CN109965049A

CN109965049A - 一种从绿茶中分离提取有效成分的制备方法

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Publication number: CN109965049A
Application number: CN201910278867.6A
Authority: CN
Inventors: 杨晓惠; 何健; 殷光玲; 张旭光; 郑侠
Original assignee: BY Health Co Ltd
Current assignee: BY Health Co Ltd
Priority date: 2019-04-09
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2019-07-05
Anticipated expiration: 2039-04-09
Also published as: CN109965049B

Abstract

本发明公开一种从绿茶中分离提取有效成分的制备方法，特别地是脱除咖啡因且富集茶多酚的方法，主要包括茶叶粉碎、润湿处理；闷润处理；超临界萃取脱除咖啡因，对集得到脱除咖啡因的茶粉再通过提取、吸附等处理方式获得纯度较高的茶多酚提取物。本发明的处理方法咖啡因的脱除效率高，节省了超临界二氧化碳脱除咖啡因的时间，脱除咖啡因的过程中茶多酚损失少，尤其是儿茶素等成分得到了较大程度的保留。

Description

一种从绿茶中分离提取有效成分的制备方法

技术领域

本发明涉及一种从绿茶中分离提取有效成分的制备方法，特别地是脱除咖啡因且富集茶多酚的方法。

背景技术

茶叶中含有咖啡因、可可碱等生物碱类化合物，其中咖啡因的含量最高，约占到了茶叶干物质了2-5%。咖啡因易溶于热水，因此通过饮茶的方式会摄入较多的咖啡因。虽然咖啡因具有一定的刺激机体的中枢神经系统、集中注意力等作用，然而过多的摄入咖啡因会导致大脑异常的兴奋、心跳加快，使得人体身体发颤、难以入睡，对人体的健康会造成一定的威胁。同时也有研究咖啡因是茶叶饮料产生沉淀的原因之一。在欧美等国家，目前已出现了咖啡因含量低的茶叶产品。

生产低咖啡因的茶叶加工产品，最为关键的就是脱除咖啡因的同时能够保留其他的活性成分，如有必要，还需要保留一定的香气、滋味成分。

茶多酚是茶叶中非常重要的一类化合物，是由多种酚类衍生物组成的复杂混合物的总称，茶多酚主要由儿茶素类、黄酮类等组成。其中儿茶素类属于黄烷醇类化合物，是茶多酚物质的主体，能够占到多酚类化合物的70-80%。茶多酚具有抗癌、抗辐射、抗衰老等作用，在保健品、医药领域都具有重要的价值。在医疗保健领域，对于咖啡因都有一定的含量限定，医药保健用茶多酚要求茶多酚含量大于95%，其中儿茶素含量大于65%，且EGCG和ECG的比值大于4，咖啡因小于1%甚至是0.5%，以减少在作为药物使用时对病人的兴奋作用。因此，在获得茶多酚等保健成分时，脱除咖啡因显得尤为重要。

茶多酚的制备提取技术主要有溶剂萃取法、离子沉淀法、离子交换柱法和超临界萃取法等，脱除咖啡因的方法包括水脱除咖啡因、溶剂萃取脱除咖啡因、沉淀法脱除咖啡因、超临界萃取脱除咖啡因、吸附分离脱除咖啡因、酶法降解咖啡因等。超临界萃取的方法是目前公认的比较理想的脱除咖啡因的方法，萃取条件比较的温和，萃取后容易回收，无溶剂残留，无污染、脱除效果好。超临界脱除咖啡因是将茶原料直接放入萃取釜中，通入气体，调整压力和温度等，使其处于超临界的状态，将茶叶中的咖啡因溶解到循环的二氧化碳中，从而得到充分的分离后脱除，且较好地保留茶多酚、氨基酸等有效成分。

发明内容

本发明提供一种从绿茶中分离提取有效成分的制备方法，特别地是脱除咖啡因且富集茶多酚的方法。

对于超临界脱除咖啡因，与其他的处理方式相比，虽然效果较好，然而仍然存在着一定的弊端，包括萃取的时间长，比如叶春林等研究萃取的时间长达6h才会有比较好的脱除效果；陈晓珍研究发现在3-4小时的提取时间，超临界二氧化碳具有较好的脱除效果。EGCG（表没食子儿茶素没食子酸酯）相比于茶多酚中其他的组分具有更强的活性，然而有研究表明咖啡因脱除率较高时，容易导致EGCG产生很高的损失。在一定的温度、压力等处理条件下，茶多酚中的一些成分会发生异构化或者降解的作用，如EGCG转化为GCG、EGCG转化为EGC和GA等。

