CN103833589A - 一种从新鲜茶叶中提取茶氨酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从新鲜茶叶中提取茶氨酸的方法，属于天然产物化学技术领域，具体包括以下步骤：S1.浸泡；S2.离心；S3.一次浓缩；S4.一次吸附：S5.二次吸附：S6.三次吸附；S7.二次浓缩；S8.三次浓缩；S9.杀菌；S10.喷雾干燥；S11.除铁。本发明采用新鲜茶叶为原料，克服了传统工艺中采用干茶叶粉碎过筛后在高温下浸提时易糊化、不易过滤的缺点，以纯化水做介质直接分离出茶氨酸，减少了一些脂溶性农药的浸出，在纯化工艺中采用了三次树脂吸附，分别吸附滤液中的EGCG、咖啡因和茶氨酸，最终可以分离出含量达30～45%的天然茶氨酸。该法具有操作简单、分离效率高、成本低、生产周期短，生产的产品纯度高的优点，适用于工厂化大规模生产。
Description
技术领域
本发明属于天然产物化学技术领域，具体涉及一种从新鲜茶叶中提取茶氨酸的方法。
背景技术
氨基酸是茶叶的重要组成成分，系统命名为N-乙酰-γ-L-谷胺酰胺（N-ethyl-γ-L-glatamine）。茶氨酸是绿茶中有效的呈味物质，茶氨酸的含量直接决定茶叶的品质：无论何等茶叶，茶氨酸都占茶叶游离氨基酸的50%以上，茶氨酸在干茶叶中含量大约为1%-2%。茶氨酸是谷氨酸的乙胺诱导体，它在茶树根中由谷氨酸和乙胺合成，通过树干运送到叶中贮藏，在日光照射下转化为儿茶素。1950年酒户先生首次从茶叶中提取、精制出的茶氨酸，并确定了它的化学结构。此后许多学者对其进行了比较系统的研究工作。
茶氨酸的保健功能是多方面的。茶氨酸具有控制过度焦虑，提高学习效率，增加体内神经的敏锐性，提高注意力，降低血压，提高免疫系统功能等基本的功能。作为一种食品添加剂，茶氨酸不仅易溶于水，还有抑制苦味及改善食品风味的特点。可广泛应用于点心类、糖果及果冻、饮料、口香糖等几乎所有食品中。并且添加到食品后，不会产生不好食用、不好饮用、口感下降的问题。
当前常用的茶氨酸制备方法有化学合成法、微生物发酵法、酶法、茶愈伤组织合成法以及茶叶提取法等。国内外茶氨酸化学合成法主要采用乙胺或三乙胺等有毒和易燃性原料，通过高温高压合成，成本较低，但其产品中隐含残留的化学试剂，在食品或医药领域应用会带来安全性的顾虑。该合成路线也违背绿色化学原则。采用生化合成的方法成本较高。酶法及微生物发酵法生产技术已较为成熟，但成本高。茶氨酸在茶叶游离氨基酸中占50%以上，占茶叶干重的1-2%。目前国内已对从茶叶浸取液或从茶多酚提取后的残留液中提取茶氨酸进行了研究，如中国专利公开号为CN1587258A公开了从茶叶中提取茶氨酸的方法，包括如下步骤：（1）用去离子水浸取茶叶得到提取物溶液的阶段。（2）将茶叶提取物溶液通过阳离子交换树脂交换吸附，并用氨水进行洗脱得到茶氨酸洗脱液的阶段。（3）将茶氨酸洗脱液减压蒸干得到茶氨酸粗制品的阶段。本发明虽然利用各种茶叶原料提取茶氨酸，具有操作简单，成本低廉，无环境污染的优点，但此法采用的是干茶叶，得到的茶氨酸只是粗制品，纯度低，仅为10%-30%。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种从新鲜茶叶中提取茶氨酸的方法，该法具有操作简单、分离效率高、成本低、生产周期短，生产的产品纯度高的优点。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种从新鲜茶叶中提取茶氨酸的方法，它包括以下步骤：
S1.浸泡：将新鲜茶叶置于浸提器中，加入纯化水恒温浸泡1.8～2.5h，将浸提器中的混合液过18～24目筛，得滤液；其中，所述恒温浸泡温度为65～100℃；
