CN109251252A - 一种膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺 - Google Patents

一种膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN109251252A
CN109251252A CN201810827691.0A CN201810827691A CN109251252A CN 109251252 A CN109251252 A CN 109251252A CN 201810827691 A CN201810827691 A CN 201810827691A CN 109251252 A CN109251252 A CN 109251252A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tea
caffeine
membrane
technique
permeate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810827691.0A
Other languages
English (en)
Inventor
李定忠
沈宗毕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yunnan Chanong Biological Industry Co Ltd
Original Assignee
Yunnan Chanong Biological Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yunnan Chanong Biological Industry Co Ltd filed Critical Yunnan Chanong Biological Industry Co Ltd
Priority to CN201810827691.0A priority Critical patent/CN109251252A/zh
Publication of CN109251252A publication Critical patent/CN109251252A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0003—General processes for their isolation or fractionation, e.g. purification or extraction from biomass
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K36/00—Medicinal preparations of undetermined constitution containing material from algae, lichens, fungi or plants, or derivatives thereof, e.g. traditional herbal medicines
    • A61K36/18—Magnoliophyta (angiosperms)
    • A61K36/185—Magnoliopsida (dicotyledons)
    • A61K36/82—Theaceae (Tea family), e.g. camellia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C231/00—Preparation of carboxylic acid amides
    • C07C231/22—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C231/24—Separation; Purification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D473/00—Heterocyclic compounds containing purine ring systems
    • C07D473/02—Heterocyclic compounds containing purine ring systems with oxygen, sulphur, or nitrogen atoms directly attached in positions 2 and 6
    • C07D473/04—Heterocyclic compounds containing purine ring systems with oxygen, sulphur, or nitrogen atoms directly attached in positions 2 and 6 two oxygen atoms
    • C07D473/06—Heterocyclic compounds containing purine ring systems with oxygen, sulphur, or nitrogen atoms directly attached in positions 2 and 6 two oxygen atoms with radicals containing only hydrogen and carbon atoms, attached in position 1 or 3
