CN112110830B

CN112110830B - 一种用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法

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Publication number: CN112110830B
Application number: CN202011025620.2A
Authority: CN
Inventors: 孙建; 龙伟岸; 金慧罡; 殷梦龙; 饶昆; 范水源
Original assignee: Shanghai Nuode Biological Industry Co ltd; Hunan Jinnong Biological Resources Co ltd
Current assignee: Shanghai Nuode Biological Industry Co ltd; Hunan Jinnong Biological Resources Co ltd
Priority date: 2020-09-25
Filing date: 2020-09-25
Publication date: 2023-02-10
Anticipated expiration: 2040-09-25
Also published as: CN112110830A

Abstract

一种用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，包括以下步骤：将车间收集的茶多酚废液加以稀释，调节物料的pH值偏碱性，再进行阳离子交换树脂柱层析处理。本发明操作简单，处理成本低，设备投资少，效率高，对环境无污染；可以有效解决物料调酸出现沉淀的麻烦，进而保证后续茶氨酸制备柱层析过程的稳定、顺畅；茶叶茶氨酸回收率达94%以上，这对改善茶叶茶氨酸产品质量，提升茶氨酸相关产品开发规模和深度有重要意义。

Description

一种用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法

技术领域

本发明涉及一种茶叶中茶氨酸的分离纯化方法，特别是涉及一种茶叶茶氨酸制备前物料的除杂处理方法。

背景技术

2014年7月，茶叶茶氨酸被批准为新食品原料，它是茶叶中含量最为丰富的游离氨基酸，占总游离氨基酸比例50%以上，在茶叶中含量约为1%～2%。这是一种集降血压、改善认知、缓解焦虑和提高免疫力的天然功能因子。

目前，茶氨酸生产，主要有体外酶法合成、茶叶中提取纯化分离、微生物发酵制备和植物组织细胞培养法。其中，从茶叶中提取纯化最直接，并且更能保证茶氨酸原有的天然化学性质和有效、安全的功能属性。

虽然，关于其分离纯化的研究报告很多，但由于实际生产中的诸多工艺难点，比如，前处理繁琐、易氧化、难脱色、不澄清、有异味及回收率低等，都会造成其实际生产成本增高，因此，这一天然活性因子并未得到合理充分的开发和应用。

在茶叶茶氨酸制备生产工艺中，比较常见的方法，是采用酸性阳离子交换树脂层析纯化处理，并且在进行柱层析之前，物料还需要进行调酸处理以保证目标成分能够有效的与树脂上的键合基团进行离子交换以达到吸附目的。但物料在调酸时，会迅速产生大量沉淀，影响目标成分吸附及堵塞层析柱，阻碍此工序顺利进行。这就要求物料调酸前需要进行适当的处理，以降低沉淀杂质带来的严重损害。

现有技术，在对物料前处理中，主要包括絮凝离心（壳聚糖等絮凝剂）、超滤除杂（10000Da）、陶瓷膜过滤等预处理方法。

CN1325468C公开的技术方案，采用壳聚糖溶液作为絮凝剂与物料产生絮凝反应，再通过离心除去沉淀。虽然，壳聚糖有一定絮凝效果，但其价格昂贵，絮凝效果有限，并且增加了离心设备投入，产品生产成本较高。

CN101020649A公开的技术方案，是首先对物料做超滤处理，滤清液再过D301-G大孔吸附树脂进行脱色处理，脱色后的物料经浓缩后再调酸上柱。超滤处理得到的料液虽然澄清度较好，可有效截留大分子杂质，但实际操作过程耗时较长，大孔吸附树脂脱色增加了生产产品工序步骤，直接导致人工、设备及材料等成本增加，且超滤膜和树脂清洗过程也会增大污水处理压力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种操作简单，处理成本低，设备投资少，效率高，对环境无污染的用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，包括以下步骤：将车间收集的茶多酚废液加以稀释，调节物料的pH值至碱性，再经阳离子交换树脂柱层析处理，即成。

