CN104186910A - 一种茶树花蛋白提取物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种茶树花蛋白提取物及其应用。所述茶树花蛋白提取物的制备方法包括：(1)将茶树花干燥、粉碎，得到茶树花粉末；(2)采用碱法或酶法浸提茶树花粉末，取浸提液；(3)将浸提液脱色后，调节pH值使蛋白沉淀，最终分离得到所述茶树花蛋白提取物。本发明通过碱法浸提和酶法浸提获得所述茶树花蛋白提取物，其中碱法的提取率达到91.45％，酶法的提取率达到79.12％，提取率均较高，实现对茶树花资源的有效利用。与茶叶蛋白相比，本发明的茶树花蛋白提取物，具有优异的持水性、吸油性、乳化性、起泡性和抗氧化性，能用于制备性能更佳的抗氧化剂、起泡剂和乳化剂。
Description
技术领域
本发明涉及茶树花开发利用技术领域，具体涉及一种茶树花蛋白提取物及其应用。
背景技术
茶树(学名：Camellia sinensis)，属山茶科山茶属，为多年生常绿木本植物。一般为灌木，在热带地区也有乔木型茶树高达15～30米，基部树围1.5米以上。栽培茶树往往通过修剪来抑制纵向生长，所以树高多在0.8～1.2米间。茶树的叶子呈椭圆形，边缘有锯齿，叶间开五瓣白花，果实扁圆，呈三角形，果实开裂后露出种子。
我国是茶叶生产大国，茶产业发展迅速，茶园面积和产量不断增长，出现茶资源供大于求的趋势。目前，对茶树资源的利用多集中在于春、秋季时采集茶树的嫩叶制茶，以及对低档茶夏秋茶、茶叶功能性提取物产业和茶饮料产业中产生的茶叶废渣进行资源再利用上。
如公告号为CN 102302083B的中国专利文献公开了了茶叶蛋白产品的提取方法，包括以下步骤：(1)原料预处理过程：将茶叶或茶渣作为原料进行清洗除杂脱酚，干燥后粉碎备用；(2)茶蛋白浸提过程：低频超声辅助碱提，制得茶叶蛋白质提取液，具体过程为：向原料中加入20～40倍重量的pH10-13的碱液搅拌浸提，采用低频超声辅助萃取技术，其中超声波条件为：超声功率：200～300W，超声频率：23.5～28.5Hz；提取条件为：料液温度40～80℃，浸提时间30～90min；(3)对茶叶蛋白质提取液进行脱色处理；(4)对茶叶蛋白质提取液进行浓缩处理，制得浓缩液；(5)从浓缩液中沉淀出茶蛋白；(6)对茶蛋白进行洗涤、精制和干燥，制得茶蛋白产品。
茶树花是茶树的生殖器官，作为茶叶生产过程中的副产物，茶树花资源非常丰富，茶树花具有花期长、开花量大的特点；国内成龄茶园鲜花可采收量达200-300公斤/亩，全国茶区可产茶树花资源至少300万吨/年。同时茶树花的产生与茶园生产相伴，无需额外的肥培管理，其生产加工可使用秋冬季闲置的茶场加工设备，属于较易获得的资源。同时，茶树花资源的利用对于茶树的营养生长也有好处，能够为次年纯茶的高产优质提供有利条件。有效利用茶树花资源对增加茶叶产业链经济价值具有良好的作用，但目前对茶叶资源以外的茶树资源则研究甚少。
如公开号为CN 103356810A的中国专利文献公开了一种茶树花新型抗氧化剂的提取方法，包括：(1)将茶树花干燥、粉碎，获得茶树花碎粉；(2)用乙醇浸渍茶树花碎粉，取浸渍液，在真空条件下对其进行蒸馏法分离，即得到一种茶树花抗氧化剂。
但该公开专利申请仅仅描述了一个概括性的方法，并未列出具体的实施方式，对获得的醇提物也未能进行成分分析或功能检测。目前尚未见关于制备茶树花功能性蛋白的研究报道。
发明内容
本发明提供了一种茶树花蛋白提取物，该茶树花蛋白提取物具备优异的起泡性、乳化性以及抗氧化性。
一种茶树花蛋白提取物，其制备方法包括以下步骤：
(1)将茶树花干燥、粉碎，得到茶树花粉末；
(2)采用碱法或酶法浸提茶树花粉末，取浸提液；
(3)将浸提液脱色后，调节pH值使蛋白沉淀，最终分离得到所述茶树花蛋白提取物。
具体地，所述茶树花蛋白提取物使通过如下方法制备获得的：
