CN101851223A - 一种利用超临界co2流体从白茶中萃取出茶多酚的方法 - Google Patents

一种利用超临界co2流体从白茶中萃取出茶多酚的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种利用超临界CO2流体从白茶中萃取出茶多酚的方法，包括以下步骤：首先选取白茶，然后对白茶进行清洗，清洗后对白茶进行干燥，再将白茶粉碎，粉碎后利用超临界CO2流体萃取出茶多酚溶液，最后对茶多酚溶液进行浓缩干燥，得到茶多酚。步骤简单，能够使得所得产品具有极高的纯度，残留溶剂符合国家标准要求，且能最大限度地保持提取物的生物活性。

Description

一种利用超临界CO2流体从白茶中萃取出茶多酚的方法
技术领域
本发明涉及一种利用超临界CO2流体从白茶中萃取出茶多酚的方法。
背景技术
茶多酚是一种从茶叶中提取的纯天然复合物。茶多酚由30多种含酚基的物质组成，按其化学结构可分为四类：儿茶素类、黄酮及黄酮醇类、花白素和花青素类、酚酸类；其中以儿茶素含量最高，占多酚类总量的60％-80％。茶叶中的儿茶素类可以分为三种游离型态(Catechin，C；Epicatechin，EC以及Epigallocatechin，EGC)、与两种酯化的没食子酸(Epicatechingallate，ECG及Epigallocatechin gallate，EGCG)，而以后者(ECG及EGCG)的含量较多。儿茶素类化合物因多含酚性羟基，故极易发生氧化、聚合、缩合等变化，决定其具有较好的抗氧化能力和清除自由基能力。从茶叶中提取的茶多酚最初主要作为食品天然抗氧化剂，用于油脂和含油食品，随着研究的不断深入，已广泛应用于食品、医药、保健品、日用化工等领域。其主要功能有：抗氧化、抗衰老、抗辐射、抗紫外线、降血脂、降血糖、抗癌、抗心血管疾病、消除自由基、抑菌、除臭等作用。茶多酚常规生产方法主要为有机溶剂萃取法和离子沉淀法。应用有机溶剂萃取法往往使产品中残留的有机溶剂如丙酮、二氯甲烷、正乙烷等超标，缩小了产品的适用范围。目前也有利用超临界CO2流体萃取茶多酚的方法，但是通常会将茶叶制成茶叶汁再萃取茶多酚，步骤复杂，而且难以保持提取物的生物活性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用超临界CO2流体从白茶中萃取出茶多酚的方法，步骤简单，能够使得所得产品具有极高的纯度，残留溶剂符合国家标准要求，且能最大限度地保持提取物的生物活性。
为解决上述现有的技术问题，本发明采用如下方案：一种利用超临界CO2流体从白茶中萃取出茶多酚的方法，包括以下步骤：首先选取白茶，然后对白茶进行清洗，清洗后对白茶进行干燥，再将白茶粉碎，粉碎后利用超临界CO2流体萃取出茶多酚溶液，最后对茶多酚溶液进行浓缩干燥，得到茶多酚。步骤简单。
作为优选，白茶干燥时利用冷冻干燥方法将白茶茶叶干至水分控制在20％重量以下。便于白茶的储藏。
作为优选，白茶粉碎时将白茶茶叶粉碎至25目大小。
作为优选，利用超临界CO2流体萃取出茶多酚溶液时萃取压力为25Mpa。
作为优选，利用超临界CO2流体萃取出茶多酚溶液时萃取温度为50℃。
作为优选，利用超临界CO2流体萃取出茶多酚溶液时超临界CO2的流量为25L/h。
作为优选，利用超临界CO2流体萃取出茶多酚溶液时萃取时间为3h。
作为优选，利用超临界CO2流体萃取出茶多酚溶液时不使用夹带剂。
有益效果：
本发明采用上述技术方案提供一种利用超临界CO2流体从白茶中萃取出茶多酚的方法，步骤简单，使得所得产品具有极高的纯度，残留溶剂符合国家标准要求，且最大限度地保持了提取物的生物活性。
具体实施方式
一种利用超临界CO2流体从白茶中萃取出茶多酚的方法，包括以下步骤：首先选取白茶，然后对白茶进行清洗，清洗后对白茶进行干燥，再将白茶粉碎，粉碎后利用超临界CO2流体萃取出茶多酚溶液，最后对茶多酚溶液进行浓缩干燥，得到茶多酚。白茶干燥时利用冷冻干燥方法将白茶茶叶干至水分控制在20％重量以下。白茶粉碎时将白茶茶叶粉碎至25目大小。利用超临界CO2流体萃取出茶多酚溶液时萃取压力为25Mpa，萃取温度为50℃，超临界CO2的流量为25L/h，萃取时间为3h，萃取时不使用夹带剂。
本发明中生产茶多酚所用的白茶原料取自浙江永达实业集团有限公司自建基地，白茶具有高蛋白质、高胺基酸、产量大等优点，非常适合茶多酚的生产。研究发现，贮藏时茶叶的水分控制在20％重量以下、温度控制在8℃以下，避光保存较为适宜。常用的干燥方法有让烈日曝晒，或低温烘焙等，但色素损失较严重，茶叶质量较差，理想的干燥方法为冷冻干燥。
利用超临界CO2流体从白茶中萃取出茶多酚时要考虑以下问题：
(1)萃取压力的影响
萃取压力是超临界CO2流体萃取最重要的参数之一。在温度不变的情况下，压力增加，流体的密度增加，溶质的溶解度增加。对于不同的物质，其萃取压力不同。本试验在前处理相同的条件下，选取10Mpa、15Mpa、20Mpa、25Mpa、30Mpa一共5个不同的萃取压力对原料进行萃取，温度恒定为40℃，CO2流量5L/h，提取时间3h，以儿茶素得率为考察指标，分析萃取压力对萃取过程的影响，从而确定较优的萃取压力。
试验表明，在一定的温度下，超临界CO2的密度随着压力的增大而增大。当超临界CO2的压力在8～20MPa的范围内，CO2中溶解物质的浓度与其密度成比例关系，也就是说，与萃取压力成正比关系。但是，当萃取压力升高到一定程度后，继续升高萃取压力，萃取效率的提高趋于缓慢。因此，综合考虑，萃取压力25MPa。
(2)萃取温度的影响