在超临界萃取时，萃取的压力和温度对于脱除效果以及茶多酚等物质的损失有较大的影响，在一定的压力范围内，随着压力的增加咖啡因的脱除效果增加，显然是由于超临界二氧化碳的密度随着压力的增加而增加，增加了渗透和传递的能力，进而增强了对咖啡因的溶解能力。同样地，萃取温度也有类似的效果。然而，我们所追求的目的是在脱除咖啡因的同时尽量保持茶多酚等活性物质损失率最小，否则脱除了咖啡因，损失大量的茶多酚等成分，对于茶多酚的提取十分的不利，因此，在提取或脱除咖啡因时，希望获得有益成分较好的富集，比如保持最大量的EGCG。

因此，在研究过程中，尝试改变萃取的时间以降低成本的投入且不会导致茶多酚等成分的损失，对于提高萃取效率此目的，采取了如下的处理工艺：

在超临界二氧化碳萃取时增加溶剂，溶剂为乙醇，所述的乙醇浓度可以是10-40%，且对于保证本发明的效果，必须地在所述的茶原料加入萃取釜前溶剂与茶原料接触。

由于咖啡因在超临界二氧化碳中的溶解度很低，因此本发明选择在茶原料中添加乙醇，在超临界体系中，添加乙醇后咖啡因的溶解能力大大的增加，同时为了防止溶剂和二氧化碳阻碍萃取的渗透和传递，增加超临界二氧化碳的溶解性和选择性，防止茶多酚过多地损失，本发明进一步的选择质量浓度为10-40%的溶剂，优选地为10-25%。

进一步地，作为本发明的最重要的发明点之一，在茶原料进入萃取釜之前，将茶原料与溶剂接触，对于萃取前的处理，包括：

将粉碎后的茶叶与纯净水混合，纯净水的用量为茶叶质量的10-40%，将所述含有茶叶和纯净水的混合体置于110-140℃的环境下处理10-90s，得到混合物A；

向混合物A中加入浓度为10-40%的乙醇，并对加入乙醇后的混合物A进行闷润处理，使得茶粉与乙醇充分混合，处理的时间为60s-240s，得到混合物B。

由于温度的增加会导致茶多酚的损失增加，因此本发明在超临界萃取前将粉碎后的茶原料与一定量的纯净水混合，且在相对而言较高的温度下处理较短的时间，能够增加茶叶组织的疏松度，以增加咖啡因的脱除效率，高温短时处理是为了避免对茶多酚的溶出带来的损失，而且能够发挥灭酶和干燥的作用。同时，再结合后续工艺加入一定量的乙醇进行闷润处理，发现能够减少茶多酚的损失，尤其是结构体的转换导致EGCG的损失。

本发明的技术方案如下。

一种从绿茶中分离提取有效成分的制备方法，包括如下的步骤：

（1）茶叶粗粉碎，将茶叶粉碎至5-20目；

（2）将步骤（1）得到的粉碎后的茶叶与纯净水混合，纯净水的用量为茶叶质量的10-40%，将所述含有茶叶和纯净水的混合体置于110-140℃的环境下处理10-90s，得到混合物A；

（3）向混合物A中加入质量浓度为10-40%的乙醇，并对加入乙醇后的混合物A进行闷润处理，使得茶粉与乙醇充分混合，处理的时间为60s-240s，得到混合物B；

（4）超临界萃取，将混合物B放入到超临界二氧化碳萃取釜中，在一定的萃取温度、压力下利用超临界二氧化碳处理，处理完毕后收集得到脱除咖啡因的茶粉C。

所述的茶粉C即为富含茶多酚且脱除了咖啡因的茶叶，所述的闷润处理的温度可以是20-25℃。

进一步地，所述的步骤（3）中乙醇的用量为茶叶质量的10-18%；所述的绿茶有效成分是指脱除咖啡因且富集茶多酚。所述的茶叶粉碎目数可以是5-10目，10-15目。

进一步地，所述的步骤（4）中萃取温度为45-65℃，萃取压力为5-40MPa，萃取时间为15min-240min，还可以是萃取温度为45-55℃，萃取压力为15-35MPa，萃取时间为30min-75min，萃取时间可以是40-50min。