(1)将茶树花干燥、粉碎，得到茶树花粉末；
所述茶树花原料为将茶树花干燥、粉碎后获得的茶树花粉末，所述茶树花粉末的含水量小于8％，粒度为20～100目。
所述茶树花可选用露白期、初开期、盛开期的新鲜全花，由于露白期的茶树花蛋白质含量较高，可达40％，所述茶树优选为露白期的茶树花，茶树花经烘干固样即可供蛋白质提取使用。此外，经提取茶树花香精油后产生的花渣也可供蛋白质提取使用。经恒温干燥、粉碎制得的茶树花粉末，其含水量应控制在8％以内(即含水量小于8％)，自由水含量过多不利于茶树花的储存。茶树花粉末的粒度为20～100目，在20～100目范围内，茶树花蛋白提取物的溶出率随茶树花干粉末的粒度变细而增大，但茶树花蛋白提取物溶出率提高的同时，其他可溶性杂质也更易被溶出，会相应降低茶树花蛋白提取物中蛋白质的相对含量，致使纯度降低。因此，综合考虑后，所述茶树花粉末的粒度优选为60目。
(2)采用碱法或酶法浸提茶树花粉末，取浸提液；
本发明提供了两种浸提方法，其中一种为碱法浸提，其中一种为酶法浸提。
其中，碱提原理：茶树花中碱性蛋白含量较多，而碱溶性蛋白含有大量的疏水官能团和二硫键，溶解度较低，在碱液的作用下，茶树花蛋白的极性基团解离，蛋白质表面的电荷统一，蛋白分子的次级键(特别是氢键)被破坏，从而增加蛋白质分子的溶解性，提高了茶树花蛋白的提取得率。
酶提原理：利用碱性蛋白酶能对茶树花蛋白进行修饰和降解的功能，使茶树花蛋白部分降解，肽链变短，分子量变小。碱性蛋白酶在水解蛋白的同时也能将与蛋白相连的其它物质水解，从而提高茶树花蛋白的溶出率。
优选地，采用碱法浸提时，碱液浓度为0.05～0.25M，浸提温度为45～80℃，浸提时间为0.5～3h，茶树花粉末与碱液的混合比例为1g：10～50mL；更优选地，碱液浓度为0.15M，浸提温度为75℃，浸提时间为2.5h，茶树花粉末与碱液的混合比例为1g：30mL，在该提取条件下，浸提液中蛋白质提取率高达91.45％，同时碱液消耗量少，提取时间较短，耗能少，同时所得茶树花蛋白功能特性好，氨基酸种类齐全且含量高。
使用碱性蛋白酶溶液进行酶法浸提，所述碱性蛋白酶溶液采用pH为7.5～9的浸提缓冲液配置，碱性蛋白酶与浸提缓冲液的混合比例为0.5～8g：100mL；浸提温度为30～60℃，浸提时间为0.5～3h，茶树花粉末与碱性蛋白酶溶液的混合比例为1g：10～50mL。
更优选地，所述碱性蛋白酶溶液采用pH为9的浸提缓冲液配置，碱性蛋白酶与浸提缓冲液的混合比例为5g：100mL；浸提温度为60℃，浸提时间为2h，茶树花粉末与碱性蛋白酶溶液的混合比例为1g：50mL。在该提取条件下，蛋白提取率较高，耗时短，耗能少，提取的茶树花蛋白有较好的功能特性，氨基酸种类齐全且含量较高。
(3)将浸提液脱色后，调节pH值使蛋白沉淀，最终分离得到所述茶树花蛋白提取物。
高浓度的碱液会促进蛋白与糖等物质发生美拉德反应，容易产生一些褐色物质，使沉淀所得茶树花蛋白颜色较深，茶树花蛋白的色泽是阻碍蛋白分离纯化、作用机理、化学结构及构效关系研究的一个瓶颈，也严重影响着蛋白的外观可接受度。因此，对蛋白提取液进行脱色，一方面可以改善蛋白的外观，提高产品的纯度；另一方面也可以为蛋白结构及构效等理论研究打下基础。
脱色处理的吸附介质品种较多，本发明中，采用活性炭对所述浸提液进行脱色处理。作为优选，所述活性炭与浸提液的混合比例为5～15g：100mL，脱色处理的温度为40～50℃，脱色处理的时间为0.5～2h；作为进一步优选，所述活性炭与浸提液的混合比例为6g：100mL，脱色处理的温度为50℃，脱色处理的时间为1h。
活性炭具有发达的微孔结构和超强的吸附性能，浸提液中部分呈色物质在溶液中呈解离状态，活性炭表面亦具有多种官能团，这种具有活性表面的物质与浸提液相接触时，由于表面能的作用，溶质聚集在固液表面，产生吸附作用，从而呈色类物质被吸附，脱色效果明显。
