液减压浓缩并回收，然后用葡聚糖凝胶LH-20柱，用40%左右的丙酮洗脱，收集含茶红素的洗脱液，回收浓缩，最后冷冻干燥即可得到纯度较高的茶红素。二、红茶色素的提取纯化（三）茶黄素的提取与制备溶剂浸提法主要是根据茶黄素易溶于水、甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇和乙酸乙酯等溶剂，难溶于乙醍，不溶于三氯甲烷和苯的化学特性，利用茶黄素和红茶中其他成分在不同溶剂中溶解度的差异进行分离。常用的溶剂浸提法有Collier法和Ullah法两种。1.溶剂浸提法二、红茶色素的提取纯化（三）茶黄素的提取与制备取红茶，80°C水溶液浸提5min，浸提液过滤、浓缩、冷冻干燥。干燥物用甲醇和水（体积比3:1）溶解，再用三氯甲烷萃取，除去咖啡碱等杂质，水相减压浓缩，除去甲醇和三氯甲烷。乙酸乙酯反复萃取5次，萃取液用硫酸镁脱水，30°C下蒸馋至干，得到茶黄素粗提物。该方法工艺比较简单，但有机溶剂用量多。Collier法提取制备茶黄素的方法二、红茶色素的提取纯化（三）茶黄素的提取与制备用适量的磷酸二氢钠与乙酸乙酯混合萃取，茶红素能全部被固定在水相中，而茶黄素被固定在有机相中。红茶用80笆水溶液浸提5min，过滤，滤液经减压浓缩，再经三氯甲烷萃取，除去咖啡碱等杂质，然后用磷酸二氢钠和乙酸乙酯混合萃取3次，乙酸乙酯层经减压浓缩干燥，得茶黄素粗提物。该方法简单，但仍然存在使用有机溶剂较多的问题。Ullah法提取制备茶黄素的方法二、红茶色素的提取纯化（三）茶黄素的提取与制备

儿茶素体外氧化制备茶黄素，按催化剂的不同可分为酶促氧化制备法和化学氧化制备法两种。1.体外氧化制备法二、红茶色素的提取纯化（三）茶黄素的提取与制备体外酶促氧化制备茶黄素主要是利用茶叶本身的多酚氧化酶（PPO）的氧化特性有目的地生产茶黄素。常采用的方法有茶鲜叶匀浆悬浮发酵法、双液相酶促氧化制备法和固定化酶制备法等，都取得了较好的进展。茶鲜叶匀浆悬浮发酵法的工艺流程：茶鲜叶-破碎-发酵-过滤浓缩-乙酸乙酯萃取-回收溶剂-干燥-茶黄素。研究表明，当反应温度为30°C，pH为4.8，底物浓度为0.9g/100mL，酶浓度为28g/100mL（以茶鲜叶重计），在此条件下，以非冷冻叶进行氧化儿茶素生成茶黄素，其制品的茶黄素含量达14.5%，转化率为72.2%。因此，只要严格控制反应体系的条件，就可以通过酶促氧化制备出高含量的茶黄素。（1）体外酶促氧化制备法二、红茶色素的提取纯化（三）茶黄素的提取与制备（2）体外化学氧化制备法化学氧化制备法根据儿茶素氧化体系中pH的不同，可分为碱性氧化制备法（pH>7）和酸性氧化制备法（PH<7）。碱性氧化制备法：宛晓春等的研究表明，当等体积的茶多酚溶液（浓度为1.0%〜2.0%）与K3Fe（CN）6-NaHCO3（溶液溶质质量比1.0：1.5）在pH为7〜8、温度0〜25°C条件下反应15min后，调节pH到1〜4以终止反应，然后用乙酸乙酯萃取2次，后经减压浓缩真空干燥，可得到含茶黄素40%以上的茶色素类产品。酸性氧化制备法：在酸性条件下利用氧化剂催化儿茶素形成茶黄素的一种方法。目前这方面的研究开展得不多。李立祥曾进行茶多酚酸性（pH5.6）氧化试验，结果发现酸性氧化产物茶黄素（TFs）中以茶黄素-3'-没食子酸茶黄素（TF-3'-G）较多，茶黄素-3'-没食子酸茶黄素（TF-3'-G）、茶黄素-3，3'-双没食子酸茶黄素（TF-3，3'-DG或TFDG）较少，即茶多酚酸性氧化可得到较多的酯型茶黄素。二、红茶色素的提取纯化（三）茶黄素的提取与制备目前，常用的茶黄素柱层析法主要有纤维素柱层析法、葡聚糖凝胶柱层析法、硅胶柱层析法、聚酰胺吸附树脂柱层析法等。具体的方法：红茶经煮沸、过滤、浓硫酸处理及冷却处理后，产生橙色沉淀，经乙酸乙酯提取、浓缩、冷却、过滤、沉淀、5%碳酸氢钠洗脱、水洗等处理后，得浓缩干物，丙酮溶解，加入4〜5倍氯仿沉淀，干燥后得橙红色粉末状色素，硅胶柱层析初步分离后，再经纤维素柱层析分离制备得到茶黄素。3.柱层析法二、红茶色素的提取纯化（三）茶黄素的提取与制备４.高速逆流色谱法高速逆流色谱法高速逆流色谱法分离纯化茶黄素的工艺流程如图3-4。首先将固定相(即配制溶剂系统所得的上层溶液，也称上相）用泵以8mL/min的流速灌满色谱柱，然后将柱的首端与六通进样阀相接。开启速度控制器，使高速逆流色谱仪按顺时针方向旋转，当转速达到800r/min时以一定的流速泵入流动相（即配制溶剂系统所得的下层溶液，也称下相)，并通过六通进样阀进样，待流动相流出色谱柱时，即可调节自动部分收集器按每试管5mL收集。样品分离结束后，在380nm波长下测定各试管中溶液的吸光度，将不同的成分分别收集、浓缩、冷冻干燥、重结晶，即把4种茶黄素成分分成3个部分，达到理想的分离效果。二、红茶色素的提取纯化（三）茶黄素的提取与制备图3-4高速逆流色谱法制备茶黄素的流程（王坤波等，2002）二、红茶色素的提取纯化（三）茶黄素的提取与制备5.膜富集法肖文军等以云南红碎茶为原料，以1:8与1:7的茶水比在90℃下浸提2次，每次30min，合并浸提液。以膜面积为1m2、孔径为0.2m的陶瓷膜，膜面积为4m2、截留相对分子质量为3500或10000卷式超