CN110357928B - 一种从茶叶中提取低咖啡碱、无农残、无酯茶多酚的方法 - Google Patents

Abstract

一种从茶叶中提取低咖啡碱、无农残、无酯茶多酚的方法，包括以下步骤：步骤一：选取茶叶洗净后干燥，初次粉碎；步骤二：将所述初次粉碎后的茶叶与水溶液混合，环形逆流提取后过滤，得到提取液Ⅰ；步骤三：将所述提取液Ⅰ过吸附树脂进行吸附，然后用乙醇进行解吸，得到解吸液Ⅱ；步骤四：将所述解吸液Ⅱ过吸附树脂，最后得到成品。本方案工艺简单、绿色环保，得到的产品咖啡碱含量低、不含酯，同时又能去除农残，安全性高。

Description

一种从茶叶中提取低咖啡碱、无农残、无酯茶多酚的方法

技术领域

本发明属于茶多酚提取技术领域，具体涉及一种从茶叶中提取低咖啡碱、无农残、无酯茶多酚的方法。

背景技术

茶多酚又名茶鞣质、茶单宁，是茶叶中所含的一类多羟基酚类化合物的总称，简称为TP（teaupol yphenol）,其主要成分为儿茶素类（黄烷醇类）约占茶多酚总量的65~80%，是茶叶诸多保健及药理功能之首要成分，它由7种有效单体组成，即儿茶素（C）、表儿茶素（EC）、没食子儿茶素（GC）、表没食子儿茶素（EGC）、表儿茶素没食子酸酯（ECG）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）及EGCG的二聚体。国内外大量的科学研究表明，儿茶素具有抗氧化、降血脂、抗癌、抑菌消炎、抗病毒、拮抗艾滋病病毒、防治糖尿病和防治帕金森（氏）痴呆症等许多的保健及药理功效，目前已广泛应用于粮油、药品、食品、精细化工等多个领域。然而茶叶中含有咖啡碱（caffeine）、茶叶碱（theophylline）、可可碱（sandshoes）等生物碱类化合物，其中咖啡碱含量最高，约占茶叶干物质的2~5%，易溶于热水，茶叶中80%的咖啡碱可溶于茶汤中，人们通过饮茶可摄入较多的咖啡碱，从而引起中枢神经兴奋，产生提神、醒脑的功效；但是，1989年LimaDR研究咖啡碱与健康报道中对咖啡碱敏感的人群一次性摄取10mg咖啡碱便会引起某些不适症状，如焦虑、恶心、头痛和失眠等症，因此，生产低咖啡碱的茶多酚，开发各种保健食品、化工用品，拓展茶叶的应用领域具有重要的意义。

申请号为CN104292200A的文件公开了一种低咖啡碱、高儿茶素的茶多酚提取工艺，以绿茶为原料，在酸性条件下将茶叶浸提2次，使茶多酚溶解在溶液中，过滤后，利用乙酸乙酯萃取以及利用纯水洗涤至少2次后，再回收乙酸乙酯、冷冻干燥等工序生产茶多酚，工艺简单、成本低，便于工业化生产。

但是，该工艺存在以下问题：浸提时间长、耗能高，且得到的产品咖啡碱含量依旧较高。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种从茶叶中提取低咖啡碱、无农残、无酯茶多酚的方法，工艺简单、绿色环保，得到的产品咖啡碱含量低，不含酯，同时又能去除农残，安全性高。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种从茶叶中提取低咖啡碱、无农残、无酯茶多酚的方法，包括以下步骤：

步骤一：选取茶叶洗净后干燥，初次粉碎；

步骤二：将水溶液升温至70~90℃，将所述初次粉碎后的茶叶与升温后的水溶液混合，环形逆流提取30~60min后过滤，得到提取液Ⅰ；

步骤三：将所述提取液Ⅰ过吸附树脂AB-8柱进行吸附，上柱流速为1~2BV/h，然后用乙醇进行解吸，得到解吸液Ⅱ；

步骤四：将所述解吸液Ⅱ过吸附树脂SA-1柱，上柱流速为1~2BV/h，最后得到成品。

在本方案设计中，相比较传统的热水浸提方案，本方案中采用环形逆流提取，可减少茶多酚中对温度敏感的儿茶素的流失，同时耗能较小、水资源使用量低，有节约资源的优势；吸附树脂AB-8的吸附选择性好，不受无机盐等影响，因此所得的茶多酚制品含量高；通过单一有机溶剂乙醇进行解吸，乙醇可回收，工艺环保、安全性高；解吸液通过吸附树脂SA-1进行吸附，SA-1是一种弱酸性高交联大孔聚苯乙烯基质的双功能基吸附剂，具有较高的比表面积和适合一定分子量扩散的孔结构，该树脂对生物碱类成分具有很高的吸附选择性，能选择性地吸附解吸液中的生物碱类成分——咖啡碱，而SA-1树脂因为茶多酚具有弱酸性的性质对其吸附能力极差，因此可以达到咖啡碱与茶多酚的分离效果，同时，SA-1树脂能和大分子杂质产生多位点作用，能同时去除多种杂质成分如色素、蛋白、油脂等，可在有效分离咖啡碱和茶多酚的同时对茶多酚进一步去杂提纯，使得到的茶多酚产品纯度更高，且采用吸附树脂提纯的方法克服了传统工艺中采用乙酸乙酯萃取使产品中存在酯类物质带来的不利效果。

