專利名稱：茶葉綜合利用深加工方法
技術領域：
本發明屬于茶葉深加工技術領域，涉及ー種茶葉綜合利用深加工方法。
背景技術：
近年來，我國茶葉深加工產業迅速發展，預計到2020年將有超過50%茶葉作為原料通過深加工應用于食品、醫藥和保健品等行業。但由于我國茶葉深加工產業起步晚，深加エ技術落后，主要是粗放式 增長，目前面臨3個主要技術瓶頸①茶葉天然提取物達不到食品、醫藥、保健品等行業的環保及衛生質量安全要求茶葉深加工原料綜合利用率低
茶葉天然產物附加值低。技術創新升級將是我國茶葉深加工產業發展的必然趨勢和出路。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種綠色環保的茶葉綜合利用深加工方法。本發明的技術方案是茶葉綜合利用深加工方法，包括如下步驟(I)超臨界CO2萃取將茶葉進行靜態萃取，即得到茶葉天然香精；(2)膜過濾將經超臨界CO2萃取的原料經沸水浸提，粗濾(去除茶渣)，膜過濾，濃縮干燥截流液即得茶多糖；(3)柱層析膜過濾透過液濃縮后上樣到層析柱，填料選用交聯葡聚糖瓊脂糖凝膠(Cross-linked agarose and dextran)或葡聚糖凝膠 LH-20 (Sephadex LH-20),洗脫液流速0. 5^2BV/h,先用蒸餾水洗脫，依次收集0. 4 0. 7BV的洗脫液得到茶色素，收集0. 8 2BV的洗脫液得到生物堿；再用5(T60%こ醇溶液反向洗脫，收集洗脫液經濃縮干燥得茶多酚；(4)高速逆流分離將經層析收集的生物堿和茶多酚分別用高速逆流分離，溶劑體系為正己烷こ酸こ酷甲醇水=I 15 I 15，轉速70(T900r/min，流速I 3mL/min,收集目標產物，得到咖啡堿、兒茶素EGCG、兒茶素GCG和兒茶素ECG。進ー步的，步驟(I)中靜態萃取裝料80 100g/L，萃取壓力400(T5000psi，萃取溫度4(T50°C，萃取30 40min，靜態萃取2 3次，分離溫度為70 80で。優選的,步驟(I)中裝料100g/L,萃取壓力5000psi (psi是壓カ單位,磅/平方英寸)，萃取溫度45°C，靜態萃取3次，每次萃取時間40min，分離溫度為75°C。進ー步的，由于大量研究表明茶多糖具有較強生理活性的組分，相對分子量集中在40000-100000之間，因此，步驟(2)中膜過濾的膜孔徑選擇MWCO (截留分子量)30000，操作壓カ0. 2 0. 4MPa，溫度37 42°C。綜合考慮能耗和分離結果，優選的，步驟(2)中膜過濾的壓カ0. 3MPa，溫度40°C。具體的，步驟(2)中原料液經浸提后粗濾得到的濾液濃縮至原體積的一半吋，加入等原體積一半的水，濃縮兩次，待最終濃縮至原體積一半時，結束膜過濾。通過這樣兩次加水濃縮，可以使目標產物的分離更徹底。進ー步的，步驟(3)中流速為lBV/h，こ醇濃度為60%。
進一步的，步驟(4)中轉速800r/min,流速2mL/min。優選的，步驟(2)、(3)、(4)中得到的產品濃縮后，進行真空冷凍干燥，以保證產品功能活性。本發明的有益效果本發明創造性的首次將超臨界CO2萃取、膜過濾分離、柱層析分離純化、高速逆流分離純化多種技術有機結合作為ー個整體同時應用于茶葉精深加工綜合利用。一個流程能同時實現對茶葉中多種活性成分(天然香精、茶多糖、茶色素、生物堿、茶多酚、兒茶素、咖啡堿等)進行分離提取，顯著提高了茶葉綜合利用效益，且保證了所提取的各生化成分的得率及純度。本發明方法綠色環保高效，不使用任何有毒有害試劑，保證了產品環保衛生質量安全，大大提高了產品附加值。此外，也可以根據具體需求和用途確定活性成分的分離程度 (大類物質或者單體標準物質)。本發明為茶葉的深加工和綜合利用提供了一種新的選擇，具有很好的應用前景。本發明方法提取的茶葉香精萃取率可達到0. 56%以上，產品為粉末狀，由ニ甲基硫醚為特征香氣成分以及50多種醇、酮、醛、醚和酯類等香氣成分組成。茶多糖得率大于