    • C07D473/12—Heterocyclic compounds containing purine ring systems with oxygen, sulphur, or nitrogen atoms directly attached in positions 2 and 6 two oxygen atoms with radicals containing only hydrogen and carbon atoms, attached in position 1 or 3 with methyl radicals in positions 1, 3, and 7, e.g. caffeine

Abstract

本发明涉及一种膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺，属于提取分离技术领域。该方法包括管式膜分离除杂、茶多糖分离、咖啡因分离和降温沉析四大步骤。本发明工艺通过膜分离技术、改变化合物溶解度与降温沉析法有机结合，实现茶叶提取物各组分的分离，安全，环保，成本低。同时，该工艺对物料中组成成分无任何不良影响，且分离、纯化、浓缩过程中始终处于常温状态，特别适用于热敏性物质的处理，完全避免了高温对生物活性物质破坏这一弊端，有效保留原物料体系中的生物活性物质及营养成分，易于推广应用。

Description

一种膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因 和茶氨酸的工艺
技术领域
本发明属于提取分离技术领域，具体涉及一种膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺。
背景技术
以往的分离茶叶各组分的方法：离子沉淀法、溶剂萃取法、吸附柱色谱法、超临界CO2萃取法，对人体有害的金属离子、有机有毒溶剂使用，给产品带来安全隐患，大量有机有毒溶剂使用、大量酸碱的使用，对环境污染大、能耗高、成本高。
茶叶中主要含有茶多酚类、茶色素、茶多糖、茶蛋白、茶氨酸等有效成分，至今，已被现代科学证实的茶的医疗、保健功效主要有：抗肿瘤、抗突变、抗衰老、抗疲劳、抗辐射、抗龋齿、消除重金属毒害、代谢调节、生理调节、美容、抑制有害微生物、增强记忆及改善大脑功能等。
然而，茶叶中又含咖啡因生物碱成分，高剂量摄入咖啡因会刺激中枢神经、影响睡眠、增加血压、提高类风湿关节炎的患病率、致突变以及引起婴儿早产等，现在的普通速溶茶粉中咖啡因含量一般在6%～12%。由于咖啡因对人体弊大于利，故脱咖啡因茶叶制品备受消费者青睐。
目前脱咖啡因技术主要有水脱除、有机溶剂萃取、金属离子沉淀法、吸附分离等传统方法，以及后来发展的微生物和酶法降解咖啡因和培育低咖啡因茶树等。
（1）水脱除法
用热水或沸水浸渍脱除鲜茶叶中咖啡因：可以避免与化学试剂接触且能耗低，但是其咖啡因脱除率不高，其他组分损失比较大，尤其是水溶性较好的氨基酸组分且对茶叶风味有一定的影响。
（2）有机溶剂萃取
常使用非水溶性的有机溶剂，二氯甲烷和三氯甲烷为常用的咖啡碱萃取剂。利用有机溶剂脱除茶叶中咖啡碱方法简便、脱除效率高，但因为有机溶剂具毒性，易造成残留，因此该方法在脱咖啡因茶制品的生产中已逐步被淘汰。
（3）金属离子沉淀法
茶叶咖啡因具较强的稳定性，一般不与金属离子结合沉淀，也不会在有机试剂中析出，而茶叶中的其他功能性成分如茶多酚、蛋白质易与Ca2+、Zn2+、Al3+等结合沉淀，茶多糖、果胶类、纤维素类物质易在丙酮、乙醇中析出，利用这些性质，可以将咖啡因与这些成分分离，有效地脱除咖啡因。
发明专利CN1097411A 一种脱咖啡因的茶多酚的生产方法，就是通过沉淀法去除咖啡因，将络合沉淀剂加入到澄清的茶叶浸提液中，待冷却后加入稀碱使pH达到6.5~10，形成茶多酚钙或茶多酚锌沉淀，过滤后沉淀用无机酸溶解，再以活性碳-硅藻土过滤，滤液用乙酸乙酯萃取，回收萃取剂干燥即得脱咖啡因的茶多酚。此种方法操作简便，去咖啡因效果好，但茶叶提取液中有效成分并不能完全沉淀或析出，部分有效成分损失严重，茶制品产率不高，而且与化学试剂接触容易导致残留。
（4）吸附分离法
其一，用活性炭、硅藻土、活性粘土、纤维素等多孔性物质吸附脱除咖啡因：茶叶咖啡因具多羟基嘌呤环和共轭双键结构，易被多孔性物质所吸附，如活性炭、硅藻土、活性粘土、纤维素等。日本花王株式会社小仓义和等申请的专利——含有咖啡因的儿茶素类组合物的脱咖啡因的方法，就是用活性炭和/或酸性白土、活性白土从含咖啡因的儿茶素组合物中选择性除去咖啡因的方法，通过此方法可以得到脱咖啡因组合物的容器装饮料。锯屑木质纤维素填充柱（sawdustlignocellulose columns）可以用来脱除茶叶浸提液中的咖啡因，木质纤维素容易吸附茶多酚而不易吸附咖啡因，该方法可以用来生产低咖啡因茶多酚。
此方法操作简单，吸附剂可活化再生，故所需成本低，但选择吸附性不强，易造成茶叶提取液中其他有效成分被同时吸附的现象，使产品的产率降低。
其二，树脂法脱除咖啡：通过树脂脱除咖啡因是近年来研究的热点，该方法具有明显的优点，能耗低，脱除率高，操作简便，但也有其不足之处，树脂价格高，使用寿命短，容易产生残留等安全性问题。树脂法避免不了与化学试剂接触，脱除咖啡因的茶叶或茶制品的安全性受到影响。
（5）微生物和酶法降解咖啡因和培育低咖啡因茶树
微生物法与酶法降解咖啡因是一种很好的脱除咖啡因方法，不仅无有害物质接触，而且有高附加值的可可碱等副产物，这将是今后茶叶脱咖啡因技术发展的一个重要方向，但是该技术还未成熟，还需要更多的研究。研究和培育低咖啡因茶树品种是生产低咖啡茶叶的最有效途径， 是目前这种方法还处于初步研究阶段。
因此如何克服现有技术的不足是目前提取分离技术领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺，该工艺通过膜分离技术、改变化合物溶解度与降温沉析法（组分间溶解度差异）有机结合，实现茶叶提取物各组分的分离，安全，环保，成本低，易于推广应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺，包括如下步骤：
步骤（1），管式膜分离除杂：将茶叶提取液泵入管式膜中进行澄清，得到第一截留液和第一透过液；
