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茶多酚提取纯化及其功能特性研究进展

2018-07-09包蓉谷欣莹陈佳

安徽农学通报 2018年10期
关键词:茶多酚研究

包蓉 谷欣莹 陈佳

摘 要:茶多酚(tea polyphenol)是从茶叶中提取的一种新型天然抗氧化剂,无副作用、无毒性,具有抗氧化、抗肿瘤、抗辐射、降血糖、降血脂、提高机体免疫力等药理和保健功能。该文对茶多酚的提取纯化及其功能特性进行了综述,介绍了茶多酚的多种提取纯化方法和工艺特点,为其进一步开发利用提供参考依据。

关键词:茶多酚;提取纯化;功能特性;研究

中图分类号 TQ914.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2018)010-0109-03

茶多酚是茶叶中多羟基酚类化合物的混合物,俗称茶单宁、茶鞣质,占茶叶干质量的18%~36%[1]。自发现化学合成的抗氧剂BHA、BHT、TBHQ等对人体健康有潜在危害后,茶多酚作为一种新型无副作用、无毒性的抗氧化剂受到了国内外的空前关注。本文综述了茶多酚的提取纯化以及功能特性,旨在为其工业化生产和应用发展提供参考。

1 茶多酚简介

茶多酚为淡黄色至茶褐色略带茶香的水溶液、粉状固体或结晶,味涩,易溶于水及甲醇、乙醇、乙酸乙酯等有机溶剂,微溶于油脂,不溶于苯、氯仿、石油醚。茶多酚具有吸湿性、耐热性及耐酸性好的特点,在pH2~7范围内均十分稳定,光照或pH大于8时不稳定,易氧化褐变生成红褐色化合物[2],遇到铁离子生成黑色化合物。

茶多酚是一种稠环芳香烃,依照其结构不同主要分为以下4大类:儿茶素类(黄烷醇类,约占茶多酚总量60%~80%,主要由EGC、DLC、EC、EGCG、GCG、ECG等几种单体组成)、花青素类、黄酮及黄酮醇类、酚酸类和缩酚酸类[3]。茶多酚多为含有2个以上的邻位羟基多元酚,供氢能力强,具有较强的抗氧化能力。除了抗氧化外,茶多酚还具有抗肿瘤、抗辐射、降血糖、降血脂、提高机体免疫力等多种药理和保健功能,被广泛用于食品、医药、日用化工、轻工业等多个领域,具有重要的实际意义和广阔的应用前景。

2 茶多酚的提取纯化

20世纪80年代初,我国开始了茶多酚的提取和利用。传统的提取纯化方式为有机溶剂浸提和金属盐沉淀法,随着科学技术的不断进步,超临界流体萃取法、超声波提取法、微波提取法、树脂吸附分离法、膜渗透分离法等新技术因其高效、节能、省时的优点逐渐应用于茶多酚类化合物的提取与纯化。

2.1 有机溶剂萃取法 它是根据茶多酚在不同溶剂(水、醇类、醚类、酮类、酯类等)中的溶解性,利用相似相溶原理,从茶叶中提取茶多酚的一种方式。一般分为热水或乙醇粗提、乙酸乙酯萃取、真空浓缩3个步骤,通过此方法得到的就是粗产品茶多酚。有机溶剂法的优点是稳定可靠;缺点是提取率低,除杂工序繁多复杂,某些有机溶剂回收困难,有毒、易燃,不利于安全生产。

2.2 金属盐沉淀法[4-7] 金属盐沉淀法是利用茶多酚在一定条件下可以和某些金属离子产生络合形成沉淀的性质,通过离心分离、酸转溶等、萃取流程来富集提取茶多酚。沉淀法的优点是安全生产性好,能耗与成本低,纯度高;缺点是易氧化,工艺操作控制较严格,废渣、废液处理量大。

2.3 超临界流体萃取法 超临界流体萃取法是将传统的蒸馏和有机溶剂萃取相结合,利用温度和压力超过或者接近临界的介于气体和液体之间的流体为萃取剂,将基质和萃取物有效分离、提取和纯化。王朝瑾等[8]研究了超临界二氧化碳萃取绿茶茶叶中茶多酚的可行性以及最佳工艺条件。超临界流体萃取法的优点是对有机物溶解度大,萃取率高,不污染环境,工序简单,产品无毒,适合医药与食品添加剂的提;缺点是一次性投入成本大,产品收率低。

2.4 微波提取法 微波法提取茶多酚是使用合适的溶剂在微波场中通过内外加热和分子的高频运动,增加分子的扩散速度,使茶多酚等物质浸提出来[9]。汪兴平等[10]用水作为介质,微波处理3min,浸提2次绿茶,茶多酚浸提率达到90.55%。微波提取法的优点是省时、高效、节能,提取率高,产品安全,无污染。

