茶多酚的提取方法及应用前景

- 1 - 茶多酚的提取方法及应用前景

摘要：茶多酚是目前尚不能人工合成的纯天然、多功能、高效能的抗氧化剂和自由基净化剂,可用超临界CO2萃取法、离子沉淀提取法、树脂吸附分离法、有机溶剂萃取法提取。茶多酚具有防癌抗癌、降脂降压降糖、美容健身等功能。

关键词：抗氧化剂；茶多酚；提取；应用

1 茶多酚简介

茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称，又称茶鞣质或茶单宁，是一种易溶于水及有机溶剂的白色晶体，味苦涩，耐热性及耐酸性好,在pH = 2～7

范围内均十分稳定，在碱性介质中不稳定,易氧化褐变。本草千叶IT茶中含有丰富的茶多酚

，其主要组分为儿茶素类(黄烷醇类)、黄酮及黄醇类、花色素类和酚酸及缩酚酸类多酚化合物的复合体,其抽取混合物称茶多酚其中儿茶素类约占总量的80%,包括4种形式儿茶素：没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、没食子儿茶素( EGC)、儿茶素没食子酸酯(ECG)、儿茶素( EC)。

2 提取方法

茶多酚的生产提取方法有多种。效果较好的是离子沉淀提取法、溶剂提取法、树脂吸附分离法、超临界CO2萃取法、微波浸提法、超声波浸提法等方法。

2.1 离子沉淀提取法

盐沉淀提取法根据茶多酚能与无机盐中的金属离子反应生成沉淀的特性来生产茶多酚,是生产高纯度茶多酚的一种简单而廉价方法，有效成分含量可大于95% ，提取率可达7.0%～10.5 %。此法将茶叶用热水或乙醇溶液浸提过滤,调节滤液的pH值为碱性，在滤液中加入沉淀剂使茶多酚沉淀,过滤后滤液用于提取咖啡因,沉淀用稀H2SO4溶解后用乙酸乙酯萃取,得到含茶多酚的乙酸乙酯溶液，再经减压蒸馏浓缩、干燥得到茶多酚。

目前,常用沉淀剂有三种:重金属碱式盐,如Pb(OH)Ac、Cu(OH)Ac等;氢氧化物,如Ca(OH)2强碱,均有腐蚀作用；离子,如Ca2+、Mg2+、Al3+、Zn2+等,可在碱性条件下沉淀,在酸、中性条件下转溶，这些金属离子可以单独使用,也可以复合使用。沉淀法因不用或少用有机溶剂、工艺简化,现已有工业化生产,但茶多酚得率较低,

且产品品质含量稍有增加。

2.2 溶剂提取法

溶剂法分为水提取法和有机溶剂提取法。前者由于TP的提取率较低(5% - 6%)

- 2 - 而使用受到限制。有机溶剂提取法是使用较为广泛和传统的一种方法,提取率可达10%-15%。张格等采用常温超高压技术提取茶多酚,得出优化茶多酚的提取条件为:60%的乙醇,压力200MPa,浸泡时间0.5h,保压时间3min,得率28.92%。回流提取相比,该技术具有得率高,提取时间短的特点。

在有机溶剂法提取茶多酚的相关文献中,多采用乙醇作为溶剂,这在一定程度上提高了茶多酚产品的安全性。但在不同的文献中,最适的乙醇浓度则有差异。这可能是由于萃取时间的长短,采取辅助处理(如微波处理、加压处理)的有无而导致所实验的最优乙醇浓度有所不同。

2.3 树脂吸附分离法

利用大孔吸附树脂对茶叶浸提液中各种成分的吸附-解吸作用的差别,尤其是对茶多酚的选择性吸附,从而分离出茶多酚。茶多酚主体成分的儿茶素分子结构具多个酚性羟基,这些酚性羟基易与O、N原子以O- H⋯O、O- H⋯N的形式硫松地结合形成氢键。因此,若树脂上修饰有含O、N原子的功能基,能为树脂与茶多酚分子间以氢键结合创造条件,就有利于该树脂对多羟基的茶多酚的吸附。