所述的管式膜的截留分子量为15～50万Da；
步骤（2），茶多糖分离：将步骤（1）得到的第一透过液泵入第一分离膜，当截留液中固含量达到10%±5%时加入纯化水并继续透过第一分离膜，重复多次，得到第二截留液和第二透过液；将第二截留液浓缩，干燥，得到茶多糖粗品；
第一分离膜为截留分子量为1～8万Da的超滤膜；
步骤（3），咖啡因分离：在无氧条件下，加碱调节第二透过液pH至7.5～11.5，静置，接着泵入第二分离膜，当截留液中固含量达到10%±5%时加入纯化水并继续透过第二分离膜清洗截流液，重复清洗多次，得到第三截留液和第三透过液；将第三截留液浓缩，干燥，得到咖啡因粗品；
第二分离膜为截留分子量为5千～25万Da的超滤膜；
步骤（4），降温沉析：在无氧条件下，加酸调节第三透过液pH至4.5～6.5，接着泵入运行压力≤2Mpa的反渗透膜浓缩，得到的反渗透膜浓缩液转入运行压力≤16Mpa的特种反渗透膜浓缩，浓缩至固含量为20%±5%，最后将得到的特种反渗透膜浓缩液降温沉析，得上层清液和下层沉淀；之后将上层清液重复泵入反渗透膜到降温沉析过程多次，最后一次得到的上层清液浓缩干燥，得到茶氨酸粗品；合并所有的下层沉淀，干燥，得到茶多酚粗品；
反渗透膜的截留分子量≤200Da；
所述的降温沉析是以15±5℃/h速率降温至25±5℃后，再以5～10℃/h，降温速率降至0～5℃，静置0.5～2h。
进一步，优选的是，步骤（2）、步骤（3）和步骤（4）中，所述的多次为2～3次。
进一步，优选的是，步骤（2）和步骤（3）中，每次加入纯化水的质量为截留液质量的0.5～2倍。
进一步，优选的是，干燥方式为减压干燥或真空冷冻干燥。
进一步，优选的是，步骤（3）中，调节第二透过液pH所述碱为：NaOH、Na2CO4、NaHCO4、KOH、Na2HPO4、NaH2PO4、K2HPO4和KH2PO4中的一种或几种的组合，优选钠金属碱。
进一步，优选的是，步骤（3）中，静置时间为10min，调节第二透过液pH所述碱为质量浓度为5%的NaOH溶液；步骤（4）中，静置时间为1h，调节第三透过液pH所述酸为质量浓度为10%～30%柠檬酸。
进一步，优选的是，无氧条件为真空条件或惰性气体条件。
进一步，优选的是，真空条件时，真空度≥0.075MPa。
进一步，优选的是，所述的管式膜的截留分子量为20～30万Da；
第一分离膜为截留分子量为3～5万Da的超滤膜；
第二分离膜为截留分子量为3～10万Da的超滤膜，更为优选为5万Da。
进一步，优选的是，步骤（4）中，调节第三透过液pH所述的酸为柠檬酸、醋酸、盐酸和硫酸中的一种或几种的组合，优选柠檬酸或醋酸。
本发明方法的工作原理：
1、管式澄清膜分离除杂
提取液，泵入管式膜进行澄清；
管式澄清膜主要除去提取液中蛋白、果胶、色素等大分子杂质及小颗粒悬浮物。
管式膜：截留分子量15～50万Da。截留分子量太小，有效成分截留增加，太大透过液中大分子杂质会增加。
2、分离茶多糖
第一透过液泵入第一分离膜（茶多糖分离膜），分离茶多糖，当初次截留液固含量10%±5%时，向截留液中加入适量纯化水，继续透过第一分离膜清洗截流液，当截留液固含量再次达10%±5%，再次加入适量纯化水，继续过分离膜清洗截流液，如此重复2～3次，完成分离，得到第二截留液和第二透过液，第二截留液进一步浓缩后，减压干燥或真空冷冻干燥，得含量20%～30%茶多糖粗品（杂质为蛋白以及与多糖分子量相近的未知）。
茶多糖分离膜：最佳截留分子量3万Da。截留分子量太小，小分子有效组分截留增加，太大透过液中茶多糖会增加。
优选，加入水量为截留液重量的0.5～2倍。目的：清洗包裹在截留液中除茶多糖外的其他有效成分，降低其余组分的截留率。
3、分离咖啡因：在无氧条件下，调节pH9.5左右，降低咖啡因水溶性，咖啡因呈悬浮状小颗粒，通过超滤膜拦截分离除去。
第二透过液储罐，开启真空泵，当真空度≥0.075MPa后，泵入碱，调节pH7.5～11.5，静置10min后，泵入第二分离膜（即咖啡因分离膜系统，此膜系统真空度≥0.075MPa，截流分子量5千～25万Da）分离咖啡因，当初次截留液固含量10%±5%时，向截留液中加适量纯化水（加入水量一般为截流液的0.5～2倍量），继续透过第二分离膜清洗截流液，当截留液固含量再次达10%±5%，再加入适量纯化水，继续过第二分离膜清洗截流液，如此重复2至3次，完成分离，得第三截留液和第三透过液，第三截流液浓缩干燥，即得纯度约70%咖啡因粗品。
咖啡因与茶多酚、茶氨酸分子量差别较小，且受分子结构影响，靠化合物分子量差别，选用分离膜进行分离很难实现较好分离。
此步骤虽用膜将咖啡因与其余组分，如茶多酚、茶氨酸，进行分离，但并非用咖啡因与其余组分分子量间的差别实现分离，而是通过改变咖啡因在水中的溶解度实现分离，把溶液调至碱性，咖啡因转为脂溶性，在水中溶解度差，以混悬状态小颗粒存在，通过截流分子量较大的超滤膜实现分离。
注：咖啡因属于生物碱类化合物，在酸性条件下成盐，水溶性好，在碱性条件下以游离状态存在，转变为脂溶性。
将溶液调成碱性，咖啡因难溶于水，通过膜拦截分离，然而茶多酚在碱性条件下，稳定性差，容易氧化分解，故溶液调碱过程、膜分离过程必须在无氧条件下进行，无氧条件可以为真空或惰性气体条件下进行，惰性气体如氮气，且分离除去咖啡因后，在无氧条件下迅速将溶液调pH4.5～6.5；这是由于茶多酚自然酸度，在此pH下茶多酚稳定性好。
溶液调碱后，静置10min后在过分离膜。目的：让咖啡因有充裕时间转化变为脂溶性并游离出来。
最佳参数：
（1）由于咖啡因在溶液中浓度低，形成颗粒细小，所以第二分离膜截流分子量为5千～25万Da的超滤膜，优选为3～10万Da，又以5万Da最佳，截流分子量太小，膜易被咖啡因小颗粒堵塞，茶多酚截流率高，效率低；太大则咖啡因细小颗粒透过增加；
（2）真空度为0.08MPa；真空度越大越好，但高于0.08MPa对设备及泵要求高，不易达到，太小茶多酚氧化率增加；
