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 4%~9%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 20%~30%，但水溶性的蛋白质仅有 1%~3%。氨基酸占茶 叶干重的 1%~5%，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 2.5%~5%，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 20%~25%，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 4%~5%，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 15%~30%，因此提取制备茶多酚大