CN101798355A - 一种综合分离提取茶多糖、茶氨酸、茶多酚和咖啡因的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于茶叶深加工技术领域，具体为一种综合分离提取茶多糖、茶氨酸、茶多酚和咖啡因的方法。在5-75℃温度下使含茶水溶液流经无机沸石分子筛后，再依次以水、氨水溶液、5-50％乙醇溶液和50-100％乙醇洗脱，分别收集各段洗脱液、处理并提取得到茶多糖、茶氨酸、茶多酚和咖啡因粗产物，经进一步纯化可以制得其精制品。本发明综合提取茶叶中的四种组分，所用吸附剂可反复再生使用，操作流程安全、简便、能耗低，有效降低了生产成本。

Description

一种综合分离提取茶多糖、茶氨酸、茶多酚和咖啡因的方法

技术领域

本发明属于茶叶深加工技术领域，具体涉及一种从茶叶浸取液中逐级分离提取所含有效成分茶多糖、茶氨酸、茶多酚和咖啡因产品的方法。

背景技术

茶叶中含多种独特的具有药用及保健价值的有效成分，如茶多酚、茶氨酸、茶多糖、咖啡因等。茶多酚具有高效的防癌、治癌、抗氧化、抗有害微生物等多种药效。咖啡因具有强心、利尿、抗氧化等作用，成为重要的医药原料和食物与饮料的添加剂。茶氨酸具有拮抗咖啡因引起的神经系统兴奋、缓解情绪紧张，并兼有降血压、保护神经细胞、增强抗癌药物的疗效、抑制癌细胞浸润、减肥等作用。茶多糖具有多种生理作用，如防辐射，抗凝血及抗血栓，降血糖等，它还可以增强机体免疫功能，实验证明对人体心血管系统，具有降血压、减慢心率、耐缺氧、增加冠状动脉流量等作用，还可降血脂，抗动脉硬化，抗炎，抗癌等。茶叶中这些组分的生理活性引起了人们的极大兴趣，目前这些组分在食品、医药领域已有较为广泛的应用。

为了解决低档茶的利用问题，国内有多项专利对茶多酚、咖啡因等单一组分加以提取，但这些工艺对其他组分未能更充分地加以利用。近年来国内对茶叶的综合提取利用较为关注。专利[CN1087893A]报道了一种综合提取技术，利用两类不同极性的溶剂从同一茶叶原料分离提取出茶多酚、咖啡碱、叶绿素、蛋白质等四种产品。[CN1351012A]报道的综合提取工艺，可以得到茶多酚、茶黄素、咖啡碱及茶红色素等产品。专利[CN1557841A]公开了从茶叶中综合提取茶多糖、茶多酚、茶氨酸、咖啡碱的方法，该工艺利用微波提取，并结合了沉淀法、凝胶柱层析、氯仿和乙酸乙酯萃取、阳离子交换树脂、结晶等多种分离纯化技术。专利[CN1699586A]则采用复合酶解提取和水提取，运用超滤、树脂吸附层析等方法法从茶叶中分离提取茶多酚、副产咖啡碱和茶多糖。专利[CN1837201A]综合应用超滤、反渗透、有机溶剂萃取、CO₂超临界技术等，从茶叶中分离得到了茶多酚、茶多糖、茶氨酸、咖啡碱和茶色素多种产品。[CN101343270A]报道了从茶叶中同时提取茶多酚和咖啡碱的方法，包括沸水浸提、沉淀过滤、萃取、干燥等步骤。

目前上述国内同时提取多种茶组分的这些专利报道，有望提高茶叶原料的利用率，降低成本。其中一些反应条件温和，比较重视环保、能耗以及安全等问题，多数不用或少用有毒溶剂，具有应用前景。但诸如凝胶、离子交换树脂、超临界装置等的应用，对大规模工业化生产有一定的限制。而微波提取有可能破坏提取物的生物活性，或致使提取物分子结构发生变异。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原料利用率高，提取成本低，便于工业化生产的从茶叶浸提液中逐级综合分离提取茶多糖、茶氨酸、茶多酚和咖啡因的方法。

本发明提供的方法主要包含如下步骤：

(1)茶叶浸提液经离心或过滤除去不溶杂质；再采用NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃、CaCO₃、氨水、盐酸或醋酸调节其pH值至1-6；然后在5-75℃温度下，通过恒流器使茶叶浸提液流经充填有无机沸石分子筛吸附剂的吸附柱；

(2)用少量蒸馏水，在一定洗脱温度下，洗脱该吸附柱至流出液近无色，合并吸附除杂后的溶液母液和水洗脱液，为收集液1；收集液1以盐析法除去蛋白后，超滤除去小分子，再在其中加入茶多糖沉淀剂，沉淀干燥后得茶多糖；

