CN109536544A - 一种利用固定化多酚氧化酶生产茶黄素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用固定化多酚氧化酶生产茶黄素的方法，利用载体对多酚氧化酶进行吸附固定，采用自上而下的进液方式，以及自下而上的进气方式，有效增大了空气、茶多酚反应液以及固定化酶三者之间的接触面积，同时使反应液进行多次重复循环反应，充分提高茶黄素生产过程中多酚氧化酶以及茶多酚的利用率，从而有效提高了反应效率和反应完全度，提升了茶黄素产品的收率和质量，同时达到节能环保的目的，具有良好的经济和社会效益，有利于推广和普及。

Description

一种利用固定化多酚氧化酶生产茶黄素的方法
技术领域
本发明涉及茶黄素生产技术领域，具体涉及一种利用固定化多酚氧化酶生产茶黄素的方法。
背景技术
茶黄素是红茶中的重要品质成分和功能成分，具有降血脂、降血压、抗氧化、抗辐射、抗菌、抗癌等多种生物活性和药理功效，因而具有良好的医药保健功能。茶黄素是茶色素系列产物中分子量最小、结构最简单、生物活性最明确的化学成分，是唯一一个药理作用明确的茶活性成分。
茶黄素是茶多酚类物质和氧气在多酚氧化酶的催化作用下生成邻醌，邻醌进一步氧化为联苯酚醌类中间产物，该联苯酚醌类物质一部分被还原为双黄烷醇类，另一部分在多酚氧化酶催化作用下进一步氧化得到茶黄素。茶黄素最早是从红茶中直接提取的，然而红茶本身含有的茶黄素仅占0.5-2.0％，因而导致其提取收率较低。目前工业上生产茶黄素主要采用茶多酚酶促氧化法，将鲜茶叶粉碎后投入反应釜，加入溶剂和茶多酚，通空气进行反应，利用鲜茶叶中天然存在的多酚氧化酶催化合成得到茶黄素。但由于茶叶中的多酚氧化酶含量较低，导致采用该方法的工业成本较高，且多酚氧化酶利用效率较低，不但难以确保反应充分地进行，而且鲜茶叶中存在的多糖、咖啡因等物质对茶黄素产品的质量也会造成不利影响。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种利用固定化多酚氧化酶生产茶黄素的方法，充分提高茶黄素生产过程中多酚氧化酶以及茶多酚的利用率，以提高茶黄素的收率和质量，达到节能环保的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用固定化多酚氧化酶生产茶黄素的方法，包括以下步骤：
a.取鲜茶叶进行粉碎后，向其中依次加入纯水，利用缓冲溶液调节pH至4-6之间，搅拌后得到浸提液，对该浸提液进行粗滤、超滤以及浓缩，得到粗酶液；
b.利用载体对上述粗酶液进行固定化处理，得到固定化多酚氧化酶；
c.向配料罐中依次加入乙酸乙酯和茶多酚，得到茶多酚反应液；
d.将步骤b得到的固定化多酚氧化酶置于反应柱内部，将步骤c中得到的茶多酚反应液通入该反应柱内，控制反应液上进下出，同时向反应柱内通入空气，控制空气下进上出，使反应液、固定化多酚氧化酶以及空气三者充分接触进行反应；
e.反应后的料液从反应柱底部流出后重新通入反应柱内重复进行反应，如此重复循环反应一段时间后结束整个反应；
f.循环反应结束后，将料液通入萃取塔，利用纯水进行萃取提纯；
g.萃取结束后将料液通入浓缩罐进行浓缩，同时加入纯水，去除乙酸乙酯，将料液转换成水相，浓缩后得到的水相料液浓度控制在20-60％；
h.对上述浓缩后的料液进行喷雾干燥，最终得到茶黄素粉。
进一步的，步骤a中，浸提温度为0-30℃，搅拌时间为10-40min。
进一步的，步骤b中，所述载体为活化处理后的离子交换树脂。
进一步的，步骤c中，所述茶多酚的纯度为60-90％，茶多酚反应液的浓度为5-20％。
进一步的，步骤d中，茶多酚反应液进入反应柱时的流速为1.5-5.5mL/min，空气进入反应柱时的流速为50-500mL/min，反应温度为15-55℃。
进一步的，步骤e中，重复循环反应的时间为1-8h。
进一步的，步骤f中，料液进入萃取塔时的流速为800-1200L/h，纯水进入萃取塔时的流速为400-900L/h，萃取温度23-32℃。
进一步的，步骤g中，浓缩后得到的水相料液浓度控制在20-60％。
