CN105061249A

CN105061249A - 一种茶氨酸的提取方法

Info

Publication number: CN105061249A
Application number: CN201510578407.7A
Authority: CN
Inventors: 廖梅生; 高敬铭
Original assignee: CHANGSHA BOTAI BIOLOGICAL SCI-TECH Co Ltd
Current assignee: CHANGSHA BOTAI BIOLOGICAL SCI-TECH Co Ltd
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2035-09-11
Also published as: CN105061249B

Abstract

本发明提供一种茶氨酸的提取方法，包括超滤、沉淀、溶解、电渗析、减压浓缩、加乙醇去硫酸等步骤。具体地，本发明在对废液超滤去除大分子物质后，用碱式碳酸铜与茶氨酸生成茶氨酸-碱式碳酸铜沉淀，再使稀硫酸与茶氨酸-碱式碳酸铜反应生成茶氨酸-硫酸铜，再通过电渗析同时去除茶氨酸-硫酸铜中的铜离子和硫酸根离子，然后使用检索浓缩去除淡水室内的水份，再使用无水乙醇分离出硫酸-茶氨酸中的硫酸。本发明在避免使用硫化氢和氢氧化钡等物质的前提下，提供了一种从茶叶提取茶多酚后的废液中提取茶氨酸的步骤简单的方法，所得茶氨酸粗品中茶氨酸的浓度达到70～90％。

Description

一种茶氨酸的提取方法

技术领域

本发明涉及一种茶氨酸的提取方法，具体涉及一种从茶叶提取茶多酚后的废液中提取茶氨酸的方法。

背景技术

茶多酚和茶氨酸是茶叶中常见的两种有机物。其中，茶多酚(TeaPolyphenols)是茶叶中多酚类物质的总称，包括黄烷醇类、花色苷类、黄酮类、黄酮醇类和酚酸类等。主要为黄烷醇(儿茶素)类，儿茶素占60～80％。类物质茶多酚又称茶鞣或茶单宁，是形成茶叶色香味的主要成份之一，也是茶叶中有保健功能的主要成份之一。研究表明，茶多酚等活性物质具解毒和抗辐射作用，能有效地阻止放射性物质侵入骨髓，并可使锶90和钴60迅速排出体外，被健康及医学界誉为“辐射克星”。茶多酚在茶叶中的含量一般在20～35％，鉴于茶多酚的价值及其在茶叶中的高含量，因而茶多酚一般均通过从茶叶中分离提取的方法获取。

茶氨酸也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。茶氨酸在干茶叶中含量大约为1～2％。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。

专利CN200310114694.3公开了一种茶叶中有效成分综合制备工艺。该工艺根据茶多酚、咖啡碱、茶多糖和茶氨酸的理化性质，利用试剂多阶式分步提取法从茶叶中提取咖啡碱、茶多酚、茶多糖和茶氨酸4种有效成分。它克服了先前沉淀法三废污染严重；CO₂超临界萃取法设备投资大及其他单一成分提取法对自然资源不能有效利用等缺陷。

专利CN200610055145.7公开了一种从茶叶中提取茶多酚、茶氨酸、茶多糖、茶色素的方法，包括用无离子水恒温连续逆流多级浸提茶叶，用微滤去除提取液的杂质，用超滤脱果胶和蛋白质，用反渗透脱水浓缩，用乙酸乙酯萃取茶多酚并溶剂回收，用CO₂超临界流体脱除萃取相中的咖啡碱、农药残留和溶剂，用低温氮气喷雾干燥制得茶多酚，超滤截留液用乙醇沉析和低温真空干燥制得茶多糖，用碱式碳酸铜和硫化氢沉析并乙醇重结晶制得茶氨酸，用酶促氧化和碱性空气氧化液相中剩余的多酚类物质，用反渗透脱水浓缩和真空干燥制得茶色素，将二氧化碳超临界流体脱出来的咖啡碱和二氯甲烷萃取的咖啡碱合并，回收溶剂后用无离子水洗涤和重结晶真空干燥制得咖啡碱。

