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1、茶多酚提取、分离工艺的实验研究刘 戎（白城师范学院化学系 吉林 白城137000）茶多酚（Tea Polyphenols）是茶叶中多酚类物质的总称，包括黄烷醇类、花色苷类、黄酮类、黄酮醇类和酚酸类等。由于其酚性羟基易氧化而提供质子H，而具有抗氧化和消除自由基作用。实验的研究目的就是对茶多酚的提取、分离工艺的研究。关键词茶多酚；提取；分离AbstractThe tea polyphenol (Tea Polyphenols) is in the tea the polyphenols material general name, including flavanol class, variety
2、 glucoside class, flavanone class, flavanone alcohol type and phenolic acid class and so on. Because its phenol hydroxyl easy to oxidize provides proton H+, but has the oxidation resistance and eliminates the free radical function. the tea polyphenols extraction, the separation crafts research exper
3、iment is the nature experiment.Key word tea polyphenol; Extraction; Separation60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)。茶多酚又称茶鞣或茶单宁，是形成茶叶色香味的主要成份之一，也是茶叶中有保健功能的主要成份之一。茶多酚以黄烷醇类(主要是儿茶素类化合物)最为重要，占茶多酚总量的6080，主要有L(一)一表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、L(一)一表没食子儿茶素(EGC)、L（一)一表儿茶素没食子酸酯(ECG)、L(一)一表儿茶素(
4、EC)。茶多酚能清除体内过剩的自由基、阻止脂质过氧化，提高机体免疫力，延缓衰老。茶多酚还可用于食品保鲜防腐，无毒副作用，食用安全。有关从茶叶中制备茶多酚方法的研究，可按不同的分离方法分成3类分别是溶剂提取法、离子沉淀法和柱分离制备法。溶剂提取法是用极性溶剂从茶叶中浸取，然后把浸取液进行液液萃取分离，最后浓缩并得到产品。目前工业化生产茶多酚主要采用此法生产，优点为产品得率为510，产品的纯度约为8098，咖啡因47。所用有机溶剂如：丙酮、乙醚、甲醇、己烷以及三氯甲烷等。该方法的缺点是使用多种有机溶剂，生产成本高，有些有毒物质的有机溶剂使产品和操作不尽安全，且易造成环境污染。 离子沉淀法是利用金属
5、能够沉淀茶多酚，而使其与咖啡碱分离，如铜盐、铅盐或三氯化铝。该方法的缺点是使用了对人体有毒的重金属作沉淀剂，其产品为食品和医药工业所不能接受。 通过查阅资料证明柱分离制备法有凝胶柱、吸附柱和离子交换柱。近来更注重提高纯度的研究，为此以层析柱分离的研究较多，此项技术的关键是柱填充料和淋洗。研究表明，采用柱分离制备法茶多酚得率在48之间，纯度可达98.1，如用凝胶柱分离可高度脱咖啡碱，其残留量仅为0.1。但柱填充料如吸附型树脂、亲脂凝胶等非常昂贵，且淋洗时要用多种、大量有机溶剂，显然对工业化生产茶多酚是不合适的。 因此，寻找茶多酚的提取、分离工艺的好方法是一个重要的研究内容，而本实验是实验室中通过
6、提取、分离茶多酚来找到一种相对很好的研究工艺。本实验通过回流的方法使茶多酚粗产品提取出来，再通过几种方法找到精制茶多酚的最佳工艺来进行研究。实验设计路线1、 茶多酚的提取9倍量60%乙醇 滤液1绿茶粉末过滤 5倍量60%乙醇 滤液2 753h 滤渣过滤 752h 滤渣（弃）回收乙醇 离心 合并滤液溶液上清液(分5份)2、茶多酚精制方法A：活性炭（0.5h） 水洗至无色 乙醇洗脱 回收乙醇 蒸干上清液成品方法B：活性炭 （0.5h）水洗至无色 NaOH液洗脱 中和 活性炭 水洗 乙醇洗脱 回收乙醇蒸干上清液 成品 方法C： 活性炭（0.5h） 水洗至无色 碱性乙醇洗脱 回收乙醇 蒸干上清液成品
