CN113913479A - 水果酶源发酵制备茶黄素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水果酶源发酵制备茶黄素的方法，该方法包括以下步骤：步骤一：茶多酚溶液配制；步骤二：水果榨汁制备酶液；步骤三：发酵液制备，向茶多酚溶液中添加一定比例的酶液和乙酸乙酯；步骤四：发酵液与发酵罐中一定条件下反应，得茶黄素溶液；步骤五：将上述酯相浓缩回收溶剂后，得茶黄素粗提物；步骤六：以茶黄素粗提物树脂精制得茶黄素溶液；步骤七：茶黄素溶液浓缩后，喷雾干燥得含量86％的茶黄素。本发明工艺步骤简单，设备投入少，在实现连续化的同时可大幅度降低成本，且工艺过程所使用原辅料不会对环境造成污染。
Description
技术领域
本发明涉及技术领域，特别是一种水果酶源发酵制备茶黄素的方法。
背景技术
茶黄素是红茶发酵关键工序中的重要产物，是红茶滋味和汤色的主要品质成分。茶黄素是茶多酚经多酚氧化酶氧化聚合形成的一类能溶于乙酸乙酯、具有苯并卓酚酮结构的化合物。茶黄素含量一般占红茶干物质的0.3％～1.5％，色泽橙红、具收敛性，是影响红茶汤色、滋味强度和鲜爽度的重要成分。
由于红茶原料中茶黄素含量低且含量不稳定(约为0.6-2％)，采用传统方法从红茶中提取、精制茶黄素，所得的茶黄素产品含量低、质量差，且收率低、生产成本高。现有提取方法有化学提取法和酶法提取，其中专利104383125中公开了以化学氧化技术制备茶黄素，引入氧化试剂，后期产生废水不宜处理。
以茶多酚为原料发酵生产茶黄素，原料可控，生产过程的产品质量和得率有保障。目前茶黄素的制备多以茶鲜叶自带的酶为来源，采用固定化酶技术、化学氧化技术等。以上方法存在发酵效率低、茶黄素得率低产物难分离等问题。现有技术中存在以苹果浆、梨浆作为发酵酶，用于茶黄素的提取发酵过程中的报道。但所用酶源并未进行固定化操作，采用此类酶处理，发酵效率低，无法实现连续化工业化生产。目前关于利用水果来源粗酶未经固定化即可实现连续发酵的研究尚未见报道。
发明内容
本发明提供了一种用于解决上述技术问题的水果酶源发酵制备茶黄素的方法。
参见图1，本发明提供了一种水果酶源发酵制备茶黄素的方法，包括以下步骤：
1)以有效成分含量为80～98％的茶多酚配制为质量百分比为2-5％的茶多酚溶液作为发酵原液，将梨或苹果制成酶浆，过滤并在4℃下冷藏处理得到酶液，所得酶液的多酚氧化酶的酶活性为20～30U·ml-1；
2)进行4次发酵：
a、第一次发酵：
物料配制：将1/4体积的所述发酵原液加入到发酵罐中，根据酶活性和茶多酚质量比为930～1000U/g添加酶液，按所加入发酵原液和酶液质量之和与乙酸乙酯体积比为1:1～2加入乙酸乙酯，进行发酵；
发酵操作：发酵温度30～45℃、通气泵的通气量0.1～0.3L/ml·h、搅拌反应20～30min，停止反应；
液相分离：将上层乙酸乙酯层分离，向下层水相中添加乙酸乙酯，乙酸乙酯与水相的体积比为0.5～1：1，搅拌萃取20min后分离上层乙酸乙酯层，合并乙酸乙酯层为第一次发酵的茶黄素溶液，下层为第一次发酵遗留水相备用；
b、第二次发酵：向第一次发酵后遗留的水相中补加乙酸乙酯和1/4体积的所述发酵原液后重复a步骤中的发酵操作和液相分离，得到第二水相和第二乙酸乙酯层；
c、第三次发酵：向第二水相中补加乙酸乙酯和1/4体积的所述发酵原液后重复a步骤中的发酵操作和液相分离，得到第三水相和第三乙酸乙酯层；
d、第四次发酵：向第三水相中补加乙酸乙酯和1/4体积的所述发酵原液后重复a步骤中的发酵操作和液相分离，得到第四水相和第四乙酸乙酯层；
第二～四次发酵时，添加乙酸乙酯的体积与各水相的体积比为1～2：1；萃取时乙酸乙酯和水相体积比0.5～1：1；
合并各次发酵的乙酸乙酯层得茶黄素溶液；
3)对所得茶黄素溶液在5000～8000Pa下减压浓缩5～8h得到茶黄素粗提物，并同时分离回收乙酸乙酯溶液，所述粗提物经过精滤提纯后得到茶黄素，所得茶黄素中茶黄素含量为82～86％，收率85～86％，得率57～69％。