脱色完成后，将脱色液的pH调节至2～4(pH 2～4为茶树花蛋白的等电点)，使蛋白质沉淀。酸沉完全后于3000～8000r/min离心20～40min，倒掉上清液，收集沉淀，沉淀经洗涤后重复离心，再次收集后干燥，获得所述茶树花蛋白提取物。
本步骤中的干燥是指真空干燥或冷冻干燥，干燥后，茶树花蛋白提取物的含水量应控制在8％以内，蛋白粉末本身吸水性极强，因此必须保持较低含水量才耐储存，可长期保持蛋白质性质不被改变。
通过上述方法制得的茶树花蛋白提取物中，碱提蛋白(即采用碱液浸提获得的茶树花蛋白提取物)的持水性达4.0mL/g，酶提蛋白(即采用碱性蛋白酶溶液浸提获得的茶树花蛋白提取物)的持水性达3.6mL/g；碱提蛋白的吸油性达4.0mL/g，酶提蛋白的吸油性达4.4mL/g；碱提蛋白的乳化性达77.14％，乳化稳定性达85.18％，酶提蛋白乳化性达83.87％，乳化稳定性达30.77％；在pH为7时，碱提蛋白的起泡性(F.A)达80％，泡沫稳定性(FS)达40％，而酶提蛋白的起泡性达120％，泡沫稳定性达72.92％，大大高于核桃蛋白的起泡性(丁晓雯，张红，姚舜，李国军.核桃蛋白功能性质及其影响因素效应的研究.西南农业大学学报.2005.27(6):766-770.)；碱提蛋白和酶提蛋白对DPPH自由基的清除率为50.79％和56.04％，具有较强的抗氧化活性。
基于本发明茶树花蛋白提取物优异的抗氧化性，本发明还提供了所述的茶树花蛋白提取物在制备抗氧化剂中的应用。
基于本发明茶树花蛋白提取物优异的起泡性，本发明还提供了所述的茶树花蛋白提取物在制备起泡剂中的应用。
基于本发明茶树花蛋白提取物优异的乳化性，本发明还提供了所述的茶树花蛋白提取物在制备乳化剂中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)与茶叶蛋白相比，本发明的茶树花蛋白提取物具有优异的持水性、吸油性、乳化性、起泡性和抗氧化性，能用于制备性能更佳的抗氧化剂、起泡剂和乳化剂；
(2)本发明通过碱提法和酶提法获得所述茶树花蛋白提取物，其中碱提法的提取率达到91.45％，酶提法的提取率达到79.12％，提取率均较高，实现对茶树花资源的有效利用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种茶树花蛋白提取物，制备方法包括以下步骤：
(1)取盛开期茶树花，经70℃恒温干燥后(水分含量控制在8％以内)，粉碎至60目，获得茶树花干粉；
(2)取茶树花干粉100g，以浓度为0.05mol/L的NaOH溶液为提取液，茶树花干粉与NaOH溶液的混合比例(以下简称固液比)为1:10，置于45℃水浴中浸提0.5h，获得浸提液；
或者，取茶树花干粉100g，以碱性蛋白酶添加量为1％的碱性蛋白酶溶液为提取液(pH≈9)，茶树花干粉与碱性蛋白酶溶液的混合比例(以下简称固液比)为1:30，置于40℃水浴中浸提1h；
(3)向所述浸提液中加入5％(重量体积分数，g/mL)的活性炭，于40℃脱色1h，过滤取滤液，获得脱色液；
(4)向脱色液中加入HCl调节pH值至3左右，使蛋白质沉淀；待酸沉完全后，置于离心机中，3000r/min离心30min，弃上清，收集蛋白质沉淀，沉淀洗涤后重复离心，真空干燥即得茶树花蛋白提取物。
本实施例中，以NaOH溶液为提取液时，蛋白提取率为57.49％；以碱性蛋白酶溶液为提取液时，蛋白提取率为52.81％。
实施例2
一种茶树花蛋白提取物，制备方法包括以下步骤：
(1)取露白期茶树花，经70℃恒温干燥后(水分含量控制在8％以内)，粉碎至60目，获得茶树花干粉；
(2)取茶树花干粉100g，以浓度为0.25mol/L的NaOH溶液为提取液，固液比为1:20，置于80℃水浴中浸提1.5h，获得浸提液；