5.2%，純度達36. 7% (市場上銷售的茶多糖純度較低一般在2(T30%)。所得茶色素經分析發現，其中主要含有ー些多酚氧化物以及黃酮苷類混合物，作為天然色素利用。生物堿的得率可達到2. 8%以上，且只含可可堿和咖啡堿，其中咖啡堿含量達93%，產品回收率98%以上。茶多酚產品純度高達98%，富含兒茶素90%以上，不含咖啡堿，產品得率8%左右，回收率85%以上。對生物堿和茶多酚進ー步分離，可得到咖啡堿和三種兒茶素EGCG、GCG和ECG，經HPLC檢測，純度都在98%以上。
圖1、本發明方法エ藝流程圖
具體實施例方式本發明的技術方案是茶葉綜合利用深加工方法，包括如下步驟(I)超臨界CO2萃取將茶葉進行靜態萃取，即得到茶葉天然香精；(2)膜過濾將經超臨界CO2萃取的原料經沸水浸提，粗濾(去除茶渣)，膜過濾，濃縮干燥截流液即得茶多糖；(3)柱層析膜過濾透過液濃縮后上樣到層析柱，填料選用交聯葡聚糖瓊脂糖凝膠(Cross-linked agarose and dextran)或葡聚糖凝膠 LH-20 (Sephadex LH-20),洗脫液流速0. 5^2BV/h,先用蒸餾水洗脫，依次收集0. 4 0. 7BV的洗脫液得到茶色素，收集0. 8 2BV的洗脫液得到生物堿；再用5(T60%こ醇溶液反向洗脫，收集茶多酚；(4)高速逆流分離將經層析收集的生物堿和茶多酚分別進行高速逆流分離，溶劑體系為正己烷こ酸こ酯甲醇水=1: 15 :1 : 15，轉速70(T900r/min，流速I 3mL/min，收集目標產物，得到咖啡堿、兒茶素EGCG、兒茶素GCG和兒茶素ECG。進ー步的，步驟(I)中靜態萃取裝料80 100g/L，萃取壓力400(T5000psi，萃取溫度4(T50°C，靜態萃取30 40min，靜態萃取2 3次，分離溫度為70 80で。優選的，步驟(I)中裝料100g/L，萃取壓力5000psi，萃取溫度45°C，靜態萃取3次，每次萃取時間40min，分離溫度為75°C。進ー步的，由于大量研究表明茶多糖具有較強生理活性的組分，相對分子量集中在40000 100000之間，因此，步驟(2)中膜過濾的膜孔徑選擇MWC030000，操作壓カ0. 2 0. 4MPa，溫度 37 42°C。綜合考慮能耗和分離結果，優選的，步驟(2)中膜過濾的壓カ0. 3MPa，溫度40°C。具體的，步驟(2)中原料液經浸提后粗濾得到的濾液濃縮至原體積的一半吋，加入等原體積一半的水，濃縮兩次，待最終濃縮至原體積一半時，結束膜過濾。通過這樣兩次加水濃縮，可以使目標產物的分離更徹底。進ー步的，步驟(3)中流速為lBV/h，こ醇濃度為60%。進一步的，步驟(4)中轉速800r/min,流速2mL/min。 優選的，步驟(2)、(3)、(4)中得到的產品濃縮后，進行真空冷凍干燥，以保證產品功能活性。本發明方法的流程是發明人經多次試驗所得，采用這樣的流程操作最為簡單，且節省成本，提取的生化成分最多。每一生化成分盡量在一次操作中獲得，無需重復多次提取分離，且所得的各成分的純度和得率都能達到最佳。本發明エ藝流程首先利用超臨界CO2萃取技術可萃取非極性天然產物的特性，專一性的萃取制備茶葉天然香精，同時又能很好的保留原料中的極性生化成分，便于后續的深加工利用。萃取后的原料經沸水浸提后，利用對茶葉生化成分基本無損的膜過濾分離制備技術，通過選擇合適的膜孔徑濃縮浸提液得茶多糖，而茶葉中90%以上的生化成分因分子量不足1000通過膜進入透過液，不影響后續的加工利用。透過液經過柱層析可以利用生化成分的物化特性將其分離制備得到生化功能相近的產品。最后可以根據實際需要，利用高速逆流色譜使用費用低、消耗低、分離純度高的優勢，通過溶劑體系篩選和技術優化，進一步將柱層析得到的產品分離純化得純度較高的生化標準品。在確定了エ藝流程后，發明人還進ー步的對超臨界CO2萃取、膜過濾分離、柱層析分離純化、高速逆流分離中的操作參數進行了優化，以確保在每ー操作中將目的產物分離提取完備，保證目的產品純度和提取率，同時也不影響對后續目標產物的分離提取。下面結合實施例對本發明的具體實施方式