上述工艺中均涉及茶氨酸的提取，但这些方法中均采用硫化氢来去除碱式碳酸铜中带入的铜离子，但硫化氢的气体特性不适用于大规模生产，因而本领域需要考虑其它工艺来提取茶氨酸。

专利申请CN201510304960中公开了一种从新鲜茶叶中提取高纯度茶氨酸的方法，属于天然产物化学技术领域。提取高纯度茶氨酸的方法包括：恒温浸提、离心、一次膜浓缩、溶剂萃取、电渗析、膜透析、二次膜浓缩、真空浓缩、乙醇提取、结晶和微波干燥。该方法替代了传统工艺采用离子交换吸附的方法，工艺中采用的电渗析的方法，减少了传统工艺中洗脱所需的大量试剂，操作设备也易得，因此，操作简单、生产成本低、生态环保。该方法所得产品经试验证明纯度可达98％以上，且分离效率高。

该方法中不涉及使用碱式碳酸铜，因而无需使用硫化氢。但该方法中茶氨酸是从新鲜茶叶中获取，用该方法提取茶氨酸后必然对茶叶中的茶多酚含量产生重大影响，而茶多酚的价值并不亚于茶氨酸。此外，该方法的提取步骤繁多，影响该方法的工业推广。

因此，从经济环保角度考虑，本领域需要一种工艺简单的从茶叶提取茶多酚后的废液中提取茶氨酸的方法。

发明内容

本发明提供一种全新的茶氨酸提取方法，具体是一种从茶叶提取茶多酚后的废液中提取茶氨酸的方法。

因此，本发明提供一种茶氨酸的提取方法，包括如下步骤，步骤A、超滤：将茶叶提取茶多酚后的废液超滤以去除废液中的大分子物质，所述大分子物质包括蛋白质和/或多糖；步骤B、沉淀：步骤A中超滤所得滤液中加入碱式碳酸铜，反应生成茶氨酸-碱式碳酸铜沉淀，离心分离并弃去液体得到茶氨酸-碱式碳酸铜固体；步骤C、溶解：步骤B所得固体使用0.1～2mol/L的稀硫酸溶解，生成茶氨酸-硫酸铜混合液；步骤D、电渗析：步骤C所述混合液经电渗析而去除其中的无机盐，所述无机盐包括硫酸铜；步骤E、减压浓缩：将步骤D中淡水室的液体减压浓缩；步骤F、加乙醇去硫酸：将步骤E所得浓缩液中加入重量为其3～100倍且浓度为98～100％的乙醇，并经固液分离而随液体除去硫酸，得到固态茶氨酸。

在一种具体的实施方式中，步骤A中使用的超滤膜为陶瓷膜，膜孔径为50nm，超滤压强为0.15～0.5MPa。本发明中，步骤A中超滤用膜可以是纤维膜或陶瓷膜，但更优选陶瓷膜。

在一种具体的实施方式中，步骤B中使用的碱式碳酸铜的用量为步骤A所得滤液的1～5wt％。

在一种具体的实施方式中，步骤B和步骤C之间还包括使用去离子水洗涤所述茶氨酸-碱式碳酸铜固体的步骤，去离子水用量为所述茶氨酸-碱式碳酸铜固体重量的2～5倍。

在一种具体的实施方式中，步骤C中稀硫酸的用量为所述固体重量的5～8倍，步骤C中稀硫酸的浓度为0.5～1.3mol/L。

在一种具体的实施方式中，步骤D中电渗析直至淡水室的液体中无机盐含量小于等于20mg/L。

在一种具体的实施方式中，步骤E中减压浓缩至浓缩液的密度为1.05～1.25g/cm³。

在一种具体的实施方式中，步骤F中乙醇的用量为所述浓缩液重量的8～15倍，所述固液分离为抽滤，所得滤饼即固态茶氨酸；优选步骤F中固液分离后得到的含有硫酸的乙醇溶液先经减压回收分离，所得乙醇回用于步骤F，所得硫酸回用于步骤C中。

