天然产物分离与纯化

茶叶中茶多酚的提取分离纯化 重庆大学课程论文 学生姓名何 英 学号20161902017t 专业生物学 学科门类理学 重庆大学生物工程学院 二 O 一六年十月 摘要 茶叶中含有 600 多种化学成分，组分极为复杂。茶叶中的无机矿物质有 27 种，大多数都是人体健康所必须物质。茶叶中的有机物茶多酚与儿茶素类物质、 咖啡碱、茶多糖等决定了茶叶色泽、香气、滋味、营养及保健功效。本文总结了 茶多酚为主要内容物的提取纯化及性质为主要内容，对比不同方法的优异，按要 求选择一条合适的工艺路线。溶剂浸提法工艺简单、技术成熟。离子沉淀法选择 性强、纯度较高但是损失大、收率低、安全性低。树脂吸附法虽工艺简单、纯度 高、 能耗低但是溶剂用量大、 成本高。 超临界流体萃取法纯度高但是设备要求高、 成本高，不适合大剂量的提取茶多酚。超声波浸提法高效、节时、提取率高但噪 音污染，不适合长期使用。微波浸提法高效、节能、节时、提取率高但具有微波 辐射。膜分离法工艺简单，环境污染小但纯度低。所以根据不同的要求、设备、 成本需要选择不同的方法。 关键词 茶叶，茶多酚，提取方法 1 绪论 茶叶起源于我国，后流传于世界。至今，地球上引种茶树的国家已经达到了 60 多个，近年来世界茶叶种植面积总数达 290 万公顷[1]。我国是产茶大国，进入 21 世纪以来，我国的茶产量稳居世界第一[2]。科学研究和临床医学实验表明，茶 叶有降血糖、降血脂、抗癌、抗衰老、抗辐射等诸多保健作用，这与茶叶中的有 效功能成分密不可分。 茶叶中的有效成分包括茶多酚、 茶多糖、 咖啡碱、 茶氨酸、 茶蛋白等。所以，用中低档茶叶为原料，提取分离有效成分，大力发展茶叶深加 工技术，不仅可以开辟中低档茶叶市场、充分利用茶叶资源，也将成为我国茶叶 行业发展的新方向。 茶多酚作为茶叶中最主要的功能性成分，使其成为目前天然产物研究的热点， 由于具有多种生理活性和功能，在医疗保健、食品行业、日用品等领域都得到了 广泛的应用。因此，优化提取工艺，分离提纯茶多酚具有十分重要的经济和社会 效益。目前，国内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，不符合绿色化生产发展的方向。因此，需要选择一条合理，绿色， 创新的生产工艺，提高茶多酚产品的质量，实现资源、环境、经济、社会一体化 发展。 1 茶叶的主要成分及功能简介 茶是我国的国饮，是天然的绿色饮料，我国是最早发现茶树，并且最早采制 茶叶和饮用茶汤的国家。 在我国， 根据茶多酚的氧化程度， 茶叶基本被分为绿茶、 红茶、乌龙茶、黑茶、白茶和青茶六类[3， 4]，其生理活性和功能也因成分的不同 有所差异。 1.1 茶叶的主要成分 茶叶含有 600 多种化学成分，因而组分极其复杂，主要有无机物质和有机 物质之分[5]。 1.1.1 茶叶中的无机成分 只占干茶叶总质量 49的无机物质影响着人体的健康营养及茶叶的质量。 茶叶中发现的无机矿物质元素（N、H、O、N 除外）有 27 种P、B、As、S、 Se、Si、I、F、Br、K、Mg、Mn、Al、Ca、Na、Fe、Cu、Ni、Zn、Mo、Pb、 Cd、Co、Cs、Cr、Ti 和 V 等元素，大多数元素都是人体健康所不可缺少的[6]。 1.1.2 茶叶中的有机成分 （1）茶多酚与儿茶素类物质 茶多酚是茶叶中多酚类物质及其衍生物的总称， 在茶叶的药效中起主导作用。 