CN110652007A - 一种制备茶黄素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制备茶黄素的方法，其特征在于包括如下步骤：1）多酚氧化酶乳化液的制备：2）茶多酚醇溶液的制备；3）按1∶0.5～2.0的质量比，将多酚氧化酶乳化液和茶多酚醇溶液混合均匀，调节pH值至4.0～6.5，于25～35℃，并按0.5～2个单位/min的量通入空气或氧气，发酵20～80min；4）静置2～5h，取上层液，过滤，浓缩，用纯净水稀释至固型物为3%～6%；5）层析，洗脱，浓缩，干燥。使茶黄素发酵合成率高，易于纯化，且无残留，安全可靠，工艺简单，大幅度降低茶黄素的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备茶黄素的方法，属于生物技术领域。
技术背景
茶黄素(theaflavins，TFs)最早是由Roberts E.A.H(1957)发现的，是多酚类物质氧化形成的一种能溶于乙酸乙酯呈橙黄色、并具有苯并卓酚酮结构的化合物的总称。现已明确结构的茶黄素组分有25种，其中的主要成分有：茶黄素 (theaflavin，TF)、茶黄素-3-单没食子酸酯(theaflavin-3-gallate，TF-3-G)、茶黄素-3’-单没食子酸酯(theaflavin-3’- gallate，TF-3’-G)和茶黄素-3,3’-双没食子酸酯(theaflavin- 3,3’-gallate，TF-3,3’-G)和表茶黄棓灵-3-没食子（epitheaflagallin-3-gallate，TF4）等。红茶中的茶黄素含量一般为0.3%～1.5%，它们是红茶中的主要成分，对红茶的色香味及品质起着决定性的作用，能让红茶汤色“亮”，具有较好的口感、香味和鲜爽度，被誉为茶叶中的“软黄金”，且安全性高。茶黄素不仅是红茶的重要品质成分，而且具有多种与人体健康有关的潜在功效，如抗氧化、防癌抗癌、降血脂、预防心血管疾病、抗糖尿病、抗菌、抗病毒等，此外，茶黄素还是化妆品、食品的天然着色剂。因而受到国内外广泛关注，并成为研究热点。
目前，制备茶黄素的方法大致有三种：萃取法、化学氧化法、酶促氧化法。萃取法：由于茶黄素在红茶中含量低微，因而从红茶中直接提取、纯化茶黄素的难度大，且得率低。化学氧化法：需要使用大量的铁氰化钾、三氧化铁、氧化镁以及酸碱等化学试剂，环境污染严重，需要投入更多的污水处理费用，并且由于化学法缺乏底物专一性，副产品复杂，产品纯度、安全性受到限制。酶促氧化法反应条件温和、可控性强，能避免上述两种方法的弊端，但酶促氧化是一种比较合适的方法，主要分为单液相发酵、双液相发酵，其中的“双液相发酵” 是指在发酵液中加入一种新的、与水不相溶的乙酸乙酯油相，双液相发酵与单液相发酵相比，在好氧性发酵中以及在提高传质与发酵产率中具有很大的优越性，然而，乙酸乙酯的残留限制了使用及出口，不能满足客户需求；而单液相发酵则存在转化率低，纯化难度大，产品纯度低的问题，进而限制了其在产品中的应用。因此有必要对现有技术加以改进。
发明内容
本发明目的在于提供一种无残留、转化率高、易于纯化、成本低的茶黄素制备方法。
本发明通过下列技术方案完成：一种制备茶黄素的方法，其特征在于包括如下步骤：
