CN108174944A - 利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，以茶渣为原料，以乙醇/硫酸铵双水相系统为提取体系，以离子液体(ionic liquid,IL)为辅助试剂，提取体系和辅助试剂混合形成双水相体系，将原料与双水相体系按照料液比为1:25～1:65混合后，超声提取，后离心分离，吸取双水相体系的上层清液，得到茶多酚提取液。本发明对茶多酚的一次提取效率比乙醇溶液高，提取液中儿茶素含量更高，但不影响提取液的抗氧化性，所需溶剂更少，且离子液体可回收使用。

Description

利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法
技术领域
本发明涉及一种茶多酚提取方法，特别是涉及到一种利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法。
技术背景
茶多酚是茶生物质中多酚类物质的总称，主要由儿茶素类、花色苷类、黄酮类、黄酮醇类及芬酸类等组成，其中儿茶素类占茶多酚的65～80％。茶多酚是茶叶中最重要的活性物质，是形成茶叶色香味的主要成分，具有抗氧化、抗老化、降血脂、抗菌、抗辐射、减肥防癌等功能，在医药、报奖、食品、化工及塑料等领域具有重要应用前景。
茶多酚提取多以茶叶为原料，成本较高。目前全球每年茶叶消耗量超过450万吨，茶叶在种植、生产、加工及消费环节中会产生大量的如茶树修剪枝叶、茶梗、茶末、茶厂下脚料、低档茶叶、滞销陈茶等各种形式茶产业剩余物，单中国每年可产生500万吨以上的茶剩余物，是我国农林剩余物的重要组成部分。茶渣剩余物中仍含有一定量的茶多酚，以茶渣为原料提取茶多酚，不仅可降低茶渣剩余物堆积带来的固废污染，还可以资源化利用茶渣剩余物，降低茶多酚提取成本。
目前茶多酚提取方法主要采用有机溶剂提取法，借助微波、超声及酶解等辅助手段，可以提高茶多酚提取得率，再经溶剂萃取、离子沉淀及柱层析等进行纯化。其中有机溶剂提取需要消耗大量有机溶剂，且提取温度偏高，往往会降低茶多酚品质。超临界流体提取法所需设备造价高，难以普及应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，其具有环保、温和、成本低、高效及简便的特点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，以茶渣为原料，以乙醇/硫酸铵双水相系统为提取体系，以离子液体为辅助试剂，提取体系和辅助试剂混合形成双水相体系，将原料与双水相体系按照料液比为1:25～1:60混合后，超声提取，后离心分离，吸取双水相体系的上层清液，得到茶多酚提取液。
所述离子液体的加入质量浓度为0～0.10g/mL；所述乙醇/硫酸铵双水相系统中，硫酸铵的质量浓度为0.15～0.40g/mL，乙醇的体积分数为30～70％。
所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C4mim]BF4)、溴化1-丁基-3-甲基咪唑([C4mim]Br)、1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐([C4mim]NO3)、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C4mim]PF6)、氯化1-丁基-3-甲基咪唑([C4mim]Cl)、1-丁基-1-甲基哌啶氯化物([C4mpip]Cl)、1-丁基-1-甲基吡咯烷酰氯([C4mpyr]Cl)、氯化1-己基-3-甲基咪唑([C6mim]Cl)或氯化1-辛基-3-甲基咪唑([C8mim]Cl)。
所述茶渣经烘干粉碎后过50目筛网。
所述超声提取的温度为25～55℃，功率为360～720w，时间为5～30min。
采用上述方案后，本发明中，采用离子液体辅助双水相系统提取茶渣多酚。双水相系统(aqueous two phases system,ATPS)是由两种不相容的亲水组分溶于水中，形成宏观上可见的液液分相系统，被视为一种功能强大的非色谱过程，具有工艺简单、成本低、易放大操作及条件温和等优势，并开始应用于植物多酚的提取研究中。离子液体是一类由体积较大的有机阳离子和有机或无机阴离子组合成的，在100℃以下为液体的盐，具有化学性质稳定、低挥发及无毒等优势，并可通过不同结构和电荷性质的阴阳离子组合，可溶解许多不同极性大小和特点的组分。将离子液体作为一种调节助剂添加到双水相系统中，可调节上下相的物化性质，提高其对茶多酚的萃取能力和适用范围。