做進ー步的描述，并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。實施例1采用本發明方法對茶葉綜合利用深加工(I)超臨界CO2萃取裝料80g/L，萃取壓力5000psi，萃取溫度45°C，萃取3次，每次萃取時間40min，分離溫度為75°C，分離收集即得到茶葉天然香精；(2)膜過濾將經超臨界CO2萃取的原料經沸水浸提，粗濾去除茶渣，濾液經膜過濾，膜孔徑選擇MWC030000，操作壓カ0. 3MPa，溫度40°C，濃縮干燥截流液即得茶多糖；(3)柱層析膜過濾透過液濃縮后上樣到層析柱,填料選用Cross-linked agaroseand dextran，洗脫液流速lBV/h，先用蒸餾水洗脫，分離分別依次洗脫得到茶色素和生物堿；再用50%こ醇溶液反向洗脫，收集茶多酚；收集產品濃縮干燥后得相應的產品。(4)高速逆流分離將經層析收集的生物堿和茶多酚進行高速逆流分離，溶劑體系為正己烷こ酸こ酷甲醇水=I 15 I 15，轉速900r/min，流速2mL/min，收集目標產物，濃縮后干燥得到咖啡堿、兒茶素EGCG、兒茶素GCG和兒茶素ECG。
經定量分析檢測本發明方法茶葉香精萃取率0. 65%，產品為粉末狀，由ニ甲基硫醚為特征香氣成分以及50多種醇、酮、醛、醚和酯類等香氣成分組成。茶多糖得率5. 21%,純度達36. 72%。所得茶色素經分析發現，其中主要含有ー些多酚氧化物以及黃酮苷類混合物，作為天然色素利用。生物堿的得率2. 83%，其中咖啡堿含量93. 10%以上。茶多酚產品純度高達98. 04%,富含兒茶素90. 16%以上，不含咖啡堿，產品得率7. 38%左右。對生物堿和茶多酚的進一步分離，得到咖啡堿與三種兒茶素EGCG、GCG和ECG的純度分別為98. 35%、99. 23%、98. 61%、99. 07%。實施例2采用本發明方法對茶葉綜合利用深加工(I)超臨界CO2萃取裝料100g/L，萃取壓力4500psi，萃取溫度50°C，萃取2次，每次萃取時間40min，分離溫度為70°C，分離收集即得到茶葉天然香精；
(2)膜過濾將經超臨界CO2萃取的原料經沸水浸提，粗濾去除茶渣，濾液經膜過濾，膜孔徑選擇MWC030000，操作壓カ0. 4MPa，溫度45°C，濃縮干燥截流液即得茶多糖；(3)柱層析膜過濾透過液濃縮后上樣到層析柱，填料選用S^hadex LH-20，洗脫液流速lBV/h，先用蒸餾水洗脫，分離分別依次洗脫得到茶色素和生物堿；再用60%こ醇溶液反向洗脫，收集茶多酚；收集產品濃縮干燥后得相應的產品。(4)高速逆流分離將經層析收集的生物堿和茶多酚進行高速逆流分離，溶劑體系為正己烷こ酸こ酷甲醇水=I 15 I 15，轉速900r/min，流速lmL/min，收集目標產物，濃縮后干燥得到咖啡堿、兒茶素EGCG、兒茶素GCG和兒茶素ECG。經定量分析檢測本發明方法茶葉香精萃取率0. 56%，產品為粉末狀，由ニ甲基硫醚為特征香氣成分以及50多種醇、酮、醛、醚和酯類等香氣成分組成。茶多糖得率5. 78%,純度達37. 42%。所得茶色素經分析發現，其中主要含有ー些多酚氧化物以及黃酮苷類混合物，作為天然色素利用。生物堿的得率2. 92%，其中咖啡堿含量92. 74%以上。茶多酚產品純度高達98. 25%，富含兒茶素91. 67%以上，不含咖啡堿，產品得率7. 06%左右。對生物堿和茶多酚的進一步分離，得到咖啡堿與三種兒茶素EGCG、GCG和ECG的純度分別為98. 08%、99. 09%、9884%、9868%。
