茶多酚提取纯化及其应用研究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。茶多酚是一类富含于茶叶中，主要由表儿茶素，表没食子儿茶素及没食子酸脂类等组成的多羟基酚类化合物，在茶叶干品中的含量一般在20%左右。由于茶多酚具有抗氧化，抗衰老，抗癌，抗辐射，降血糖，血脂，血压及捕集体内游离基等多方面的性能，同时茶多酚又是以茶叶为原料分离得到，抗氧化活性远比维生素E、BHA等常用的食品抗氧化剂性能强。食品的很多添加剂如柠檬酸，苹果酸等，都同茶多酚的抗氧化活性存在协同效应，因而茶多酚作为食品抗氧剂在食品加工，生产，贮存中的应用前景非常广阔，近年来其应用领域又逐步从食品抗氧剂拓展到向医疗保健方面发展。目前国内外对以茶多酚为主要成分的保健品需求量极大，美国年耗量高达500吨,日本年耗量300500吨，北美，欧洲等的消耗量也逐年上升，我国的茶叶资源非常丰富，每年有大量茶叶滞销，再加上茶叶加工过程中产生的大量下脚料无法利用，造成资源的巨大浪费。茶多酚的提取利润，可以为茶叶的深度加工开辟一条新路，可创造出巨大的经济和社会效益。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24。茶多酚的提取和应用受到国内外的广泛关注58，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。,随着研究的深入,茶多酚在化妆品、日用化工、轻化工等领域开始得以应用。茶多酚可溶于水及甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮等有机溶剂,不溶于氯仿,在酸性介质中稳定,在碱性介质中易氧化褐变。目前我国茶多酚的研究已达到世界先进水平,其提取与分离工艺也有了相当的发展。目前国内外茶多酚粗品的提取的方法主要有:水和有机溶剂提取法、超临界流体萃取法、超声波浸提方法、微波浸提法离子沉淀法、树脂吸附分离法、低温纯化酶法等方法。目前的各种提取工艺还需要进一步改进。许多新方法如超临界流体萃取技术等,在茶多酚提取工艺中的应用还处于起步阶段,许多技术条件还不成熟,还不适宜大规模生产,但就其方法本身而言,比现有方法具有更大的优越性。因此,茶多酚的提取生产技术还有待进一步的探索和研究。本文基于当前茶多酚生产及改性所面临的问题，就以下几个方面展开研究：茶叶浸取工艺的研究；茶多酚的纯化方法的研究等的研究。第一章 绪言1.1、 茶叶1.1.1、 茶叶的概况茶是我国的国饮，又将是世纪天然的绿色饮料。我国是最早发现茶树，最早采制茶叶和饮用茶汤的国家。茶叶作为中华民族的传统保健饮料至今以有四五千年的历史。茶树是一种常绿木本植物，乔木型茶树可高达米，基部干围可达米以上，寿命可达数百年至数千年。目前人们常见的是栽培茶树，为了多采芽叶和方便采收，往往用修剪的方法抑制茶叶的纵向生长，树高多在米之间，树龄一般为一年。瑞典著名植物学家林耐在年出版的植物种态这本权威著作中，最终将茶树定为“Camellia sinensis”，Sinensis在拉文中是中国的意思。在中国，茶的利用历史可追溯到千多年前的“神农”时代。茶在我国唐代中期约公元世纪以前称“茶”音。陆羽公元年左右写茶经时将茶字减少一划为茶音。从此，茶字的音、型、义也就固定下来了。在我国古代典籍和文献中还常出现茗音这个字，是茶的别名。据六朝以前的茶史资料表明，我国茶叶最初兴始于巴蜀。清初学者顾炎武在日知录中说“自秦人取蜀而后，始有茗茶之事”。这一结论明确了茶最初来自于我国的巴蜀地区。