进一步，本发明用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，包含以下具体步骤：

（1）物料收集：收集车间生产茶多酚产生的废液；

（2）稀释：将步骤（1）收集的废液用水进行稀释；

（3）调pH值（调减）：将步骤（2）稀释的废液用碱性溶液调pH值＞7，得pH值＞7的物料；

（4）柱层析：将经步骤（3）调pH值的物料上阳离子交换树脂柱进行层析处理，脱盐，收集上柱流出液和水洗液。

所述步骤（4）中收集的上柱流出液和水洗液即为待制备茶氨酸的物料。

所述步骤（1）中，所述生产茶多酚产生废液的过程为：茶叶原料→热水逆流提取→过滤→卧螺离心→精滤→乙酸乙酯萃取→萃取重液回收，得到茶多酚废液。

进一步，步骤（2）中，所述水为纯化水，废液稀释至7.0～8.0 Brix。

进一步，步骤（3）中，所述碱性溶液为NaOH溶液或KOH溶液或氨水，优选NaOH溶液。

进一步，步骤（3）中，所述NaOH溶液或KOH溶液的质量分数为40-55%。

进一步，步骤（3）中，所述pH值=9.0～10.0。

进一步，步骤（4）中，所述阳离子交换树脂的型号为001×7、WA-2或改性732树脂，优选001×7树脂。

进一步，步骤（4）中，控制物料的流速为0.8～1.0BV/h。

进一步，步骤（4）中，物料上柱前，对所述阳离子交换树脂进行清洗处理，处理流程为：先用4% NaOH溶液洗涤，然后水洗至pH 7～8，再用5% HCl溶液酸洗，最后用水洗至pH 6～7。

步骤（4）所得待制备茶氨酸的物料，经调酸、静置后，不会产生明显沉淀，酸性条件下物料均一、稳定，非常适合用作柱层析法制备茶氨酸的原料。

本发明方法可以有效解决物料调酸出现沉淀的麻烦，进而保证后续柱层析过程的稳定、顺畅；而且相比较其他处理方法，本方发明仅仅对上柱物料做调碱、脱盐处理，操作简单；这个过程改变了茶多酚生产废液复杂胶态体系的电化学状态，并且影响某些大分子物质溶解度，调碱后物料稳定、均一，制备茶氨酸时，避免了可能发生的堵柱、树脂板结情况，延长树脂使用寿命。整体而言，此工艺技术便于工业化生产且不用额外增加设备。对解决调酸出现沉淀的麻烦很有效果。经试验验证，茶叶茶氨酸回收率较高（94%以上），经此预处理后制备的茶氨酸产品感官、品质等符合预期，同时低盐（总灰＜3.5%）的特点也让其具有独特的优势，经此处理得到的茶氨酸物料含盐量较低，可制得低盐茶氨酸产品，表现出其独特品质。这对改善茶叶茶氨酸产品质量，提升茶氨酸相关产品开发规模和深度有深远影响。

附图说明

图1为茶叶茶氨酸标品HPLC谱图；

图2为本发明实施例1所得制备茶叶茶氨酸用物料的HPLC谱图；

图3为用本发明实施例1所得制备茶叶茶氨酸用物料所制备的茶氨酸HPLC谱图；

图4为用本发明实施例1所得制备茶叶茶氨酸用物料所制备的茶氨酸样品外观及质量分数0.25%冲泡液外观照片。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明。

各实施例使用的检测糖度用糖度计为ATAGO PAL-1型便携式糖度计；检测pH值用pH计为上海精科PHS-25型数显pH计；使用的阳离子交换树脂为西安蓝晓科技有限公司产001×7树脂。

实施例1

（1）收集车间生产茶多酚产生的废液；

（2）用纯化水将所述废液稀释至浓度7.6Brix（用ATAGO PAL-1型便携式糖度计检测稀释废液浓度，下同）；

（3）再用配制好的NaOH溶液（质量分数50%）调节废液酸碱度（用pH计监测废液pH值，下同）：边搅拌边添加NaOH溶液直至pH值达到10.0，得调碱物料；

（4）取500mL 001×7树脂装于层析柱，清洗完毕后，将所述调碱物料直接上柱；控制上柱流速在450mL/h，共上柱2503g，上柱结束后，用同流速水洗，水洗用量750mL，水洗液并入上柱流出液；上柱流出液和水洗液混合均匀，即为制备茶氨酸用物料。