1）多酚氧化酶乳化液的制备：将茶鲜叶或者含外源酶的植物粉碎成泥，加入到盐液中，使茶鲜叶或者含外源酶的植物的量是盐液质量的10%～60%，再加入茶鲜叶量或者含外源酶植物量的0.02‰～0.2‰的交联聚乙烯吡咯烷酮（PVPP），混合乳化5～20min，得多酚氧化酶乳化液；
2）茶多酚醇溶液的制备：在醇液中加入茶液，使茶液中的茶多酚量是醇液质量的1%～4%，混合均匀，得茶多酚醇溶液；
3）按1∶0.5～2.0的质量比，将步骤1）的多酚氧化酶乳化液和步骤2）的茶多酚醇溶液混合均匀，用柠檬酸溶液调节溶液pH值至4.0～6.5，加热至25～35℃，并按0.5～2个单位/min的量通入空气或氧气，以60～150r/min的转速搅拌、发酵20～80min，得发酵液；
4）将步骤3）的发酵液静置2～5h，取上层液，过滤，浓缩，在浓缩液中加入纯净水稀释溶解至固型物为3%～6%，得稀释液；
5）将步骤4）的稀释液以0.5～2.0BV/h的流速上层析柱，以1～3BV/h洗脱流速，分别用纯净水、质量浓度为15%～35%的乙醇洗脱3～5个柱体积BV，再用质量浓度为60%～80%的乙醇以1～2BV/h洗脱流速洗脱2～4个柱体积BV，收集质量浓度为60%～80%的乙醇洗脱液，加入适量食品级抗氧化剂后,经截留分子量为100～500Da的膜进行浓缩或减压浓缩，浓缩液经真空冷冻干燥或真空干燥或喷雾干燥，得高纯度茶黄素。
所述步骤1）的盐液通过下列方法配制：在纯净水中加入盐至盐的质量浓度为10～50%，搅拌至盐完全溶解；其中盐为下列中的一种：(NH4)2 SO4、NaH2PO4、K2CO3、Na2 SO4、K2HPO4、Na2CO3、CaCl2、KH2PO4、NaCl；优选：(NH4)2 SO4或K2HPO4，使盐在水中的溶解度较大，且价格低廉。
所述步骤2）的醇液通过下列方法配制：在纯净水中加入醇至醇体积分数v/v为30～70%，其中醇为下列中的一种：乙醇、聚乙二醇2000、正丙醇、正丁醇；优选乙醇。
所述步骤1）的含外源酶的植物为：苹果、梨、葡萄、香蕉、蓝莓、枇杷、菠萝、西瓜、橘子、橙子、桃、西瓜、芒果、猕猴桃、柿子中的一种或几种水果，且几种的配比是任意的；或者是茄子、西红柿、莲藕、马铃薯、红薯、菠菜、南瓜、山药、胡萝卜、芋头中的一种或几种蔬菜，且几种的配比是任意的；或者是四季豆、大豆中的一种豆类；或者是小米、玉米、小麦、大麦、荞麦中的一种或几种谷物；或者是木犀科连翘属落叶灌木金钟叶片。
所述步骤2）的茶液为绿茶提取液或者市购的茶多酚溶液，其中绿茶提取液经过下列方法制备：
茶叶粉碎至过20～50目筛，按1∶10～20的料液质量比加入纯净水，于70～95℃温度下，提取30～90min，提取液降温至25～45℃，用分子量为30万Da的澄清膜进行澄清后，再经反渗透浓缩,得绿茶提取液。
所述步骤5）的层析柱填料为: 大孔树脂D130、AB-8、D101、NKA-9、HPD300中的一种或几种，或者为MCI树脂；优选大孔树脂D101、NKA-9、HPD300或MCI树脂。
所述步骤5）的抗氧化剂为抗坏血酸，其加入量为：每1Kg洗脱液加入30～50mg抗坏血酸。
所述步骤5）的膜优选截留分子量为150～300Da的膜；干燥优选真空冷冻干燥。
