一種從茶葉中同時提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法
2023-12-05 18:56:06 1
專利名稱：一種從茶葉中同時提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法
技術領域：
本發明屬於茶葉深加工技術領域，尤其是涉及一種從茶葉中同時提取茶多酚、茶多糖、 咖啡因的新方法。
背景技術：
我國是最早發現和利用茶樹的國家，被稱為茶的祖國，史料記載表明，我們祖先早在3 千多年前己經丌始栽培和利用茶樹，目前茶園種植面積和茶葉產量都居世界前例。大量的低 檔茶、粗老茶葉、修剪的廢棄枝葉、茶葉生產中廢棄的下腳料，雖沒有直接的市場出路，但 其中含有許多可以利用的資源。在我國的茶葉產品中，深加工產品只佔3%左右，存在加工技 術落後、產品技術含量與附加值過低的問題。而在日本的茶產葉中，深加工產品約佔三分之 一。因此，急需以高新技術為依託，大力發展茶葉深加工，可以提高我國茶葉在國際市場上 的競爭力，對調整我國茶區農村經濟結構，增加農民收入，有著重要意義。
隨著茶葉研究的不斷深力，以及和醫學研究的交叉和滲透茶葉中富含茶多酚類、茶多糖、
咖啡因等物質，已證實茶多酚具有明顯的抗菌、抗氧化、抗癌、抗突變和增強免疫、降血 脂等功能，廣泛應用於各類食品抗氧代用品鮮，以及醫藥、化妝品、日用化學品等領域。茶 多糖具有降血糖、降血脂、抗凝血、抗血栓、防輻射、增強機體免疫力、抗炎、抗癌等多種 藥理功效，可用於藥醫、保健食品等中。咖啡因具有興奮中樞神經系統，對人體有強心、利 尿、解毒等生理和保健作用，是醫藥、飲料等的重要原料。
根據國內外文獻資料，從茶葉中提取茶多酚等功能性成份的方法，歸納為四類溶劑提 取法、離子沉澱法、樹脂吸附法、超臨界液體萃取法。上述方法都存在著不同程度的缺點， 有機溶劑萃取法，溶劑用量大，常用甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯等溶劑，存在 有毒溶劑殘留，不易被食品、醫藥行業所接受；金屬離子沉澱法操作複雜，提取率低，金屬 離子殘留高，影響產品質量；樹脂吸附法存在因樹脂選擇性不高，導致產品純度低，而且都 使用有毒或安全性差的洗脫劑；超臨界流體萃取法生產成本較高，缺乏技術的成熟性和可靠 性。另外它們都有共同的缺點是萃取劑、洗脫劑都有使用有毒或安全係數低的溶劑(最 好的也有用乙醇)。中國專利(200510042629.3)報導了一種從茶葉中提取茶多酚副產咖啡鹼 和茶多糖的方法，採用酶解提取，方法好但不全面，沒充分發揮酶解的功能，有用乙醇沉澱、 硫酸洗脫、三氯乙酸沉析，都會給產品安全帶來影響。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術中存在的缺點，提供一種從茶葉中同時提取茶多酚、茶多
4糖、咖啡因的新方法，該方法是將全新概念的酶解提取，膜分離，樹脂吸附，有機結合，不 用任何有機溶劑(含乙醇在內)，只用水為沉澱、洗脫，綠色無汙染，生產安全可靠，成本低， 產品純度高、產率高。
本發明的從茶葉中同時提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法的步驟為
(丄)酶解提取將茶葉加水升溫至50度，所述茶葉與水按照重量比為1 : 15-20;加入
複合酶，所述加入複合酶的量為茶葉重量的0. 12%—0. 5%;保持溫度不變，浸提60 分鐘，過濾後的茶渣再加水，所述茶渣與水按照重量比為1 : 10—15，保持溫度50 度不變，再浸提30分鐘，合併兩次浸提的溶液，加入蛋白消除劑，所述蛋白消除 劑加入量為茶葉重量的0. 05%，攪拌30分鐘；
(2) 超濾將酶解過的溶液在室溫冷卻至40度下，用O. lum—0.3ym的超濾膜超濾， 截流時進出口壓力比為0.2—0.4mpa，截流量為10ml/分；
(3) 樹脂吸附經超濾的溶液然後以lBV/hr的速度流過中等極性吸附樹脂，進行吸附 茶多酚、咖啡因；
(4) 洗脫吸附後的樹脂第一次用10度的水洗脫咖啡因，洗脫次數為兩次，流速為 lBV/hr，經升華法乾燥得咖啡因；樹脂第二次用60度的溫水洗脫茶多酚，洗脫次 數為兩次，流速為lBV/hr，經濃縮、乾燥得茶多酚；