在一种具体的实施方式中，步骤F后还包括步骤G，即使用95～98％的乙醇冲洗所述固态茶氨酸以去除其中残余的硫酸，再经干燥后得到茶氨酸粗品；冲洗用乙醇的浓度优选为96～97.5％。

在一种具体的实施方式中，步骤A中所用原料即茶叶提取茶多酚后的废液中茶氨酸含量为1～5％，优选为1.5～3％。

在一种具体的实施方式中，所述茶叶提取茶多酚后的废液中各成分含量：固体不溶物约8.4％，茶氨酸约2.3％，糖类约42.1％，蛋白质约4.3％，茶多酚约1.8％，以及少量无机盐、果胶及其他杂质、余量为水份。

本发明在对废液超滤去除大分子物质后，用碱式碳酸铜与茶氨酸生成茶氨酸-碱式碳酸铜沉淀，再使稀硫酸与茶氨酸-碱式碳酸铜反应生成茶氨酸-硫酸铜，再通过电渗析同时去除茶氨酸-硫酸铜中的铜离子和硫酸根离子，然后使用检索浓缩去除淡水室内的水份，再使用无水乙醇分离出硫酸-茶氨酸中的硫酸。

本发明至少能带来下述有益效果：

1)本发明提供一种从茶叶提取茶多酚后的废液中提取茶氨酸的步骤简单的方法。

2)本发明中避免使用硫化氢去除碱式碳酸铜中带入的铜离子，而是采用加入稀硫酸的方法溶解沉淀，再通过电渗析去除硫酸铜的方法来解决该问题。

3)本发明中避免了使用氢氧化钡生成硫酸钡以去除溶液中的硫酸根离子，因为氢氧化钡具备强碱性而不适用于大规模生产，且引入钡离子会增加后续处理的负担。

4)本发明利用硫酸能溶于任意比例的水和乙醇的混合物，而茶氨酸不溶于无水乙醇的特性，使用浓度为98％以上的乙醇(优选无水乙醇)去除大部分的硫酸，同时将几乎全部的茶氨酸保留在滤饼中。再对滤饼用95～98％，优选96～97.5％的乙醇冲洗滤饼，以去除滤饼中残余的硫酸，这是因为硫酸在此浓度的乙醇中的溶解度更高，且因此冲洗步骤而损失的茶氨酸的量也是可以忽略的。

具体实施方式

本发明通过以下实施例进行进一步说明，但本发明的保护范围并不仅限于下述实施例。本发明中，在未做特殊解释时，所述百分数均指质量百分数。

实施例

以提取过茶多酚的废液为原料，通过陶瓷膜超滤(膜孔径50nm，0.35MPa)，除去蛋白和多糖等大分子物质；按照陶瓷膜过滤液的量，加入为其重量1％-5％的碱式碳酸铜，充分搅拌反应后生成茶氨酸-碱式碳酸铜沉淀；高速离心(8000-10000r/min，5-10min)，弃去滤液，滤渣用2-5倍去离子水洗涤；该沉淀用5-8倍量的0.5～1.3mol/L的稀硫酸溶解，生成茶氨酸-硫酸铜混合液；将该混合液通过电渗析去除溶液中溶解的硫酸铜等无机盐，弃浓水室液体，收集淡水室液体备用。将淡水室液体减压浓缩至比重为1.05～1.25，浓缩液中加入8-15倍量无水乙醇，充分搅拌，抽滤，并用95％-98％的乙醇反复冲洗滤饼，将滤饼干燥后即得到茶氨酸粗品，所得茶氨酸粗品的含量为70～90％。经计算得知，整个提取步骤中茶氨酸的损失在10％以下，例如为6％。