(3)采用0.5-3mol/L氨水作为洗脱液，，在一定洗脱温度下，洗脱步骤(1)的吸附柱，再以少量蒸馏水洗脱，合并为收集液2，收集液2减压蒸馏除去氨气，至收集液体积的1/3-1/5时，加入2-5倍量的无水乙醇，抽滤，即可得到茶氨酸粗品结晶，再重结晶1-3次，可获得高纯度的茶氨酸；

或者采用0.2-0.5molL^-1的NaCl或KCl无机盐溶液作为洗脱液；

(4)采用5-50％乙醇作为洗脱液，在一定洗脱温度下，洗脱步骤(1)的吸附柱，收集洗脱液得到收集液3，收集液3经浓缩干燥后得茶多酚；

(5)采用50-100％乙醇作为洗脱液，在一定洗脱温度下，洗脱步骤(1)的吸附柱，收集洗脱液得到收集液4，收集液4经浓缩干燥后得咖啡因粗品，可进一步升华纯化制得纯度大于99％的咖啡因。

本发明应用具有均匀孔道结构的沸石分子筛填料吸附分离、分级提取得到茶多酚、茶多糖、茶氨酸和咖啡因等茶组分。本发明中，无机沸石分子筛吸附剂是FAU型沸石分子筛吸附剂，以硅铝摩尔比比(SiO₂/Al₂O₃)大于15的高硅Y型疏水性沸石分子筛吸附剂为佳。FAU型沸石分子筛结构与天然八面沸石相同，具有通过十二元环大孔(0.74nm×0.74nm)相互连通的超笼结构，有较好的吸附性能。

本发明中，无机沸石分子筛吸附剂含有含H⁺、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、NH₄ ⁺中的一种或多种阳离子，以含H⁺或Na⁺为佳。

本发明中，0.2-0.5molL^-1的NaCl、KCl溶液等无机盐溶液可取代氨水溶液洗脱茶氨酸，但从后续处理工序考虑，以氨水洗脱为佳，可采用真空蒸发除去氨气。

本发明中，所述的洗脱温度为20～90℃。

本发明中，为尽可能保持茶组分的活性，干燥操作可以是真空蒸发、真空冷冻干燥或喷雾干燥。

本发明中，失去吸附能力的无机沸石分子筛吸附剂可用甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、热水等洗脱再生，从溶剂成本、毒性等方面考虑，以50-100％乙醇水溶液洗脱为佳。在上述溶剂无法将阻碍吸附的有机物洗脱而不能恢复吸附能力时，可通过焙烧除去有机物，恢复其吸附性能后重复使用，焙烧再生温度为500-650℃，时间为1.5-5小时。

本发明提供的逐级分离提取茶多酚、茶多糖、茶氨酸和咖啡因的方法，具有以下几个优点：1)操作流程安全、简便、能耗低；2)有机溶剂使用量少；3)所用吸附剂沸石分子筛具有规整孔道，耐高温、机械性能好、易于再生，不会引入污染物质，可反复使用，用于提纯制备成本较低；4)本发明适于处理茶水浸取液、茶叶深加工过程中的下脚料、粗老茶叶的利用，并可根据处理对象组分不同调整简化操作流程。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

用市售FAU沸石粉末(硅铝比为60)，加工成条状，在550℃空气中活化四小时并经冷却后，置于去离子水中，超声除气后，填入吸附柱中。吸附柱高：45cm、内径：3cm，沸石吸附剂装填量120g。

绿茶浸取浓缩液(由福建某公司提供)200ml，以盐酸-NaOH调节pH值为1-6。室温下将茶液经恒流泵泵至吸附柱，调节流速稳定在3.0mL/min，茶液泵尽后立即泵入去离子水，洗至流出液近无色。合并吸附母液和水洗脱液(收集液1)，加入氯化钠使蛋白质沉淀，滤除沉淀。滤液经超滤膜(截留分子量大于4000)，截留液浓缩后冷冻干燥，得茶多糖5.5g。

以1mol/L氨水100-300mL洗脱，收集氨水洗脱液(收集液2)，真空旋蒸挥去氨气，浓缩至原体积四分之一，加入浓缩液3倍体积的无水乙醇，并降温至4℃以下，析出茶氨酸，静置30-300分钟后，抽滤。以少量热水溶解茶氨酸滤饼，重结晶一次，真空干燥，得茶氨酸0.9g。