优选地，所述步骤二中茶叶与水溶液的料液比为1:8~1:15。

优选地，所述步骤二中水溶液在升温前经过以下前处理：在纯水中添加助剂，所述助剂包括环糊精、pH调节剂A。

进一步地，所述环糊精与纯水的料液比为1:50~1:70。

进一步地，所述pH调节剂A为碳酸氢钠，碱性环境有利于环糊精分子的稳定性；而茶多酚由于被包合在环糊精分子内腔中，碱性环境不会对茶多酚造成影响。

进一步地，所述环糊精优选为分子空腔适中、成本低的β-环糊精。

茶多酚由于在高温提取过程中易氧化的性质，活性物质易流失，使得产品的最终产率不高。在本方案设计中，在热水浸提过程中加入了环糊精，环糊精具有略成锥形的中空圆筒立体环状结构，外缘亲水而内腔疏水，可作为主体包络各种客体。茶多酚相比咖啡碱，其非极性比咖啡碱大，在与咖啡碱竞争环糊精包合时，由于其酯键的疏水性更易进入环糊精的内腔，且其含有的酚羟基易与环糊精分子内腔的基团通过形成分子间氢键而被固定在环糊精分子内腔内，使茶多酚免受热、氧等因素的影响而得到保护，提高了茶多酚的稳定性；同时，由于茶多酚在提取溶出后立刻被环糊精分子包合，增加了茶多酚在溶液中（游离态）的浓度差，从而提高了茶多酚的溶出速率，从而减少了热浸提所需的时间；此外，由环糊精包合后的茶多酚在水中的溶解度也会有所提高。

碳酸氢钠不仅可以作为pH调节剂，也可与咖啡碱反应形成复盐同时不与茶多酚反应，咖啡碱部分以复盐的形式存在于溶液中，既失去了与茶多酚竞争环糊精包合的能力，也不能被下一步骤中的AB-8树脂吸附柱所吸附，达到了与茶多酚分离的效果。

优选地，所述步骤四中解吸液Ⅱ过所述吸附树脂SA-1柱前，需经过以下处理：（1）将解吸液Ⅱ回收乙醇后浓缩至原体积的20%~40%，得到浓缩液Ⅲ；（2）将浓缩液Ⅲ降温至室温，同时加入pH调节剂B使溶液pH值为4.0~7.0，加入0.02~0.1%的α-淀粉酶水溶液，反应直至溶液澄清。

在本方案设计中，SA-1柱主要用于咖啡碱与茶多酚的分离，环糊精分子由于也具备包合咖啡碱分子的能力，因此，在过SA-1柱前需将咖啡碱与茶多酚从环糊精分子中释放出来，而采用α-淀粉酶水解环糊精分子得到的产物为安全、易被人体吸收的单体葡萄糖或麦芽糖分子，不会对最终产品造成任何影响的同时还可调和茶多酚本身具有的苦涩味；该步骤中在环糊精分子水解前先将溶液降至常温，调节pH值为酸性环境，暴露出来的茶多酚分子不会由于高温、碱性环境造成氧化分解，茶多酚能在该环境中保持稳定；环糊精会由于温度的降低而在溶液中结晶，因此，只要观察溶液的澄清度即可知晓环糊精的水解程度，保证被包合物的全部释放于溶液中，操作简单，不会影响产品产率。

优选地，所述α-淀粉酶水溶液与所述浓缩液Ⅲ的体积比为1:1~2.5。

优选地，所述pH调节剂B为柠檬酸、山梨酸、乳酸、酒石酸、苹果酸中的一种或多种。

优选地，所述步骤二浸提时，先用微波处理5~7min，再用超声波处理20~30min，采用微波结合超声波的辅助处理，可提高茶多酚在浸提时的溶出速度与溶出量，减少浸提时间，提高产品产率，且由于环糊精分子的保护，茶多酚的活性不会受到影响。