徐向群等通过对4种离子交换树脂和16种吸附树脂的研究,证实代号为92 - 2与92-3的国产树脂对茶多酚具有较强的吸附能力和良好的解吸性能。王梅等通过对4种树脂的筛选,发现NK-S3树脂对茶多酚吸附量可达81157mg/ml,采用乙醇、乙酸乙酯(3∶1∶1)作为洗脱剂,流速为215SV,解吸率接近100%。张盛等以AB - 8吸附树脂制备高纯茶多酚(茶多酚含量达95%),其中EGCG含量大于55% ,咖啡因<

012%。王同宝等先用含5% H2 SO4和10%乙醇的醇酸溶液洗脱咖啡碱,再用85%乙醇洗脱茶多酚的二级阶段洗脱工艺,实现了茶多酚与咖啡碱的高效分离。张效林等根据各种树脂吸附选择性有差异,采用树脂联用技术,用PA树脂和XDA大孔吸附树脂,采用二级吸附法生产茶多酚和咖啡碱,并对吸附分离过程及脱附剂选择的溶解度参数进行了理论分析。曹利等研制出了XDA负载PA膜包络体的复合树脂,用于茶叶提取液中茶多酚、咖啡碱的分离,并提出了复合树脂制备的优化工艺条件。

树脂吸附法优点明显,避免有机溶剂的使用,能耗低,纯度高,操作简便,目前该方法已被人们所认同,可进一步完善为工业化提取的方法,在未来几年里,树脂法必将成为茶多酚纯化的主要方法。也有报道用聚酰胺及葡聚糖凝胶用于茶多酚的分离纯化,但是均由于造价成本较高,不适用于工业化大规模生产。由于某些树脂填料的安全性还有待深入研究,所以用树脂吸附法分离所得的产品,应建立有机物残留量检测方法,制订合理的限量,保证临床应用的安全性。

2.4 超临界CO2萃取法

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

- 3 - 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。用它可溶解多种物质,然后提取其中的有效成分。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、无毒、安全、高效,可以生产极高附加值的产品。

与一般的萃取分离技术相比,超临界流体萃取技术具有优良的传递性能,较强的渗透力,良好的选择性，对有机物溶解度大,萃取率高,产品质量好,操作条件温和,特别适用于分离热敏性物质等优点。国内外已有专利用超临界气体脱除咖啡碱的方法提取茶多酚。超临界流体萃取茶多酚,通常使用乙醇作为夹带剂。加入夹带剂乙醇(约为C02的1.25% )后,可使茶多酚在超临界C02中的溶解度提高一个数量级,达到10- 5 (质量分数)。

就目前已报道的研究成果看,用超临界二氧化碳萃取法提取茶多酚仍然有一定的技术障碍。主要表现在提取率较低,可能与茶多酚在临界二氧化碳中的溶解度有关(茶多酚在临界二氧化碳中的溶解度为10-6重量分率数量级,加入乙醇作为夹带剂后也只有10-5重量分率数量级),同时还与其他的因素有关,如萃取时间、流体的流速等等。但是,超临界二氧化碳萃取过程中茶多酚不被氧化,所得产品纯度很高,粗品只要经过简单精制即可得到95%以上的茶多酚,这是其他方法所达不到的。超临界二氧化碳萃取法技术由于设备昂贵,一次性投入资金量大,目前在我国推广还有一定困难。

2.5 微波浸提法

微波辅助萃取技术近几年成为研究的热点。与目前常规使用的工艺相比具有处理时间快的特点,因此可有效保护原料中的活性成分。汪兴平等对微波辅助处理对茶多酚及儿茶素组成的影响进行了研究。微波短时处理对茶多酚结构没有显著影响,这就从化学实质上肯定了利用微波提取茶多酚的可行性。影响微波提取过程的主要因素包括溶剂的种类及用量、萃取时间、微波加热功率等。周志等以水为介质, 对茶多酚的提取进行微波处理。提出微波浸提2次,每次3min,结合50℃水浴一次可使茶多酚浸出率达90%以上。张熊禄等对微波加热中分别以水和乙醇为溶剂进行了研究及对比,表明后者效果较好。

