茶多酚的提取和应用研究进展

发布时间：2011-07-06 来源：老农茶网

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　　摘要　茶多酚是一种新型的天然抗氧化剂，在食品加工、医药、日用化工等领域具有重要的应用。茶多酚的提取和应用研究成为国内外开发“绿色工程”的热门课题之一。本文重点论述茶多酚的提取和应用。
　　关键词　茶多酚，提取，天然抗氧化剂，食品添加剂，茶叶化学

Extraction and application of tea polyphenol

Gong Changsheng
(Department of Chemical Engineering,Wuhan Institute of Chemical Technology,430073)

　　Abstract　Tea polyphenol,a new natural antioxidant,has important applications in food industry,medicaments and chemical products for daily use.Its extraction and application,one of hot topics in developing green engineering at home and abroad,are discussed in detail in this article.
　　Key words　tea polyphenol,extraction,natural antioxidant,food additives,tea chemistry

　　茶叶作为中华民族的传统保健饮料已有四五千年的历史。开发茶叶的新用途，开展茶叶的综合利用，尤其是利用低档茶叶或茶叶加工的下脚料来生产高附加值的精细化学品，是一个具有重要意义的研究课题。60年代初，日本科学家发现茶叶提取物中含有一种抗氧化活性成分，各国科学家相继深入研究，证明它是一类多酚化合物，即茶多酚(TP)。
　　茶多酚不仅是一种新型的天然抗氧化剂^［1］，还具有明显的抗衰老、消除人体过剩的自由基，去脂减肥，降低血糖、血脂和胆固醇，预防心血管疾病，抑制肿瘤细胞等药理功能，在食品加工、医药、日用化工等领域具有重要的应用^［2～4］。茶多酚的提取和应用受到国内外的广泛关注^［5～8］，开拓了茶叶化学研究的新领域，发展以农副产物为原料的精细化学品，开发“绿色技术”，发展“绿色工程”已成为热门课题。

1　茶多酚的组成和性质

　　茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称。为白色无定形粉末，易溶于水，可溶于乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯，不溶于氯仿。绿茶中茶多酚的含量较高，占其质量的15%～30%。茶多酚类物质大致可分为6种^［8］：黄烷醇类，4-羟基黄烷醇类，花色苷类，黄酮类，黄酮醇类和酚酸类。其中以黄烷醇类(主要是儿茶素类化合物)最为重要，占茶多酚总量的60%～80%。其次是黄酮类，其它酚类物质含量比较少。
　　儿茶素类化合物是茶多酚的主要成分，其结构式可表示为

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　　若R₁=OH， 14-2.gif (1064 bytes) ，则为左旋-表没食子儿茶素没食子酸酯(L-EGCG)；
　　R₁=OH，R₂=H，则为左旋-表没食子儿茶素(L-EGC)；
　　R₁=H， 14-3.gif (856 bytes) 则为左旋-表儿茶素没食子酸酯(L-ECG)；
　　R₁=H，R₂=H，则为左旋-表儿茶素(L-EC)。
　　儿茶素类化合物的基本结构均为2-连(或邻)苯酚基苯并吡喃衍生物，正是这种结构中具有连或邻苯酚基，作为抗氧化剂的活性就高于一般非酚类或单酚羟基类抗氧化剂。其等摩尔浓度的抗氧化能力依次为L-EGCG＞L-EGC＞L-ECG＞L-EC。从茶叶中提取的茶多酚抗氧化剂是这些儿茶素的混合物。其抗氧化性优于丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)等。国内外学者对茶多酚进行了急性毒性、亚急性毒性和各种药理实验研究，结果表明茶多酚安全无毒。

2　茶多酚的提取方法

2.1　有机溶剂萃取法^{［6，9，10］}
　　溶剂萃取法提取茶多酚的工艺流程见图1。首先将绿茶叶(或茶叶末)用热水或85%乙醇溶液浸提3次，合并滤液。滤液经真空浓缩，所得的浓缩液用氯仿萃取，脱除其中的咖啡碱和色素等，进而回收咖啡碱。水层用乙酸乙酯进行萃取，得到含有茶多酚的乙酸乙酯溶液。经真空浓缩、干燥，得到茶多酚粗品，并回收乙酸乙酯溶剂。粗茶多酚经过凝胶柱层析等精制提纯，得到茶多酚精品。该法工艺技术比较简单，对TP的提取率为10%～15%。但是有机溶剂用量多。溶剂回收设备及所消耗的能量比较大。