优选地，所述步骤一中粉碎后的茶叶为40~80目的茶叶末，进一步提高茶多酚的溶出速率。

优选地，所述步骤一种选用的茶叶为绿茶，红茶中所含的茶多酚含量很少，因此不适用于茶多酚的提取，选用茶多酚含量较高的绿茶为宜。

本发明具有以下有益效果：

1. 热水浸提时间短，耗能小、环境污染小。

2. 提取的茶多酚为低咖啡碱含量、无酯的产品。

3. 使用食用级的溶剂和助剂，绿色环保、安全性高。

4. 工艺中能同步去除农残，进一步提高了安全性。

具体实施方式

实施例1

一种从茶叶中提取低咖啡碱、无农残、无酯茶多酚的方法，包括以下步骤：

步骤一：选取新鲜绿茶叶，洗净后自然晾干，采用研磨法粉碎，粉碎后过40目筛，得到茶叶末；

步骤二：将纯水升温至90℃后，加入步骤一中得到的茶叶末混合，茶叶末与纯水的料液比为1g:15ml，环形逆流提取60min后过滤，收集滤液得到提取液Ⅰ；

步骤三：将步骤二中得到的提取液Ⅰ过吸附树脂AB-8柱进行吸附，上柱流速为1BV/h，然后用100%的乙醇进行解吸，得到解吸液Ⅱ；

步骤四：将步骤三中所述的解吸液Ⅱ在65℃条件下，真空回收乙醇后，过吸附树脂SA-1柱，上柱流速为1BV/h，浓缩干燥后即得低咖啡碱的茶多酚产品。

实施例2

一种从茶叶中提取低咖啡碱、无农残、无酯茶多酚的方法，包括以下步骤：

步骤一：选取新鲜绿茶叶，洗净后自然晾干，采用研磨法粉碎，粉碎后过60目筛，得到茶叶末；

步骤二：将纯水升温至80℃后，按照料液比为1g：60ml的比例加入β-环糊精，搅拌溶解后加入碳酸氢钠调节水溶液pH在7.5~9.0区间，加入步骤一中得到的茶叶末混合，茶叶末与纯水的料液比为1g:20ml，环形逆流提取40min后过滤，收集滤液得到提取液Ⅰ；

步骤三：将步骤二中得到的提取液Ⅰ过吸附树脂AB-8柱进行吸附，上柱流速为1.5BV/h，然后用50%的乙醇-水溶液进行解吸，得到解吸液Ⅱ；

步骤四：将步骤三中所述的解吸液Ⅱ在65℃条件下，真空回收乙醇后，加热浓缩至原体积的40%，得到浓缩液Ⅲ，将浓缩液Ⅲ降温至室温，加入柠檬酸使浓缩液Ⅲ的pH值在4.0~7.0区间后，加入0.1%的α-淀粉酶水溶液混合，α-淀粉酶水溶液与浓缩液Ⅲ的体积比为1:8，待混合后液体反应至澄清后，过吸附树脂SA-1柱，上柱流速为1.5BV/h，浓缩干燥后即得低咖啡碱的茶多酚产品。

实施例3

一种从茶叶中提取低咖啡碱、无农残、无酯茶多酚的方法，包括以下步骤：

步骤一：选取新鲜绿茶叶，洗净后自然晾干，采用研磨法粉碎，粉碎后过80目筛，得到茶叶末；

步骤二：将纯水升温至70℃后，按照料液比为1g：70ml的比例加入β-环糊精，搅拌溶解后加入碳酸氢钠调节水溶液pH在7.5~9.0区间，加入步骤一中得到的茶叶末混合，茶叶末与纯水的料液比为1g:10ml，浸提30min后过滤，收集滤液得到提取液Ⅰ；

步骤三：将步骤二中得到的提取液Ⅰ过吸附树脂AB-8柱进行吸附，上柱流速为2BV/h，然后用70%的乙醇-水溶液进行解吸，得到解吸液Ⅱ；

步骤四：将步骤三中所述的解吸液Ⅱ在65℃条件下，真空回收乙醇后，加热浓缩至原体积的30%，得到浓缩液Ⅲ，将浓缩液Ⅲ降温至室温，加入柠檬酸使浓缩液Ⅲ的pH值在4.0~7.0区间后，加入0.02%的α-淀粉酶水溶液混合，α-淀粉酶水溶液与浓缩液Ⅲ的体积比为1:5，待混合后液体反应至澄清后，过吸附树脂SA-1柱，上柱流速为2BV/h，浓缩干燥后即得低咖啡碱的茶多酚产品。

实施例4

一种从茶叶中提取低咖啡碱、无农残、无酯茶多酚的方法，包括以下步骤：

步骤一：选取新鲜绿茶叶，洗净后自然晾干，采用研磨法粉碎，粉碎后过60目筛，得到茶叶末；

步骤二：将纯水升温至70℃后，按照料液比为1g：60ml的比例加入β-环糊精，搅拌溶解后加入碳酸氢钠调节水溶液pH在7.5~9.0区间，加入步骤一中得到的茶叶末混合，茶叶末与纯水的料液比为1g:20ml，浸提60min后过滤，收集滤液得到提取液Ⅰ；