本申请通过将发酵原液分为4份后，分别进行发酵，仅需在第一次发酵中添加酶液，后续发酵过程中无需添加酶液，仅需补充发酵底物和乙酸乙酯即可实现对发酵原液的有效发酵。发酵效率较高，降低酶用量的同时实现连续发酵，并能提高发酵后所得产物中茶黄素的含量、收率和得率。
本发明提供方法采用水果酶源发酵，无需添加缓冲液调节pH过程，无需将酶固定化即可实现连续发酵，且发酵转化率、粗提物含量和纯化后的产品含量效果均较高。
与现有用梨酶源发酵制备茶黄素方法不同，本发明在酶活制备时直接将水果组织榨汁过滤，在其基础上减少用缓冲液浸提的过程，同时通过进行-4℃下冷冻储存处理，一方面能保持酶活，另一方面能促进梨或苹果中所含多酚酶的释放，并配合后续发酵处理操作，获得较高的茶黄素粗提物转化率和含量，相对现有技术中公开的方法效果提高明显。
其次，茶黄素制备过程，现有技术中多需使用固定化酶技术制备茶黄素，固定化操作繁杂，酶活性不稳定，试剂使用种类多。本发明提供方法无需将酶固定化即可实现连续化发酵，比其更简化易操作；相对技术中为提高酶活还需将儿茶素混合物添加多酚氧化酶粗酶后进行发酵，无法实现连续化生产、成本高，且使用大量试剂；本发明工艺步骤简单，设备投入少，无需使用任何酸碱和氧化试剂在实现连续化的同时可大幅度降低成本，且工艺过程所使用原辅料不会对环境造成污染。
采用本发明提供上述方法所得茶黄素合成率可达50～70％，茶黄素粗提物的含量可达48～62％。乙酸乙酯溶液还可回收并再次利用，能有效降低生产成本。
优选的，精滤提纯操作包括以下步骤：
a、采用大孔树脂柱AB-8、D101、XDA-8中的至少一种层析，得到洗脱液；
b、浓缩洗脱液、喷雾干燥操作得到茶黄素产品。
优选的，精滤提纯操作采用大孔树脂柱AB-8或大孔树脂柱D101层析时洗脱液为80％乙醇溶液。
优选的，精滤提纯操作采用大孔树脂柱XDA-8树脂柱层析时，洗脱液为75～80％乙醇溶液。
优选的，喷雾干燥包括以下步骤：对洗脱液浓缩液进行喷雾干燥。
优选的，喷雾干燥条件：进风口温度为160～180℃，出风口温度70-90℃。
具体地该方法包括以下步骤：本发明的目的通过以下技术方案实现：
(1)、茶多酚溶液：80～98％含量茶多酚，加水或乙酸乙酯、40～60℃水浴溶解，配制成2～5％茶多酚溶液。
(2)、酶液制备：水果切块、榨汁后，过滤，检测多酚氧化酶活性10～30U·ml-1，4℃冷藏备用，直接作为发酵酶液。
(3)进行4次发酵：
a、第一次发酵：
物料配制：将1/4体积的所述发酵原液加入到发酵罐中，根据酶活性和茶多酚质量比为930～1000U/g添加酶液，按所加入发酵原液和酶液质量之和与乙酸乙酯体积比为1:1～2加入乙酸乙酯，进行发酵；
发酵操作：发酵温度30～45℃、通气泵的通气量0.1～0.3L/ml·h、搅拌反应20～30min，停止反应；
液相分离：将上层乙酸乙酯层分离，向下层水相中添加乙酸乙酯，乙酸乙酯与水相的体积比为0.5～1：1，搅拌萃取20min后分离上层乙酸乙酯层，合并乙酸乙酯层为第一次发酵的茶黄素溶液，下层为第一次发酵遗留水相备用；
b、第二次发酵：向第一次发酵后遗留的水相中补加乙酸乙酯和1/4体积的所述发酵原液后重复a步骤中的发酵操作和液相分离，得到第二水相和第二乙酸乙酯层；
c、第三次发酵：向第二水相中补加乙酸乙酯和1/4体积的所述发酵原液后重复a步骤中的发酵操作和液相分离，得到第三水相和第三乙酸乙酯层；
d、第四次发酵：向第三水相中补加乙酸乙酯和1/4体积的所述发酵原液后重复a步骤中的发酵操作和液相分离，得到第四水相和第四乙酸乙酯层；
第二～四次发酵时，添加乙酸乙酯的体积与各水相的体积比为1～2：1；萃取时乙酸乙酯和水相体积比0.5～1：1。
合并各次发酵的乙酸乙酯层得茶黄素溶液；
(4)、浓缩：将茶黄素乙酸乙酯溶液减压浓缩，压强设置为5000～8000Pa，在该条件下浓缩5～8h得浓缩膏，即茶黄素粗提物，乙酸乙酯溶液回收利用。