2.6 超声波浸提法

超声提取法是对提取过程进行超声波强化处理,是利用超声波的机械破碎和空化作用,加速茶多酚浸提物从茶叶中向溶剂扩散的速度,缩短浸提时间,增加有效成分的提取率。再用传统工艺相同的过程从提取液得到茶多酚,然后纯化。超声波提取茶多酚具有工艺简单,提取温度低、回收率高、氧化损耗小、节时、节能、提取率高等优点,同时避免了有毒溶剂的使用,具有良好的工业推广价值。

3 应用前景

- 4 - 1989年我国批准使用茶多酚作为抗氧化剂。茶多酚分子中带有多个活性酚羟基(-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,茶多酚对过氧化氢和超氧阴离子自由基的消除率达98%以上,呈显著的量效关系,其效果优于维生素E和C;茶多酚对细胞膜等有保护作用,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)逆转酶的强抑制物,有增强机体免疫能力、抗肿瘤、抗辐射作用,毒理学研究证实,茶多酚安全、无毒,可以作为食品天然抗氧剂、化妆品和日用化学品的优良添加剂,在医药上可以作为一些疾病患者的辅助药品和保健药品的原料。目前,茶多酚的应用已遍及食品、医药、精细化工等领域。

3.1具有防癌抗癌的功能

大量的研究表明,茶多酚在活体外具有抗突变作用,能抑制啮齿类动物多种肿瘤的发生。茶多酚抗癌作用的机理主要源于其抗氧化和抑制具有促癌作用的酶的活性。此外,茶多酚还可提高机体免疫力,阻断致癌物形成的代谢途径,抑制肿瘤细胞DNA的生物合成。茶叶的保健功能,通过最近十几年的研究,已经确定对保健起主导作用的是儿茶素及其某些茶多酚类物质。这些物质在人体体内的生理生化过程中具备的代谢功能所形成的作用,奠定了对人体的保健功能。茶多酚在防癌和抗癌方面具有重要的意义,它可以抑制癌基因的表达及端粒酶的活性,诱导细胞凋亡,为癌肿瘤多药耐药性具有逆转作用,并且可以阻断有丝分裂的信号传导。刘淑红等发现125mg／kg,250mg／kg组抑瘤率分别为27.2％,18.8％。

3.2 具有降脂降压降糖的功能

茶多酚能与脂类结合并通过粪便将其排出体外, 抑制脂质斑块的形成；同时它能促进血管内膜斑块中的胆固醇较多地逆向转运至肝脏,并在其中经代谢生成胆固酸排出体外,从而起到调节血脂、预防心脑血管疾病的作用。它能通过对血管紧张素转换酶的抑制,使其活性过程受阻,可有效地降低血压。茶多酚不仅可以降脂降压,而且对人体糖代谢障碍具有调节作用,从而有效地预防和治疗糖尿病及其并发症,是糖尿病患者的首选保健品。以茶多酚研究的药品—亿福林,已列为国家二级保护中药,被广泛应用。肠道对葡萄糖的吸收以葡萄糖转运体的主动吸收完成,因此,抑制葡萄糖转运活性是降低餐后血糖的重要环节之一。有研究表明,茶多酚抑制α- 葡萄糖苷酶活性,对α- 淀粉酶亦有一定抑制作用,同时可降低兔小肠刷状缘囊泡的葡萄糖转运活性,其作用机理可能是延缓或减慢糖在肠道的消化和吸收从而改善其糖耐量,稳定血糖。

3.3 具有解酒及保护肝脏的功能

酒精主要是在肝脏中进行代谢的,代谢中可产生一些副产物,如NADH／NAD+增高,可影响正常糖代谢途径,产生氧自由基,引起肝细胞损伤,甚至肝细胞坏死、

- 5 - 肝纤维化和肝硬化。酒精性肝损伤主要是乙醇引起的自由基损伤,茶多酚作为自由基清除剂,可能具有抑制酒精性肝损伤的作用。

3.4 减肥轻身、美容健肤

世界卫生组织研究认为,肥胖症是引发许多非传染性疾病的重要根源,它是脂肪细胞增大或(和)脂肪细胞增多的结果。茶多酚通过促进脂肪酸的代谢和脂肪水解以及通过抑制蔗糖酶、葡萄糖苷酶、A-淀粉酶的活性,减少碳水化合物的吸收来减肥。皮肤是机体的表层器官,由表皮、真皮、皮下组织共同组成保护屏障。