为方便携带及食用、饮用，可将茶黄素产品制成粉剂、液剂、片剂、胶囊、丸剂、混悬剂等制剂；其中液剂中的茶黄素含量为0.3～1.2g/L，优选0.40～0.8g/L，茶黄素浓度太高，涩味太重，绝大多数人难以接受，茶黄素浓度太低，达不到保健效果；液剂的溶液为纯净水，或者为适量浓度的果汁、牛乳或羊乳汁、或含有二氧化碳气体的碳酸饮料。
可在本发明制得的茶黄素中添加适量的常规食品学辅料或/和药剂学辅料，按常规方法制成含茶黄素的食品、保健品，其剂型是方便携带及食用、饮用的粉剂、溶液剂、片剂、胶囊、丸剂；所述辅料为麦芽糊精、蔗糖、乳糖、半乳糖、玉米淀粉、明胶、微晶纤维素、微粉硅胶、羧甲基纤维素等载体或赋形剂。
为使制剂中的茶黄素更稳定，可添加适量食品级抗氧化剂如抗坏血酸。
可在茶黄素中添加适量的食品级亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、维生素C等。
本发明具有下列优点和效果：采用上述方案，使茶黄素发酵合成率高，易于纯化而得到高纯度茶黄素，且无残留，安全可靠，工艺简单，大幅度降低茶黄素的生产成本，为茶黄素的工业化生产提供技术支持。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明更加容易理解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。以下实施例仅用于阐述本发明，而本发明的保护范围并不仅仅局限于以下实例。凡基于上述发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种制备茶黄素的方法，其特征在于包括如下步骤：
1）多酚氧化酶乳化液的制备：将茶鲜叶粉碎成泥，加入到盐液中，使茶鲜叶的量是盐液质量的10%，再加入茶鲜叶量的0.02‰的交联聚乙烯吡咯烷酮（PVPP），混合乳化5min，得多酚氧化酶乳化液；
所述盐液通过下列方法配制：在纯净水中加入(NH4)2 SO4至(NH4)2 SO4的质量浓度为10%，搅拌至(NH4)2 SO4完全溶解，(NH4)2 SO4在水中的溶解度较大；
2）茶多酚醇溶液的制备：在醇液中加入茶液，使茶液中的茶多酚的量是醇液质量的1%，混合均匀，得茶多酚醇溶液；
所述醇液通过下列方法配制：在纯净水中加入乙醇至乙醇体积分数v/v为30%；
所述茶液为绿茶提取液，经过下列方法制备：茶叶粉碎至过20目筛，按1∶10的料液质量比加入纯净水，于70℃温度下，提取90min，提取液降温至25℃，用分子量为30万Da的澄清膜进行澄清后，再经反渗透浓缩,得绿茶提取液；
3）按1∶0.5的质量比，将步骤1）的多酚氧化酶乳化液和步骤2）的茶多酚醇溶液混合均匀，用柠檬酸溶液调节溶液pH值至4.0，加热至25℃，并按0.5个单位/min的量通入氧气，以60r/min的转速搅拌、发酵20min，得发酵液；
4）将步骤3）的发酵液静置2h，取上层液，过滤，浓缩的同时回收乙醇，在浓缩液中加入纯净水稀释溶解至固型物为3%，得稀释液；
5）将步骤4）的稀释液以0.5 BV/h的流速上填料为大孔树脂中的D101的层析柱，以1BV/h洗脱流速，分别用纯净水、质量浓度为15%的乙醇洗脱3个柱体积BV，再用质量浓度为60%的乙醇以1 BV/h洗脱流速洗脱2个柱体积BV，收集质量浓度为60%的乙醇洗脱液，按1Kg洗脱液加入30mg的量，加入抗坏血酸,经截留分子量为150Da的膜进行浓缩，浓缩液经常规真空冷冻干燥，得高纯度茶黄素。