(5)、精制：将茶黄素粗提物加水配制成浓度为2～5％的溶液，大孔树脂柱D101、AB-8和XDA-8层析，分别用20～40％乙醇和60～80％乙醇洗脱，收集洗脱液。
(6)、干燥：将洗脱液分别浓缩，浓缩液喷雾干燥，条件为进风口温度为160～180℃，出风口温度70～90℃。不同乙醇度数洗脱液可获得不同含量茶黄素产品，20～40％乙醇洗脱可得20～40％含量茶黄素，75～80％乙醇洗脱可得80％含量茶黄素。
本发明能产生的有益效果包括：
1)本发明所提供的水果酶源发酵制备茶黄素的方法，从酶源制备方面，本发明所提供的水果酶源发酵制备茶黄素的方法，工艺简单，设备投入少，无需进行酶固定即可实现酶连续发酵，降低成本，且可根据原料用量控制酶添加量，以控制氧化过程和产品质量。该工艺过程不使用酸和碱等化学试剂作为缓冲剂，不会造成环境污染，是一种较环保的生产方法。
2)本发明所提供的水果酶源发酵制备茶黄素的方法，此方法制得的茶黄素合成率为50～70％，茶黄素粗提物中茶黄色含量可达48～62％。粗提物经过树脂精制后茶黄素含量82～86％，最高可达86％，远远高于国标要求(国标要求茶黄素类含量20％、40％和60％)，收率85～86％，得率57～69％。产品外形为橙黄色粉末，易溶于热水，水溶液呈橙黄色。
附图说明
图1为本发明提供的水果酶源发酵制备茶黄素的方法流程示意图；
图2为本发明实施例3中所得终产物的HPLC检测图谱；
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明提供技术方案进行详细说明。
实施例
以下实施例中所用物料如无特殊说明均为市售。
实施例1
称取80％含量的茶多酚20Kg加水1000Kg，配制成2％茶多酚溶液做发酵原液，备用。准备270Kg梨，切块榨汁，过滤后得梨汁为酶液，酶活性20U·ml-1，酶液4℃冷藏备用。
取255Kg茶多酚溶液加入到发酵罐中，根据酶活性和茶多酚质量比1000U/g添加酶液量，即加入现榨梨汁250Kg，混合均匀后，加入质量体积比1：1乙酸乙酯500L。
发酵罐保温30℃、通气泵通气(通气量0.1L/ml·h)、搅拌反应30min，停止反应。静置分层后，分离上层乙酸乙酯层，下层水相加入乙酸乙酯250L萃取20min，静置分层后、分离上层乙酸乙酯层，完成第一次发酵。下层水相继续加入255Kg茶多酚溶液和760L乙酸乙酯，其余发酵条件与第一次发酵一致，进行第二次发酵。第三次和第四次均同上发酵操作，不同之处在于随着发酵原液茶多酚的加入，水相质量递增255Kg。发酵时，乙酸乙酯与水相比例1:1；萃取时，乙酸乙酯与水相比例1:0.5，共发酵四次。最终合并乙酸乙酯层得茶黄素溶液。将茶黄素乙酸乙酯溶液减压浓缩，压强设置为5000Pa，在该条件下浓缩5h得浓缩膏，即茶黄素粗提物22Kg，合成率55％，含量50％。同步乙酸乙酯溶液回收利用。
将茶黄素粗提物加水配制成浓度为2％的溶液，大孔树脂柱AB-8和XDA-8树脂柱联用层析，分别用40％乙醇和60％乙醇洗脱，40％乙醇洗脱液组分干燥处理后得低含量(<40％)茶黄素产品。60％乙醇洗脱液浓缩，浓缩液喷雾干燥，条件为进风口温度为160℃，出风口温度70℃。干燥后得茶黄素产品11.4Kg，含量82％，收率85％，得率57％。而40％乙醇洗脱液组分可直接干燥后得低含量茶黄素产品。
实施例2
称取90％含量茶多酚20Kg加水650Kg，配制成3％茶多酚溶液做发酵原液，备用。准备150Kg苹果，切块榨汁，过滤后得苹果汁为酶液，酶活性30U·ml-1，酶液4℃冷藏备用。
取165Kg茶多酚溶液加入到发酵罐中，根据酶活性和茶多酚质量比1000U/g添加酶液量，即加入现榨梨汁约132Kg，混合均匀后，加入质量体积比1:2的乙酸乙酯600L。