（3）pH最佳为9.5，这时咖啡因能很好的游离出来，调pH后静置10min，清洗截流液；
（4）最佳加水量：一次加1倍截流液质量的水，清洗次数3次。
溶液调碱后，咖啡因难溶于水，为何不用静置，让咖啡沉淀析出分离咖啡因，分析：
在溶液中，咖啡因浓度低，形成颗粒细小，很难形成大颗粒而析出，呈混悬悬浮状很难沉淀析出。
如浓缩增加咖啡因浓度，由于其它组分占比大，溶液粘度增大，咖啡因也难沉淀析出。
因茶多酚在溶液中占比大，咖啡因：茶多酚约1：6～8，咖啡因浓度增加1倍，溶液浓度（固含量）至少增加12至16倍。
注：溶液中还含有其他组分，如茶氨酸及杂质。
4、降温沉析：利用溶解度差异、溶液中占比差异实现分离
第三透过液存储在真空度≥0.075MPa储罐中，泵入稀酸溶液调节pH至4.5～6.5，然后泵入反渗透膜（≤200Da）浓缩，得反渗透膜浓缩液（固含量10%±5%），再将反渗透膜浓缩液转入特种反渗透膜浓缩，浓缩至固含量20%±5%，最后将特种反渗透膜浓缩液，转入结晶沉淀罐，以15±5℃/h速率降温至25±5℃后，再以5～10℃/h，降温速率降至0～5℃，静置0.5～2h，得上层清液和下层沉淀；抽出清液层，得上层清液和下层沉淀。
再将上层清液泵入反渗透膜、特种反渗透膜浓缩后，转入结晶沉淀罐进行二次降温沉降，如此2～3次，即可将茶多酚与茶氨酸较彻底分离。
几次降温沉析所得下层沉淀合并干燥，得茶多酚粗品，最后一次降温沉析所得上层清液浓缩干燥即得茶氨酸粗品。
特种反渗透膜浓缩液的温度一般为约30～45℃。
茶氨酸水溶性极好，而茶多酚相对较差，尤其是温度较低时，二者在水中溶解性差异更大。
加之茶多酚占比大，约是茶氨酸的10～20倍，故可以用降温层析使二者很好的分离。
最佳参数：降温沉析最佳浓度：特种反渗透膜浓缩液固含量为20%；静置时间：1h；沉析次数：3次，所加稀酸：优选10%～30%柠檬酸。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
1、用膜分离技术脱除咖啡因：
（1）不是利用分离组分间分子量差异，而是通过调节溶液pH，改变咖啡因在水中溶解度而将其脱除。
（2）纯物理过程，不接触任何有机有毒溶剂，产品绿色、安全、环保。
（3）分离与浓缩一步完成，常温下进行，高效、节能。
（4）成本低、分离周期短。
2、第一分离膜应用于茶多糖分离（选择截留分子量：1～8万Da超滤膜）
（1）纯物理过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染，产品品质好，安全环保。
（2）纯物理筛分过程，利用多孔材料的拦截能力，以物理截留的方式分离茶多糖。
（3）分离与浓缩一步完成，常温下进行，高效、节能。
（4）工艺简单，操作方便，易于自动化，分离周期短。
传统茶多糖的制备方法：醇沉法、柱层析法，有以下不足；
（1）有机溶剂用量大、损耗大，溶剂成本高。
（2）工艺繁琐、生产周期长、能耗大。
（3）产品有溶剂残留风险，存在安全隐患。
3、利用茶多酚、茶氨酸之间溶解度差异、及二者占比差异对其分离。
（1）纯物理过程，不接触任何有机有毒溶剂，产品绿色、安全、环保。
（2）成本低、工艺简单、易于工业化生产。
4、膜浓缩系统应用
（1）替代减压、薄膜离心等浓缩方式；膜浓缩是一种改革传统工艺实现高效纯化浓缩的技术。它利用有效成分与液体的分子量的不同实现定向的分离，达到浓缩的作用。相对于传统的加热浓缩，具有能耗低，常温下进行，对产品影响小等优点。
（2）节能：浓缩过程无相变，利用有效成分与液体分子量的不同，以压力差为驱动力，实现定向的分离，达到浓缩作用。
（3）高效：采用常温浓缩，特别适合热敏性物质，完全避免了高温对生物活性物质破坏这一弊端，有效保留原物料体系中的生物活性物质及营养成分。
（4）环保：常温下进行，无需蒸汽，清洁生产。
5、选用反渗透膜（截流分子量≤200Da）浓缩
（1）优选分子量100～200Da纳滤浓缩膜，进行初浓缩，保证有效成分高的截留率，同时除去小分子杂质，提高产品纯度。
（2）反渗透膜浓缩透过液，可直接回用到漂洗、杀青、提取工序，避免了水资源的浪费，降低生产成本。
6、反渗透浓缩膜与特种反渗透浓缩膜组合使用
通过反渗透浓缩膜与特种反渗透浓缩膜组合使用，完全可达到后续干燥浓度要求。替代减压、薄膜离心或纳滤（或反渗透）与减压相结合浓缩方式，更节能、高效，反渗透浓缩膜与特种反渗透浓缩膜，在常温下浓缩，避免热敏性化合物的降解。
7、膜澄清、分离、浓缩应用于生产中
（1）系统回收率高，所得产品品质优良，可实现物料的高效分离、纯化及高倍数浓缩。
（2）处理过程无相变，对物料中组成成分无任何不良影响，且分离、纯化、浓缩过程中始终处于常温状态，特别适用于热敏性物质的处理，完全避免了高温对生物活性物质破坏这一弊端，有效保留原物料体系中的生物活性物质及营养成分。
（3）系统能耗低，生产周期短，与传统工艺设备相比，设备运行费用低，能有效降低生产成本，提高企业经济效益。
（4）系统工艺设计先进，集成化程度高，结构紧凑，占地面积少，操作与维护简便，工人劳动强度低。
（5）系统制作材质采用卫生级不锈钢，全封闭管道式运行，现场清洁卫生，满足GMP或FDA生产规范要求。
（6）控制系统先进的控制软件，现场在线集中监控重要工艺操作参数，避免人工误操作，多方位确保系统长期稳定运行。
附图说明
图1是本发明工艺流程图；
图中，回用是指返回作为提取工段的提取用水，也可以作为清洗设备用水。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
本发明中茶叶提取液为常规方法提取得到的，本发明不做特殊限定。
实施例1
一种膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺，包括如下步骤：
步骤（1），管式膜分离除杂：将茶叶提取液1000Kg（茶多酚：25.42mg/g、咖啡因：3.88mg/g、茶多糖：1.75mg/g、茶氨酸：1.52mg/g），泵入管式膜中进行澄清，得到第一截留液和第一透过液；