(5) 反滲透吸附樹脂不能吸附的部分隨溶液流出，用反滲透膜濃縮，濃縮液採用噴霧
乾燥得到茶多糖。
本發明與現有技術相比，有如下顯著優點
1、 本發明採取中性生物酶，酶解提取，用水量小、節約能源，並能充分溶出茶葉的有 效成分，提高了提取率。
2、 經過酶解的茶渣做為動物伺料、有機複合肥料或泡腳劑等，效果更佳，資源利用率
高，增加了創收。
3、 經酶解的提取液，在生產工藝過程中中，對吸附樹脂、超濾膜等，有清潔、清洗作
用，延長了使用周期，充分使吸附和洗脫能力、發揮到極至、互動性強，大大提高了提取率 和純度。
4、 提取工藝的全過程，沒有使用任何有機溶劑(包含乙醇)，達到綠色環保的要求，保
證了產品的安全性和可靠性。
5、 利用水、生物酶、樹脂或過濾膜三者之間的相互作用，使整個生產過程處在自我調 節、自我修復、自我完善中完成。是綠色環保型高新技術。
圖l是本發明的工藝流程圖。
具體實施方式
其步驟如下
(1) 生產原材料低檔茶、粗老茶葉、茶園修剪的廢棄枝葉、茶葉生產中廢棄下腳料，經粉
碎至80目一IOO目之間。
(2) 酶解提取將茶葉加水(茶葉水重量比l : 15-20)升溫至50度，加入複合酶(酶量 為茶葉重量的0. 12%—0. 5%),保持溫度不變，浸提60分鐘，過濾後的茶渣再加水(茶渣 水重量比=1 : 10—15)保持溫度50度不變，再浸提30分鐘。合併兩次浸提的溶液，加入 蛋白消除劑(加入量為茶葉重量的0.05%)攪拌30分鐘。
(3) 超濾在室溫至40度下，用0. lum—0.3nm的超濾膜超濾，截流時進出口壓力比為 0.2—0.4即a，截流量為10ml/分，過濾茶渣因有經酶解，做為動物飼料、有機複合ffll或 泡腳劑等，效果更佳。
(4) 樹脂吸附經超濾的溶液然後以lBV/hr的速度流過中等極性吸附樹脂，進行吸附茶多酚、 咖啡因。
(5) 洗脫:吸附後的樹脂第一次用10度左右的水洗脫咖啡因，洗脫次數為兩次，流速為lBV/hr， 經升華法乾燥得咖啡因，第二次用60度左右的溫水洗脫茶多酚，洗脫次數為兩次，^E速 為lBV/hr，經濃縮乾燥得茶多酚。
(6) 反滲透吸附樹脂不能吸附的部分隨溶液流出，用反滲透膜濃縮(收集流出的水分，可 以再生利用)，濃縮液採用噴霧乾燥得到茶多糖。
上述步驟(1)中的茶葉原料要求農藥殘留和重金屬不超標(農藥殘留mg/kg《10，重金 屬mg/kg《20)。
上述步驟(2)中的複合酶為中性蛋白酶木瓜蛋白酶胰蛋白酶重量比=2 : l: i混 合；或者，中性蛋白酶胰蛋白酶木聚糖酶重量比=2 :l:i混合；或者，中性蛋白酶木 瓜蛋白酶葡聚糖酶重量比=2 混合，蛋白消除劑為氯化鈉。
上述步驟(3)中所超濾膜為載留分子量為5000—20000。 上述步驟(4)中吸附樹脂為HZ806、 HZ816、 NKA9、 HP20或XAD7中的一種。 上述步驟(5)中的反滲透膜為ESPA14040、 ESPA24040、 ESPA34040、 CPA24040、 CPA2 或CPA3中的一種。
所述步驟(4)的濃縮採用蒸餾、真空濃縮、膜濃縮或離心分離濃縮；所述步驟(4)中 的乾燥採用冷凍乾燥或噴霧乾燥。下面結合附圖和實施例對本發明的進一步說明，但是本發明不僅限於此。 實施例1
用10kg茶葉(低檔茶、粗老茶葉、茶園修剪的廢棄枝葉、茶葉生產中廢棄下腳料)，經 粉碎至80目一100目後，加水150kg，升溫至50度，加入30g複合酶(中性蛋白酶:木瓜蛋 白酶:胰蛋白酶重量比2:1:1)，保持溫度不變，浸提60分鐘，過濾後的茶渣再加水10kg，保 持溫度50度不變，再浸提30分鐘。合併兩次浸提的溶液，加入蛋白消除劑(氯化鈉)5g， 攪拌30分鐘。在室溫至40度下，用0. 1 u m—0. 3 y m的超濾膜超濾，截流時進出口壓力比為 0.2—0.4即a，截流量為10ml/分，超濾膜為載留分子量為5000-10000,過濾茶渣因有經酶解， 做為動物飼料，有機複合肥或泡腳劑等，效果更佳。經超濾的溶液然後以1BV/的速度流過中 等極性吸附樹脂HZ806，進行吸附茶多酚、咖啡因。吸附後的樹脂第一次用IO度左右的水洗 脫咖啡因，洗脫次數為兩次，流速為lBV/hr，經升華法乾燥得咖啡因，第二次用60度左右 的溫水洗脫茶多酚，洗脫次數為兩次，流速為lBV/hr，經濃縮、乾燥得茶多酚。HZ806樹脂 不能吸附的部分隨溶液流出，用反滲透膜ESPA14040濃縮(收集流出的水分，可以再生利用)， 濃縮液採用噴霧乾燥得到茶多糖。