步骤三：将步骤二中得到的提取液Ⅰ过吸附树脂AB-8柱进行吸附，上柱流速为1BV/h，然后用70%的乙醇-水溶液进行解吸，得到解吸液Ⅱ；

步骤四：将步骤三中所述的解吸液Ⅱ在65℃条件下，真空回收乙醇后，加热浓缩至原体积的20%，得到浓缩液Ⅲ，将浓缩液Ⅲ降温至室温，加入柠檬酸使浓缩液Ⅲ的pH值在4.0~7.0区间后，加入0.05%的α-淀粉酶水溶液混合，α-淀粉酶水溶液与浓缩液Ⅲ的体积比为1:4，待混合后液体反应至澄清后，过吸附树脂SA-1柱，上柱流速为1BV/h，浓缩干燥后即得低咖啡碱的茶多酚产品。

设置对比例1，采用CN104292200A公开的工艺提取得到的茶多酚产品进行对比，比较茶多酚的提取率及咖啡碱的含量；设置对比例2，与实施例2的不同之处在于，步骤四中将SA-1吸附柱替换为AB-8吸附柱；设置对比例3，与实施例2的不同之处在于，步骤二中不添加pH调节剂A碳酸氢钠；设置对比例4，与实施例2的不同之处在于，步骤四中不加入α-淀粉酶水溶液；其中，

提取率＝茶多酚重/（茶叶重×茶叶含水量）×100%；咖啡碱检测方法为GB/T8312-2002；茶多酚检测方法为GB/T8313-2002，结果如下：

由表1可知，与对比例1相比，本方案设计所得产品与对比例相比，提取率更高、咖啡碱含量极少、茶多酚含量更高，品质更佳；实施例2~4加入了助剂，提取率有较大改善，证明助剂具有提高茶多酚溶出的效果；对比例2未采用SA-1吸附柱，咖啡碱的含量高，茶多酚的含量降低明显，证明替换柱不具备分离咖啡碱与茶多酚的效果，证明SA-1吸附柱可吸附较多的咖啡碱而很少吸附茶多酚，具有分离的效果；对比例3未添加碳酸氢钠，pH环境不利于树脂柱对茶多酚的提取，造成茶多酚含量较低；同时由于咖啡碱与茶多酚竞争共同竞争β-环糊精分子，因此β-环糊精一部分包裹了咖啡碱，使得茶多酚的含量减少，咖啡碱的含量较高；对比例4未添加α-淀粉酶水溶液水解β-环糊精，而SA-1吸附柱不能识别β-环糊精分子，造成咖啡碱与茶多酚的分离效果极差，造成咖啡碱的含量高，茶多酚的含量低的后果。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种从茶叶中提取低咖啡碱、无农残、无酯茶多酚的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：选取茶叶洗净后干燥，粉碎；

步骤二：向纯水中加入环糊精、碳酸氢钠后充分混合得到水溶液，然后将水溶液升温至70~90℃后，加入步骤一中所述的粉碎后的茶叶混合，逆流提取30~60min后过滤，得到提取液Ⅰ；

步骤三：将步骤二中所述的提取液Ⅰ过吸附树脂AB-8柱进行吸附，上柱流速为1~2BV/h，然后用乙醇进行解吸，得到解吸液Ⅱ；

步骤四：将解吸液Ⅱ回收乙醇后浓缩至原体积的20%~40%，得到浓缩液Ⅲ；

步骤五：将浓缩液Ⅲ降温至室温，同时加入pH调节剂B使溶液pH值为4.0~7.0，加入0.02~0.1%的α-淀粉酶水溶液，反应直至溶液澄清；

步骤六：将步骤五中得到的溶液过吸附树脂SA-1柱，上柱流速为1~2BV/h，最后得到成品；

所述pH调节剂B为柠檬酸、山梨酸、乳酸、酒石酸、苹果酸中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的一种从茶叶中提取低咖啡碱、无农残、无酯茶多酚的方法，其特征在于，所述步骤二中粉碎后茶叶与水溶液的料液比为1:10~1:20。

3.根据权利要求1所述的一种从茶叶中提取低咖啡碱、无农残、无酯茶多酚的方法，其特征在于，所述环糊精与纯水的料液比为1:50~1:70。

4.根据权利要求1~3任一项所述的一种从茶叶中提取低咖啡碱、无农残、无酯茶多酚的方法，其特征在于，步骤一中粉碎后的茶叶为40~80目的茶叶末。

5.根据权利要求4所述的一种从茶叶中提取低咖啡碱、无农残、无酯茶多酚的方法，其特征在于，步骤二中浸提时先用微波处理5~7min，再用超声波处理20~30min。