发酵罐保温45℃、通气泵通气(通气量0.3L/ml·h)、搅拌反应20min，停止反应。静置分层后，分离上层乙酸乙酯层，下层水相加入乙酸乙酯300L萃取20min，静置分层后、分离上层乙酸乙酯层，完成第一次发酵。下层水相继续加入165Kg茶多酚溶液和500L乙酸乙酯，其余发酵条件与第一次发酵一致，进行第二次发酵。第三次和第四次均同上发酵操作，不同之处在于随着发酵原液茶多酚的加入，水相质量递增165Kg。发酵时，乙酸乙酯与水相比例1:1；萃取时，乙酸乙酯与水相比例1:0.5，共发酵四次。最终合并乙酸乙酯层得茶黄素溶液。将茶黄素乙酸乙酯溶液减压浓缩，压强设置为8000Pa，在该条件下浓缩8h得浓缩膏，即茶黄素粗提物20.8Kg，茶黄素粗提物合成率50％，含量48％。同时乙酸乙酯溶液回收利用。
将茶黄素粗提物加水配制成浓度为3％的溶液，大孔树脂柱AB-8层析，分别用20％和75％乙醇洗脱，20％乙醇洗脱液组分干燥处理后得低含量(<40％)茶黄素产品。75％乙醇洗脱液，浓缩后喷雾干燥，条件为进风口温度为170℃，出风口温度80℃。干燥后得茶黄素产品14.3Kg，茶黄素含量60％，收率86％，得率71.5％。
实施例3
称取98％含量茶多酚20Kg加乙酸乙酯380L，配制成5％茶多酚溶液做发酵原液，备用。准备170Kg梨，切块榨汁，过滤后得梨汁为酶液，酶活性26U·ml-1，酶液4℃冷藏备用。
取100Kg茶多酚溶液加入到发酵罐中，根据酶活性和茶多酚质量比930U/g，加入现榨梨汁约143Kg混合均匀。
发酵罐保温40℃、通气泵通气(通气量0.1L/ml·h)、搅拌反应30min，停止反应。静置分层后，分离上层乙酸乙酯层，下层水相加入乙酸乙酯150L萃取20min，静置分层后、分离上层乙酸乙酯层，完成第一次发酵。下层水相继续加入150Kg茶多酚溶液，其余发酵条件与第一次发酵一致，进行第二次发酵。第三次和第四次均同上发酵操作，因茶多酚原液以乙酸乙酯溶解配制，所以发酵时无需添加乙酸乙酯；萃取时，水相与乙酸乙酯比例1:1，共发酵四次。最终合并乙酸乙酯层得茶黄素溶液。
将茶黄素乙酸乙酯溶液减压浓缩，压强设置为6000Pa，在该条件下浓缩5h得茶黄素粗提物22.6Kg，茶黄素合成率70％，含量62％。乙酸乙酯溶液回收利用。将茶黄素粗提物加水配制成浓度为2％的溶液，大孔树脂柱D101和AB-8树脂联用层析，分别用40％乙醇和80％乙醇洗脱，40％乙醇洗脱液组分干燥处理后得低含量(<40％)茶黄素产品。收集80％乙醇洗脱液，浓缩后喷雾干燥，条件为进风口温度为180℃，出风口温度90℃。干燥后得茶黄素13.8Kg，含量86％，收率85％，得率69％。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：
所用发酵原液：以茶多酚、乙酸乙酯配制为质量百分比为5％的茶多酚溶液；
在步骤2)中发酵物料配制：取100Kg茶多酚溶液加入到发酵罐中，根据酶活性和茶多酚质量比930U/g添加酶液
发酵操作：
初步发酵：发酵罐保温40℃、通气泵的通气量0.3L/ml·h、搅拌反应30min，停止反应；
静置分层后，分离上层乙酸乙酯层，下层水相加入乙酸乙酯150L萃取20min，静置分层后、分离上层乙酸乙酯层，完成第一次发酵。下层水相继续加入100Kg茶多酚液，其余发酵条件与第一次发酵一致，进行第二次发酵。第三次和第四次均同上发酵操作，因茶多酚原液以乙酸乙酯溶解配制，所以发酵时无需添加乙酸乙酯；萃取时，水相与乙酸乙酯比例1:1，共发酵四次。最终合并各次所得乙酸乙酯层得茶黄素溶液。
对比例1
称取98％含量茶多酚1Kg加水50Kg，配制成2％茶多酚溶液做发酵原液，备用。称取多酚氧化酶0.5Kg，多酚氧化酶酶活性1000U·ml-1加30Kg pH 5.6缓冲液溶解，备用。