早在商周时期，西南地区的茶己作为向最高统治当局进献的贡品。在我国，商品茶的种类令人眼花缭乱。根据制造工艺和品质上的差异，一般可将茶叶分为绿茶、红茶、乌龙茶、白茶、黑茶和青茶六大类。1.1.2、茶叶的生理活性功能茶不仅是人民生活的必需品之一，在我国还常被当作药物使用。古代传说有神农尝百草，日遇七十二毒，得茶而解之。茶与中医药之间有着十分密切的关系，最早被收载于唐代的新修百草，列为本部中品，称“茗，苦茶。茗，味甘、苦，微寒，无毒。主痰疮，利小便，去痰、热渴，令人少睡，春采之。苦茶，主下气，消宿食，作饮加茱英、葱、姜等良。”明代，李时珍在本草纲目中对茶的药用功效进行了更为详细的论述。雷公炮制药性解称茶“入心、肝、脾、肺、肾五经”，茶能兼入五脏，说明茶的治疗功效十分广泛。在我国，最早记载茶的药用方剂的著作为三国时代的广雅。自唐宋以来，有关茶的药用方剂有很大发展。孙思邀在千金要方中记载了有关茶的方剂。宋代的太平圣惠方中列有茶药诸方，是后代“茶疗”的先河。关于茶的医效用途，我国学者总结了功效，简述如下：少睡、安神、明目、清头目、生津止渴、清热、清暑、解毒、消食、醒酒、去肥腻、下气、逆水、通便、治痢、祛痰、祛风解表、坚齿、治心痛、疗疮治痰、疗饥、益气力、延佗益寿、疗痢疾等。1.1.3、茶叶的主要组分几千年来，一茶的保健和药用功能不断被发现。饮茶不但可以提神、解毒，而且茶对人体有营养作用、对健康具有生理调节作用，以及对多种疾病具有预防和治疗作用。这些奇特的功效来源于茶叶中含有多种化学成分，可分为无机物质和有机物质两大类。1.1.3.1、茶叶中的主要无机物质茶叶中无机物质成分的含量只占总干物质量的既，但对人体的营养和健康以及茶叶的品质有重要作用。茶叶中己发现的无机矿物质元素除碳、氢、氧、氮外有种磷、钾、硫、镁、锰、氟、铝、钙、钠、铁、砷、铜、镍、硅、锌、硼、铝、铅、锅、钻、硒、澳、碘、铬、艳、钦和钒等元素，大多数为人体健康所必需的元素。现择要介绍如下：（1）钾：茶叶是一种富含钾的食品，而且在泡茶时几乎可全部被溶出。每天饮茶可从中获得钾，因此饮茶可提供人体丰富的钾源。钾可维持细胞内的渗透压维持神经的经常兴奋性维持心脏的正常收缩参与蛋白质、糖类和能量的代谢。（2）磷：茶叶中含磷量较高，磷元素在泡茶过程中的浸出率为一，因此每天饮茶馆能获得一磷。（3）镁：镁是茶树叶片中叶绿素的构成部分，缺镁时会影响叶绿素的合成，也影响红茶的汤色。茶叶中的镁在泡茶时浸出率为，其中的镁元素在第一次浸泡时被浸出，因此茶汤中镁的含量较高，每天饮茶10g可摄入1.5mg5mg的镁。(4) 氟：氟是人体健康的必需元素之一，它在食物中含量较少，主要是通过在日常生活饮水中加入一定量的氟元素。茶树是一种富氟植物，比一般植物含氟量约高个数量级。老叶中含量最高，可达协以上，成茶中嫩梢制成的优质茶含量在一。成茶中的氟素在泡茶时的浸出率为一，因此每天饮茶所摄入的氟量可满足人体每天需要量的一既。(5)硒：硒是人体不可缺少的一种微量元素，成茶中含硒量绝大多数低于 ，但在我国茶区己发现个富硒区，一个是湖北恩施市，平均含量为 ，另一个富硒区在陕西紫阳县，平均含量为0.65 ，最高含量为3.85 ，成茶泡茶时的浸出在 。茶叶中绝大多数矿物质元素对人体健康有益，但是如铅、锚等元素对人体的害处大于益处，成茶中铅、偏含量不高，在泡茶过程中浸出率很低，通过茶汤进入人体的量是微不足道的。1.1.3.2、茶叶中的主要有机物质茶叶中有机物质占干物质总质量的，也是决定茶叶味、香和汤色品质的特征、营养及保健效应的主要有效物质。