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茶多酚的生产工艺及功能应用.doc

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2024-12-31 12:16

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茶多酚的生产工艺及功能应用林秀玲 P102114621 生科院2010级食品科学与工程1班指导老师：曹竑【摘要】：该文综述了天然氧化剂茶多酚的生产工艺与抗氧化作用机理，作为一种天然抗氧化剂，茶多酚在食品工业、医疗保健、日用化学品等产品方面的应用，并展望了茶多酚的应用前景。【关键字】：茶多酚、天然抗氧化剂、抗氧化机理、应用茶多酚(Tea Polyphenols，TP)是从茶叶中提取的纯天然多酚类物质，又叫茶单宁，茶鞣质，是茶叶中多酚类物质的总称。具有抗氧化、抗癌、抗衰老、防辐射、防腐保鲜、抑菌除臭等多种生理活性1。近年来，茶多酚在油脂、食品、医疗、保健、日用化工和农业等方面均具有广阔的应用前景，尤其在食品贮藏保鲜中的应用与研究已有较多文献和专利报道，与其他添加剂一起混合使用，可以延长食品货架期。1、 TP的生产工艺无论是绿茶、红茶(发酵茶)、乌龙茶(半发酵茶)或者速溶茶，甚至是鲜叶茶，都可以提取茶多酚当然从成本角度考虑以碎茶叶和茶末为原料比较合适茶多酚的制备提取技术主要有溶剂萃取法、离子沉淀法和树脂吸附法大类。此外，还有超临界萃取法、低温纯化酶提取法和盐吸法等1.1溶剂萃取法23溶剂法是我国较早使用的一种方法，也是目前茶多酚企业采用最多的一种方法，其原理是利用茶叶中不同化合物在不同溶剂中的溶解度差异进行分离的。溶剂法提取茶多酚一般工艺流程如下表示。某工业化生产茶多酚采用溶剂法的具体步骤为：绿茶加水浸提2次，第一次加水10倍，温度8085度，时间为1h，第二次加水5倍，温度8085度，时间为30min，过滤合并滤液，浓缩至相对密度1.11.2。浓缩液用乙酸乙酯萃取茶多酚2次，每次萃取时间为5-10min，收集乙酸乙酯萃取液（茶多酚），乙酸乙酯萃取液上塔用水洗脱咖啡因2次，刮板浓缩（转水相）至相对密度1.2左右，茶多酚从有机相转入到水相，同时回收乙酸乙酯，加水蒸发去除乙酸乙酯残留，喷雾干燥。溶剂萃取法流程：茶叶浸提过滤浓缩脱咖啡因乙酸乙酯萃取浓缩（回收乙酸乙酯）水洗转相喷雾干燥茶多酚成品。1.2离子沉淀法45离子沉淀法主要是用钙盐或铝盐沉淀茶多酚以达到与溶液中咖啡碱、多糖及氨基酸等分离的目的。TP的实验室制备步骤为：称取30og中低档绿茶末，加入36L 100C沸水搅拌浸提30mln过滤，在TP滤液中加入l517g AICI ，用lmolL NaHC0。溶液调pH至5154，静置10min，溶液的pH无变化，即为TP沉淀完全(亦可通过取23mL上清液，加入I滴NaHCO。溶液后无黄色浑浊现象，判断TP沉淀完全)再离心分离沉淀酸溶后用等体积的乙酸乙酯萃取浓缩脱溶后经真空干燥可得约315g(提取率为105 ，纯度995 )的近白色粗晶态TP1.3树脂吸附法69树脂吸附法事利用树脂能发生吸附作用是特性来实现与其他浸提物组分之间的分离，根据所采用的树脂类型的不同可分为吸附柱分离法、离子交换柱分离法喝凝胶分离法，其中聚酰胺喝大孔树脂是目前较为常见的柱填充剂。该法一般工艺流程如下所示。某工业化生产茶多酚采用树脂吸附法的具体步骤为：茶多酚浸提，在7080度浸提两次，每次30min。浓缩液加水稀释，调PH，使色素和咖啡碱得到预分离，过滤杂质，选用吸附树脂尽孝吸附柱层析，控制滤液流速，水洗树脂，用80%左右乙醇作为解吸剂解吸，回收乙醇，喷雾干燥可得茶多酚。