本发明的有益效果是：本发明利用载体对多酚氧化酶进行吸附固定，采用自上而下的进液方式，以及自下而上的进气方式，有效增大了空气、茶多酚反应液以及固定化酶三者之间的接触面积，同时使反应液进行多次重复循环反应，充分提高茶黄素生产过程中多酚氧化酶以及茶多酚的利用率，从而有效提高了反应效率和反应完全度，提升了反应所生成的茶黄素产品的收率和质量，同时达到节能环保的目的，具有良好的经济和社会效益，有利于推广和普及。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作详细的说明。
实施例1
一种利用固定化多酚氧化酶生产茶黄素的方法，包括以下步骤：
a.取鲜茶叶进行粉碎后，向其中依次加入纯水，利用缓冲溶液调节pH至4-6之间，在0℃下搅拌40min后得到浸提液，对该浸提液进行粗滤、超滤以及浓缩，得到粗酶液；
b.利用活化处理后的离子交换树脂对上述粗酶液进行固定化处理，得到固定化多酚氧化酶；
c.向配料罐中依次加入乙酸乙酯和茶多酚，得到茶多酚反应液，其中茶多酚的纯度为60％，茶多酚反应液的浓度控制为5％；
d.将步骤b得到的固定化多酚氧化酶置于反应柱内部，将步骤c中得到的茶多酚反应液通入该反应柱内，控制反应液上进下出，茶多酚反应液的流速为1.5mL/min，同时向反应柱内通入空气，控制空气下进上出，空气的流速为50mL/min，控制反应温度为15℃，使反应液、固定化多酚氧化酶以及空气三者充分接触进行反应；
e.反应后的料液从反应柱底部流出后重新通入反应柱内重复进行反应，如此重复循环反应1h后结束整个反应；
f.循环反应结束后，将料液通入萃取塔，利用纯水进行萃取提纯，料液的流速为800L/h，纯水的流速为400L/h，萃取温度为23℃；
g.萃取结束后将料液通入浓缩罐进行浓缩，同时加入纯水，去除乙酸乙酯，将料液转换成水相，浓缩后得到的水相料液浓度控制在20％；
h.对上述浓缩后的料液进行喷雾干燥，最终得到茶黄素粉。
实施例2
一种利用固定化多酚氧化酶生产茶黄素的方法，包括以下步骤：
a.取鲜茶叶进行粉碎后，向其中依次加入纯水，利用缓冲溶液调节pH至4-6之间，在30℃下搅拌10min后得到浸提液，对该浸提液进行粗滤、超滤以及浓缩，得到粗酶液；
b.利用活化处理后的离子交换树脂对上述粗酶液进行固定化处理，得到固定化多酚氧化酶；
c.向配料罐中依次加入乙酸乙酯和茶多酚，得到茶多酚反应液，其中茶多酚的纯度为90％，茶多酚反应液的浓度控制为20％；
d.将步骤b得到的固定化多酚氧化酶置于反应柱内部，将步骤c中得到的茶多酚反应液通入该反应柱内，控制反应液上进下出，茶多酚反应液的流速为5.5mL/min，同时向反应柱内通入空气，控制空气下进上出，空气的流速为500mL/min，控制反应温度为28℃，使反应液、固定化多酚氧化酶以及空气三者充分接触进行反应；
e.反应后的料液从反应柱底部流出后重新通入反应柱内重复进行反应，如此重复循环反应8h后结束整个反应；
f.循环反应结束后，将料液通入萃取塔，利用纯水进行萃取提纯，料液的流速为1200L/h，纯水的流速为900L/h，萃取温度为32℃；
g.萃取结束后将料液通入浓缩罐进行浓缩，同时加入纯水，去除乙酸乙酯，将料液转换成水相，浓缩后得到的水相料液浓度控制在60％；
h.对上述浓缩后的料液进行喷雾干燥，最终得到茶黄素粉。
实施例3
一种利用固定化多酚氧化酶生产茶黄素的方法，包括以下步骤：
a.取鲜茶叶进行粉碎后，向其中依次加入纯水，利用缓冲溶液调节pH至4-6之间，在15℃下搅拌25min后得到浸提液，对该浸提液进行粗滤、超滤以及浓缩，得到粗酶液；
b.利用活化处理后的离子交换树脂对上述粗酶液进行固定化处理，得到固定化多酚氧化酶；
c.向配料罐中依次加入乙酸乙酯和茶多酚，得到茶多酚反应液，其中茶多酚的纯度为75％，茶多酚反应液的浓度控制为12％；
d.将步骤b得到的固定化多酚氧化酶置于反应柱内部，将步骤c中得到的茶多酚反应液通入该反应柱内，控制反应液上进下出，茶多酚反应液的流速为3.5mL/min，同时向反应柱内通入空气，控制空气下进上出，空气的流速为270mL/min，控制反应温度为55℃，使反应液、固定化多酚氧化酶以及空气三者充分接触进行反应；
e.反应后的料液从反应柱底部流出后重新通入反应柱内重复进行反应，如此重复循环反应4h后结束整个反应；
f.循环反应结束后，将料液通入萃取塔，利用纯水进行萃取提纯，料液的流速为1000L/h，纯水的流速为600L/h，萃取温度为27℃；