S2.离心：将滤液置于温度为30～50℃、压强为0.1～0.3MPa的环境下离心50～70s，弃去沉淀，离心液用于下步操作；其中，所述离心机的转速为6500～7000转/min；
S3.一次浓缩：采用截留分子量为100的反渗透膜将离心液浓缩，浓缩温度为30～50℃，浓缩至固形物含量≥5%；
S4.一次吸附：将浓缩液上样于LX-8树脂，用70～75%的乙醇洗脱，收集EGCG面积比≤10%的洗脱液，为一次吸附洗脱液；
S5.二次吸附：将一次吸附洗脱液上样于HZ818树脂，收集CAF面积比≤10%的流出液，为二次吸附流出液；
S6.三次吸附：将二次吸附流出液上样于732树脂，用1.5～2.5%的氨水洗脱，收集洗脱液，为三次吸附洗脱液；
S7.二次浓缩：采用截留分子量为100的反渗透膜对三次吸附洗脱液进行浓缩，浓缩温度为35～45℃，至固形物含量≥3%；
S8.三次浓缩：将步骤S7所得浓缩液加热至温度≥75℃，至固形物含量≥10%，冷却至常温，控制浓缩液pH为4～7；
S9.杀菌：采用高温杀菌的方式对步骤S8所得浓缩液进行杀菌，所述温度为130～160℃，控制进料量为0.8～1.2m3/h；
S10.喷雾干燥：将步骤S9杀菌过的浓缩液进行喷雾干燥，控制喷雾干燥机的进风温度200～220℃、出风温度110～125℃、进料压力5～15MPa；
S11.除铁：将喷雾干燥所得固体用粉碎机粉碎，过50～90目筛，用磁铁吸附除铁，除铁后将粉末混合均匀，再次过筛、磁铁吸附除铁，制得茶氨酸粉末。
优选地，步骤S1中所述新鲜茶叶与纯化水的重量比为1:5～8。
优选地，步骤S4、S5、S6中所述洗脱速度为1.5～2.5m3/h。
优选地，步骤S11中所述磁铁的磁力为10000～15000高斯。
本发明具有以下优点：本发明采用新鲜茶叶为原料，克服了传统工艺中采用干茶叶粉碎过筛后在高温下浸提时易糊化、不易过滤的缺点；以纯化水做介质直接分离出茶氨酸，减少了一些脂溶性农药的浸出；在纯化工艺中采用了三次树脂吸附，第一次吸附采用LX-8树脂，吸附滤液中的EGCG，第二次吸附采用HZ818树脂，吸附滤液中的咖啡因，第三次吸附采用732树脂，吸附滤液中的茶氨酸，最终可以分离出天然茶氨酸含量达30～45%。该法具有操作简单、分离效率高、成本低、生产周期短，生产的产品纯度高的优点，适用于工厂化大规模生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例1：一种从新鲜茶叶中提取茶氨酸的方法，它包括以下步骤：
S1.浸泡：将新鲜茶叶2000kg置于容器中，加入纯化水10000kg，恒温浸泡1.8h，将容器中的混合液过18目筛，得滤液；其中，所述恒温浸泡温度为65℃；
S2.离心：将滤液置于温度为30℃、压强为0.1MPa的环境下离心50min，弃去沉淀，离心液用于下步操作；其中，所述离心机的转速为6500转/min；
S3.一次浓缩：采用截留分子量为100的反渗透膜将离心液浓缩，浓缩温度为30℃，浓缩至固形物含量为5%；
S4.一次吸附：将浓缩液上样于LX-8树脂，用70%的乙醇洗脱，洗脱速度为1.5m3/h，收集EGCG面积比为10%的洗脱液，为一次吸附洗脱液；
S5.二次吸附：将一次吸附洗脱液上样于HZ818树脂，洗脱速度为1.5m3/h，收集CAF面积比为10%的流出液，为二次吸附流出液；
S6.三次吸附：将二次吸附流出液上样于732树脂，用1.5%的氨水洗脱，洗脱速度为1.5m3/h，收集洗脱液，为三次吸附洗脱液；
S7.二次浓缩：采用截留分子量为100的反渗透膜对三次吸附洗脱液进行浓缩，浓缩温度为35℃，至固形物含量为3%；
S8.三次浓缩：将步骤S7所得浓缩液加热至温度为75℃，至固形物含量为10%，冷却至常温，控制浓缩液pH为4；