本发明以提取过茶多酚的废液为原料，通过陶瓷膜超滤首先除去蛋白质、多糖等大分子物质，滤液中加入碱式碳酸铜，充分反应后生成茶氨酸-碱式碳酸铜沉淀；该沉淀用稀硫酸溶解，生成茶氨酸-硫酸铜混合液；将该混合液通过电渗析(电驱动膜分离)去除混合液中溶解的无机盐(硫酸铜)，使淡水室中无机盐含量小于20mg/L。再将电渗析所得淡水室液体减压浓缩以除去其中的水份，再在浓缩液中添加一定量的高浓度乙醇(例如为无水乙醇)后经固液分离去除硫酸，得到的滤饼即茶氨酸。也可以再将滤饼使用95～98％的乙醇冲洗，以除去其中残留的硫酸，得到茶氨酸粗品。本发明所述茶氨酸粗品中的茶氨酸含量为70～90％。再可以通过其它化学或物理方法将其精致，得到所需浓度的茶氨酸精品。

电渗析过程中，混合液经原料泵送入阳离子交换膜和阴离子交换膜交替排列的电渗析本体，在直流电场力的作用下定向运动，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。溶液在直流电场和离子交换膜的作用下被分为不含或无机盐含量很低的淡水以及无机盐含量较高的浓水。本领域技术人员对上述电渗析的具体操作方法是熟知的，例如其中还包括调节溶液pH值至茶氨酸的等电点，再进行电渗析。

本发明中，所述减压浓缩例如在60～80℃下进行。

此外，本发明中从茶叶制备茶多酚的过程可以使用本领域公知的方法，本发明中对此并无过多限定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种茶氨酸的提取方法，包括如下步骤：

步骤A、超滤：将茶叶提取茶多酚后的废液超滤以去除废液中的大分子物质，所述大分子物质包括蛋白质和/或多糖；

步骤B、沉淀：步骤A中超滤所得滤液中加入碱式碳酸铜，反应生成茶氨酸-碱式碳酸铜沉淀，离心分离并弃去液体得到茶氨酸-碱式碳酸铜固体；

步骤C、溶解：步骤B所得固体使用0.1～2mol/L的稀硫酸溶解，生成茶氨酸-硫酸铜混合液；

步骤D、电渗析：步骤C所述混合液经电渗析而去除其中的无机盐，所述无机盐包括硫酸铜；

步骤E、减压浓缩：将步骤D中淡水室的液体减压浓缩；

步骤F、加乙醇去硫酸：将步骤E所得浓缩液中加入重量为其3～100倍且浓度为98～100％的乙醇，并经固液分离而随液体除去硫酸，得到固态茶氨酸。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤A中使用的超滤膜为陶瓷膜，膜孔径为50nm，超滤压强为0.15～0.5MPa。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤B中使用的碱式碳酸铜的用量为步骤A所得滤液的1～5wt％。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤B和步骤C之间还包括使用去离子水洗涤所述茶氨酸-碱式碳酸铜固体的步骤，去离子水用量为所述茶氨酸-碱式碳酸铜固体重量的2～5倍。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤C中稀硫酸的用量为所述固体重量的5～8倍，步骤C中稀硫酸的浓度为0.5～1.3mol/L。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤D中电渗析直至淡水室的液体中无机盐含量小于等于20mg/L。

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤E中减压浓缩至浓缩液的密度为1.05～1.25g/cm³。

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤F中乙醇的用量为所述浓缩液重量的8～15倍，所述固液分离为抽滤，所得滤饼即固态茶氨酸；优选步骤F中固液分离后得到的含有硫酸的乙醇溶液先经减压回收分离，所得乙醇回用于步骤F，所得硫酸回用于步骤C中。

9.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤F后还包括步骤G，即使用95～98％的乙醇冲洗所述固态茶氨酸以去除其中残余的硫酸，再经干燥后得到茶氨酸粗品；冲洗用乙醇的浓度优选为96～97.5％。

10.根据权利要求1～9中任意一项所述方法，其特征在于，步骤A中所用原料即茶叶提取茶多酚后的废液中茶氨酸含量为1～5％，优选为1.5～3％。