所述的管式膜的截留分子量为25万Da；
步骤（2），茶多糖分离：将步骤（1）得到的第一透过液泵入第一分离膜，当截留液中固含量达到10%时，加入截流液重量1倍量的纯化水，并继续透过第一分离膜清洗截流液，重复2次，得到第二截留液和第二透过液；将第二截留液浓缩，干燥，得到茶多糖产品6.31Kg，含量26.43%；
第一分离膜为截留分子量为3万Da超滤膜；
步骤（3），咖啡因分离：在真空条件下（真空度≥0.075Mpa），在第二透过液中，加入质量浓度为5%氢氧化钠溶液调节pH至9.5，静置10min，接着泵入第二分离膜，当截留液中固含量达到10%时，加入截流液重量1倍量的纯化水，并继续透过第二分离膜清洗截流液，重复2次，得到第三截留液和第三透过液；将第三截留液浓缩，干燥，得到咖啡因产品5.05Kg，含量72.16%；
第二分离膜为截留分子量为5万Da超滤膜；
步骤（4），降温沉析：在真空条件下（真空度≥0.075Mpa），在第三透过液中，加入质量浓度为20%的柠檬酸溶液，调节pH至5.5，接着泵入反渗透膜（运行压力≤2MPa）浓缩，得到的反渗透膜浓缩液转入特种反渗透膜(运行压力≤16MPa)]浓缩，浓缩至固含量为20%，最后将特种反渗透膜浓缩液，转入结晶沉淀罐，以15℃/h速率降温至25℃后，再以8℃/h，降温速率降至2℃，静置1h，得上层清液和下层沉淀；之后将上层清液重复泵入反渗透膜、特种反渗透膜浓缩至固含量为20%，降温沉析，如此2次，最后一次得到的上层清液浓缩干燥，得到茶氨酸产品4.76Kg，含量：30.28%；合并所有的下层沉淀，干燥，得到茶多酚产品32.21Kg，含量72.48%；
纳滤膜的截留分子量为150Da。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于：管式膜（分离除杂）的截留分子量为15万Da。
得到茶多糖产品5.53Kg（纯度：29.67%）、咖啡因4.98Kg（纯度：72.54%）、茶多酚31.53Kg（纯度：73.54%）、茶氨酸4.68Kg（纯度：30.57%）
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于：管式膜（分离除杂）的截留分子量为50万Da。
得到茶多糖产品7.03Kg（纯度：24.16%）、咖啡因5.09Kg（纯度：71.67%）、茶多酚32.44Kg（纯度：72.37%）、茶氨酸4.71Kg（纯度：30.46%）
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于：第一分离膜（即茶多糖分离膜）的截留分子量为5000Da。
得到茶多糖产品9.32Kg（纯度：18.16%）、咖啡因4.23Kg（纯度：74.85%）、茶多酚28.64Kg（纯度：75.29%）、茶氨酸4.46Kg（纯度：31.97%）
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于：第一分离膜（即茶多糖分离膜）的截留分子量为10万Da。
得到茶多糖产品4.40Kg（纯度：31.14%）、咖啡因5.73Kg（纯度：64.59%）、茶多酚33.09Kg（纯度：71.64%）、茶氨酸5.07Kg（纯度：28.51%）
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于：第二分离膜（即咖啡因分离膜）的截留分子量为3000Da。
得到茶多糖产品6.40Kg（纯度：25.97%）、咖啡因9.02Kg（纯度：40.56%）、茶多酚27.02Kg（纯度：76.28%）、茶氨酸4.30Kg（纯度：32.91%）
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于：第二分离膜（即咖啡因分离膜）的截留分子量为50万Da。
得到茶多糖产品6.28Kg（纯度：26.55%）、咖啡因2.25Kg（纯度：86.74%）、茶多酚38.89Kg（纯度：61.06%）、茶氨酸4.82Kg（纯度：29.87%）
对比例5
对比例5与实施例1的区别在于：步骤（3），将第二透过液pH调节至6.5。
得到茶多糖产品6.48Kg（纯度：25.87%）、咖啡因1.80Kg（纯度：21.61%）、茶多酚37.68Kg（纯度：62.77%）、茶氨酸4.84Kg（纯度：28.96%）
对比例6
对比例6与实施例1的区别在于：步骤（3），第二透过液pH调节至12.5。
得到茶多糖产品6.62Kg（纯度：24.83%）、咖啡因5.10Kg（纯度：70.89%）、茶多酚31.97Kg（纯度：67.95%）、茶氨酸4.82Kg（纯度：29.33%）
分别采用高效液相色谱法（HPLC）测定咖啡因、茶氨酸含量，分光光度计测试茶多酚、茶多糖含量，计算产品得率及纯度，结果如表1。
表1
注：产品得率%=[（干品质量×干品含量%）/（提取液质量×提取液含量）]×100%
从表1中我们可以看出，本发明实施例的效果均优于对比例，说明本发明各步骤和参数之间具有良好的协同作用。
实施例4
一种膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺，包括如下步骤：
步骤（1），管式膜分离除杂：将茶叶提取液泵入管式膜中进行澄清，得到第一截留液和第一透过液；
所述的管式膜的截留分子量为15万Da；
步骤（2），茶多糖分离：将步骤（1）得到的第一透过液泵入第一分离膜，当截留液中固含量达到5%时加入纯化水并继续透过第一分离膜，重复2次，得到第二截留液和第二透过液；将第二截留液浓缩，减压干燥，得到茶多糖粗品；
第一分离膜为截留分子量为1万Da的超滤膜；每次加入纯化水的质量为截留液质量的0.5倍；