将所得茶黄素按0.2g/袋的量直接装袋即可。或者将所得茶黄素按常规制成片剂、胶囊或丸剂。
实施例2
一种制备茶黄素的方法，其特征在于包括如下步骤：
1）多酚氧化酶乳化液的制备：将菠萝、桃和芒果按1∶1∶1的量粉碎成泥，加入到盐液中，使菠萝、桃和芒果泥的量是盐液质量的60%，再加菠萝、桃和芒果泥量的0.2‰的交联聚乙烯吡咯烷酮（PVPP），混合乳化20min，得多酚氧化酶乳化液；
所述盐液通过下列方法配制：在纯净水中加入K2HPO4至K2HPO4的质量浓度为50%，搅拌至K2HPO4完全溶解；
2）茶多酚醇溶液的制备：在醇液中加入市购的茶多酚溶液，使茶多酚的量是醇液质量的4%，混合均匀，得茶多酚醇溶液；
所述醇液通过下列方法配制：在纯净水中加入聚乙二醇2000至其体积分数v/v为70%；
3）按1∶2.0的质量比，将步骤1）的多酚氧化酶乳化液和步骤2）的茶多酚醇溶液混合均匀，用柠檬酸溶液调节溶液pH值至6.5，加热至35℃，并按2个单位/min的量通入空气，以150r/min的转速搅拌、发酵20min，得发酵液；
4）将步骤3）的发酵液静置5h，取上层液，过滤，浓缩，在浓缩液中加入纯净水稀释溶解至固型物为6%，得稀释液；
5）将步骤4）的稀释液以2 BV/h的流速上填料为MCI树脂的层析柱，以3 BV/h洗脱流速，分别用纯净水、质量浓度为35%的乙醇洗脱5个柱体积BV，再用质量浓度为80%的乙醇以2BV/h洗脱流速洗脱4个柱体积BV，收集质量浓度为80%的乙醇洗脱液，按1Kg洗脱液加入50mg的量加入抗坏血酸,经截留分子量为500Da的膜进行浓缩，浓缩液经常规喷雾干燥，得高纯度茶黄素。
取茶黄素120克、麦芽糊精72g，亚硫酸氢钠1g，混合均匀，充氮包装，0.2g/袋。也可按常规制成片剂、胶囊、丸剂。
实施例3
一种制备茶黄素的方法，其特征在于包括如下步骤：
1）多酚氧化酶乳化液的制备：将相同比例的马铃薯、红薯、菠菜、南瓜、山药粉碎成混合泥，加入到盐液中，使混合泥的量是盐液质量的30%，再加入茶鲜叶或者含外源酶的植物量的0.1‰的交联聚乙烯吡咯烷酮（PVPP），混合乳化10min，得多酚氧化酶乳化液；
所述盐液通过下列方法配制：在纯净水中加入NaCl至NaCl的质量浓度为25%，搅拌至NaCl完全溶解；
2）茶多酚醇溶液的制备：在醇液中加入茶液，使茶液中的茶多酚的量是醇液质量的2%，混合均匀，得茶多酚醇溶液；
所述醇液通过下列方法配制：在纯净水中加入正丙醇至正丙醇体积分数v/v为50%；
所述茶液为绿茶提取液，经过下列方法制备：茶叶粉碎至过50目筛，按1∶20的料液质量比加入纯净水，于90℃温度下，提取50min，提取液降温至45℃，用分子量为30万Da的澄清膜进行澄清后，再经反渗透浓缩,得绿茶提取液；
3）按1∶1.5的质量比，将步骤1）的多酚氧化酶乳化液和步骤2）的茶多酚醇溶液混合均匀，用柠檬酸溶液调节溶液pH值至5.5，加热至30℃，并按1个单位/min的量通入氧气，以90r/min的转速搅拌、发酵50min，得发酵液；
4）将步骤3）的发酵液静置4h，取上层液，过滤，浓缩的同时回收正丙醇，在浓缩液中加入纯净水稀释溶解至固型物为5%，得稀释液；