特别地，研究发现在闷润过程中结合鼓泡融合的处理方式，对于口感有较大的影响。具体地，步骤（3）为：向混合物A中加入质量浓度为10-40%的乙醇，并对加入乙醇后的混合物A进行闷润处理，使得茶粉与乙醇充分融合，处理的时间为60s-240s，在闷润处理后再进行鼓泡处理，得到混合物B。

对于鼓泡处理而言，可以通过在处理器的底部通过风机等设备进行鼓泡处理，也可以通过一定的高压喷射装置进行鼓泡，基于成本等因素的考虑，可以选择常规的鼓泡处理方式，减少高压的成本。

进一步地，所述的鼓泡处理气体为二氧化碳，所述的鼓泡处理时间为60-150s。

在研究的过程中发现，步骤（2）和上述包括鼓泡处理的步骤（3）的组合，包括工艺参数的选择，对于改善超临界脱除咖啡因得到茶制品的后苦味（苦涩）具有良好地效果。这或许与在脱除咖啡因时也减少了类黄酮、花青素、茶皂素和黄酮醇苷元有关，带来的良好的口感效果。在医药和保健品领域应用时，我们所期望获得纯度更高的茶多酚原料，因此对于口感影响较大的部分微量组分的脱除对于保证终产物的质量是十分地有利。

所述的超临界二氧化碳的流速为25-30kg/h。

进一步地，本发明还包括获得茶多酚提取物的方法，即以脱除了咖啡因的茶叶为原料加工得到，具体地方法包括：

（5）将茶粉C加入纯净水中，在75-95℃的条件下加热回流提取1-2次，每次回流提取的时间为25-40min；所述的产物C与纯净水的比例为1:15-20；

（6）过滤，除去茶渣杂质；

（7）对过滤后的提取液利用大孔树脂吸附，利用质量浓度为70-80%的乙醇进行洗脱茶多酚；

（8）对洗脱后的茶多酚浓缩、灭菌、喷雾干燥得到茶多酚提取物。

所述的大孔树脂可以为AB-8型、HPD-600型大孔树脂。

所述的步骤（7）中吸附流速是每小时2-10倍量柱体积，还可以是4-7倍量柱体积，洗脱的速度是每小时6-20倍量柱体积，还可以是10-15倍量柱体积。

所述的步骤（8）为本领域中常规的浓缩、灭菌和喷雾干燥的工艺。

在所述的步骤（6）之前还可以将茶叶进一步的粉碎，粉碎目数可以是30-50目。

本发明的有益效果包括咖啡因的脱除效率高，尤其是节省了超临界二氧化碳脱除咖啡因的时间；脱除咖啡因的过程中茶多酚损失少，尤其是儿茶素等成分得到了较大程度的保留，茶多酚的提取率高，同时在一定程度上避免了EGCG、GCG、EGC等成分之间的转化，增加EGCG在茶多酚中的占比。且经过脱除咖啡因处理后的茶叶在后苦味方面具有明显的改善。

具体实施方式

实施例1

（1）茶叶粗粉碎，将茶叶粉碎至10目；

（2）将步骤（1）得到的粉碎后的茶叶与纯净水混合，纯净水的用量为茶叶质量的35%，将所述含有茶叶和纯净水的混合体置于110-140℃的环境下70s，得到混合物A；

（3）向混合物A中加入10%的浓度为20-40%的乙醇，并对加入乙醇后的混合物A进行闷润处理，使得茶粉与乙醇充分混合，闷润处理的时间为180s，得到混合物B；

（4）超临界萃取，将混合物B放入到超临界二氧化碳萃取釜中，在萃取温度50℃、萃取压力30MPa下利用超临界二氧化碳处理，处理时间为40min，处理完毕后收集得到脱除咖啡因的产物C。

实施例2

（1）茶叶粗粉碎，将茶叶粉碎至12目；

（2）将步骤（1）得到的粉碎后的茶叶与纯净水混合，纯净水的用量为茶叶质量的40%，将所述含有茶叶和纯净水的混合体置于120-140℃的环境下80s，得到混合物A；