步骤（3），咖啡因分离：在无氧条件下，加碱调节第二透过液pH至7.5，静置10min，接着泵入第二分离膜，当截留液中固含量达到5%时加入纯化水并继续透过第二分离膜清洗截流液，重复清洗2次，得到第三截留液和第三透过液；将第三截留液浓缩，真空冷冻干燥，得到咖啡因粗品；
第二分离膜为截留分子量为5千Da的超滤膜；每次加入纯化水的质量为截留液质量的0.5倍；
步骤（4），降温沉析：在无氧条件下，加酸调节第三透过液pH至4.5，接着泵入运行压力≤2Mpa的反渗透膜浓缩，得到的反渗透膜浓缩液转入运行压力≤16Mpa的特种反渗透膜浓缩，浓缩至固含量为15%，最后将得到的特种反渗透膜浓缩液降温沉析，得上层清液和下层沉淀；之后将上层清液重复泵入反渗透膜到降温沉析过程2次，最后一次得到的上层清液浓缩干燥，得到茶氨酸粗品；合并所有的下层沉淀，减压干燥，得到茶多酚粗品；
反渗透膜的截留分子量≤200Da；
所述的降温沉析是以10℃/h速率降温至20℃后，再以5℃/h，降温速率降至0℃，静置0.5h。
调节第二透过液pH所述碱为NaOH和KOH的组合（质量比为1：1）。
调节第三透过液pH所述的酸为柠檬酸。
无氧条件为惰性气体条件（氮气）。
实施例5
一种膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺，包括如下步骤：
步骤（1），管式膜分离除杂：将茶叶提取液泵入管式膜中进行澄清，得到第一截留液和第一透过液；
所述的管式膜的截留分子量为50万Da；
步骤（2），茶多糖分离：将步骤（1）得到的第一透过液泵入第一分离膜，当截留液中固含量达到15%时加入纯化水并继续透过第一分离膜，重复3次，得到第二截留液和第二透过液；将第二截留液浓缩，真空冷冻干燥，得到茶多糖粗品；
第一分离膜为截留分子量为8万Da的超滤膜；每次加入纯化水的质量为截留液质量的2倍；
步骤（3），咖啡因分离：在无氧条件下，加碱调节第二透过液pH至11.5，静置10min，接着泵入第二分离膜，当截留液中固含量达到15%时加入纯化水并继续透过第二分离膜清洗截流液，重复清洗3次，得到第三截留液和第三透过液；将第三截留液浓缩，真空冷冻干燥，得到咖啡因粗品；
第二分离膜为截留分子量为25万Da的超滤膜；每次加入纯化水的质量为截留液质量的2倍；
步骤（4），降温沉析：在无氧条件下，加酸调节第三透过液pH至6.5，接着泵入运行压力≤2Mpa的反渗透膜浓缩，得到的反渗透膜浓缩液转入运行压力≤16Mpa的特种反渗透膜浓缩，浓缩至固含量为25%，最后将得到的特种反渗透膜浓缩液降温沉析，得上层清液和下层沉淀；之后将上层清液重复泵入反渗透膜到降温沉析过程3次，最后一次得到的上层清液浓缩干燥，得到茶氨酸粗品；合并所有的下层沉淀，真空冷冻干燥，得到茶多酚粗品；
反渗透膜的截留分子量≤200Da；
所述的降温沉析是以20℃/h速率降温至30℃后，再以10℃/h，降温速率降至5℃，静置2h。
调节第二透过液pH所述碱为：Na2CO4和NaHCO的组合（质量比为1：2）。
调节第三透过液pH所述的酸为醋酸。
无氧条件为真空条件，真空度≥0.075MPa。
实施例6
一种膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺，包括如下步骤：
步骤（1），管式膜分离除杂：将茶叶提取液泵入管式膜中进行澄清，得到第一截留液和第一透过液；
所述的管式膜的截留分子量为25万Da；
步骤（2），茶多糖分离：将步骤（1）得到的第一透过液泵入第一分离膜，当截留液中固含量达到10%时加入纯化水并继续透过第一分离膜，重复2次，得到第二截留液和第二透过液；将第二截留液浓缩，减压干燥，得到茶多糖粗品；
第一分离膜为截留分子量为4万Da的超滤膜；每次加入纯化水的质量为截留液质量的1倍；
步骤（3），咖啡因分离：在氩气条件下，加碱调节第二透过液pH至9，静置10min，接着泵入第二分离膜，当截留液中固含量达到10%时加入纯化水并继续透过第二分离膜清洗截流液，重复清洗3次，得到第三截留液和第三透过液；将第三截留液浓缩，减压干燥干燥，得到咖啡因粗品；
第二分离膜为截留分子量为5万Da的超滤膜；每次加入纯化水的质量为截留液质量的1倍；
步骤（4），降温沉析：在真空条件下（真空度≥0.075MPa），加酸调节第三透过液pH至5，接着泵入运行压力≤2Mpa的反渗透膜浓缩，得到的反渗透膜浓缩液转入运行压力≤16Mpa的特种反渗透膜浓缩，浓缩至固含量为20%±5%，最后将得到的特种反渗透膜浓缩液降温沉析，得上层清液和下层沉淀；之后将上层清液重复泵入反渗透膜到降温沉析过程2次，最后一次得到的上层清液浓缩干燥，得到茶氨酸粗品；合并所有的下层沉淀，减压干燥，得到茶多酚粗品；
反渗透膜的截留分子量≤200Da；
所述的降温沉析是以15℃/h速率降温至25℃后，再以8℃/h，降温速率降至2℃，静置1h。
调节第二透过液pH所述碱为：Na2HPO4、NaH2PO4、K2HPO4和KH2PO4的组合（质量比为1：1：1：1）。
调节第三透过液pH所述的酸为盐酸和硫酸中的的组合（质量比为1：1）。
实施例7
实施例7与实施例6的区别在于：
管式膜的截留分子量为20万Da；
第一分离膜为截留分子量为3万Da的超滤膜；
第二分离膜为截留分子量为3万Da的超滤膜；其余皆相同。
实施例8
实施例8与实施例6的区别在于：
管式膜的截留分子量为30万Da；
第一分离膜为截留分子量为5万Da的超滤膜；
第二分离膜为截留分子量为10万Da的超滤膜；
调节第二透过液pH所述碱为：Na2HPO4。其余皆相同。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤（1），管式膜分离除杂：将茶叶提取液泵入管式膜中进行澄清，得到第一截留液和第一透过液；
所述的管式膜的截留分子量为15～50万Da；
步骤（2），茶多糖分离：将步骤（1）得到的第一透过液泵入第一分离膜，当截留液中固含量达到10%±5%时加入纯化水并继续透过第一分离膜，重复多次，得到第二截留液和第二透过液；将第二截留液浓缩，干燥，得到茶多糖粗品；