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图1　有机溶剂萃取法提取茶多酚工艺流程

2.2　离子沉淀提取法^{［11～13］}
　　离子沉淀法提取茶多酚的工艺流程如图2。将绿茶叶(或茶叶末)用热水或乙醇溶液浸提，过滤。在滤液中加入沉淀剂使TP沉淀。不同沉淀剂使TP沉淀完全的最低pH值和TP的提取率见表1^［13］。过滤，滤液用于提取咖啡碱。沉淀用稀H₂SO₄转溶，转溶液用乙酸乙酯萃取，得到含TP的乙酸乙酯溶液。经真空浓缩干燥得到茶多酚。该法的特点是减少了有机溶剂的使用量，所得产品中茶多酚含量较高，可达95%以上^{［11，13］}。但是工艺操作控制比较严格，废渣、废液处理量较大。

表1　不同沉淀剂的提取率和沉淀最低pH值

沉淀剂	Al³⁺	Zn²⁺	Fe³⁺	Mg²⁺	Ba²⁺	Ca²⁺
最低pH值	5.1	5.6	6.6	7.1	7.6	8.5
提取率/%	10.5	10.4	8.8	8.1	7.4	7.0

　　注：表中数据为10次结果的平均值。

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图2　离子沉淀提取茶多酚工艺流程

2.3　吸附分离提取法^［7，14］
　　吸附分离法提取茶多酚的工艺流程见图3。将绿茶叶(或茶叶末)加热水浸提3次，合并提取液。茶叶提取液通过高分子吸附剂进行吸附，然后用90%乙醇溶液洗脱，使吸附剂上吸附的TP脱附于乙醇中，经减压蒸馏回收乙醇。浓缩液经真空干燥或喷雾干燥得到茶多酚。该法工艺技术简单，能耗低，但需要对TP选择性强的高吸附量的吸附剂。
　　此外，还有低温纯化酶提取法^［7］，盐析法^［15］等。

3　茶多酚的用途

3.1　在食品加工中的应用
　　茶多酚是一种新型的天然抗氧化剂，其抗氧化作用在于儿茶素分子结构中酚性羟基特有供氢体的活性，能与脂肪酸在自动氧化过程中产生的游离基结合，中断脂肪酸氧化的连锁反应，抑制氢过氧化物的形成，达到抗氧得鲜的目的。而且茶多酚的抗氧化性能比BHA、BHT高2～3倍，且安全无毒。一些国家正试图用茶多酚替代BHA、BHT、TBHQ等合成抗氧化剂。1991年7月我国食品添加剂标准化技术委员会批准将茶多酚正式列为食品添加剂。茶多酚可广泛应用于动植物油脂、油基食品、焙烤食品、糕点、乳制品、肉制品、水产品等作为抗氧保鲜剂。

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图3　吸附分离法提取茶多酚工艺流程

3.2　在医药保健中的应用
　　现代医学研究认为，人体内过量的自由基是引起人体衰老、致病、致癌的重要因素之一，而茶多酚能清除人体内过剩的活性自由基，提高人体抗衰老、抗辐射、抗肿瘤的能力^［3，4］。实验表明，茶多酚中儿茶素类化合物对O^-₂、OH自由基的清除率达到98%以上，清除速率常数在10⁹与10¹⁴数量级，对活细胞(PMN)产生的氧自由基的综合清除效果优于维生素E和维生素C^［16］。茶多酚还有去脂减肥，降低胆固醇和血糖、血脂，防止动脉粥样硬化，预防心血管疾病等多种药理功能。因此，目前国内外正研究将茶多酚制成医疗保健药品，以提高人体的抗衰老、增强免疫能力和新陈代谢作用。
3.3　在日用化学品中的作用
　　由于茶多酚具有明显的“三抗”(抗衰老、抗辐射、抗肿瘤)作用，消除过剩自由基、抑菌抗毒、消除异味等，而且是安全无毒的天然制成品，因此，在日用化学品尤其在保健化妆品中具有重要的应用。
　　此外，利用茶多酚的强还原性和消除