g.萃取结束后将料液通入浓缩罐进行浓缩，同时加入纯水，去除乙酸乙酯，将料液转换成水相，浓缩后得到的水相料液浓度控制在40％；
h.对上述浓缩后的料液进行喷雾干燥，最终得到茶黄素粉。
实施例4
一种利用固定化多酚氧化酶生产茶黄素的方法，包括以下步骤：
a.取鲜茶叶进行粉碎后，向其中依次加入纯水，利用缓冲溶液调节pH至4-6之间，在5℃下搅拌30min后得到浸提液，对该浸提液进行粗滤、超滤以及浓缩，得到粗酶液；
b.利用活化处理后的离子交换树脂对上述粗酶液进行固定化处理，得到固定化多酚氧化酶；
c.向配料罐中依次加入乙酸乙酯和茶多酚，得到茶多酚反应液，其中茶多酚的纯度为90％，茶多酚反应液的浓度控制为10％；
d.将步骤b得到的固定化多酚氧化酶置于反应柱内部，将步骤c中得到的茶多酚反应液通入该反应柱内，控制反应液上进下出，茶多酚反应液的流速为2.5mL/min，同时向反应柱内通入空气，控制空气下进上出，空气的流速为250mL/min，控制反应温度为26℃，使反应液、固定化多酚氧化酶以及空气三者充分接触进行反应；
e.反应后的料液从反应柱底部流出后重新通入反应柱内重复进行反应，如此重复循环反应5h后结束整个反应；
f.循环反应结束后，将料液通入萃取塔，利用纯水进行萃取提纯，料液的流速为1000L/h，纯水的流速为700L/h，萃取温度为27℃；
g.萃取结束后将料液通入浓缩罐进行浓缩，同时加入纯水，去除乙酸乙酯，将料液转换成水相，浓缩后得到的水相料液浓度控制在45％；
h.对上述浓缩后的料液进行喷雾干燥，最终得到茶黄素粉。
经测试得到，在实施例1-4中，步骤e重复循环反应结束后，茶多酚的转化率均达到75％以上，步骤h所得到的茶黄素粉纯度均在65-75％之间。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用固定化多酚氧化酶生产茶黄素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.取鲜茶叶进行粉碎后，向其中依次加入纯水，利用缓冲溶液调节pH至4-6之间，搅拌后得到浸提液，对该浸提液进行粗滤、超滤以及浓缩，得到粗酶液；
b.利用载体对上述粗酶液进行固定化处理，得到固定化多酚氧化酶；
c.向配料罐中依次加入乙酸乙酯和茶多酚，得到茶多酚反应液；
d.将步骤b得到的固定化多酚氧化酶置于反应柱内部，将步骤c中得到的茶多酚反应液通入该反应柱内，控制反应液上进下出，同时向反应柱内通入空气，控制空气下进上出，使反应液、固定化多酚氧化酶以及空气三者充分接触进行反应；
e.反应后的料液从反应柱底部流出后重新通入反应柱内重复进行反应，如此重复循环反应一段时间后结束整个反应；
f.循环反应结束后，将料液通入萃取塔，利用纯水进行萃取提纯；
g.萃取结束后将料液通入浓缩罐进行浓缩，同时加入纯水，去除乙酸乙酯，将料液转换成水相，浓缩后得到的水相料液浓度控制在20-60％；
h.对上述浓缩后的料液进行喷雾干燥，最终得到茶黄素粉。
2.如权利要求1所述的一种利用固定化多酚氧化酶生产茶黄素的方法，其特征在于：步骤a中，浸提温度为0-30℃，搅拌时间为10-40min。
3.如权利要求1所述的一种利用固定化多酚氧化酶生产茶黄素的方法，其特征在于：步骤b中，所述载体为活化处理后的离子交换树脂。
4.如权利要求1所述的一种利用固定化多酚氧化酶生产茶黄素的方法，其特征在于：步骤c中，所述茶多酚的纯度为60-90％，茶多酚反应液的浓度为5-20％。
5.如权利要求1所述的一种利用固定化多酚氧化酶生产茶黄素的方法，其特征在于：步骤d中，茶多酚反应液进入反应柱时的流速为1.5-5.5mL/min，空气进入反应柱时的流速为50-500mL/min，反应温度为15-55℃。
6.如权利要求1所述的一种利用固定化多酚氧化酶生产茶黄素的方法，其特征在于：步骤e中，重复循环反应的时间为1-8h。
7.如权利要求1所述的一种利用固定化多酚氧化酶生产茶黄素的方法，其特征在于：步骤f中，料液进入萃取塔时的流速为800-1200L/h，纯水进入萃取塔时的流速为400-900L/h，萃取温度23-32℃。
8.如权利要求1所述的一种利用固定化多酚氧化酶生产茶黄素的方法，其特征在于：步骤g中，浓缩后得到的水相料液浓度控制在20-60％。
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