5）将步骤4）的稀释液以0.5～2.0BV/h的流速上填料为大孔树脂NKA-9的层析柱，以2BV/h洗脱流速，分别用纯净水、质量浓度为25%的乙醇洗脱4个柱体积BV，再用质量浓度为70%的乙醇以1 BV/h洗脱流速洗脱3个柱体积BV，收集质量浓度为70%的乙醇洗脱液，按1Kg洗脱液加入40mg的量加入抗坏血酸,经常规减压浓缩，浓缩液经真空干燥，得高纯度茶黄素。
取茶黄素加入到纯净水中，至其含量为0.7g/L，再加入常规量的蔗糖，并按常规灭菌后罐装，100g/瓶，得茶黄素饮料。
也可在常规果汁饮料或牛奶中，按0.4g/L的量加入茶黄素，并按常规罐装后得茶黄素果汁饮料或茶黄素牛奶。
实施例4
一种制备茶黄素的方法，其特征在于包括如下步骤：
1）多酚氧化酶乳化液的制备：将将相同质量比的大豆、玉米、小麦、芋头粉碎成混合泥，加入到盐液中，使混合泥的量是盐液质量的20%，再加入茶鲜叶或者含外源酶的植物量的0.08‰的交联聚乙烯吡咯烷酮（PVPP），混合乳化15min，得多酚氧化酶乳化液；
所述盐液通过下列方法配制：在纯净水中加入K2CO3至K2CO3的质量浓度为35%，搅拌至K2CO3完全溶解；
2）茶多酚醇溶液的制备：在醇液中加入茶液，使茶液中的茶多酚的量是醇液质量的3%，混合均匀，得茶多酚醇溶液；
所述醇液通过下列方法配制：在纯净水中加入正丁醇至正丁醇体积分数v/v为40%；
所述茶液为绿茶提取液，经过下列方法制备：茶叶粉碎至过40目筛，按1∶15的料液质量比加入纯净水，于85℃温度下，提取70min，提取液降温至35℃，用分子量为30万Da的澄清膜进行澄清后，再经反渗透浓缩,得绿茶提取液；
3）按1∶1.2的质量比，将步骤1）的多酚氧化酶乳化液和步骤2）的茶多酚醇溶液混合均匀，用柠檬酸溶液调节溶液pH值至5.0，加热至28℃，并按1个单位/min的量通入氧气，以120r/min的转速搅拌、发酵40min，得发酵液；
4）将步骤3）的发酵液静置4h，取上层液，过滤，浓缩，在浓缩液中加入纯净水稀释溶解至固型物为5%，得稀释液；
5）将步骤4）的稀释液以1.6 BV/h的流速上填料为大孔树脂HPD300的层析柱，以2 BV/h洗脱流速，分别用纯净水、质量浓度为25%的乙醇洗脱4个柱体积BV，再用质量浓度为70%的乙醇以1 BV/h洗脱流速洗脱3个柱体积BV，收集质量浓度为70%的乙醇洗脱液，按1Kg洗脱液加入45mg的量加入抗坏血酸,经常规减压浓缩，浓缩液经真空干燥，得高纯度茶黄素。
在常规果汁饮料或牛奶中，按0.3g/L的量加入茶黄素，并按常规罐装后得茶黄素果汁饮料或茶黄素牛奶。
对比例1，用与实施例1相同的绿茶，按常规的单水相进行常发酵，得到茶黄素，其茶黄素合成率、含量见下表。
对比例2，用与实施例3相同的绿茶，按常规的水、乙酸乙酯油相进行常规双液相发酵，得到茶黄素，其茶黄素合成率、含量见下表。
实施例2、3、4和对比例1、2的茶黄素合成率、茶黄素含量见下表：
茶黄素合成率、茶黄素含量比较表
Claims (7)
1.一种制备茶黄素的方法，其特征在于包括如下步骤：