權利要求
1.茶葉綜合利用深加工方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)超臨界CO2萃取將茶葉進行靜態萃取，即得到茶葉天然香精； (2)膜過濾將經超臨界CO2萃取的原料經沸水浸提，粗濾去除茶渣，原料液膜過濾，濃縮干燥截流液即得茶多糖； (3)柱層析膜過濾透過液濃縮后上樣到層析柱，填料選用交聯葡聚糖瓊脂糖凝膠或葡聚糖凝膠LH-20，洗脫液流速O. 5^2BV/h,先用蒸餾水洗脫，依次收集O. 4 O. 7BV的洗脫液得到茶色素，收集O. 8 2BV的洗脫液得到生物堿；再用5(Γ60%乙醇溶液反向洗脫，收集茶多酚； (4)高速逆流分離將經層析收集的生物堿和茶多酚分別進行高速逆流分離，溶劑體系為正己烷乙酸乙酯甲醇水=I 15 I 15，轉速70(T900r/min，流速I 3mL/min，收集目標產物，分別得到咖啡堿、兒茶素EGCG、兒茶素GCG和兒茶素ECG。
2.如權利要求1所述的茶葉綜合利用深加工方法，其特征在于步驟(I)中靜態萃取裝料80 100g/L,萃取壓力4000 5000psi,萃取溫度40 50°C,靜態萃取30 40min,靜態萃取2 3次，分離溫度為7(T80°C。
3.如權利要求2所述的茶葉綜合利用深加工方法，其特征在于步驟(I)中靜態萃取裝料100g/L，萃取壓力5000psi，萃取溫度45°C，萃取3次，每次萃取時間40min，分離溫度為75。。。
4.如權利要求Γ3任一項所述的茶葉綜合利用深加工方法，其特征在于步驟(2)中膜過濾的膜孔徑選擇截留分子量30000，壓力O. 2 O. 4MPa，溫度37 42°C。
5.如權利要求4所述的茶葉綜合利用深加工方法，其特征在于步驟(2)中膜過濾的壓力 O. 3MPa，溫度 40。。。
6.如權利要求Γ5任一項所述的茶葉綜合利用深加工方法，其特征在于步驟(2)中原料液經浸提后粗濾得到的濾液濃縮至原體積的一半時，加入等原體積一半的水，濃縮兩次，待最終濃縮至原體積一半時，結束膜過濾。
7.如權利要求Γ6任一項所述的茶葉綜合利用深加工方法，其特征在于步驟(3)中洗脫液流速為lBV/h，乙醇濃度為60%。
8.如權利要求Γ7任一項所述的茶葉綜合利用深加工方法，其特征在于步驟(4)中轉速 800r/min，流速 2mL/min。
9.如權利要求Γ8任一項所述的茶葉綜合利用深加工方法，其特征在于步驟(2)、(3),(4)中得到的產品進行濃縮，真空冷凍干燥。
全文摘要
本發明屬于茶葉深加工技術領域，涉及一種茶葉綜合利用深加工方法。本發明要解決的技術問題是提供一種茶葉綜合利用深加工方法。本發明的技術方案是茶葉綜合深加工利用方法，包括如下步驟(1)超臨界CO2萃取；(2)膜過濾；(3)柱層析；(4)高速逆流分離。本發明方法能通過一個工藝流程同時實現對茶葉中多種成分(天然香精、茶多糖、茶色素、生物堿、茶多酚、兒茶素、咖啡堿等)進行提取，大大提高了茶葉深加工的綜合利用率。
文檔編號C09B61/00GK103012403SQ201310001999
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月5日 優先權日2013年1月5日
發明者譚和平, 李懷平, 吳媛媛, 冉莉萍, 管馳, 許洋 申請人:四川中測科技投資有限公司