儿茶素类 物质是茶多酚中最重要的一类结构复杂的化合物， 儿茶素在绿茶中含量最高； 红茶、乌龙茶 等发酵类茶由于加工工艺的不同， 儿茶素发生氧化聚合反应生成茶黄素、 茶红素等有色化合 物，从而对茶的品质有很大影响。 （2）茶蛋白与氨基酸 茶叶中蛋白质含量很高，达 2030，但水溶性的蛋白质仅有 13。氨基酸占茶 叶干重的 15，人们已在茶叶中发现 28 种氨基酸，如茶氨酸、精氨酸等。其中，茶氨 酸是茶树所特有的一种氨基酸，含量占氨基酸总量的 50以上。目前对茶蛋白和茶氨酸的 生理功效进行研究表明茶蛋白能清除超氧阴离子，具有降血脂， 抗突变、抗动脉粥样硬化 ， 和冠心病等作用； 茶氨酸具有降压， 提高记忆力， 增强人体抵御病毒感染的能力等作用[7 8]。 （3）咖啡碱 咖啡碱的含量占有机物干物质总量的 2.55，是构成茶叶滋味的重要物质；它也是 一种重要的医药原料，具有强心利尿、兴奋神经中枢等作用[9-11]，同时也是多种饮料的添加 剂，历来为食品、医学行业人士重视。 （4）碳水化合物与茶多糖 茶叶中碳水化合物的含量占干物质总量的 2025，但多数是淀粉、纤维素等不溶于 水的多糖类化合物，也含有葡萄糖、果糖、麦芽糖等水溶性的游离糖。 上世纪 80 年代发现 茶叶中活性多糖即茶多糖有着重要的生理活性。实验表明，茶多糖具有抗血栓、抗辐射、降 血脂、降血糖，增强机体的非特异性免疫能力，防治甲状腺肥大和糖尿病等多种功效[12-17]。 （5）维生素 茶叶中含有丰富的维生素，饮茶是获得人体所需维生素的极好来源。 （6）芳香类物质 茶叶中芳香类物质含量虽然不超过干物质的万分之三， 但其种类却超过 500 多种， 这些 物质相互作用和配合，产生了各种独特的茶类香气[18-20]。 （7）有机酸和皂苷类物质 茶叶中含有苹果酸、金鸡钠酸等多种有机酸， 有助于维持体液的平衡。 皂苷类物质在茶 叶中含量约为 0.07，不仅具有抗虫杀菌、抗渗消炎、抗癌等活性，而且作为一种性能优良 的天然表面活性剂，广泛应用于日化、林业、纺织等行业。 （8）色素和脂质 色素占茶叶干物质总量的 1左右，是构成茶叶色泽及茶汤颜色的成分。 茶叶中脂质含 量不高，约为 45，饮茶可以获得一定量的脂肪酸。 1.2 茶叶的功能 本草拾遗记载 “诸药为各病之药，茶为万病之药” 。茶叶中具有的含量 丰富的营养素和多种药效成分是其独特的保健和药用作用的基础。 从传说几千年 前神农时代对茶的发现和利用， 到现代对茶的深入研究， 茶的医药和保健功能[21] 不断被发现，简述如下 （1）生津止渴； （2）消暑； （3）清热； （4）提神； （5） 明目； （6）解毒； （7）止痢； （8）通便； （9）降脂减肥； （10）利尿； （11）除腻 助消化； （12）预防高血压； （13）防治高血脂； （14）防治脂肪肝； （15）防治糖 尿病； （16） 防癌抗癌； （17） 补硒； （18） 消炎杀菌； （19） 改善心血管功能； （20） 消除口臭； （21）预防龋齿； （22）防治坏血病； （23）抗辐射； （24）延缓衰老等。 2 茶多酚的组成和功效 2.1 茶多酚的组成及儿茶素的结构 茶多酚又名茶单宁或茶鞣质，简称 TP（tea polyphenols） ，是从天然植物茶 叶中提取的多羟基酚类及其衍生物的混合物。茶多酚在绿茶的含量最高，占茶叶 干重的 1530，因此提取制备茶多酚大