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国内工业化茶多酚的几种主要提取工艺
2017-07-06 14:09:00来源:搜狐

茶多酚怎么提取呢?茶多酚提取有很多种方法,其中离心法分离提取成为有效的提取方式之一

从茶叶中提取茶多酚技术已有多年历史。由于茶多酚具有良好的生物抗氧化性能,同时能为中低档茶叶找到出路,经济效益可观,故先后有 中科院茶叶研究所、无锡轻工大学中央研究所、浙江农业大学、安徽农业大学、华中农业大学、福建省农科院茶叶研究所,浙江大学等科研及教育单位在研究生产茶多酚产品。随着茶多酚食用、药用研究的深入,茶多酚市场竞争的焦点集中在茶多酚产品中的EGCg(中文名:表没食子酸儿茶素没食子酸酯)单体的纯度及成本上。

产业化前期工作

我国是世界上绿茶主要产销国,年产绿茶约100万吨,每年出口约35万吨,内销40万吨,尚有25万吨左右的中低档茶滞销或积压。近年来,随着人民生活水平的提高,我国高档茶名优茶一直旺销,但中、低档茶大量积压,某些茶类出现“卖茶难”现象,茶农生产积极性遭到挫伤,已至于出现 “抛荒毁园”的现象。此外,在茶叶生产中自然产生的茶叶副产品(片、末、梗等)约占总产量的10%以上,这些副茶都将作为茶多酚产业化的原料。从我厂生产的茶多酚生产设备相对来说比较成熟,经过生产规模化多年检验,证明行之有效。故从目前来看工业化规模生产茶多酚技术条件已经成熟。

产业化带动性分析

首先,茶多酚生产给中低档茶叶的消耗带来出路。我国每年约有25万吨中低档茶和副茶没有出路,该原料市场是巨大的,年产1000吨茶多酚年耗茶叶为7200多吨,廉价的原料供应不成问题,关键在于开发茶多酚的应用市场。

在食品工业上,大体可应用在以下几个方面:

1、 茶多酚具有很强的生物抗氧化活性,并随着添加量的增加而逐步增强。据美国国家健康研究所统计,美国成年人服用维生素和矿物质等营养补剂一年耗资约230亿 美元,抗氧化剂在其中占有很大比例,其流行态势持续增加。一家位于美国旧金山的市场研究公司估计,仅在2005年,抗氧化剂的市场就单独增加了18%。这 就是茶多酚的目标市场,随着人们生活改善及保健意识的增强,化学合成的食品抗氧化剂的市场分额会越来越多的被植物提取物性的抗氧化剂所挤占,而在所有植物 提取物中,绿茶提取物数量最大,平均价格最低,影响面最大,在整个亚洲,绿茶的饮用历史超过了2000年,这使得绿茶提取物比其他植物性的提取物更容易被 人们接受。

2、茶多酚具有显著的抑制细菌生长的作用,防止食品腐败变质,据文献报道:绿茶多酚类对葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌、肠内细菌、绿脓菌、土壤菌、腐败 菌、芽胞杆菌、肺炎杆菌、黄曲霉素、厌气菌G、绿色连球菌、金黄色连球菌、化脓性小芽孢菌等都有显著的抑制作用。食品、饮料用防腐剂的北美市场分额在 2005年大致在6亿美金上下,几个饮料行业巨头如可口可乐、百事可乐的饮料中还在使用化学合成的苯甲酸钠作为防腐剂,随着今年2月份以来英国食品厅陆续 暴光饮料中苯超标对人体巨大的潜在危害后,公众意识箭头直指苯甲酸钠在饮料及人体内的代谢危害,绿茶多酚作为对人体有益的食品饮料用防腐剂显现出了巨大的 候选优势。

3、多酚对食品中的营养和维生素类具有保持作用,可防止食品的褪色,又可起到天然色素的部分作用。茶多酚在鱼类、蛙类、虾类、蚌类 等水产品的保鲜和加工过程中具有显著的抗氧化、防腐败、防褐变、防褪色和消臭味等作用。在油炸鱼和虾类食品的加工过程中添加茶多酚能明显地改善产品的风味 特征,防止氧化剂和腐败,延长保质期。在金华火腿及其切片火腿香肠、腊肉等腌制肉食品的加工与贮藏中,添加茶多酚对亚硝酸形成的阻断效果是十分明 显。

4、茶多酚具有现代高效功能性食品的天然有效成分。茶多酚有降血脂和血糖、降血压和胆固醇、抗动脉硬化、抗突变和抗癌变,清除“自由基”、抗衰老、抗氧 化、抗细菌和防龋齿等许多生物功能,因此,国内外科学家已经茶多酚列为研究功能性食品中较有前途的天然食品,并逐渐开发成功了茶多酚系列功能性食品。

5、茶多酚的安全性极好。国内外科学家对茶多酚的急性毒性、亚急性毒性、亚慢性毒性、Ames 试验、抗突变与抗癌变试验、微核试验等毒理学内容进行了许多研究。结果表明茶多酚是一种毒性很低,无副作用,安全性很好的天然添加剂,符合食品添加剂的毒 理学和安全性评价的要求。另外,茶多酚中农药残留量基本无,砷和铅等重金属含量符合食品卫生要求,咖啡碱含量可以控制,无细菌污染,卫生指标均符合食品添 加剂的卫生标准。茶多酚是从人们长期饮用的天然绿茶中提取和精制出来的有效成分,作为食品抗氧化剂使用的茶多酚含量比人们普通饮茶中多酚类的浓度还要低许 多倍,因此,绿茶多酚类是对人体无害和安全性很好的天然添加剂。