第一分离膜为截留分子量为1～8万Da的超滤膜；
步骤（3），咖啡因分离：在无氧条件下，加碱调节第二透过液pH至7.5～11.5，静置，接着泵入第二分离膜，当截留液中固含量达到10%±5%时加入纯化水并继续透过第二分离膜清洗截流液，重复清洗多次，得到第三截留液和第三透过液；将第三截留液浓缩，干燥，得到咖啡因粗品；
第二分离膜为截留分子量为5千～25万Da的超滤膜；
步骤（4），降温沉析：在无氧条件下，加酸调节第三透过液pH至4.5～6.5，接着泵入运行压力≤2Mpa的反渗透膜浓缩，得到的反渗透膜浓缩液转入运行压力≤16Mpa的特种反渗透膜浓缩，浓缩至固含量为20%±5%，最后将得到的特种反渗透膜浓缩液降温沉析，得上层清液和下层沉淀；之后将上层清液重复泵入反渗透膜到降温沉析过程多次，最后一次得到的上层清液浓缩干燥，得到茶氨酸粗品；合并所有的下层沉淀，干燥，得到茶多酚粗品；
反渗透膜的截留分子量≤200Da；
所述的降温沉析是以15±5℃/h速率降温至25±5℃后，再以5～10℃/h，降温速率降至0～5℃，静置0.5～2h。
2.根据权利要求1所述的膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺，其特征在于，步骤（2）、步骤（3）和步骤（4）中，所述的多次为2～3次。
3.根据权利要求1所述的膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺，其特征在于，步骤（2）和步骤（3）中，每次加入纯化水的质量为截留液质量的0.5～2倍。
4.根据权利要求1所述的膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺，其特征在于，干燥方式为减压干燥或真空冷冻干燥。
5.根据权利要求1所述的膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺，其特征在于，步骤（3）中，调节第二透过液pH所述碱为：NaOH、Na2CO4、NaHCO4、KOH、Na2HPO4、NaH2PO4、K2HPO4和KH2PO4中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1所述的膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺，其特征在于，步骤（3）中，静置时间为10min，调节第二透过液pH所述碱为质量浓度为5%的NaOH溶液；
步骤（4）中，静置时间为1h，调节第三透过液pH所述酸为质量浓度为10%～30%柠檬酸。
7.根据权利要求1所述的膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺，其特征在于，无氧条件为真空条件或惰性气体条件。
8.根据权利要求7所述的膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺，其特征在于，真空条件时，真空度≥0.075MPa。
9.根据权利要求1所述的膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺，其特征在于：
所述的管式膜的截留分子量为20～30万Da；
第一分离膜为截留分子量为3～5万Da的超滤膜；
第二分离膜为截留分子量为3～10万Da的超滤膜。
10.根据权利要求1所述的膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺，其特征在于，步骤（4）中，调节第三透过液pH所述的酸为柠檬酸、醋酸、盐酸和硫酸中的一种或几种的组合。
CN201810827691.0A 2018-07-25 2018-07-25 一种膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺 Pending CN109251252A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810827691.0A CN109251252A (zh) 2018-07-25 2018-07-25 一种膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810827691.0A CN109251252A (zh) 2018-07-25 2018-07-25 一种膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109251252A true CN109251252A (zh) 2019-01-22

Family

ID=65049022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810827691.0A Pending CN109251252A (zh) 2018-07-25 2018-07-25 一种膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109251252A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111825673A (zh) * 2020-07-04 2020-10-27 信阳师范学院 利用秋、冬季茶叶提取茶多糖和咖啡因的方法
CN113717173A (zh) * 2021-08-31 2021-11-30 上海赛奥分离技术工程有限公司 一种咖啡因精制母液回收咖啡因的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1557841A (zh) * 2004-01-14 2004-12-29 中国农业科学院茶叶研究所 从茶叶中综合提取茶多糖、茶多酚、茶氨酸、咖啡碱的方法