7、方法D：活性炭（1h）水洗至无色 乙醇洗脱 回收乙醇 蒸干上清液成品 方法E： CaCl2溶液离心 HCl酸化乙酸乙酯萃取 回收乙酸乙酯 蒸干上清液沉淀成品NaOH调节 PH=8.5实验步骤1、茶多酚的提取1）取绿茶粉末15克，加入150ml 60的乙醇溶液与蒸馏烧瓶中。2）安装回流装置，将其回流3小时，回流后过滤，将滤液保留。3）剩余滤渣再加入80ml 60的乙醇溶液，继续回流。4）回流2小时，过滤，滤液与上个滤液合并，滤渣弃去。5）合并后的滤液转移到蒸馏装置中，将其中的乙醇回收。6）最后的溶液用离心机离心，得到上清液。7）将上清液分成五份，备用。2、茶多酚精制1）方法A：取一份上清液，用活
8、性炭吸附0.5小时水洗至约为无色，乙醇洗脱，回收乙醇，再用热水浴在蒸发皿上蒸干，得到成品。2）方法 B：取一份上清液，用活性炭吸附0.5小时水洗至约为无色，NaOH溶液洗脱，中和后，乙醇洗脱，回收乙醇，再用热水浴在蒸发皿上蒸干，得到成品。3）方法 C：取一份上清液，用活性炭吸附0.5小时水洗至约为无色，加入氨水成碱性，乙醇洗脱，回收乙醇，再用热水浴在蒸发皿上蒸干，得到成品。4）方法 D：取一份上清液，用活性炭吸附1小时水洗至约为无色，乙醇洗脱，回收乙醇，再用热水浴在蒸发皿上蒸干，得到成品。5）方法 E：取一份上清液，加入CaCl2溶液，用离心机离心，取沉淀，加入溶液酸化后用乙酸乙脂萃取，回收乙
9、酸乙脂，将萃取出的溶液加入NaOH溶液调节约为8.5，再用热水浴在蒸发皿上蒸干，得到成品。实验现象：在茶多酚的粗提取过程中溶液在微沸的状态下回流，最终得到了棕黄色溶液，为粗产品。在精制中五种方法都将溶液用吸附树脂脱为无色，再进行下一步操作。方法A得到棕黑色的茶多酚晶体，方法B得到棕黄色的晶体，方法C得到棕黑色的茶多酚晶体，方法D得到棕黄色的晶体，方法E得到棕黄色的晶体。实验结果及讨论结果：1、 茶多酚的提取共得粗产品200ml。2、 茶多酚的精制中将粗产品分五份，每份40ml.方法A得到0.22克产品，方法B得到0.15克产品，方法C得到0.39克产品，方法D得到0.30克产品，方法E得到0.
10、32克产品。以茶多酚的得率与含量为指标比较上述5种不同的精制方法，其结果见表1。表1 不同精制方法茶多酚得率与含量 方法 A B C D E 得率() 5.4 3.7 9.8 8.0 8.9 含量 89 86 99 95 90 从表1可见，综合得率和含量，方法C最佳。并且看出吸附时间越长，产率越高。讨论：如果将活性炭改为吸附树脂，根据我们所学知识，可以知道，吸附树脂具有很好的吸附性能，它理化性质稳定，不溶于酸、碱及有机溶媒，对有机物选择性较好，不受无机盐类及强离子低分子化合物存在的影响，可以通过物理吸附从水溶液中有选择地吸附有机物质。吸附树脂是吸附性和筛选性原理相结合的分离材料，基于此原理，有
11、机化合物根据吸附力的不同及分子量的大小，在吸附树脂上经一定的溶剂洗脱而分开。树脂的吸附作用主要是由于它具有巨大的表面积,是一种物理吸附,低温不利于吸附,但在吸附过程中又会放出一定的热量,所以操作温度对其吸附也有一定的影响。吸附树脂分子中含有多数酰胺基，在水溶液中能与酚羟基通过氢键结合而被吸附。如果化合物分子中酚羟基数目多，则被吸附越强，从而与不含酚羟基的化合物分离，故如果用吸附树脂所得茶多酚制品含量高。采用方法C如果用吸附树脂，因乙醇洗脱液中含氨水，通过氨水和吸附树脂的酰胺基形成新的氢键代替原有的氢键，而使茶多酚解吸下来，提高得率(98)，并降低乙醇用量，而且流出液pH接近中性，在浓缩时，残余