本发明利用离子液体少量添加对双水相上下相性质的调节作用，可提高上相对茶多酚的结合力和富集作用，获得更高的萃取效率。且双水相系统具有一定的色谱过程功能，对目标组分实现选择性分配，使提取物具有更高的纯度。
本发明避免了传统有机溶剂提取茶多酚需要消耗大量有机溶剂、高温提取过程对茶多酚的品质伤害，以及超临界流体提取的成本高等缺陷，以成本低廉的茶渣为原料，采用离子液体辅助双水相系统提取茶多酚，具有成本低、简便、快速、高效、环保及温和等优势。
附图说明
图1为本发明对茶渣的提取液与其他体系提取液的高效液相色谱分析结果比较图。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明内容进行描述。
实施例1
利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，具体如下：
将茶渣干燥、粉碎，收集过50目茶粉。
称取体积分数为50％乙醇溶液5mL，硫酸铵1.25g，超声辅助溶解15min后，形成双水相体系。加入茶粉0.143g(料液比为1:35)，转入超声波提取器中，在540w的超声功率、45℃下提取10min。后离心分离，吸取上相层即得到茶多酚提取液，其中茶多酚提取得率为42.11±0.55mg/g。
实施例2
利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，具体如下：
将茶渣干燥、粉碎，收集过50目茶粉。
称取体积分数为50％乙醇溶液5mL，硫酸铵1.25g，[C4mim]Cl离子液体0.5g，超声辅助溶解15min后，形成双水相体系。加入茶粉1.43g(料液比为1:35)，转入超声波提取器中，在540w的超声功率、45℃下提取5min。后离心分离，吸取上相层即得到茶多酚提取液，其中茶多酚提取得率为75.52±0.75mg/g。
实施例3
利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，具体如下：
将茶渣干燥、粉碎，收集过50目茶粉。
称取体积分数为50％乙醇溶液5mL，硫酸铵1.25g，[C6mim]Cl离子液体2.5g，超声辅助溶解15min后，形成双水相体系。加入茶粉1.25g(料液比为1:40)，转入超声波提取器中，在540w的超声功率、45℃下提取10min。后离心分离，吸取上相层即得到茶多酚提取液，其中茶多酚提取得率为67.19±1.74mg/g。
实施例4
利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，具体如下：
将茶渣干燥、粉碎，收集过50目茶粉。
称取体积分数为50％乙醇溶液5mL，硫酸铵1.25g，[C8mim]Cl离子液体5g，超声辅助溶解15min后，形成双水相体系。加入茶粉1.43g(料液比为1:35)，转入超声波提取器中，在540w的超声功率、45℃下提取10min。后离心分离，吸取上相层即得到茶多酚提取液，其中茶多酚提取得率为69.93±1.29mg/g。
实施例5
利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，具体如下：
将茶渣干燥、粉碎，收集过50目茶粉。
称取体积分数为50％乙醇溶液5mL，硫酸铵1.25g，[C4mim]BF4离子液体5g，超声辅助溶解15min后，形成双水相体系。加入茶粉1.43g(料液比为1:35)，转入超声波提取器中，在540w的超声功率、45℃下提取10min。后离心分离，吸取上相层即得到茶多酚提取液，其中茶多酚提取得率为70.33±0.16mg/g。
实施例6
利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，具体如下：
将茶渣干燥、粉碎，收集过50目茶粉。
称取体积分数为50％乙醇溶液5mL，硫酸铵1.25g，[C4mim]Br离子液体5g，超声辅助溶解15min后，形成双水相体系。加入茶粉1.43g(料液比为1:35)，转入超声波提取器中，在540w的超声功率、45℃下提取10min。后离心分离，吸取上相层即得到茶多酚提取液，其中茶多酚提取得率为73.79±1.59mg/g。
实施例7
利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，具体如下：