柱温升至50℃，以15％乙醇-水溶液洗脱，收集洗脱液(收集液3)。真空旋蒸，浓缩后喷雾干燥，得茶多酚粉4.3g。

柱温保持50℃，以90％乙醇-水溶液洗脱，收集洗脱液(收集液4)。真空旋蒸，浓缩后喷雾干燥，得咖啡因粗品并进行升华纯化，得白色精制咖啡因1.2g。

实施例2

用市售硅铝比为15的FAU沸石粉末，加工成型为粒径1.5-2mm的小球，600℃焙烧3.5小时后，120℃通水蒸汽疏水化处理2-4小时。置于去离子水中，超声除气，装入吸附柱中。吸附柱高：45cm、内径：3cm，沸石吸附剂装填量121g。。

称取由福建某公司提供的速溶茶粉5克，配制成0.01g/mL的茶水500mL，以盐酸-NaOH调节pH值为1-6，抽滤除去不溶杂质。调节流速稳定至6.0mL/min，将500mL含茶多糖的茶水溶液以恒流泵泵至吸附柱，茶水溶液泵尽后，立即泵入去离子水至流出液呈近无色。吸附母液与水洗脱液合并(收集液1)，加入氯化钠使蛋白质沉淀，滤除沉淀。滤液经超滤膜(截留分子量为大于4000)，截留液浓缩后冷冻干燥，得茶多糖2.4g。

以2mol/L氨水洗脱，收集氨水洗脱液(收集液2)，真空旋蒸挥去氨气，浓缩至原体积五分之一，加入浓缩液4倍体积无水乙醇，并降温至4℃以下，析出茶氨酸，静置30-300分钟后，抽滤。以少量热水溶解茶氨酸滤饼，重结晶二次。得茶氨酸0.25g。

将吸附柱恒温升高至65℃，以20％乙醇-水溶液洗脱，收集洗脱液(收集液3)。真空旋蒸，浓缩后喷雾干燥，得茶多酚0.5g。

柱温保持65℃，以95％乙醇-水溶液洗脱，收集洗脱液(收集液4)。真空旋蒸，回收乙醇，浓缩后喷雾干燥，得咖啡因粗品并升华纯化，得白色咖啡因0.23g。

Claims (9)

1.一种综合分离提取茶多糖、茶氨酸、茶多酚和咖啡因的方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)茶叶浸提液经离心或过滤除去不溶杂质，再采用NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃、CaCO₃、氨水、盐酸或醋酸调节其pH值至1-6，然后在5-75℃温度下，通过恒流器使茶叶浸提液流经充填有无机沸石分子筛吸附剂的吸附柱；

(2)用少量蒸馏水，在20～90℃温度下，洗脱该吸附柱至流出液近无色，合并吸附除杂后的溶液和水洗脱液，为第一收集液；第一收集液以盐析法除去蛋白后，超滤除去小分子，再在其中加入茶多糖沉淀剂，沉淀干燥后得茶多糖；

(3)采用氨水作为洗脱液，在20～90℃温度下，洗脱步骤(1)所述的吸附柱，再以少量蒸馏水在20～90℃温度下洗脱，合并为第二收集液，第二收集液减压蒸馏除去氨气，至收集液体积的1/3-1/5时，加入2-5倍量的无水乙醇，抽滤，即得到茶氨酸粗品结晶，再重结晶1-3次，获得高纯度的茶氨酸；

或者采用NaCl或KCl无机盐溶液作为洗脱液；

(4)采用5-50％乙醇作为洗脱液，在20～90℃温度下，洗脱步骤(1)所述的吸附柱，收集洗脱液得到第三收集液，第三收集液经浓缩干燥后得茶多酚；

(5)采用50-100％乙醇作为洗脱液，在20～90℃温度下，洗脱步骤(1)所述的吸附柱，收集洗脱液得到第四收集液，第四收集液经浓缩干燥后得咖啡因粗品，进一步升华纯化制得高纯度咖啡因。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述无机沸石分子筛吸附剂是FAU型沸石分子筛吸附剂，该沸石的硅铝摩尔比大于15。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的无机沸石分子筛吸附剂含有H⁺、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、NH₄ ⁺中的一种或多种阳离子

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)所述的洗脱液为0.5molL^-1～3molL^-1氨水溶液，或者是0.2-0.5molL^-1的NaCl、KCl的无机盐溶液。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述提取的咖啡因纯度大于99％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的干燥操作是真空蒸发、真空冷冻干燥或喷雾干燥。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的无机沸石分子筛使用后，经甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮或热水洗脱以恢复其吸附性能。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于乙醇的质量分数为50～100％。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的无机沸石分子筛吸附剂经焙烧后再利用，焙烧温度为500-650℃，时间为1.5-5小时。