树脂吸附法流程：茶叶热水浸提浓缩吸附柱吸附解脱剂洗脱茶多酚洗脱液回收干燥茶多酚。1.4超临界CO2萃取法1011超临界萃取是一种新型分离技术，它是利用温度和压力略超过或靠近临界的介于气体和液体之间的流体作为萃取剂，从固体或液体中萃取某种高沸点喝热敏性成分，以达到分离和提纯的目的，目前该法在实验室制备天然产物已取得很好的效果。该法工艺流程：将干茶叶放入萃取釜，加热至50度，夹带剂乙醇浓度为65%，萃取时间为60min，夹带剂的量（体积ml）:茶叶量（g）为40%；打开进气阀，启动高压泵，调节压力，静态萃取，动态萃取同时收集萃取物，对超临界萃取出的茶汤进行简单的减压浓缩，去除其中的乙醇，然后进行干燥，得到茶多酚制品。2、 TP的抗氧化机理2.1 清除活性氧自由基茶多酚中的活性酚羟基可作为供氢体，与体内自由基结合，生成稳定的自由基中间体，从而清除活性氧自由基。茶多酚复合体及其主要儿茶素单体对活性氧和自由基的清除率可达EFK%。2.2 螯合金属离子12茶多酚的邻位酚羟基可螯合钙、铜、铁等金属离子，减少金属离子对氧化反应的催化作用。但是，茶多酚主要是螯合过量游离铁，不会造成缺铁性贫血。它螯合细胞内钙，抑制黄嘌呤氧化酶生成，起到抗氧化作用。2.3 结合氧化酶及促进抗氧化酶13在反应体系中，茶多酚能与氧化酶蛋白结合，形成一种复合物而降低该酶对氧化作用的催化活性。如绿茶茶多酚能抑制由黄嘌呤氧化酶引起的氧化应激，维持细胞的活力和形态。茶多酚也能促进和调节机体内抗氧化酶的活性。3、 TP的应用3.1在食品工业领域的应用14163.1.1用作抗氧化剂茶多酚的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，中断脂肪酸氧化的链锁反应，抑制氢过氧化物的形成，达到抗氧保鲜的目的。而且茶多酚的抗氧化性能比丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯高23倍，且有效浓度低(0.02 0.05)，其氧化物及在食品中的反应生成物经毒理测定和微核实验表明，无毒副作用，食用安全。用于油脂贮藏。动物性油脂因其自身不含天然抗氧化剂，极易自动氧化而变质，常温下暴露在空气中的猪油，3d后PV值就达到了100meqkq。植物性油脂虽然含有一定的天然抗氧化剂，但在常温下保存较长时间也会因自动氧化而酸败。油脂发生酸败变质是由于油脂中不饱和脂肪酸甘油脂与空气中氧气发生自动氧化反应。在油脂中添加茶多酚，能阻止和延缓不饱和脂肪酸的自动氧化分解，使油脂的贮藏期延长。用于肉制品加工。肉类及其制品(如火腿、肉食罐头、腌肉)在保存期间常因脂肪的自动氧化而颜色变黄，出现哈喇味。在肉制品加工中，可以将各种肉制品浸泡在0.05 0.2茶多酚水溶液5l0min，或喷洒在各种肉制品表面进行干燥，直到肉表面不见液滴为止。肉制品表面的蛋白质与茶多酚形成一层不透气的硬膜，可以起到防止肉制品酸败，抑制细菌的生成，防止腐败变质的效果。用于焙烤食品及乳制品。对于月饼、饼干和面包等焙烤食品以及乳制品，如奶粉、奶酪和麦乳精等，常因所含油脂的自动氧化而变质，加入茶多酚不仅可保持其原有风味，防哈变和酸败，而且能延长保鲜期。另外，茶多酚还可使高糖食品中的“酸尾”消失，使口感甘爽。用于油炸食品。油炸食品的煎炸过程中，植物油在煎炸3h后，过氧化值超标达428 ，使煎炸的食品颜色变深、发黑。油炸方便面含油在23左右，在贮存中随着油脂氧化酸败作用的逐渐深化，制品的香气、风味受到严重影响，品质日趋下降。由于茶多酚是一种“携带性”比较好的抗氧化剂，对油炸食品的抗氧化效果比较好，所以在油炸食品中加入茶多酚可使氧化酸败现象延缓，提高食品的货架寿命。用于饮料。