将茶渣干燥、粉碎，收集过50目茶粉。
称取体积分数为50％乙醇溶液5mL，硫酸铵1.25g，[C4mim]NO3离子液体5g，超声辅助溶解15min后，形成双水相体系。加入茶粉1.43g(料液比为1:35)，转入超声波提取器中，在540w的超声功率、45℃下提取10min。后离心分离，吸取上相层即得到茶多酚提取液，其中茶多酚提取得率为68.62±2.38mg/g。
实施例8
利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，具体如下：
将茶渣干燥、粉碎，收集过50目茶粉。
称取体积分数为50％乙醇溶液5mL，硫酸铵1.25g，[C4mim]PF6离子液体5g，超声辅助溶解15min后，形成双水相体系。加入茶粉1.43g(料液比为1:35)，转入超声波提取器中，在540w的超声功率、45℃下提取10min。后离心分离，吸取上相层即得到茶多酚提取液，其中茶多酚提取得率为62.08±2.45mg/g。
实施例9
利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，具体如下：
将茶渣干燥、粉碎，收集过50目茶粉。
称取体积分数为50％乙醇溶液5mL，硫酸铵1.25g，[C4mpip]Cl离子液体5g，超声辅助溶解15min后，形成双水相体系。加入茶粉1.43g(料液比为1:35)，转入超声波提取器中，在540w的超声功率、45℃下提取10min。后离心分离，吸取上相层即得到茶多酚提取液，其中茶多酚提取得率为56.27±1.27mg/g。
实施例10
利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，具体如下：
将茶渣干燥、粉碎，收集过50目茶粉。
称取体积分数为50％乙醇溶液5mL，硫酸铵1.25g，[C4mpyr]Cl离子液体5g，超声辅助溶解15min后，形成双水相体系。加入茶粉0.143g(料液比为1:35)，转入超声波提取器中，在540w的超声功率、45℃下提取10min。后离心分离，吸取上相层即得到茶多酚提取液，其中茶多酚提取得率为49.34±1.32mg/g。
实施例11
利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，具体如下：
将茶渣干燥、粉碎，收集过50目茶粉。
称取体积分数为30％乙醇溶液5mL，硫酸铵0.75g，[C4mim]Cl离子液体0.5g，超声辅助溶解15min后，形成双水相体系。加入茶粉0.2g(料液比为1:25)，转入超声波提取器中，在540w的超声功率、55℃下提取15min。然后进行离心分离，吸取上层即得到茶多酚提取液，其中茶多酚提取得率为55.23±1.75mg/g。
实施例12
利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，具体如下：
将茶渣干燥、粉碎，收集过50目茶粉。
称取体积分数为50％乙醇溶液5mL，硫酸铵2g，[C4mim]Cl离子液体0.5g，超声辅助溶解15min后，形成双水相体系。加入茶粉0.143g(料液比为1:35)，转入超声波提取器中，在360w的超声功率、45℃下提取30min。然后进行离心分离，吸取上层即得到茶多酚提取液，其中茶多酚提取得率为68.36±0.72mg/g。
实施例13
利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，具体如下：
将茶渣干燥、粉碎，收集过50目茶粉。
称取体积分数为70％乙醇溶液5mL，硫酸铵1.25g，[C4mim]Cl离子液体0.5g，超声辅助溶解15min后，形成双水相体系。加入茶粉0.143g(料液比为1:35)，转入超声波提取器中，在720w的超声功率、25℃下提取10min。然后进行离心分离，吸取上层即得到茶多酚提取液，其中茶多酚提取得率为65.58±1.28mg/g。
实施例14
利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，具体如下：
将茶渣干燥、粉碎，收集过50目茶粉。
称取体积分数为50％乙醇溶液5mL，硫酸铵1.25g，[C4mim]Cl离子液体0.5g，超声辅助溶解10min后，形成双水相体系。加入茶粉0.0833g(料液比为1:60)，转入超声波提取器中，在540w的超声功率、45℃下提取5min。后离心分离，吸取上相层即得到茶多酚提取液，其中茶多酚提取得率为60.23±0.24mg/g。