12、的氨水随蒸汽而蒸发掉，不影响产品质量。因此最佳提取方法可为绿茶用乙醇提取后，回收乙醇，离心后的上清液，经吸附树脂吸附，用碱性乙醇(氨水调节pH=85)洗脱，浓缩、蒸干，不仅提高茶多酚含量和得率，且工艺简单，成本低，无污染，适宜于工厂化生产。因此，通过本实验结果讨论可以得出在精制茶多酚时将活性炭吸附，如改用树脂吸附，用碱性乙醇(氨水调节pH=85)洗脱，浓缩、蒸干，得到的茶多酚含量和得率都会很高，这种方法可以应用到实验及生产过程中，有效的利用绿茶得到较为纯净茶多酚，提高产品的效率，且工艺简单，成本低，无污染。实验结论本实验采用活性炭吸附得到方法C最佳，并且得出吸附时间越长，产率越高。通过讨论茶多
13、酚是由于其酚性羟基易氧化而提供质子H，而具有抗氧化和消除自由基作用。吸附树脂分子中含有多数酰胺基，在水溶液中能与酚羟基通过氢键结合而被吸附。如果化合物分子中酚羟基数目多，则被吸附越强，从而与不含酚羟基的化合物分离，故吸附树脂所得茶多酚制品含量高。方法C如改用吸附树脂，因乙醇洗脱液中含氨水，通过氨水和吸附树脂的酰胺基形成新的氢键代替原有的氢键，而使茶多酚解吸下来，提高得率(98)，并降低乙醇用量，而且流出液pH接近中性，在浓缩时，残余的氨水随蒸汽而蒸发掉，不影响产品质量。因此最佳提取方法为绿茶用乙醇提取后，回收乙醇，离心后的上清液，经吸附树脂吸附，用碱性乙醇(氨水调节pH=85)洗脱，浓缩、蒸干
14、。实验建议：为了提高茶多酚的产率，得到最佳的实验结果，建议：在做提取茶多酚实验时，第一步的回流和第二步的回流都增加一小时，再进行精制的步骤。精制茶多酚时的最后蒸干步骤要尽量蒸干，这样产品会直接成为晶体，便于得到，提高产率。在实验过程中多次使用到乙醇，而实验进行中，乙醇会被蒸馏出来，为了节约药品，建议蒸馏出的乙醇回收起来，以被下次使用。将活性炭吸附时间延长也可提高产率。如有条件将活性炭改为吸附树脂进行实验，产率会大大提高。实验改进经过多次实验探究，并以前面实验为依据，我们将实验进行这样改进：（1）增加了茶多酚提取的回流时间，原实验中第一步的回流和第二步的回流时间分别为3小时和2小时，现在在提取的
15、过程中第一步的回流和第二步的回流都增加一小时，即4小时和3小时。这样尽可能的提取出相对纯度的茶多酚粗产品。（2）在茶多酚精制时，对五种方法的最后蒸干步骤要尽可能蒸干，这样产品可以更好的回收，便于得到，产率也会相应的增加。（3）增加活性炭吸附时间，将每一步的吸附时间各增加0.5小时，进行实验。（4）将活性炭改用吸附树脂进行一次实验，因为通过氨水和吸附树脂的酰胺基形成新的氢键代替原有的氢键，而使茶多酚解吸下来，并降低乙醇用量，而且流出液pH接近中性，在浓缩时，残余的氨水随蒸汽而蒸发掉，不影响产品质量，这样可以提高得率。实验小结通过对茶多酚的提取、分离，找到了一个得到茶多酚的好方法。五次方法的探索，
16、最后发现因乙醇洗脱液中含氨水，通过氨水和吸附树脂的酰胺基形成新的氢键代替原有的氢键，而使茶多酚解吸下来，提高得率(98)，并降低乙醇用量，而且流出液pH接近中性，在浓缩时，残余的氨水随蒸汽而蒸发掉，不影响产品质量。因此最佳提取方法为绿茶用乙醇提取后，回收乙醇，离心后的上清液，经吸附树脂吸附，用碱性乙醇(氨水调节pH=85)洗脱，浓缩、蒸干。这种方法就是我们要找的最佳实验工艺研究。结论：茶多酚是由于其酚性羟基易氧化而提供质子H，而具有抗氧化和消除自由基作用。吸附树脂分子中含有多数酰胺基，在水溶液中能与酚羟基通过氢键结合而被吸附。如果化合物分子中酚羟基数目多，则被吸附越强，从而与不含酚羟基的化合物
17、分离，故将活性炭改为吸附树脂所得茶多酚制品含量高。因乙醇洗脱液中含氨水，通过氨水和吸附树脂的酰胺基形成新的氢键代替原有的氢键，而使茶多酚解吸下来，提高得率(98)，并降低乙醇用量，而且流出液pH接近中性，在浓缩时，残余的氨水随蒸汽而蒸发掉，不影响产品质量。因此最佳提取方法为绿茶用乙醇提取后，回收乙醇，离心后的上清液，经吸附树脂吸附，用碱性乙醇(氨水调节pH=85)洗脱，浓缩、蒸干，不仅提高茶多酚含量和得率，且工艺简单，成本低，无污染，适宜于工厂化生产。参考文献1Burton G W,et al.Science， 1984,224:5692顾雄毅，戴迎春. 化学世界，1996(3)：1233Zh
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