所含的主要有机物有：（1） 咖啡碱：茶叶中的咖啡碱过去曾称茶碱的含量占有机物干物质量的2.5%5.0%,嫩叶中的含量高于老叶，嫩梢背面的茸毛中含量较高，它是构成茶叶滋味的重要物质。喝茶能提神解乏、兴奋消倦就是咖啡碱能使人体中枢神经产生兴奋、强心作用，振奋精神，因而有助于提高工作效率利尿作用，促进肾脏的排尿速率，饮茶后可使排尿量增加30%，促进肾脏内的毒素和废物尽快排出体外所以饮茶可防止肾脏病和结石病它还能使血管平滑肌松弛，增强心血管壁的弹性和促进血液循环,这一作用绿茶最强，青茶次之，红茶最弱能降低胆固醇和防止动脉粥样硬化。咖啡碱在体内的半衰期(即分解50%既所需时间)只有25至45小时。（2） 茶多酚与儿茶素：茶多酚是茶叶中多种多酚类化合物的总称，在茶叶的药效中起主导作用。其中最重要的是儿茶素类化合物，它占茶多酚总量的50%70%，占茶叶干物质的12%24%，它是一类结构复杂的化合物。绿茶中儿茶素含量最高，发酵类茶中如红茶、黑茶、乌龙茶在加工过程中儿茶素被氧化聚合成茶黄素、茶红素、茶褐素等一系列有色化合物，它们对红茶品质和汤色有重要关系，因此在红茶的理化评审中，常采用茶黄素和茶红素含量及两者比率作为红茶的品质指标。绿茶饮用时的收敛性味觉就是由儿茶素类化合物决定的。（3）维生素：茶叶特别是绿茶中富含各种维生素，所以饮茶是人体所需维生素的极好来源。（4）有机酸：茶树芽叶中有多种游离的有机酸，如草酸、苹果酸、柠檬酸、异柠檬酸、金鸡纳酸等，有机酸的含量和组成与茶叶的香气有关。12、茶多酚概况121、茶多酚的组成及其结构茶多酚（Tea Polyphenols，简写TP）又名茶单宁、茶揉质，是茶叶中多羟基酚类化合物的混合物，占茶叶干重的15%30%。茶多酚由儿茶素类、黄酮贰类、花青贰类、酚酸类、缩酚酸类等30多种化学物质组成，其中儿茶素类化合物是茶多酚的主要成分，约占茶多酚含量的65%80%左右。儿茶素类化合物主要包括儿茶素(C)、表儿茶素(EC)、表梧儿茶素(EGC)、表儿茶素榕酸酷(ECG)、桔儿茶素桔酸醋(GCG)和表榕儿茶素梧酸醋(EGCG)六种物质。1.2.2、茶多酚的主要生理活性和药效作用1、 抗菌作用茶多酚作为一种广谱，强效，低毒的抗菌药已经被世界上许多国家的学者所公认。在众多的抗菌试验中，人们发现它对普通变形杆菌，金葡球菌，表皮葡萄球菌，变形链球菌，肉毒杆菌，乳酸杆菌，霍乱弧菌，黄色弧菌，副溶血弧菌，蜡状芽孢杆菌，嗜水气单孢嗜水亚种，大肠杆菌，肠炎沙门氏菌，绿脓杆菌，福氏痢疾杆菌，宋氏痢疾杆菌，伤寒杆菌，副伤寒杆菌，黄色溶血性葡萄球菌，金黄色链球菌等许多致病菌，尤其是对肠道致病菌具有不同程度的抑制和杀伤作用。同时它还能有效地防止耐抗生素的葡萄球菌感染，对于溶血素ECG和EGCE也具有抑制活性。除此以外，茶多酚对能引起人体皮肤病的病原真菌，如头部白癣，斑状水泡白癣，汗状泡白癣和顽癣等寄生性真菌也具有很强的抑制作用。虽然茶多酚对肠道内的细菌有十分强大的杀伤和抑制作用。但对肠道内的有益菌都起着保护作用，如它能促进双岐杆菌的生长和繁殖，改善人体肠道内的微生物结构,提高肠道的免疫功能，对增进人体健康有着积极的作用。从目前的研究报道中看，对茶多酚抗菌活性成分的研究主要集中于儿茶素类(EC、ECG、EGCE）及黄酮类两种成分，尤其是对儿茶素成分的研究较多，涉及的方面较广， 研究得也较深入透彻。2、 抗病毒作用日本的研究人员发现：绿茶和红茶的提取物具有抑制甲、乙型流感病毒的作用。其作用机制是：流感病毒一般是分散聚集，比病毒更小的EGCG与免疫反应抗体一样黏附在突起的表面和病毒相粘连，而且EGCG还能粘附于动物的细胞壁上，完全抑制感染的编码。瑞士也有研究表明儿茶素对人体呼吸系统孢体病毒（RS