S9.杀菌：采用高温杀菌的方式对步骤S8所得浓缩液进行杀菌，所述温度为130℃，控制进料量为0.8m3/h；
S10.喷雾干燥：将步骤S9杀菌过的浓缩液进行喷雾干燥，控制喷雾干燥机的进风温度200℃、出风温度110℃、进料压力5MPa；
S11.除铁：将喷雾干燥所得固体用粉碎机粉碎，过50目筛，用磁力为10000高斯的磁铁吸附除铁，除铁后将粉末混合均匀，再次过筛、磁铁吸附除铁，制得纯度为38%茶氨酸粉末14kg。
实施例2：一种从新鲜茶叶中提取茶氨酸的方法，它包括以下步骤：
S1.浸泡：将新鲜茶叶2000kg置于浸提器，加入纯化水16000kg，恒温浸泡2.5h，将浸提器中的混合液过24目筛，得滤液；其中，所述恒温浸泡温度为100℃；
S2.离心：将滤液置于温度为50℃、压强为0.3MPa的环境下离心70min，弃去沉淀，离心液用于下步操作；其中，所述离心机的转速为7000转/min；
S3.一次浓缩：采用截留分子量为100的反渗透膜将离心液浓缩，浓缩温度为50℃，浓缩至固形物含量为10%；
S4.一次吸附：将浓缩液上样于LX-8树脂，用75%的乙醇洗脱，洗脱速度为2.5m3/h，收集EGCG面积比为8%的洗脱液，为一次吸附洗脱液；
S5.二次吸附：将一次吸附洗脱液上样于HZ818树脂，洗脱速度为2.5m3/h，收集CAF面积比为9%的流出液，为二次吸附流出液；
S6.三次吸附：将二次吸附流出液上样于732树脂，用2.5%的氨水洗脱，洗脱速度为2.5m3/h，收集洗脱液，为三次吸附洗脱液；
S7.二次浓缩：采用截留分子量为100的反渗透膜对三次吸附洗脱液进行浓缩，浓缩温度为45℃，至固形物含量为5%；
S8.三次浓缩：将步骤S7所得浓缩液加热至温度为85℃，至固形物含量为20%，冷却至常温，控制浓缩液pH为6；
S9.杀菌：采用高温杀菌的方式对步骤S8所得浓缩液进行杀菌，所述温度为160℃，控制进料量为1.2m3/h；
S10.喷雾干燥：将步骤S9杀菌过的浓缩液进行喷雾干燥，控制喷雾干燥机的进风温度220℃、出风温度125℃、进料压力15MPa；
S11.除铁：将喷雾干燥所得固体用粉碎机粉碎，过90目筛，用磁力为15000高斯的磁铁吸附除铁，除铁后将粉末混合均匀，再次过筛、磁铁吸附除铁，制得纯度为45%茶氨酸粉末16kg。
实施例3：一种从新鲜茶叶中提取茶氨酸的方法，它包括以下步骤：
S1.浸泡：将新鲜茶叶2000kg置于浸提器中，加入纯化水12000kg，恒温浸泡2h，将容器中的混合液过20目筛，得滤液；其中，所述恒温浸泡温度为85℃；
S2.离心：将滤液置于温度为38℃、压强为0.25MPa的环境下离心60min，弃去沉淀，离心液用于下步操作；其中，所述离心机的转速为6800转/min；
S3.一次浓缩：采用截留分子量为100的反渗透膜将离心液浓缩，浓缩温度为42℃，浓缩至固形物含量为10%；
S4.一次吸附：将浓缩液上样于LX-8树脂，用72%的乙醇洗脱，洗脱速度为2.2m3/h，收集EGCG面积比为6%的洗脱液，为一次吸附洗脱液；
S5.二次吸附：将一次吸附洗脱液上样于HZ818树脂，洗脱速度为2.2m3/h，收集CAF面积比为7%的流出液，为二次吸附流出液；
S6.三次吸附：将二次吸附流出液上样于732树脂，用2%的氨水洗脱，洗脱速度为2.2m3/h，收集洗脱液，为三次吸附洗脱液；
S7.二次浓缩：采用截留分子量为100的反渗透膜对三次吸附洗脱液进行浓缩，浓缩温度为40℃，至固形物含量为10%；
S8.三次浓缩：将步骤S7所得浓缩液加热至温度为90℃，至固形物含量为30%，冷却至常温，控制浓缩液pH为5；
S9.杀菌：采用高温杀菌的方式对步骤S8所得浓缩液进行杀菌，所述温度为145℃，控制进料量为1m3/h；