茶多酚在医药方面的应用:现代研究证明,茶多酚具有防治心血管疾病、抗癌抗突变、抑菌消臭、降低血压、血糖以及抗过敏等多种功效。

1、防治心血管疾病

血液中脂质含量过高是中老年人的一种常见疾病,血脂一般指血液中的胆固醇(包括LDL、VLDL、HDL 三类)和三甘油酸酯。LDL和VLDL 有促进人体动脉粥样硬化的不良作用,而HDL是一种有益的胆固醇,有预防动脉硬化功效。茶多酚中的主体成分儿茶素具有降低血液中LDL胆固醇和提高HDL 胆固醇的功效。近几年,杭州天力药业有限公司在天津市第三中心医院,首都医科大学附属北京天坛医院,北京医科大学临床肿瘤医院,北京医科大学人民医院等进 行了300多例临床实验,结果表明,茶多酚在高血脂、脑血栓、动脉粥样硬化等病症的治疗上确有明显疗效,并在此基础上开发出了以茶多酚为主要成分的抗心血 管疾病新药“心脑健胶囊”。

2、抗癌抗突变

从70年代末期以来,国内外的大量研究资料对茶提取物或茶叶中的有效组成(各种茶儿茶素化合物)在活体外、活体内进行了各种癌症的预防和抑制效果研究,从 已发表的为数不下400篇的研究报告来看,茶多酚具有显著的抗癌抗突变的效果。目前已明确茶多酚组分通过如下机理抑制癌症的发生:(1)抗氧化作用; (2)清除自由基;(3)调整引发物质的代谢过程;(4)直接与亲电子的最终致癌物作用;(5)抑制致癌基因和DNA的共价结合;(6)抑制氨基酸脱羧酚 的活性,提高谷胱甘肽的S-转移酶、醌还原酶、超氧化物歧化酶的活性;(7)抑制细胞增殖过程;(8)抑制亚硝化过程。目前,茶的抗癌突变研究已由活体外 实验,活体内实验进展至应用于人类的临床抗癌抗突变。

3、消臭解毒

绿茶的提取物已大量应用于口香糖、牙膏、低毒卷烟的生产。含有茶提取物的口香糖比一般的口香糖消臭力提高10倍,对生理性口臭,口嚼3分钟就可见效。绿茶提取物对酒臭、烟臭、蒜臭的消臭率达90%以上,并且可以维持相当长的时间,具有杀菌净化口腔的作用。

综上所述,茶多酚在食品、饮料、医药行业的应用潜力巨大,效果明显,虽然我国有多家单位在生产茶多酚产品,但其产量、质量、成本都与采取工艺和设备的选择所得的产品有差距。

目前国内工业化茶多酚提取工艺有以下4种:

1、水提溶剂萃取法,简称水法,工艺流程为:水提-减压浓缩-溶剂萃取精制-浓缩转相-喷雾干燥,国内年产值规模1000万~3000万元的中小工厂普遍 采用此法。特点是设备投资小,上马快,但是排污量巨大,单位产值能耗大。1吨茶叶工艺用水20吨左右,这些水的加热浓缩能源消耗巨大,吨茶叶煤耗3.5 吨,吨茶叶工艺污水排放量在10吨左右,产业环保政策压力大,生存空间日益狭小。

2、水提膜浓缩萃取法,简称膜法,是在水法基础上的升级工艺,大大降低了环保成本。工艺流程为:水提-膜过滤-膜浓缩-溶剂萃取精 制-喷雾干燥。特点是设备投资和膜运行成本大,能耗和排污较水法大幅降低,茶水通过反渗透纳滤膜浓缩,浓缩倍数为5倍左右,节约了大量的能源,吨茶叶煤耗 大约1.5吨左右,纳滤出的清水又可以进一步回用。但是吨茶叶的工艺污水排污量还有4 吨左右。

3、水提树脂精制乙醇洗脱法,简称树脂法。工艺流程为:水提-树脂吸附-不同浓度乙醇洗脱-浓缩转相-喷雾干燥。特点是设备投资较大,需要乙醇精馏装置, 溶剂消耗成本较高,适用于高含量高附加值的EGCG制品,比如EGCG50%~80%以上含量产品,这些高含量产品虽然附加值较高,但是市场容量较狭小, 竞争能力不足,所以采用树脂法工艺的基本上都不是专业生产茶多酚的工厂,通常同时生产多种规格的植物或中药提取物,以弥补市场空间的不足。同时,该工艺排 污量大,吨茶叶工艺污水排放量25吨左右。

4、相转移提取法,简称酯法,针对茶多酚生产的高能耗、高排污的缺点。工艺流程为:酯水相转移提取-浓缩-精制转相-BVD真空带式干燥机干燥。特点 是:a) 低能耗,由于采取了低沸点的酯类提取工艺,吨茶叶煤耗1.5吨,仅为水法的50%左右,与膜法基本相同;b) 低排污,整个生产过程物料都在在反应器和管道运行,设备内清洗程序包含在生产流程中,生产过程不产生工艺污水,仅产生少量地面和设备外表面清洗污水,环境 友好度高,是唯一可以作到工业污水零排放的生产工艺;c) 收率高,由于酯类对多酚的高选择性,收率较水法提高40%~50%左右;整条工艺线路完全符合绿色环保低能耗高技术含量的产业发展政策。

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