上述步驟(1)中的茶葉原料要求農藥殘留和重金屬不超標(農藥殘留mg/kg《10，重金 屬mg/kg《20)。
以上提取的茶多酚提取純度為99. 4%、提取率13. 2%，茶多糖提取純度為61. 5%、提取率 2.52%咖啡因的提取純度為99.2%、提取率1.47%。 實施例2
用10kg茶葉(低檔茶、粗老茶葉、茶園修剪的廢棄枝葉、茶葉生產中廢棄下腳料)，經 粉碎至80目一IOO目後，加水160kg，升溫至50度，加入25g複合酶(中性蛋白酶木聚糖 酶胰蛋白酶重量比2:1:1)，保持溫度不變，浸提60分鐘，過濾後的茶渣再加水10kg，保 持溫度50度不變，再浸提30分鐘。合併兩次浸提的溶液，加入蛋白消除劑(氯化鈉)5g， 攪拌30分鐘。在室溫下冷卻至40度下，用0. 1 u『0. 3 y m的超濾膜超濾，截流時進出口壓 力比為0.2—0.4mpa，截流量為10ml/分，超濾膜為載留分子量為10000—15000 (過濾茶渣 因有經酶解，做為動物詞料，有機複合肥或泡腳劑等，效果更佳)。經超濾的溶液然後以lBV/hr 的速度流過中等極性吸附樹脂HZ816或NKA9中的一種，進行吸附茶多酚、咖啡因。吸附後的 樹脂第一次用10度左右的水洗脫咖啡因，洗脫次數為兩次，流速為lBV/hr，經升華法乾燥 得咖啡因，第二次用60度左右的溫水洗脫茶多酚，洗脫次數為兩次，流速為lBV/hr，經濃 縮、乾燥(濃縮採用蒸餾、真空濃縮、膜濃縮或離心分離濃縮；乾燥採用冷凍乾燥或噴霧幹 燥)得茶多酚。樹脂不能吸附的部分隨溶液流出，用反滲透膜ESPA24040、 ESPA34040或
7CPA24040中的一種濃縮(收集流出的水分，可以再生利用)，濃縮液採用噴霧乾燥得到茶多 糖。
以上提取的茶多酚提取純度為99. 3%、提取率13. 1%，茶多糖提取純度為60. 4%、提取率 2.44咖啡因的提取純度為99. 1%、提取率1.45。
實施例3
用10 kg茶葉(低檔茶、粗老茶葉、茶園修剪的廢棄枝葉、茶葉生產中廢棄下腳料)， 經粉碎至80目一100目後，加水170kg，升溫至50度，加入35g複合酶(中性蛋白酶木瓜 蛋白酶:葡聚糖酶重量比2:1:1)，保持溫度不變，浸提60分鐘，過濾後的茶渣再加水10-15kg， 保持溫度50度不變，再浸提30分鐘。合併兩次浸提的溶液，加入蛋白消除劑(氯化鈉)5g, 攪拌30分鐘。在室溫至40度下，用0. 1 n m—0. 3u m的超濾膜超濾，截流時進出口壓力比為 0.2—0.4mpa，截流量為10ml/分，超濾膜為載留分子量為15000—20000 (過濾茶渣因有經酶 解，做為動物飼料，有機複合肥或泡腳劑等，效果更佳)。經超濾的溶液然後以lBV/hr的速 度流過中等極性吸附樹脂HP20或XAD7中的一種，進行吸附茶多酚、咖啡因。吸附後的樹脂 第一次用10度左右的水洗脫咖啡因，洗脫次數為兩次，流速為lBV/hr，經升華法乾燥得咖 啡因，第二次用60度左右的溫水洗脫茶多酚，洗脫次數為兩次，流速為lBV/hr,經濃縮、 乾燥得茶多酚。樹脂不能吸附的部分隨溶液流出，用反滲透膜CPA24040、 CPA2或CPA3中的 一種濃縮(收集流出的水分，可以再生利用)，濃縮液採用噴霧乾燥得到茶多糖。
以上提取的茶多酚提取純度為99. 6、提取率13. 4%，茶多糖提取純度為61. 7%、提取率 2. 61%咖啡因的提取純度為99. 4%、提取率1. 52%。
權利要求