S10.喷雾干燥：将步骤S9杀菌过的浓缩液进行喷雾干燥，控制喷雾干燥机的进风温度210℃、出风温度118℃、进料压力12MPa；
S11.除铁：将喷雾干燥所得固体用粉碎机粉碎，过80目筛，用磁力为12000高斯的磁铁吸附除铁，除铁后将粉末混合均匀，再次过筛、磁铁吸附除铁，制得纯度为42%茶氨酸粉末16kg。
实施例4：对比试验
1、从鲜茶叶中提取茶氨酸：
S1.浸泡：将新鲜绿茶300g置于浸提器中，加入纯化水2100g，恒温浸泡2.2h，将浸提器中的混合液过20目筛，得滤液；其中，所述恒温浸泡温度为75℃；
S2.离心：将滤液置于温度为44℃、压强为0.2MPa的环境下离心65min，弃去沉淀，离心液用于下步操作；其中，所述离心机的转速为6700转/min；
S3.一次浓缩：采用截留分子量为100的反渗透膜将离心液浓缩，浓缩温度为45℃，浓缩至固形物含量为20%；
S4.一次吸附：将浓缩液上样于LX-8树脂，用73%的乙醇洗脱，洗脱速度为2m3/h，收集EGCG面积比为20%的洗脱液，为一次吸附洗脱液；
S5.二次吸附：将一次吸附洗脱液上样于HZ818树脂，洗脱速度为2m3/h，收集CAF面积比为10%的流出液，为二次吸附流出液；
S6.三次吸附：将二次吸附流出液上样于732树脂，用2.3%的氨水洗脱，洗脱速度为2m3/h，收集洗脱液，为三次吸附洗脱液；
S7.二次浓缩：采用截留分子量为100的反渗透膜对三次吸附洗脱液进行浓缩，浓缩温度为38℃，至固形物含量为15%；
S8.三次浓缩：将步骤S7所得浓缩液加热至温度为90℃，至固形物含量为30%，冷却至常温，控制浓缩液pH为6；
S9.杀菌：采用高温杀菌的方式对步骤S8所得浓缩液进行杀菌，所述温度为145℃，控制进料量为1m3/h；
S10.喷雾干燥：将步骤S9杀菌过的浓缩液进行喷雾干燥，控制喷雾干燥机的进风温度210℃、出风温度120℃、进料压力10MPa；
S11.除铁：将喷雾干燥所得固体用粉碎机粉碎，过60目筛，用磁力为12000高斯的磁铁吸附除铁，除铁后将粉末混合均匀，再次过筛、磁铁吸附除铁，制得茶氨酸粉末。
2、从干茶叶中提取茶氨酸：
提取方法：S1.浸泡：将干绿茶叶150g（湿重为300g）置于浸提器中，加入纯化水1050g，恒温浸泡2.2h，将浸提器中的混合液过20目筛，得滤液；其中，所述恒温浸泡温度为75℃；
其余步骤同实验1。
3、传统试验方法制备茶氨酸：
取干绿茶叶末150g，先用1800ml去离子水在室温下浸泡2h，再加热煮沸1h，取第一次浸取液，再向茶叶渣中加入1800ml去离子水，重复第一次的浸取工艺，取第二次浸取液。将两次浸取液合并，得到茶叶浸取液。
将茶叶浸取液的pH值调至5.0，过阳离子交换树脂柱，流速7.0ml/min，上样后，再以5000ml去离子水冲洗阳离子交换树脂柱，去除杂质。清洗完后，以体积浓度为10%的氨水，在流速为7ml/min时，进行茶氨酸洗脱。隔一定时间以茚三酮显色法检测茶氨酸是否已经洗脱完全。待洗脱完全后，得600ml洗脱液。将洗脱液于70℃水浴上，在真空度为0.1MPa蒸干，得茶氨酸粗制品12.1g。
4、检测：精确称量上述实验1、2、3所得产品的重量，采用下述方法测定所得产品的纯度（茶氨酸的含量）和提取物的得率。
（1）测定方法：
A.产品纯度的测定采用HPLC法分析，色谱条件为：
色谱柱：C184.6×150mm；
流动相：0.1%磷酸；
流速：1.0ml/min；
波长：203nm；
柱温：30℃；
进样量：20μm；
待测试液的制备与测定：
①流动相（0.1%磷酸）：取1.0ml磷酸，加入至1000ml超纯水中，摇匀，用0.45μm水系膜过滤后，脱气备用。
②标样的配制：精确称量茶氨酸对照品15～20mg，用水溶解，并定容至100ml的容量瓶中，用0.45μm水系膜过滤，即得。