萃取温度是超临界CO2流体萃取另一个重要因素。温度对超临界流体溶解度的影响存在有利和不利两种趋势。一方面，在一定的压力下，温度升高使被萃取物的挥发性增加，增加了被萃取物在超临界气相中的浓度可视为溶解度升高，从而使萃取数量增大；但另一方面，温度升高可使密度降低，其溶解能力相应下降，导致萃取数量减少。本试验在前处理相同的条件下，选取30℃、35℃、40℃、45℃、50℃一共5个不同的萃取温度对原料进行萃取，萃取压力取前一次单因素试验较优试验结果，其他条件同上，以儿茶素得率为考察指标，分析萃取温度对萃取过程的影响，从而确定较优的萃取温度。
实验研究发现，温度对溶解度的影响与压力有密切关系，压力相对较低时，温度升高，溶解度降低而压力相对较高时，温度升高，CO2的溶解度升高。这主要因为在压力不高时，恒压下温度升高，CO2密度下降较大，导致溶解度下降。此时温度升高对提高溶解度的不利影响是主要的压力较高而温度升高时，CO2密度下降不明显，却使溶质的挥发性大大增加，从而提高了CO2中溶质的含量。此时，温度升高对提高溶解度的有利影响是主要的。因此，温度对的影响必须综合考虑，萃取温度选取50℃。
(3)超临界CO2流体流量的影响
超临界CO2流体流量的变化对超临界CO2流体萃取有有利和不利两方面的影响。一方面，CO2的流量的增加，可以增加溶剂对被萃取物的萃取次数、缩短萃取时间可以提高流速，使被萃取物得到均匀的萃取可以增加萃取过程中的传质推动力，相应地增大了传质系数，使传质速率加快，进而提高了CO2流体的萃取能力。另一方面，CO2流量增加，导致萃取器内CO2流速增加，CO2停留时间缩短，与被萃取物接触时间减少，不利于萃取能力的提高。当流量超过一定限度时，CO2中溶质的含量(CO2溶解能力)急剧下降。因此，CO2流量不宜太大，也不宜太小，实际应用时应综合考虑选取。本次试验在前处理相同的条件下，选取10L/h、15L/h、20L/h、25L/h、30L/h一共5个不同的CO2流量对原料进行萃取，萃取压力等条件选取各单因素试验较优结果，其他条件同上，以儿茶素得率为考察指标，分析CO2流量对萃取过程的影响，从而确定较优的CO2流量。
试验表明，增大CO2流量可以大大缩短萃取时间，同时可以看出，在CO2流量及其它条件均相同时，提高萃取压力，也可以提高萃取效率，缩短萃取时间。但当流量增大到一定程度后，不再能明显地提高萃取效率，因此，CO2流量选取25L/h，以降低生产成本。
(4)萃取物颗粒大小的影响
粒子从被萃取物中的扩散可用Fick第二定律描述。粒子的大小可影响提取回收率，减少样品的粒度，可增加回收率。本次试验在前处理相同的条件下，选取20目、25目、40目、50目、60目一共5个不同的萃取物颗粒大小对原料进行萃取，萃取压力等条件选取各单因素试验较优结果，其他条件同上，以儿茶素得率为考察指标，分析萃取物颗粒大小对萃取过程的影响，从而确定较优的萃取物颗粒大小。
试验表明，将被萃取物粉碎到一定粒度，增加固体与溶剂的接触面积可使萃取速度显著提高，但粒度不宜太小，过细的粉碎会严重堵塞筛孔，造成摩擦发热，温度升高，使生物活性物质遭到破坏，还容易造成萃取器出口过滤网的堵塞。因此，萃取物颗粒大小为25目。
(5)提取时间的影响
适宜的时间，会提高提取效率。如用超临界CO2流体萃取法对姜黄油进行萃取，随时间的延长，收油率逐渐上升，前1个小时，上升较为显著，之后增加缓慢，2小时后，几乎萃取完全，时间再增加，出油非常少，但增加了油之外的其他杂质。所以从提取效率看，2小时适宜。本试验在前处理相同的条件下，萃取压力、萃取温度等条件取各单因素试验较优结果，选取1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h一共5个不同的提取时间，对原料进行萃取，以儿茶素得率为考察指标，分析提取时间对萃取过程的影响，从而确定较优的提取时间。
试验表明，增加提取时间能提高提取率，但到一定时间后，提取率基本不变。综合各方面效益，提取时间3h。
(6)夹带剂的影响
超临界CO2流体萃取使用的萃取溶剂是弱极性溶剂，溶剂的弱极性有利于选择性提取，但限制了其对较大极性溶质的应用。因此，常于超临界CO2流体加人少量的化合物，即夹带剂亦称调节剂、改进剂，以改变溶剂的极性，拓宽超临界流体的使用范围。如银杏叶中总黄酮在CO2流体中的溶解度较低，但在CO2流体中添加一定量的95％乙醇(夹带剂)则可大大增加其溶解度。但夹带剂的选择要注意对被萃取物和设备的影响。本次试验在前处理相同的条件下，采用95％的乙醇作夹带剂，同时用不采用夹带剂作对照，对原料进行萃取，萃取压力等条件选取各单因素试验较优结果，其他条件同上，以儿茶素得率为考察指标，分析夹带剂对萃取过程的影响。
试验表明，采用夹带剂和不采用夹带剂对茶多酚的提取影响很小，所以，综合考虑，不使用夹带剂。
利用本发明提取的茶多酚采用顶空气相色普法检测茶多酚中的有效成分儿茶素的含量，得如下的产品技术指标：
(1)儿茶素含量≥85％；
(2)残留溶剂(以正己烷计)≤0.029％；
(3)苯≤0.0002％；
(4)砷(以As计)≤0.0003％；
(5)铅(以Pb计)的极限值2mg/kg。
本发明中采用超临界CO2流体对白茶进行茶多酚提取，在最佳工艺条件下生产的茶多酚有效成分含量达到85％以上，且无有机溶剂残留，对产品的生理活性影响小，产品质量稳定，工艺可靠。超临界CO2流体萃取方法的临界温度低，适用于热敏性化合物的提取和纯化；可提供惰环境，避免产物氧化，不影响萃取物的有效成份；萃取速度快，无毒、不易燃，使用安全，不污染环境，无溶剂残留，使产品质量得到保障。