（4）超临界萃取，将混合物B放入到超临界二氧化碳萃取釜中，在萃取温度50℃、萃取压力30MPa下利用超临界二氧化碳处理，处理时间为35min，处理完毕后收集得到脱除咖啡因的产物C；

（5）将产物C加入纯净水中，在80℃的条件下加热回流提取2次，每次回流提取的时间为30min；所述的产物C与纯净水的比例为1:15；

（6）过滤，除去茶渣等杂质；

（7）对过滤后的提取液利用AB-8型大孔树脂吸附，利用70-80%的乙醇进行洗脱茶多酚；

实施例3

（1）茶叶粗粉碎，将茶叶粉碎至15目；

（2）将步骤（1）得到的粉碎后的茶叶与纯净水混合，纯净水的用量为茶叶质量的35%，将所述含有茶叶和纯净水的混合体置于120-140℃的环境下75s，得到混合物A；

（3）向混合物A中加入15%（以茶叶的质量为准）的浓度为40%的乙醇，并对加入乙醇后的混合物A进行闷润处理，使得茶粉与乙醇充分混合，闷润处理的时间为160s，得到混合物B；

（4）超临界萃取，将混合物B放入到超临界二氧化碳萃取釜中，在萃取温度50℃、萃取压力30MPa下利用超临界二氧化碳处理，处理时间为38min，处理完毕后收集得到脱除咖啡因的产物C；

（5）将产物C加入纯净水中，在78℃的条件下加热回流提取2次，每次回流提取的时间为30min；所述的产物C与纯净水的比例为1:18；

（6）过滤，除去茶渣等杂质；

（7）对过滤后的提取液利用AB-8型大孔树脂吸附，利用70-80%的乙醇进行洗脱茶多酚，吸附流速控制在每小时6倍量柱体积，洗脱的速度控制在每小时12倍量柱体积；

实施例4

（1）茶叶粗粉碎，将茶叶粉碎至12目；

（3）向混合物A中加入10%的浓度为20-40%的乙醇，并对加入乙醇后的混合物A进行闷润处理，使得茶粉与乙醇充分混合，闷润处理的时间为180s，在闷润处理后再进行鼓泡处理，鼓泡处理时间为120s，得到混合物B；

对比例1

（1）茶叶粗粉碎，将茶叶粉碎至10目；

（4）超临界萃取，将混合物B放入到超临界二氧化碳萃取釜中，在萃取温度50℃、萃取压力30MPa下利用超临界二氧化碳处理，处理时间为180min，处理完毕后收集得到脱除咖啡因的产物C。

对比例2

（1）茶叶粗粉碎，将茶叶粉碎至10目；

（2）将步骤（1）得到的粉碎后的茶叶与纯净水混合，纯净水的用量为茶叶质量的35%，将所述含有茶叶和纯净水的混合体置于常温的环境下70s，得到混合物A；

（3）向混合物A中加入10%的浓度为70%的乙醇，置于常温的环境下混合均匀，得到混合物B；

对比例3

（1）茶叶粗粉碎，将茶叶粉碎至10目；

（2）将步骤（1）得到的粉碎后的茶叶与纯净水和乙醇混合，纯净水的用量为茶叶质量的80%，乙醇浓度为50%，用量为茶叶量的15%，将所述含有茶叶和纯净水、乙醇充分的混合；

（3）超临界萃取，将混合物B放入到超临界二氧化碳萃取釜中，在萃取温度50℃、萃取压力30MPa下利用超临界二氧化碳处理，处理时间为40min，处理完毕后收集得到脱除咖啡因的产物C。

对比例4

茶叶加沸水浸提30min，茶叶与水质量比为1:17，过0.45μm孔径的滤膜，滤液浓缩上样到填充好的葡,聚糖凝胶LH-20柱子，然后用20wt％的乙醇溶液以0.8BV/h的流速洗脱至流出1.5BV洗脱液，然后改用65wt％的乙醇溶液以0.8BV/h的流速继续洗脱，收集1.5～2BV 的洗脱液，洗脱液浓缩、真空冷冻干燥得到产品。