2.5 超声波提取法 超声波提取法是利用超声波的机械粉碎和空化作用产生的冲击波和剪切力促使细胞破碎,加速浸提物的扩散,缩短浸提时间,增加有效成分溶出。宋传奎等[11]通过实验确定了超声波辅助提取茶多酚的最佳工艺参数,而在此工艺下,茶多酚提取率最高可达21.78%,较传统乙醇浸提方法提取时间缩短,且提取率提高了8.56%。超声波提取法的优点是提取时间短,回收率高,提取率高,安全性好,具有良好的工业推广价值;缺点是一次性投入成本高。

2.6 树脂吸附分离法 树脂吸附分离法的程序为提取液→通过大孔树脂吸附上有效成分的树脂→洗脱液→回收溶液→药液→干燥→半成品。根据树脂类型的不同分为吸附柱分离法、凝胶柱分离法和离子交换柱分离法。黄阿根等[12]通过实验比较不同树脂对茶树花多酚分离纯化效果,确定了HZ-806大孔树脂分离茶树花多酚的工艺参数,在此工艺下茶树花多酚纯度从19.43%提高到84.32%。树脂吸附分离法的优点是工艺简单、能效低,提取剂乙醇回收方便无毒无污染,操作温和。缺点是柱填料用量大、价格贵,易失活、寿命短;大规模连续性生产的设备缺乏,只适合于小量生产。

2.7 膜渗透分离法[13] 膜渗透分离法是以选择性透过膜为分離介质,利用膜两侧的电位差、浓度差或压力,使溶剂通过膜,实现组分的分离。膜渗透分离法的优点是工艺简单,不破坏茶多酚,不污染环境;缺点是产品纯度低,膜价格高,过滤速度慢。

3 茶多酚的功能特性和应用现状

3.1 在医药保健上的应用

3.1.1 抑制心血管疾病 绿茶及其主要构成成分儿茶素通过清除自由基,可以减少脂褐素在血管壁上的沉淀以及,在皮肤上的沉淀,从而减少动脉硬化、高血压、心肌梗塞等病和延缓人体的衰老[14]。此外,研究表明绿茶提取物能显著降低脂肪、收缩压(SBP)、低密度脂蛋白(LDL)的含量[15]。

3.1.2 抗肿瘤 国内外研究结果证实茶多酚具有抑制癌细胞抗肿瘤作用,能有效预防和治疗皮肤癌、肺癌、肠癌、前列腺癌、胰腺癌、乳腺癌和白血病等。它的抗肿瘤机制主要表现在以下5个方面[16]:抗氧化作用;对致癌过程中关键酶的调控;阻断信息传递;抗血管形成;细胞凋亡作用。

3.1.3 抗辐射 茶多酚及其氧化产物可以吸收放射性物质,有效缓解和减轻射线以及放射治疗和化疗药物对人体免疫系统的抑制作用。Peng等研究结果表明,茶多酚能够抗辐射,保护受辐射损伤的颌下腺腺上皮细胞。郭绍来等的研究也证明了茶多酚具有明显缓解辐射所造成的造血功能损伤和抗氧化作用。

3.1.4 抗氧化 人体活动不可避免的会产生自由基,这些自由基会促进细胞加速衰老或破坏细胞,导致一系列的疾病产生。茶多酚自身独特的结构提供了活泼的氢,可以和自由基反应生成酚氧自由基,从而灭活自由基,具有较强的抗氧化性。

3.1.5 抗菌、抗病毒 茶多酚通过提高人体免疫球蛋白并使其维持在高水平,刺激抗体活性的变化,从而提高人体的免疫力,间接实现抑制或杀灭各种病原体、病菌和病毒。此外,茶多酚能抵抗流感病毒、轮状病毒和牛冠状病毒、人免疫缺陷病毒(HIV)、腺病毒、EB病毒和人乳头状瘤病毒(HPV)等致病微生物。除了上述功能外,茶多酚还具有美容护肤、防衰去皱、清除褐斑、预防粉刺、防止水肿,减肥,抗龋护齿的作用,改善肾功能,治疗神经衰弱和精神抑制等功能。

3.2 在食品上的應用

3.2.1 抗氧化剂 茶多酚能阻止和延缓不饱和脂肪酸的自动氧化分解,可以作为抗氧化剂用在食用油脂、火腿、蛋糕、巧克力等食品中延缓氧化酸败,延长贮存期和货架期。

3.2.2 保鲜剂 茶多酚对近100种细菌都有良好的抗菌活性,也对α-淀粉酶、蔗糖酶有着良好的抑制能力,利用这2点可以将其喷洒在水果和蔬菜表面,抑制细菌的繁殖,保持水果、蔬菜原有的颜色,延缓蔬菜水果的腐败和变味。