将茶多酚溶液和酶液加入到发酵罐中，发酵罐保温30℃、通气泵通气(通气量0.1L/ml·h)、搅拌反应30min，停止反应。加入乙酸乙酯50L萃取30min，静置分层后、分离上层乙酸乙酯层，下层水相继续加入25L乙酸乙酯萃取30min，静置分层后、分离上层乙酸乙酯层。合并乙酸乙酯层浓缩得茶黄素粗提物1.3Kg。茶黄素合成率20％，含量15％。将茶黄素粗提物加水配制成浓度为3％的溶液，大孔树脂柱D101和AB-8树脂联用层析，分别用40％乙醇和80％乙醇洗脱，40％乙醇洗脱液组分干燥处理后得低含量(<40％)茶黄素产品。将80％乙醇洗脱液浓缩，浓缩液干燥后得茶黄素产品156g，含量63％，收率80％，得率15.6％。
对比例2
称取98％含量茶多酚1Kg加水50Kg，配制成2％茶多酚溶液做发酵原液，备用。称取漆酶0.45Kg，酶活性1027U·ml-1加30Kg pH 5.6缓冲液溶解，备用。
将茶多酚溶液和酶液加入到发酵罐中，发酵罐保温30℃、通气泵通气(通气量0.1L/ml·h)、搅拌反应30min，停止反应。加入乙酸乙酯50L萃取30min，静置分层后、分离上层乙酸乙酯层，下层水相继续加入25L乙酸乙酯萃取30min，静置分层后、分离上层乙酸乙酯层。合并乙酸乙酯层浓缩得茶黄素粗提物1.3Kg。茶黄素合成率26％，含量20％。将茶黄素粗提物加水配制成浓度为3％的溶液，大孔树脂柱D101和AB-8树脂联用层析，分别用40％乙醇和80％乙醇洗脱，40％乙醇洗脱液组分干燥处理后得低含量(<40％)茶黄素产品。80％乙醇洗脱液浓缩干燥后得茶黄素产品221g，含量70％，收率85％，得率22％。
对比例3
称取98％含量茶多酚1Kg加水50Kg，配制成2％茶多酚溶液做发酵原液，备用。准备3Kg梨，切块榨汁，过滤后得梨汁为酶液，酶活性25U·ml-1，酶液4℃冷藏备用；称取漆酶0.2Kg，酶活性1027U·ml-1，加13Kg pH 5.6缓冲液溶解，与梨汁混合后备用。
将茶多酚溶液和酶液加入到发酵罐中，发酵罐保温30℃、通气泵通气(通气量0.1L/ml·h)、搅拌反应30min，停止反应。加入乙酸乙酯50L萃取30min，静置分层后、分离上层乙酸乙酯层，下层水相继续加入25L乙酸乙酯萃取30min，静置分层后、分离上层乙酸乙酯层。合并乙酸乙酯层浓缩得茶黄素粗提物1.1Kg。茶黄素合成率45％，含量40％。将茶黄素粗提物加水配制成浓度为3％的溶液，大孔树脂柱D101和AB-8树脂联用层析，分别用40％乙醇和80％乙醇洗脱，收集洗脱液，将80％乙醇洗脱液浓缩干燥后得茶黄素产品556g，含量72％，收率89％，得率50.5％。
对比例4
参考谷记平,刘仲华,黄建安,等.单双液相下不同多酚氧化酶源对酶性合成茶黄素的影响[J].茶叶科学,27(1):7中公开茶黄素制备方法。
以儿茶素为原料，采用冷冻茶鲜叶、苹果和梨为酶源物。其中以苹果和梨为酶源的茶黄素合成率分别为13.3％、18.799％，茶黄素含量分别为18.218％、45.727％。
各实施例及对比例所得结果列于表1中：
表1
本发明实施例3中所得终产物的HPLC检测图谱参见图2，由图2可知，本发明提供方法能有效制备得到茶黄素，其他实施例所得结果与此类似，在此不累述。
由对比例4可知，本申请提供方法所得茶黄素得率较高，所得粗提物中茶黄素含量较高，该方法较适宜提取茶黄素。
由表1可知，采用本申请提供方法能有效提高以茶多酚为原料制得茶黄素的合成率、、含量、得率，能有效利用原料，降低原料浪费比例，同时所用乙酸乙酯可回收利用。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种水果酶源发酵制备茶黄素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)以有效成分含量为80～98％的茶多酚配制为质量百分比为2-5％的茶多酚溶液作为发酵原液，将梨或苹果制成酶浆，过滤并在4℃下冷藏处理得到酶液，所得酶液的多酚氧化酶的酶活性为20～30U·ml-1；
2)进行4次发酵：
a、第一次发酵：