Claims (8)

1.一种利用超临界CO2流体从白茶中萃取出茶多酚的方法，其特征在于：包括以下步骤：首先选取白茶，然后对白茶进行清洗，清洗后对白茶进行干燥，再将白茶粉碎，粉碎后利用超临界CO2流体萃取出茶多酚溶液，最后对茶多酚溶液进行浓缩干燥，得到茶多酚。
2.根据权利要求1所述的一种利用超临界CO2流体从白茶中萃取出茶多酚的方法，其特征在于：白茶干燥时利用冷冻干燥方法将白茶茶叶干至水分控制在20％重量以下。
3.根据权利要求1所述的一种利用超临界CO2流体从白茶中萃取出茶多酚的方法，其特征在于：白茶粉碎时将白茶茶叶粉碎至25目大小。
4.根据权利要求1所述的一种利用超临界CO2流体从白茶中萃取出茶多酚的方法，其特征在于：利用超临界CO2流体萃取出茶多酚溶液时萃取压力为25Mpa。
5.根据权利要求1所述的一种利用超临界CO2流体从白茶中萃取出茶多酚的方法，其特征在于：利用超临界CO2流体萃取出茶多酚溶液时萃取温度为50℃。
6.根据权利要求1所述的一种利用超临界CO2流体从白茶中萃取出茶多酚的方法，其特征在于：利用超临界CO2流体萃取出茶多酚溶液时超临界CO2的流量为25L/h。
7.根据权利要求1所述的一种利用超临界CO2流体从白茶中萃取出茶多酚的方法，其特征在于：利用超临界CO2流体萃取出茶多酚溶液时萃取时间为3h。
8.根据权利要求1所述的一种利用超临界CO2流体从白茶中萃取出茶多酚的方法，其特征在于：利用超临界CO2流体萃取出茶多酚溶液时不使用夹带剂。
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