1）多酚氧化酶乳化液的制备：将茶鲜叶或者含外源酶的植物粉碎成泥，加入到盐液中，使茶鲜叶或者含外源酶的植物的量是盐液质量的10%～60%，再加入茶鲜叶量或者含外源酶植物量的0.02‰～0.2‰的交联聚乙烯吡咯烷酮（PVPP），混合乳化5～20min，得多酚氧化酶乳化液；
2）茶多酚醇溶液的制备：在醇液中加入茶液，使茶液中的茶多酚量是醇液质量的1%～4%，混合均匀，得茶多酚醇溶液；
3）按1∶0.5～2.0的质量比，将步骤1）的多酚氧化酶乳化液和步骤2）的茶多酚醇溶液混合均匀，用柠檬酸溶液调节溶液pH值至4.0～6.5，加热至25～35℃，并按0.5～2个单位/min的量通入空气或氧气，以60～150r/min的转速搅拌、发酵20～80min，得发酵液；
4）将步骤3）的发酵液静置2～5h，取上层液，过滤，浓缩，在浓缩液中加入纯净水稀释溶解至固型物为3%～6%，得稀释液；
5）将步骤4）的稀释液以0.5～2.0BV/h的流速上层析柱，以1～3BV/h洗脱流速，分别用纯净水、质量浓度为15%～35%的乙醇洗脱3～5个柱体积BV，再用质量浓度为60%～80%的乙醇以1～2BV/h洗脱流速洗脱2～4个柱体积BV，收集质量浓度为60%～80%的乙醇洗脱液，加入适量食品级抗氧化剂后,经截留分子量为100～500Da的膜进行浓缩或减压浓缩，浓缩液经真空冷冻干燥或真空干燥或喷雾干燥，得高纯度茶黄素。
2.如权利要求1所述的制备茶黄素的方法，其特征在于所述步骤1）的盐液通过下列方法配制：在纯净水中加入盐至盐的质量浓度为10～50%，搅拌至盐完全溶解；其中盐为下列中的一种：(NH4)2 SO4、NaH2PO4、K2CO3、Na2 SO4、K2HPO4、Na2CO3、CaCl2、KH2PO4、NaCl。
3.如权利要求1所述的制备茶黄素的方法，其特征在于所述步骤2）的醇液通过下列方法配制：在纯净水中加入醇至醇体积分数v/v为30～70%，其中醇为下列中的一种：乙醇、聚乙二醇2000、正丙醇、正丁醇。
4.如权利要求1所述的制备茶黄素的方法，其特征在于所述步骤1）的含外源酶的植物为：苹果、梨、葡萄、香蕉、蓝莓、枇杷、菠萝、西瓜、橘子、橙子、桃、西瓜、芒果、猕猴桃、柿子中的一种或几种水果，且几种的配比是任意的；或者是茄子、西红柿、莲藕、马铃薯、红薯、菠菜、南瓜、山药、胡萝卜、芋头中的一种或几种蔬菜，且几种的配比是任意的；或者是四季豆、大豆中的一种豆类；或者是小米、玉米、小麦、大麦、荞麦中的一种或几种谷物；或者是木犀科连翘属落叶灌木金钟叶片。
5.如权利要求1所述的制备茶黄素的方法，其特征在于所述步骤2）的茶液为绿茶提取液或者市购的茶多酚溶液，其中绿茶提取液经过下列方法制备：茶叶粉碎至过20～50目筛，按1∶10～20的料液质量比加入纯净水，于70～95℃温度下，提取30～90min，提取液降温至25～45℃，用分子量为30万Da的澄清膜进行澄清后，再经反渗透浓缩,得绿茶提取液。
6.如权利要求1所述的制备茶黄素的方法，其特征在于所述步骤5）的层析柱填料为:大孔树脂D130、AB-8、D101、NKA-9、HPD300中的一种或几种，或者为MCI树脂。
7.如权利要求1所述的制备茶黄素的方法，其特征在于所述步骤 5）的抗氧化剂为抗坏血酸，其加入量为：每1Kg洗脱液加入30～50mg抗坏血酸。
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