或者，取茶树花干粉100g，以碱性蛋白酶添加量为3％的碱性蛋白酶溶液为提取液(pH≈9)，固液比为1:40，置于60℃水浴中浸提3h；
(3)向所述浸提液中加入10％(重量体积分数，g/ml)的活性炭，于50℃脱色1h，过滤取滤液，获得脱色液；
(4)向脱色液中加入HCl调节pH值至3左右，使蛋白质沉淀；待酸沉完全后，置于离心机中，5000r/min离心20min，弃上清，收集蛋白质沉淀，沉淀洗涤后重复离心，真空干燥即得茶树花蛋白提取物。
本实施例中，以NaOH溶液为提取液时，蛋白提取率为86.84％；以碱性蛋白酶溶液为提取液时，蛋白提取率为69.32％。
实施例3
一种茶树花蛋白提取物，制备方法包括以下步骤：
(1)取初开期茶树花，经70℃恒温干燥后(水分含量控制在8％以内)，粉碎至60目，获得茶树花干粉；
(2)取茶树花干粉100g，以浓度为0.10mol/L的NaOH溶液为提取液，固液比为1:30，置于60℃水浴中浸提2.5h，获得浸提液；
或者，取茶树花干粉100g，以碱性蛋白酶添加量为5％的碱性蛋白酶溶液为提取液(pH≈9)，固液比为1:40，置于50℃水浴中浸提1h；
(3)向所述浸提液中加入8％(重量体积分数，g/mL)的活性炭，于50℃脱色1h，过滤取滤液，获得脱色液；
(4)向脱色液中加入HCl调节pH值至3左右，使蛋白质沉淀；待酸沉完全后，置于离心机中，6000r/min离心20min，弃上清，收集蛋白质沉淀，沉淀洗涤后重复离心，真空干燥即得茶树花蛋白提取物。
本实施例中，以NaOH溶液为提取液时，蛋白提取率为75.59％；以碱性蛋白酶溶液为提取液时，蛋白提取率为72.95％。
实施例4
一种茶树花蛋白提取物，制备方法包括以下步骤：
(1)取露白期茶树花，经70℃恒温干燥后(水分含量控制在8％以内)，粉碎至60目，获得茶树花干粉；
(2)取茶树花干粉100g，以浓度为0.15mol/L的NaOH溶液为提取液，固液比为1:30，置于75℃水浴中浸提2.5h，获得浸提液；
或者，取茶树花干粉100g，以碱性蛋白酶添加量为5％的碱性蛋白酶溶液为提取液(pH≈9)，固液比为1:50，置于60℃水浴中浸提2h；
(3)向所述浸提液中加入10％(重量体积分数，g/ml)的活性炭，于50℃脱色1h，过滤取滤液，获得脱色液；
(4)向脱色液中加入HCl调节pH值至3左右，使蛋白质沉淀；待酸沉完全后，置于离心机中，8000r/min离心20min，弃上清，收集蛋白质沉淀，沉淀洗涤后重复离心，冷冻干燥即得茶树花蛋白提取物。
本实施例中，以NaOH溶液为提取液时，蛋白提取率为91.45％；以碱性蛋白酶溶液为提取液时，蛋白提取率为79.12％。
由以上实施例可知，以NaOH溶液为提取液(碱提)时，最佳的提取条件是：NaOH溶液浓度为0.15mol/L，茶树花干粉与提取液的固液比为1:30，浸提温度为75℃，浸提时间为2.5h。以碱性蛋白酶溶液为提取液(酶提)时，最佳的提取条件是：碱性蛋白酶添加量为5％，茶树花干粉与提取液的固液比为1:50，浸提温度为60℃，浸提时间为2h。
实施例5
(1)持水性测定：取0.5g茶树花蛋白样品和4mL水放入10mL刻度离心管中，用细金属丝搅拌混合1min，使样品分散在水中，40℃水浴30min，在500r/min下离心25min，读出游离水的体积，按下式计算持水性：WHC(mL/g)＝(4-游离水体积)/0.5。得出碱提和酶提茶树花蛋白的持水性分别为4和3.6。
(2)吸油性测定：取4g茶树花蛋白样品于50mL离心管中，加24mL豆油，每隔5min搅拌30s，30min后于1800r/min离心25min，未被吸附的油析出，通过总油与未被吸附油体积之差，测定其吸附油的百分率。试验得出碱提和酶提茶树花蛋白的吸油率分别为4.0和4.4。