3.2.3 保色剂 天然色素如叶绿素、胡萝卜素、红曲红素等易见光氧化褪色,茶多酚的强还原性可以防止上述色素的氧化褪色,保持蔬菜水果等食品的色泽稳定。

3.2.4 除臭剂 加入一定量的茶多酚可以有效去除大豆制品的豆腥味,鱼臭成分的三甲基胺,肉类制品的甲硫醇、乙硫醇等异味。另外,茶多酚还可以杀死齿缝中存在的乳酸菌和其他龋齿细菌,达到去除口臭的目的。

3.2.5 解毒剂 茶多酚对金属离子具有较强的吸附作用,能与重金属形成络合物生成沉淀,有利于减轻重金属对人体产生的毒害作用。茶多酚还具有改善肝功能和利尿的作用,因而可以用于生物碱中毒的解毒剂。

3.3 在日用化工上的应用 茶多酚能阻挡紫外线和清除紫外线诱导产生的自由基,抑制黑色素的形成,因而可以用作化妆品的调理剂、增白剂和防腐剂,延缓皮肤老化,改善光敏性皮炎和牛皮癣,防治皮肤癌。茶多酚因对头发、头皮中的蛋白质、角蛋白等具有极大的亲和性和凝固性,从而可用于美发护发产品中。更因其极强的还原性和清除自由基可加入香烟过滤层,用于降解有害物质。另外,茶多酚还在造纸成浆剂中作废纸脱油脱墨剂。何国荣[17]通过试验表明茶多酚对甲醛有着很好的吸附作用,能有效的降低其在家具涂层中的含量。

3.4 在农业上的应用 茶多酚对农作物的细菌性病原菌有独特的抑制作用,可用于防治根瘤病菌、蔬菜、豆类和番茄芋腐病以及大田水稻的斑病菌孢子。茶多酚还可用于植物生根,实验证明1PPm茶多酚处理过的胡萝卜种子,同等条件下,3~4d后比对照增长14.3%。

4 发展前景

中国茶产品因土地、气候众多条件制约,未来的发展必须突破瓶颈,寻求质变,而茶多酚作为终端产品,将给整个茶产业带来巨大的影响。茶多酚所具有的保健功能和无副作用等特点,使其延伸到各个领域。因此,加强茶多酚的提取纯化和药理活性研究,将不断促进和扩展茶多酚应用范围,推动我国茶产品迈上新台阶。

参考文献

[1]杨贤强,王岳飞,陈留记,等.茶多酚化学[M].上海:上海科技出版社,2003,59:127-151.

[2]李淑娟.茶多酚的保健和药理作用[J].甘肃农业,2009(12):47-48.

[3]张晓梦,倪艳,李先荣.茶多酚的药理作用研究进展[J].药物评价研究,2013,36(2):157-160.

[4]王玉春.茶多酚的提取方法及应用研究进展[J].甘肃联合大学学报(自然科学版),2008,22(3):52-55.

[5]余兆祥,王筱平.复合型沉淀剂提取茶多酚的研究[J].食品工业科技,2001,22(3):32-34.

[6]黄惠华,王少斌,王志,等.茶多酚-蛋白质之间的络合及沉淀回收研究[J].食品科学,2002,23(1):26-30.

[7]GUST J,SUWALSKI J.Relations between radical scavenging efects and anticorrosive properties of pelypbenols[J].Corrosion,1995,51(1):37-44.

[8]王朝瑾,马红青,陈温娴.超临界萃取茶叶中茶多酚的提取与应用[J].分析科学学报,2009,25(3):281-284.

[9]刑琪,邓宇.微波法从茶叶中提取茶多酚[J].中国食品添加剂,2003(1):25-26.

[10]汪兴平,周志,张家年.微波对茶多酚浸出特性的影响研究[J].食品科学,2001,22(11):19-21.

[11]宋传奎,肖斌,王艳丽,等.超声波辅助提取茶多酚工艺条件的优化[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2013,39(5):134-139.

[12]黄阿根,董瑞建,谢凯舟.茶树花多酚大孔树脂纯化工艺研究[J].农业工程学报,2007,23(9):239-245.

[13]李会,宋伟.茶多酚提取和分离研究进展[J].粮食油脂,2007,11:39-42.

[14]Yang Y C,Lu F H,Wu J S,et al.The protective effect of habitual tea consumption on hypertension[J].Archives of Internal Medicine,2004,164(14):1534-1540.

[15]Davies M J,Judd J T,Baer D J,et al.Black tea consumption reduces total and LDL cholesterol in mildly hypercholesterolemic adults[J].Journal of Nutrition,2007,133(10):3298-3302.

[16]陈宗懋.茶多酚类化合物抗癌的生物化学和分子生物学基础[J].茶叶科学,2003,23(2):83-93.

[17]何国荣.一种新型甲醛捕捉剂及其制备方法[P].中国专利:03100568.3,2003-01-20. (责编:张宏民)

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