本实施例1所得制备茶叶茶氨酸用物料的HPLC谱图见图2。

实施例2

（1）收集车间生产茶多酚产生的废液；

（2）用纯化水将所述废液稀释至浓度8.0Brix；

（3）再用配好的KOH溶液（质量分数45%）调节酸碱度：边搅拌边添加KOH溶液直至pH值达到9.7，得调碱物料；

（4）取500mL 001×7树脂装于层析柱，清洗完毕后，将所述调碱物料直接上柱；控制上柱流速在400mL/h，共上柱2507mL，上柱结束后，用同流速水洗，水洗用量750mL，水洗液并入上柱流出液；上柱流出液和水洗液混合均匀，即为制备茶氨酸用物料。

实施例3

（1）收集车间生产茶多酚产生的废液；

（2）用纯化水将所述废液稀释至浓度7.8Brix；

（3）再用配好的NaOH溶液（质量分数50%）调节溶液酸碱度：边搅拌边添加NaOH溶液，直至pH值达到9.5，得调碱物料；

（4）取700mL 001×7树脂装于层析柱，清洗完毕后，将所述调碱物料直接上柱；控制上柱流速在680mL/h，共上柱3502mL，上柱结束后同流速水洗，水洗用量1050mL，水洗液并入上柱流出液。上柱流出液和水洗液混合均匀，即为制备茶氨酸用物料。

利用所述本发明实施例1、2、3所得制备茶氨酸用物料进行茶氨酸柱层析制备试验：

案例1：装填树脂001×7 500mL，酸碱清洗完毕后，水洗至流出液pH 6～7；将以上所述实施例1所得制备茶氨酸用物料用稀盐酸溶液调pH至2.5后，开始上柱，控制流速450mL/h，上柱物料2706g，完毕后水洗至流出液无色且澄清透亮；然后用2mol/L氨水溶液进行解析，流速400mL/h，完毕后水赶800mL；收集氨水解析液和水赶液，于真空度0.08Mpa下减压回收，控制回收温度≤60℃，两次加水回收后浓缩旋干，刮下研磨后即得茶叶茶氨酸粉末。经感官品评，所得茶氨酸样品棕褐色，溶解性较好，0.25%质量分数冲泡液颜色棕黄色，满足预期。理化分析检测，茶氨酸含量有31.2%，总灰3.23%，水不溶灰0.15%，经计算茶氨酸柱层析回收率为94.34%。

本案例制得的茶叶茶氨酸HPLC谱图见图3。本案例所制备的氨酸样品外观及质量分数0.25%冲泡液外观照片见图4（左为氨酸样品外观照片，右为质量分数0.25%冲泡液外观照片）。

案例2：装填树脂001×7 500mL，酸碱清洗完毕后，水洗至流出液pH 6.5；将以上所述实施例2所得制备茶氨酸用物料用稀盐酸溶液调pH至2.3后，开始上柱，控制流速470mL/h，上柱物料2723g，完毕后水洗至流出液无色且澄清透亮；然后用2mol/L氨水溶液进行解析，流速控制在450mL/h，完毕后水赶800mL；收集氨水解析液和水赶液，于真空度0.09Mpa下减压回收，控制回收温度≤60℃，两次加水回收后浓缩旋干，刮下研磨后即得茶叶茶氨酸粉末；经感官品评，所得茶氨酸样品棕褐色，溶解性较好，0.25%质量分数冲泡液颜色棕黄色，满足预期。理化分析检测，茶氨酸含量有30.8%，总灰2.86%，水不溶灰0.22%，经计算茶氨酸柱层析回收率有96.53%。

案例3：装填树脂001×7 1000mL，酸碱清洗完毕后，水洗至流出液pH 6～7；将以上所述实施例3所得制备茶氨酸用物料用稀盐酸溶液调pH至2.8后开始上柱，控制流速920mL/h，上柱物料5420g，完毕后水洗至流出液无色且澄清透亮；然后用2mol/L氨水溶液进行解析，流速控制在900mL/h，完毕后水赶1500mL。收集氨水解析液和水赶液，于真空度0.09Mpa下减压回收，控制回收温度≤60℃，两次加水回收后浓缩旋干，刮下研磨后即得茶叶茶氨酸粉末。经感官品评，所得茶氨酸样品棕褐色，溶解性较好，0.25%质量分数冲泡液颜色棕黄色，满足预期。理化分析检测，茶氨酸含量有31.5%，总灰2.47%，水不溶灰0.15%，经计算茶氨酸柱层析回收率有97.28%。