1. 一種從茶葉中同時提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法，其特徵在於所述方法的步驟為(1)酶解提取將茶葉加水升溫至50度，所述茶葉與水按照重量比為1∶15-20；加入複合酶，所述加入複合酶的量為茶葉重量的0.12％—0.5％；保持溫度不變，浸提60分鐘，過濾後的茶渣再加水，所述茶渣與水按照重量比為1∶10—15，保持溫度50度不變，再浸提30分鐘，合併兩次浸提的溶液，加入蛋白消除劑，所述蛋白消除劑加入量為茶葉重量的0.05％，攪拌30分鐘；(2)超濾將酶解過的溶液在室溫冷卻至40度下，用0.1μm—0.3μm的超濾膜超濾，截流時進出口壓力比為0.2—0.4mpa，截流量為10ml/分；(3)樹脂吸附經超濾的溶液然後以1BV/hr的速度流過中等極性吸附樹脂，進行吸附茶多酚、咖啡因；(4)洗脫吸附後的樹脂第一次用10度的水洗脫咖啡因，洗脫次數為兩次，流速為1BV/hr，經升華法乾燥得咖啡因；樹脂第二次用60度的溫水洗脫茶多酚，洗脫次數為兩次，流速為1BV/hr，經濃縮、乾燥得茶多酚；(5)反滲透吸附樹脂不能吸附的部分隨溶液流出，用反滲透膜濃縮，濃縮液採用噴霧乾燥得到茶多糖。
2. 根據權利要求1所述的從茶葉中同時提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法，其特徵在於所述茶葉為低檔茶、粗老茶葉、茶園修剪的廢棄枝葉或茶葉生產中廢棄下腳料，茶 葉經粉碎至80目一100目之間；所述茶葉原料要求農藥殘留和重金屬不超標，農藥殘留mg/kg《10，重金屬mg/kg《20。
3. 根據權利要求1所述的從茶葉中同時提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法，其特徵在於所述複合酶為按照中性蛋白酶木瓜蛋白酶胰蛋白酶重量比2:i:i混合；或 者，按照中性蛋白酶胰蛋白酶木聚糖酶重量比為2:i:i混合；或者，按照中性蛋 白酶木瓜蛋白酶葡聚糖酶=2 混合；所述蛋白消除劑為氯化鈉。
4. 根據權利要求i所述的從茶葉中同時提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法，其特徵在於所述超濾膜的載留分子量為5000—20000。
5. 根據權利要求1所述的從茶葉中同時提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法，其特徵在 於所述中等極性吸附樹脂為HZ806、 HZ816、 NKA9、 HP20或XAD7中的一種。
6. 根據權利要求1所述的從茶葉中同時提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法，其特徵在 於所述反滲透膜為ESPA14040、 ESPA24040、 ESPA34040、 CPA24040、 CPA2或CPA3中 的一種。
7. 根據權利要求1所述的從茶葉中同時提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法，其特徵在 於所述步驟(4)的濃縮採用蒸餾、真空濃縮、膜濃縮或離心分離濃縮；所述步驟(4) 中的乾燥採用冷凍乾燥或噴霧乾燥。
8. 根據權利要求1所述的從茶葉中同時提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法，其特徵在 於所述步驟(1)中過濾後的茶渣做為動物飼料、有機複合肥或泡腳劑。
9. 根據權利要求1所述的從茶葉中同時提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法，其特徵在 於.-所述步驟(5)中經過反滲透膜濃縮後收集流出的水分再生利用。
全文摘要
本發明提供一種從茶葉中同時提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法；步驟包括酶解提取，超濾，樹脂吸附茶多酚、咖啡因，洗脫得到咖啡因和茶多酚，反滲透得到茶多糖。本發明是將全新概念的酶解提取，膜分離，樹脂吸附，有機結合，不用任何有機溶劑(含乙醇在內)，只用水為沉澱、洗脫，綠色無汙染，生產安全可靠，成本低，產品純度高、產率高。
文檔編號C08B37/00GK101508690SQ20091011128
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月17日 優先權日2009年3月17日
發明者峰 林, 陳賢峰, 黃榮華 申請人:林 峰;黃榮華;陳賢峰