(3)乳化性和乳化稳定性测定：称取2.5g茶树花蛋白样品分散于50mL水中，加50mL色拉油，在2000r/min速度下匀浆1min，再于离心机中(1200r/min)离心5min，根据下式计算其乳化性：
乳化性(％)＝被乳化层高度(mm)/离心管中液体总高度(mm)；
将以上乳化样品置于80℃水浴中加热30min，再于自来水中冷却15min，于离心机中(1200r/min)离心5min，根据下式计算其乳化稳定性：乳化稳定性(％)＝仍保持乳化状态的液层高度(mm)/原乳化层高度(mm)
得出碱提茶树花蛋白的乳化性和乳化稳定性分别为77.14％和85.18％；酶提茶树花蛋白的乳化性和乳化稳定性分别为83.87％和30.76％。
(4)起泡性及泡沫稳定性测定：称取3g茶树花蛋白样品加50mL去离子水，用0.1mol/LNaOH或HCl调pH至7后搅拌10min，再加去离子水至100ml作为测试液，用电搅拌器快速(1000r/min)搅拌3min，立即记录上部出现的泡沫体积V0(mL)，按下式计算起泡性：
起泡性(F.A)＝V0/100×100％；
静置30min后，再次记录其泡沫体积V30(mL)，按下式计算泡沫稳定性：
泡沫稳定性(FS)＝V30/V0×100％。
得出碱提茶树花蛋白的起泡性和起泡沫稳定性分别为80％和40％；酶提茶树花蛋白的起泡性和泡沫稳定性分别120％和72.92％。
(5)自由基清除能力测定：将1mM的DPPH乙醇溶液2.7mL，与0.3mL不同茶树花蛋白浓度的待测样品乙醇溶液混合，充分混匀后于25℃、避光条件反应30min，然后于光径1cm玻璃比色皿中测量可见光517nm下的吸光值Ax。以乙醇代替各样品作为空白对照，利用相同方法测定吸光值A0，100％乙醇溶液空白调零。得出0.1mg/mL的碱提蛋白和酶提蛋白的清除率分别为50.79％和56.04％。
实施例6
利用与实施例4相同的方法，利用碱液在相同条件下提取同源茶树的茶叶蛋白，再根据实施例5的测定方法，测得其持水性为2.4ml/g、吸油性2.8ml/g、乳化性和乳化稳定性分别为62.5％和80.2％、起泡性及泡沫稳定性为55％和60％、DPPH自由基清除能力65.6％。
由此可以看出，本专利所得茶树花蛋白的持水性、吸油性等特性均优于茶叶蛋白，DPPH自由基清除能力相当。
Claims (9)
1.一种茶树花蛋白提取物，其特征在于，制备方法包括以下步骤：
(1)将茶树花干燥、粉碎，得到茶树花粉末；
(2)采用碱法或酶法浸提茶树花粉末，取浸提液；
(3)将浸提液脱色后，调节pH值使蛋白沉淀，最终分离得到所述茶树花蛋白提取物。
2.如权利要求1所述的茶树花蛋白提取物，其特征在于，所述茶树花粉末的含水量小于8％，粒度为20～100目。
3.如权利要求1所述的茶树花蛋白提取物，其特征在于，步骤(2)中，采用碱法浸提时，碱液浓度为0.05～0.25M，浸提温度为45～80℃，浸提时间为0.5～3h，茶树花粉末与碱液的混合比例为1g：10～50mL。
4.如权利要求1所述的茶树花蛋白提取物，其特征在于，使用碱性蛋白酶溶液进行酶法浸提，所述碱性蛋白酶溶液采用pH为7.5～9的缓冲液配置，碱性蛋白酶与缓冲液的混合比例为0.5～8g：100mL。
5.如权利要求4所述的茶树花蛋白提取物，其特征在于，步骤(2)中，采用碱性蛋白酶溶液浸提时，浸提温度为30～60℃，浸提时间为0.5～3h，茶树花粉末与碱性蛋白酶溶液的混合比例为1g：10～50mL。
6.如权利要求1所述的茶树花蛋白提取物，其特征在于，步骤(3)中，采用活性炭对所述浸提液进行脱色处理。
7.如权利要求1～6任一所述的茶树花蛋白提取物在制备抗氧化剂中的应用。
8.如权利要求1～6任一所述的茶树花蛋白提取物在制备起泡剂中的应用。
9.如权利要求1～6任一所述的茶树花蛋白提取物在制备乳化剂中的应用。
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