利用茶多酚不仅可以配制各种茶饮料如茶汽水、柠檬茶、菊花茶及果味茶等，而且还能抑制豆奶，汽水、果汁等饮料中维生素A和维生素c等多种维生素的破坏，从而保护饮料中的各种营养成分。用于水产品。在制作干鱼制品时，用含茶多酚30050OmgL的水(或海水)浸渍水产品，可以防止干鱼因“油烧”而引起的变黄及脂质的氧化。同时用喷涂鱼体表面以代替浸渍处理，也可获得同样的效果。在冷冻鲜鱼时，加入茶多酚制剂，也能使鱼类保鲜效果更好，使鱼体外观保持鲜度，防止鱼体脂肪的氧化和“油烧”，抑制鲜鱼因自身氧化而引起肉质软化和风味降低的进度，从而保持其鲜度。加入茶多酚比传统的抗坏血酸钠效果更好。3.1.2用作保鲜剂17茶多酚有较强的抗菌和抑菌性能，据国内外有关文献报道，茶多酚对于自然界中19类群的百种细菌均有优异的抗菌活性，显示抗菌的广谱性；同时还对a淀粉酶，蔗糖酶均有良好的抑制能力，所以可以作为保鲜剂减缓采摘后的水果、蔬菜的生化活动，推迟其后熟期。另外用茶多酚所制的保鲜剂也可使各色糕点、乳酸饮料和畜牧水产品深加工等不变色腐败。3.1.3作保色剂18茶多酚具有强还原性，可以防止天然色素如胡萝b素、叶绿素红花黄、胭脂红和维生素B：等色素受光氧化作用而褪色，可作为保鲜剂保持色泽鲜艳稳定。3.1.4 作除臭剂18在肉类、粮、油作物及其制品中有时会存在异味，如大豆制品的豆腥味，鱼臭成分的三甲基胺等。加入一定量的茶多酚可有效地去除这些异味。在口香糖和糖果类食品中添加茶多酚有明显的口臭抑制效果。漱口水中加入茶多酚可消除口臭。研究表明：儿茶素对口臭的抑制作用比SCC强；四种儿茶素去口臭的顺序为：ECECGEGCEGCG；儿茶素对抑制甲硫醇的产生效果比SCC要显著得多，1mg可完全抑制甲硫醇的产生，0.1mg也可抑制56 ；咀嚼含儿茶素的口香糖后，甲硫醇的产生明显减少，添加量小于0.5 即可，甚至只添加0.01 就很明显。3.2 在医疗保健中的应用19213.2.1清除活性氧自由基过量的自由基会对人体的脂质，核酸，蛋白质和糖类等生命分子造成损害，可以引发癌症、中风、肺气肿和白内障等多种疾病茶多酚可有效地清除人体内过剩的活性氧自由基和抑制脂质过氧化提高人体抗衰老和延缓脂褐素生成的作用。试验表明茶多酚对超氧阴离子，过氧化氢自由基的清除率达到95 以上，其作用在一定范围内呈显著的量效关系，对活细胞产生的氧自由基的综合清除效果优于经典的天然抗氧化剂维生素E与维生素C 。3.2.2 抗肿瘤作用据国内外文献报道，茶多酚在活体外表现为抗突变作用，能抑制啮齿类动物由致癌物引发的皮肤、肺、前胃、食道、十二指肠、结肠和直肠肿瘤。目前为止，茶多酚抑制肿瘤的机理主要有以下几种：抗氧化、清除自由基。阻断致癌物的形成和抑制机体内的代谢转化。抑制具有促癌作用的酶的活性。提高机体免疫力。抑制肿瘤细胞DNA的生物合成。中国的烟民比例在全世界是相当高的，抽烟的量也较大，但患肺癌的比例不算太高。这与中国抽烟者的一个习惯，即“一支烟，一杯茶”有关。在抽烟的同时喝茶，茶中的茶多酚能拮抗烟中所产生的自由基。3.2.3抗动脉粥样硬化心血管疾病是目前威胁人类的3大疾病之一，而血液中脂质含量过高又是中老年人的一种常见病。动脉粥样硬化(AS)的发生与血浆脂质关系密切低密度脂蛋白(LDL)可致As，而高密度脂蛋白(HDL)则起拮抗作用载脂蛋白缺乏和异常可影响血脂的运输和代谢，LDL的氧化修饰可使血管内皮受损，胆固醇沉积于血管壁而发生AS 。动物试验表明茶多酚能明显降低血清胆固醇(TC)、LDL含量及升高HDL含量，且对TC、LDL有明显的量效关系，高茶多酚组的动脉硬化指数显著高于对照组。茶多酚还具有明显降低血清和心肌组织中过氧化脂质及升高红细胞中超氧化物歧化酶(SOD)的作用。