Claims

1.一种用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：将车间收集的茶多酚废液进行稀释，然后调节物料的pH值偏碱性，再进行阳离子交换树脂柱层析处理；所述茶多酚废液为，以茶叶原料，采用下列工艺生产茶多酚产生的废液：茶叶原料→热水逆流提取→过滤→卧螺离心→精滤→乙酸乙酯萃取→萃取重液回收，得到茶多酚废液。

2.根据权利要求1所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，包含以下具体步骤：

（1）物料收集：收集车间生产茶多酚产生的废液；

（2）稀释：将步骤（1）收集的废液用水进行稀释；

（3）调pH值（调碱）：将步骤（2）稀释的废液用碱性溶液调pH值＞7，得pH值＞7的物料；

（4）柱层析：将步骤（3）所得pH值＞7的物料上阳离子交换树脂柱进行层析处理，脱盐，收集上柱流出液和水洗液。

3.根据权利要求2所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，所述水为纯化水，废液稀释至7.0～8.0 Brix。

4.根据权利要求2或3所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（3）中，所述碱性溶液为NaOH溶液、KOH溶液或氨水。

5.根据权利要求2或3所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（3）中，所述NaOH溶液或KOH溶液的质量分数为40-55%。

6.根据权利要求4所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（3）中，所述NaOH溶液或KOH溶液的质量分数为40-55%。

7.根据权利要求2或3所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（3）中，所述pH值=9.0～10.0。

8.根据权利要求4所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（3）中，所述pH值=9.0～10.0。

9.根据权利要求5所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（3）中，所述pH值=9.0～10.0。

10.根据权利要求2或3所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（4）中，所述阳离子交换树脂的型号为001×7、WA-2或改性732树脂。

11.根据权利要求4所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（4）中，所述阳离子交换树脂的型号为001×7、WA-2或改性732树脂。

12.根据权利要求5所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（4）中，所述阳离子交换树脂的型号为001×7、WA-2或改性732树脂。

13.根据权利要求7所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（4）中，所述阳离子交换树脂的型号为001×7、WA-2或改性732树脂。

14.根据权利要求2或3所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（4）中，控制物料的流速为0.8～1.0BV/h。

15.根据权利要求4所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（4）中，控制物料的流速为0.8～1.0BV/h。

16.根据权利要求5所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（4）中，控制物料的流速为0.8～1.0BV/h。

17.根据权利要求7所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（4）中，控制物料的流速为0.8～1.0BV/h。

18.根据权利要求10所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（4）中，控制物料的流速为0.8～1.0BV/h。

19.根据权利要求2或3所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（4）中，物料上柱前，对所述阳离子交换树脂进行清洗处理，处理流程为：先用4%NaOH溶液洗涤，然后水洗至pH 7～8，再用5% HCl溶液酸洗，最后用水洗至pH 6～7。

20.根据权利要求4所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（4）中，物料上柱前，对所述阳离子交换树脂进行清洗处理，处理流程为：先用4%NaOH溶液洗涤，然后水洗至pH 7～8，再用5% HCl溶液酸洗，最后用水洗至pH 6～7。

21.根据权利要求5所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（4）中，物料上柱前，对所述阳离子交换树脂进行清洗处理，处理流程为：先用4%NaOH溶液洗涤，然后水洗至pH 7～8，再用5% HCl溶液酸洗，最后用水洗至pH 6～7。

22.根据权利要求7所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（4）中，物料上柱前，对所述阳离子交换树脂进行清洗处理，处理流程为：先用4%NaOH溶液洗涤，然后水洗至pH 7～8，再用5% HCl溶液酸洗，最后用水洗至pH 6～7。

23.根据权利要求10所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（4）中，物料上柱前，对所述阳离子交换树脂进行清洗处理，处理流程为：先用4%NaOH溶液洗涤，然后水洗至pH 7～8，再用5% HCl溶液酸洗，最后用水洗至pH 6～7。

24.根据权利要求14所述用于制备茶叶茶氨酸的物料预处理方法，其特征在于，步骤（2）中，步骤（4）中，物料上柱前，对所述阳离子交换树脂进行清洗处理，处理流程为：先用4%NaOH溶液洗涤，然后水洗至pH 7～8，再用5% HCl溶液酸洗，最后用水洗至pH 6～7。