CN101798355A (zh) * 2010-04-08 2010-08-11 晋江市恒源科技开发有限公司 一种综合分离提取茶多糖、茶氨酸、茶多酚和咖啡因的方法
CN102318714A (zh) * 2011-08-03 2012-01-18 宁向康 缩合单宁酸制取脱咖啡因速溶茶粉的方法
CN102675317A (zh) * 2012-05-29 2012-09-19 福建省安溪县南洋茶厂 一种从茶叶中同时提取多种有效成分的方法
CN105285228A (zh) * 2015-11-12 2016-02-03 云南茶农生物产业有限责任公司 富含茶多酚、茶多糖、茶氨酸及咖啡碱提取物的制备方法
CN107712169A (zh) * 2017-11-20 2018-02-23 福建省农业科学院茶叶研究所 一种茶叶加工方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1557841A (zh) * 2004-01-14 2004-12-29 中国农业科学院茶叶研究所 从茶叶中综合提取茶多糖、茶多酚、茶氨酸、咖啡碱的方法
CN101798355A (zh) * 2010-04-08 2010-08-11 晋江市恒源科技开发有限公司 一种综合分离提取茶多糖、茶氨酸、茶多酚和咖啡因的方法
CN102318714A (zh) * 2011-08-03 2012-01-18 宁向康 缩合单宁酸制取脱咖啡因速溶茶粉的方法
CN102675317A (zh) * 2012-05-29 2012-09-19 福建省安溪县南洋茶厂 一种从茶叶中同时提取多种有效成分的方法
CN105285228A (zh) * 2015-11-12 2016-02-03 云南茶农生物产业有限责任公司 富含茶多酚、茶多糖、茶氨酸及咖啡碱提取物的制备方法
CN107712169A (zh) * 2017-11-20 2018-02-23 福建省农业科学院茶叶研究所 一种茶叶加工方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LINDA LANGE等: "Predicting the Effect of pH on Stability and Solubility of Polymorphs, Hydrates, and Cocrystals", 《CRYSTAL GROWTH & DESIGN》 *
刘海臣等: "基于人工神经网络的茶叶咖啡因提取条件的优化", 《应用化学》 *
杨秀平等: "大学化学实验"从茶叶中提取咖啡因"的改进与探讨", 《高校实验室科学技术》 *
梁月荣主编: "《茶资源综合利用》", 30 November 2013, 浙江大学出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111825673A (zh) * 2020-07-04 2020-10-27 信阳师范学院 利用秋、冬季茶叶提取茶多糖和咖啡因的方法
CN113717173A (zh) * 2021-08-31 2021-11-30 上海赛奥分离技术工程有限公司 一种咖啡因精制母液回收咖啡因的方法
CN113717173B (zh) * 2021-08-31 2022-12-09 上海赛奥分离技术工程有限公司 一种咖啡因精制母液回收咖啡因的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101973976B (zh) 从藤茶中提取二氢杨梅素、藤茶多糖和藤茶多酚的方法
CN100404523C (zh) 从茶叶中提取茶多酚、茶氨酸、茶多糖、茶色素的方法
CN106366136B (zh) 一种唾液酸及其制备方法、用途
CN102285953B (zh) 以hp2mgl大孔树脂分离纯化蓝莓花色苷的方法
CN100491405C (zh) 柑橘类果皮中果胶的提取与制备工艺
CN105777826A (zh) 一种从麻竹叶中提取黄酮的方法
JP6473803B2 (ja) 杜仲葉からクロロゲン酸を抽出する方法
CN104059163A (zh) 青海柴达木枸杞多糖提取分离制备新方法
CN109251252A (zh) 一种膜分离技术结合降温沉析法制备茶多糖、茶多酚、咖啡因和茶氨酸的工艺
CN102132931B (zh) 菊花速溶粉或速溶晶的制备方法
CN106590020B (zh) 利用大孔吸附树脂分离水溶性红曲色素的方法及其应用
CN107337934A (zh) 一种乌饭树叶色素的提取方法
CN101775233A (zh) 基于膜分离集成技术生产脱味萝卜红色素的制备方法
CN1169804C (zh) 一种用于从植物中提取原花青素的萃取剂及提取方法
CN112225774A (zh) 一种高纯高提取率的新型茶皂素提取方法
US10968470B2 (en) Method for preparing rubusoside
CN111635440B (zh) 一种从枳实中分离多种活性成分的方法
CN110981921B (zh) 一种从无花果同步提取多种有效成分的连续化方法
CN106561894B (zh) 一种高茶多酚速溶绿茶粉的制备方法和速溶绿茶粉
CN102433013B (zh) 商陆浆果中提取甜菜红色素的方法
CN102643261A (zh) 一种蓝莓果酒渣提取花青素的方法
CN105294873A (zh) 一种海带多糖的提取方法
CN103387501A (zh) 一种制备高纯度l-辛弗林的方法
CN109170068A (zh) 一种膜分离脱除咖啡因的方法
CN112106989A (zh) 一种甘薯茎叶多酚及其提取方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190122