3.2.4抗龋护齿作用茶多酚能使致龋链球菌活力下降，还能抑制该菌对唾液覆盖的羟磷灰石盘的附着，强烈抑制该菌葡萄糖苷基转移酶催化的水溶性葡聚糖合成，减少龋洞数量日本学者研究证明绿茶提取物防龋效果比氟化物好。3.2.5减肥作用喂饲含0.5 儿茶素饲料的大鼠与对照大鼠相比，体内脂肪减少5 20 。蒋滢21等报道肥胖和高血脂患者服用绿茶、荷叶、山楂和米仁为原料制得的减肥降脂保健茶后，体重平均减轻3.98kg，腹围缩小1.66cm，血压降低1.630.77kPa。心电图得到改善，血浆胆固醇、甘油三脂及血浆低密度脂蛋白均有明显降低(P0.001)，而血浆高密度脂蛋白明显升高(P0.001)。除以上功能外，茶多酚还具有抑制皮肤的过敏反应，抑制肾小球膜细胞的增殖，改善肾功能，防治艾滋病等功能。尤其是对艾滋病与脱氧核糖核酸所产生的化学反应有相当强的阻断作用。且阻断力高于目前国际上通用的治疗艾滋病药物AZT2030倍。3.3 在日用化学品中的应用1922茶多酚在日用化工业的应用也有极为广泛的发展前景。作为防晒露添加剂，茶多酚的黄烷醇类化合物在波长200300rim处有较多的吸收峰，有“紫外线过滤器”之美称，能减少紫外线引进的皮肤黑色素形成。作为花露水添加剂具有抗菌消炎等功能，对皮炎和蚊虫叮咬也有一定疗效。茶多酚具有维生素P的作用，可降低毛细管的通透性和脆性在唇膏中，用于预防唇的干裂和干燥感，同时改善口唇的柔软度。茶多酚还能增强酪氨酸酶的活性，能抑制酪氨酸脱羧酶的活性可用作皮肤品的调理剂和增白剂。除此之外，国外己开发利用茶多酚作为香烟解毒剂由于茶多酚具有极强的还原性和消除自由基作用，可以使烟矸和烟雾诱变，降解有害物质，且不影响香烟口味和兴奋作用。4、展望茶有其鲜明的抗衰老,保健作用,“饮茶”也已成为一种潮流。从茶叶中提取的天然产物茶多酚因其对人体有益,同时具有广泛的药理功能,近年来受到广泛的关注。开发出在食品、油脂、日用化工中的作用后,人们一直致力于研究它在医药卫生保健方面的新作用。21世纪是生物工程的世纪,人们不断呼吁绿色环保,特别是在促进人体健康天然药物领域,提出了更高的要求。茶多酚恰恰可以满足人们的这一要求。目前日本、美国、中国等都在研究茶多酚,我国是茶叶的故乡,茶叶资源丰富。但技术相对滞后,大多进行粗提取和粗加工,茶多酚的精加工特别是在医药中的应用还处于研究开发阶段。相信随着人们对茶多酚研究的不断深入,茶多酚将日益更好地发挥它应有的作用。尤其是老茶叶、茶叶枝条、茶树根以及茶叶生产过程中的副产品以及下脚材料等没有多少市场价值的为可再生绿色资源,如果进行深加工为其它高附加值产品,不仅可以得到较高的利润,而且对于资源的成分利用也有着深远的意义。难怪1990年美国医学基金会主席认为，“茶多酚是21世纪对人类健康产生巨大效果的化合物。”【结束语】目前茶多酚制备工艺存在最大的两个问题：规格和残留。提高规格并且减少残留是茶多酚生产行业升级所必须解决的重要问题。随着人们对茶多酚中EGCG保健功能认识的深入，提高茶多酚中EGCG的含量，提高产品规格是茶多酚提取过程中面对的另一个问题。随着对茶多酚的研究不断深人，茶多酚应用领域将往纵深化和广泛化延伸，因此，如何改进茶多酚生产工艺，提高茶多酚质量和规格将是茶叶深加工领域的一个关键点。参考文献1 王佩华，赵大伟，孙丽梅，等. 天然抗氧化剂茶多酚在食品贮藏保鲜中的应用J.贵州农业科学，2011（3）2 熊何建，胡慰望，谢笔钧茶多酚分离制备的新工艺J食品工业科技，1997(6)3 尹莲茶多酚制备工艺的改进研究J食品科技， 1998(6)4 葛宜掌，茶多酚的离子沉淀提取法，应用化学，1995（4）5 余兆祥，王筱平复合型沉淀剂提取茶多酚的研究J食品工艺科技，2001 (3) 6 徐向群，陈瑞锋，王华夫吸附茶多酚树脂的筛选J茶叶科学，1995(2)7 汪小刚，萧伟祥，吸附树脂