③样品制备：精密称取45mg的样品，用水溶解并定容至100ml的容量瓶中，摇匀，用0.45μm水系膜过滤，即得。
采用下式计算茶氨酸的含量：
式中，As：样品茶氨酸的峰面积；Ai：标准样品的峰面积；Ci：标准样品浓度(mg/ml)；Ws：样品重量(mg)；k：标准样品的纯度。
B.提取率的计算：提取物的得率（%）=产品重量/茶叶湿重×100%
（2）实验结果：如表1所示：
表1：从干茶叶和鲜茶叶中提取茶氨酸的对比实验
| 名称 | 茶叶重量（g） | 产品重量（g） | 提取物的得率（%） | 产品纯度（%） |
| 实验1 | 300（湿重） | 2.4 | 0.8 | 45 |
| 实验2 | 150（干重） | 1.9 | 0.63 | 43 |
| 实验3 | 150（干重） | 12.1 | 4.3 | 17.8 |
从表1可知：采用传统方法提取茶氨酸得到的产品重量高于本发明方法，但传统方法得到的产品重量12.1为茶氨酸粗品，茶氨酸的含量低至17.8%，采用本发明方法提取茶氨酸可使产品的纯度高达45%，比传统方法提高了27.2%；采用新鲜茶叶提取法在产品重量、提取物的得率和产品纯度方面均高于干茶叶提取法。说明本发明方法提取茶氨酸显著优于传统提取方法，且鲜叶提取法优于干叶提取法。
Claims (4)
1.一种从新鲜茶叶中提取茶氨酸的方法，其特征在于，它包括以下步骤：
S1. 浸泡：将新鲜茶叶置于浸提器中，加入纯化水恒温浸泡1.8～2.5h，将浸提器中的混合液过18～24目筛，得滤液；其中，所述恒温浸泡温度为65～100℃；
S2. 离心：将滤液置于温度为30～50℃、压强为0.1～0.3MPa的环境下离心50～70s，弃去沉淀，离心液用于下步操作；其中，所述离心机的转速为6500～7000转/min；
S3. 一次浓缩：采用截留分子量为100的反渗透膜将离心液浓缩，浓缩温度为30～50℃，浓缩至固形物含量≥5%；
S4. 一次吸附：将浓缩液上样于LX-8树脂，用70～75%的乙醇洗脱，收集EGCG面积比≤10%的洗脱液，为一次吸附洗脱液；
S5. 二次吸附：将一次吸附洗脱液上样于HZ818树脂，收集CAF面积比≤10%的流出液，为二次吸附流出液；
S6. 三次吸附：将二次吸附流出液上样于732树脂，用1.5～2.5%的氨水洗脱，收集洗脱液，为三次吸附洗脱液；
S7. 二次浓缩：采用截留分子量为100的反渗透膜对三次吸附洗脱液进行浓缩，浓缩温度为35～45℃，至固形物含量≥3%；
S8. 三次浓缩：将步骤S7所得浓缩液加热至温度≥75℃，至固形物含量≥10%，冷却至常温，控制浓缩液pH为4～7；
S9. 杀菌：采用高温杀菌的方式对步骤S8所得浓缩液进行杀菌，所述温度为130～160℃，控制进料量为0.8～1.2m3/h；
S10. 喷雾干燥：将步骤S9杀菌过的浓缩液进行喷雾干燥，控制喷雾干燥机的进风温度200～220℃、出风温度110～125℃、进料压力5～15MPa；
S11. 除铁：将喷雾干燥所得固体用粉碎机粉碎，过50～90目筛，用磁铁吸附除铁，除铁后将粉末混合均匀，再次过筛、磁铁吸附除铁，制得茶氨酸粉末。
2.如权利要求1所述的一种从新鲜茶叶中提取茶氨酸的方法，其特征在于，步骤S1中所述新鲜茶叶与纯化水的重量比为1:5～8。
3.如权利要求1所述的一种从新鲜茶叶中提取茶氨酸的方法，其特征在于，步骤S4、S5、S6中所述洗脱速度为1.5～2.5 m3/h。
4.如权利要求1所述的一种从新鲜茶叶中提取茶氨酸的方法，其特征在于，步骤S11中所述磁铁的磁力为10000～15000高斯。
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