实验结果

1、超临界处理方式对于脱除咖啡因和保留茶多酚的影响。

以实施例1和对比例1为实验对象，验证所述的两种处理方式对于脱除咖啡因和保留茶多酚的影响，结果显示，二者基本都能过有效地脱除咖啡因，处理后的产物C中咖啡因的含量都小于0.2%。然而，对于对比例1而言，在延长了超临界处理时间后，导致了茶多酚和EGCG有一定的损失，经过相同的处理方式，对比例1中的茶多酚含量仅为实施例1的78%，EGCG的含量仅为实施例1的68%，显然对于本发明的方案而言，长时间的超临界处理并不会有利于有效成分的分离和富集。

2、超临界处理前的预处理方式对于EGCG的影响。

以实施例1和对比例2（后续的提取、吸附等处理方式与实施例1相同）为实验对象，验证所述的处理方式对于EGCG含量的影响。结果显示，本发明所述的处理方式更有利于EGCG的富集，避免结构体的转化，而对比例2的EGCG含量为实施例1的51%。

3、本发明的处理方式对于后苦味的影响实验对象。

以实施例1、实施例4和对比例3为实验对象，验证所述的处理方式对于茶叶口感的影响，结果显示，实施例4处理效果最好，处理后基本能够保持鲜爽的苦味特征，即适合于人体饮用的鲜爽口感，实施例1口感略次于实施例4，基本具有鲜爽的口感，但醇厚的口感不如实施例4突出。而对比例3则是后苦涩味较重，口感略差。这可能是由于在改变步骤（2）和（3）的工艺及参数后，在超临界处理后得到茶产物中影响口感的微量成分仍然有一定的残留。

4、本发明咖啡因脱除情况、茶多酚的保留情况

以实施例3为测定对象，测定其经过超临界脱除、吸附处理后的咖啡因脱除情况、茶多酚的保留情况等，茶多酚提取物中茶多酚的含量在99%以上，咖啡因小于0.2%，EGCG在茶多酚提取物中的含量超过了70%，另外EGCG/ECG的比值大于6。特别地，本发明所述的处理方式茶多酚提取率高，本发明的茶多酚提取率能够达到26%（绿茶中茶多酚含量一般为18-32%左右，本发明选用的原料绿茶中茶多酚的含量约为28%），这对于有效地提取茶叶中的茶多酚无疑是较为明显的提高。

而对比例4中的茶多酚含量略低于实施例，达到了96%，但对于EGCG的富集情况，显示比实施例3要低较多，仅仅是对比例的77%左右，同时茶多酚的提取率也仅仅是实施例3的60%左右。

根据以上的测试结果能够看出，本发明的绿茶有效成分的分离方法在去除咖啡因、提高茶多酚的得率和防止EGCG的转化方面具有较好的结果，且经过吸附、提取等处理后，得到的茶多酚提取物纯度高、EGCG含量高，完全满足医药和/或保健品对于茶多酚产品的要求。

Claims

1.一种从绿茶中分离提取有效成分的制备方法，其特征在于包括如下的步骤：

（1）茶叶粗粉碎，将茶叶粉碎至5-20目；

2.根据权利要求1所述的一种从绿茶中分离提取有效成分的制备方法，其特征在于所述的步骤（3）中乙醇的用量为茶叶质量的10-18%，闷润处理温度为20-25℃，步骤（3）中乙醇的质量浓度为20-30%。

3.根据权利要求1所述的一种从绿茶中分离提取有效成分的制备方法，其特征在于所述的步骤（4）中萃取温度为45-65℃，萃取压力为15-35MPa，萃取时间为15min-150min，或15-50min。

4.根据权利要求1所述的一种从绿茶中分离提取有效成分的制备方法，其特征在于所述的步骤（3）中处理时间为120-200s。

5.根据权利要求1所述的一种从绿茶中分离提取有效成分的制备方法，其特征在于所述的步骤（4）得到脱除咖啡因的茶粉C通过水提、树脂吸附、浓缩和喷雾干燥得到茶多酚提取物。

6.根据权利要求1所述的一种从绿茶中分离提取有效成分的制备方法，其特征在于在所述步骤（4）后还包括如下的步骤：

（6）过滤，除去茶渣杂质；

7.根据权利要求6所述的一种从绿茶中分离提取有效成分的制备方法，其特征在于所述的大孔树脂为AB-8型或HPD-600型大孔树脂。

8.根据权利要求6所述的一种从绿茶中分离提取有效成分的制备方法，其特征在于所述的步骤（7）中吸附流速是每小时2-10倍量柱体积，洗脱的速度是每小时6-20倍量柱体积。