物料配制：将1/4体积的所述发酵原液加入到发酵罐中，根据酶活性和茶多酚质量比为930～1000U/g添加酶液，按所加入发酵原液和酶液质量之和与乙酸乙酯体积比为1:1～2加入乙酸乙酯，进行发酵；
发酵操作：发酵温度30～45℃、通气泵的通气量0.1～0.3L/ml·h、搅拌反应20～30min，停止反应；
液相分离：将上层乙酸乙酯层分离，向下层水相中添加乙酸乙酯，乙酸乙酯与水相的体积比为0.5～1：1，搅拌萃取20min后分离上层乙酸乙酯层，合并乙酸乙酯层为第一次发酵的茶黄素溶液，下层为第一次发酵遗留水相备用；
b、第二次发酵：向第一次发酵后遗留的水相中补加乙酸乙酯和1/4体积的所述发酵原液后重复a步骤中的发酵操作和液相分离，得到第二水相和第二乙酸乙酯层；
c、第三次发酵：向第二水相中补加乙酸乙酯和1/4体积的所述发酵原液后重复a步骤中的发酵操作和液相分离，得到第三水相和第三乙酸乙酯层；
d、第四次发酵：向第三水相中补加乙酸乙酯和1/4体积的所述发酵原液后重复a步骤中的发酵操作和液相分离，得到第四水相和第四乙酸乙酯层；
第二～四次发酵时，添加乙酸乙酯的体积与各水相的体积比为1～2：1；萃取时乙酸乙酯和水相体积比0.5～1：1；
合并各次发酵的乙酸乙酯层得茶黄素溶液；
3)对所得茶黄素溶液在5000～8000Pa下减压浓缩5～8h得到茶黄素粗提物，并同时分离回收乙酸乙酯溶液，所述粗提物经过精滤提纯后得到茶黄素，所得茶黄素中茶黄素含量为82～86％，收率85～86％，得率57～69％。
2.根据权利要求1所述的水果酶源发酵制备茶黄素的方法，其特征在于，所述精滤提纯操作包括以下步骤：
a、采用大孔树脂柱AB-8、D101、XDA-8中的至少一种层析，得到洗脱液；
b、浓缩洗脱液、喷雾干燥操作得到茶黄素产品。
3.根据权利要求2所述的水果酶源发酵制备茶黄素的方法，其特征在于，所述精滤提纯操作采用大孔树脂柱AB-8或大孔树脂柱D101层析时洗脱液为80％乙醇溶液。
4.根据权利要求2所述的水果酶源发酵制备茶黄素的方法，其特征在于，所述精滤提纯操作采用大孔树脂柱XDA-8树脂柱层析时，洗脱液为75～80％乙醇溶液。
5.根据权利要求1所述的水果酶源发酵制备茶黄素的方法，其特征在于，所述喷雾干燥包括以下步骤：对洗脱液浓缩液进行喷雾干燥。
6.根据权利要求1所述的水果酶源发酵制备茶黄素的方法，其特征在于，所述喷雾干燥条件为进风口温度为160～180℃，出风口温度70-90℃。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090298140A1 (en) * | 2006-03-31 | 2009-12-03 | Harsh Pratap Singh | Solid State Matrix, Process of Preparation Thereof, and Process of Preparation of Theaflavins |
| CN102605016A (zh) * | 2012-01-12 | 2012-07-25 | 湖南农业大学 | 高纯茶黄素复合物的制备方法 |
| CN104450822A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-03-25 | 雅安太时生物科技有限公司 | 一种以茶多酚生产废水为原料生产茶黄素的方法 |
| CN104745653A (zh) * | 2013-12-26 | 2015-07-01 | 大塚食品株式会社 | 茶黄素类的制造方法和含有茶黄素类的饮料 |
| CN106472756A (zh) * | 2015-09-02 | 2017-03-08 | 哈尔滨达济仁科技开发有限公司 | 一种含有多酚氧化酶和过氧化物酶的茶饮料制备方法 |
| CN109548908A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-04-02 | 中茶科技(北京)有限公司 | 一种普洱生茶的现代化陈化工艺及标准化产品 |