本发明中，通过加入乙醇使硫酸铵沉淀出来，固液分离回收硫酸铵可循环回用；滤液可用二氯甲烷洗涤，静置分层，二氯甲烷层经浓缩后可得离子液体，实现循环回用。
本发明制备的茶多酚提取液中茶多酚含量测试参照国标GB/T 8313－2002方法，采用标准曲线法测试上清液中多酚含量。具体为用移液枪移取上层清液1.00mL于25.00mL比色管中，加去离子水4.00mL，酒石酸亚铁溶液5.00mL，充分混匀后，加入pH＝7.5的缓冲液至刻度线，定容。然后用1cm比色皿在波长540nm下测试A，以试剂空白为参比。标准曲线方程为y＝0.09245x+0.02482，R2＝0.9993。
本发明对茶渣的提取液与其他体系提取液的高效液相色谱分析结果比较如图1、表1及表2所示。
表1茶渣提取液中主要成分及其保留时间
注：表中咖啡因(CAF)、儿茶素(C)、表儿茶素(EC)、没食子儿茶素(GC)、表儿茶素
表没食子酸酯(ECG)及表没食子儿茶素表没食子酸酯(EGCG)，下同。
表2不同体系提取茶渣中茶多酚效果比较
本发明中，各离子液体的化学结构式如下：
其中：(1)1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C4mim]BF4)；
(2)溴化1-丁基-3-甲基咪唑([C4mim]Br)；
(3)1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C4mim]PF6)；
(4)氯化1-辛基-3-甲基咪唑([C8mim]Cl)；
(5)1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐([C4mim]NO3)；
(6)氯化1-丁基-3-甲基咪唑([C4mim]Cl)；
(7)氯化1-己基-3-甲基咪唑([C6mim]Cl)；
(8)1-丁基-1-甲基吡咯烷酰氯([C4mpyr]Cl)；
(9)1-丁基-1-甲基哌啶氯化物([C4mpip]Cl)。

Claims (5)

1.利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，其特征在于：以茶渣为原料，以乙醇/硫酸铵双水相系统为提取体系，以离子液体为辅助试剂，提取体系和辅助试剂混合形成双水相体系，将原料与双水相体系按照料液比为1:25～1:60混合后，超声提取，后离心分离，吸取双水相体系的上层清液，得到茶多酚提取液。
2.根据权利要求1所述的利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，其特征在于：所述离子液体的加入质量浓度为0～0.10g/mL；所述乙醇/硫酸铵双水相系统中，硫酸铵的质量浓度为0.15～0.4g/mL，乙醇的体积分数为30～70％。
3.根据权利要求1所述的利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，其特征在于：所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C4mim]BF4)、溴化1-丁基-3-甲基咪唑([C4mim]Br)、1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐([C4mim]NO3)、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C4mim]PF6)、氯化1-丁基-3-甲基咪唑([C4mim]Cl)、1-丁基-1-甲基哌啶氯化物([C4mpip]Cl)、1-丁基-1-甲基吡咯烷酰氯([C4mpyr]Cl)、氯化1-己基-3-甲基咪唑([C6mim]Cl)或氯化1-辛基-3-甲基咪唑([C8mim]Cl)。
4.根据权利要求1所述的利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，其特征在于：所述茶渣经烘干粉碎后过50目筛网。
5.根据权利要求1所述的利用离子液体辅助双水相系统提取茶渣中茶多酚的方法，其特征在于：所述超声提取的温度为25～55℃，功率为360～720w，时间为5～30min。
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