| CN110652007A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-01-07 | 满山歌茶业(西双版纳)有限公司 | 一种制备茶黄素的方法 |
| CN110669802A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-01-10 | 满山歌茶业(西双版纳)有限公司 | 一种循环利用多酚氧化酶制备茶黄素的方法 |
| CN112553265A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-26 | 南通德诺生物技术有限公司 | 一种酶催化制备茶黄素的方法及其制得的产品 |
-
2021
- 2021-10-22 CN CN202111233915.3A patent/CN113913479B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090298140A1 (en) * | 2006-03-31 | 2009-12-03 | Harsh Pratap Singh | Solid State Matrix, Process of Preparation Thereof, and Process of Preparation of Theaflavins |
| CN102605016A (zh) * | 2012-01-12 | 2012-07-25 | 湖南农业大学 | 高纯茶黄素复合物的制备方法 |
| CN104745653A (zh) * | 2013-12-26 | 2015-07-01 | 大塚食品株式会社 | 茶黄素类的制造方法和含有茶黄素类的饮料 |
| CN104450822A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-03-25 | 雅安太时生物科技有限公司 | 一种以茶多酚生产废水为原料生产茶黄素的方法 |
| CN106472756A (zh) * | 2015-09-02 | 2017-03-08 | 哈尔滨达济仁科技开发有限公司 | 一种含有多酚氧化酶和过氧化物酶的茶饮料制备方法 |
| CN109548908A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-04-02 | 中茶科技(北京)有限公司 | 一种普洱生茶的现代化陈化工艺及标准化产品 |
| CN110652007A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-01-07 | 满山歌茶业(西双版纳)有限公司 | 一种制备茶黄素的方法 |
| CN110669802A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-01-10 | 满山歌茶业(西双版纳)有限公司 | 一种循环利用多酚氧化酶制备茶黄素的方法 |
| CN112553265A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-26 | 南通德诺生物技术有限公司 | 一种酶催化制备茶黄素的方法及其制得的产品 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 谷记平;刘仲华;黄建安;施兆鹏;王桂雪;: "单双液相下不同多酚氧化酶源对酶性合成茶黄素的影响", 茶叶科学, vol. 27, no. 01, 30 March 2007 (2007-03-30), pages 76 - 82 * |
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