第五章 茶叶的利用 第五章 茶叶的利用.

Presentation on theme: "第五章 茶叶的利用 第五章 茶叶的利用."— Presentation transcript:

1 第五章 茶叶的利用 第五章 茶叶的利用

2 茶叶是一种历史悠久、风靡全球的保健饮料，也是我国重要的经济作物和出口创汇商品。
20世纪70年代以来，人们发现合成抗氧剂BHT（二丁基羟基甲苯）有一定毒性，美国、日本禁止使用BHT。世界各国对油脂天然抗氧剂作了大量的研究确认， 第五章 茶叶的利用

3 茶叶富含抗氧化物质，资源丰富，提取工艺简单，具有开发天然抗氧剂的前景。日本和我国已商品化生产。我国1988年将茶多酚列入GB2760－86食品添加剂增补品种，1990年颁布了国家标准（GB12493－90）。 第五章 茶叶的利用

4 茶多酚（POT）对动物油和植物油均有显著的抗氧化作用：它对猪油的抗氧化作用为BHA（丁基羟基茴香醚）的2. 4倍，为VE的9
茶多酚（POT）对动物油和植物油均有显著的抗氧化作用：它对猪油的抗氧化作用为BHA（丁基羟基茴香醚）的2.4倍，为VE的9.2倍；它对菜油为BHA的2.6倍，为VE的3.2倍；POT、BHA、BHT对油梨油抗氧化能力的顺序为POT＞BHT ＞BHA，其毒性大小顺序为BHT＞BHA＞POT。 第五章 茶叶的利用

5 它还有降血脂、降血压、抗菌解毒、消除自由基（抗衰老）、抑制癌细胞、抗辐射等作用。因此，茶多酚主要用于动植物油、肉制品、油炸食品、糕点等方面，防止变质。
第五章 茶叶的利用

6 茶叶含有300多种化学成分，主要有茶多酚类化合物、咖啡因和茶多糖类化合物。
5.1茶叶的主要化学成分 茶叶含有300多种化学成分，主要有茶多酚类化合物、咖啡因和茶多糖类化合物。 5.1.1茶多酚类化合物 茶叶中有30余种多酚类化合物，统称为茶多酚。其量常小于40％（干茶），随茶系和产地而异。福建茶系鲜叶中茶多酚为35.73％、宜兴小叶茶系鲜叶为33.41％、 第五章 茶叶的利用 5.1茶叶的主要化学成分

7 云南大叶茶系鲜叶为36. 70％、云南大叶茶中广南茶为24. 01％ 、勐蜡茶为33. 92％、普洱茶为38
云南大叶茶系鲜叶为36.70％、云南大叶茶中广南茶为24.01％ 、勐蜡茶为33.92％、普洱茶为38.37％，安徽黄山绿茶、绿茶末、红茶、红茶末的茶多酚分别为14.74％、8.28％、2.72％、1.29％。茶多酚主要有以下五类化合物： 第五章 茶叶的利用 5.1茶叶的主要化学成分

8 （1）儿茶素类 儿茶素类属黄烷醇类化合物，约占茶多酚总量的70％，其中有4种主要儿茶素：（—）－表儿茶素（L-EC）、（—）－表儿茶素没食子酸酯（L-ECG）、（—）－表倍儿茶素（L-EGC）、（—）－表倍儿茶素没食子酸酯（L-EGCG）。 第五章 茶叶的利用 5.1茶叶的主要化学成分

9 其中L-EGCG、L-ECG 、L-EGC、L-EC分别占儿茶素总量的 50％～60％、15％～20％、10％～15％、5％～10％，其结构式见图 (a)。
第五章 茶叶的利用 5.1茶叶的主要化学成分

10 第五章 茶叶的利用 5.1茶叶的主要化学成分

11 几种儿茶素的抗氧化能力顺序是： 以等摩尔浓度表示： L-EGCG＞L-EGC＞L-ECG＞L-EC； 以等重量浓度表示：
L-EGC＞L-EGCG＞L-EC＞L-ECG。 由此可见，L-EGCG、L-EGC的抗氧化能力最强。 第五章 茶叶的利用 5.1茶叶的主要化学成分

12 儿茶素混合物与柠檬酸、苹果酸、酒石酸、抗坏血酸和维生素E等都有较好的协同作用，从而提高儿茶素混合物或茶多酚的抗氧化效果。当柠檬酸用量0
第五章 茶叶的利用 5.1茶叶的主要化学成分

13 例如在猪油、大豆油、菜油、花生油、糕点、猪肉腌制品中添加0. 02％～0
例如在猪油、大豆油、菜油、花生油、糕点、猪肉腌制品中添加0.02％～0.08％的茶叶抗氧剂，就具有优异的抗氧化活性，过氧化值和酸价的抑制率可达90％以上，明显地延长上述食品的保存期达9个月以上。 第五章 茶叶的利用 5.1茶叶的主要化学成分

14 （2）黄酮、黄酮醇类 黄酮及黄酮醇类化合物约占茶多酚总量的10％～12％，其中有槲皮素及其甙、山萘素及其甙、杨梅素、牧荆苏和皂草素等，甙类中的糖有鼠李糖、葡萄糖、半乳糖和芸香糖等。 第五章 茶叶的利用 5.1茶叶的主要化学成分

15 花色素类化合物约占茶多酚总量的10％，其中主要有芙蓉白素、飞燕草花白素、翘摇紫甙原、芙蓉花色甙元、飞燕草花色甙元等。
（3）花色素类 花色素类化合物约占茶多酚总量的10％，其中主要有芙蓉白素、飞燕草花白素、翘摇紫甙原、芙蓉花色甙元、飞燕草花色甙元等。 第五章 茶叶的利用 5.1茶叶的主要化学成分

16 （4）其他类 其他类包括酚酸、缩酚酸和原花色素类，共有17个化合物。茶多酚类化合物参与体内新陈代谢，提供活泼的氢，与致癌能力的活性氧自由基结合成惰性化合物或较稳定的自由基，抑制活性氧自由基与DHA（脱氢表雄甾酮）共价结合，从而达到抗癌、抗突变效果。 第五章 茶叶的利用 5.1茶叶的主要化学成分

17 咖啡因的化学名称是1，3，7－三甲基－2，6－二氧嘌呤，属黄嘌呤生物碱，分子式C8H10N4O2·H2O，分子量212.21。其结构式如下：
5.1.2咖啡因（咖啡碱） 咖啡因的化学名称是1，3，7－三甲基－2，6－二氧嘌呤，属黄嘌呤生物碱，分子式C8H10N4O2·H2O，分子量212.21。其结构式如下： 第五章 茶叶的利用 5.1茶叶的主要化学成分

18 咖啡因含有一个分子结晶水，外观呈白色或极浅的黄绿色、有丝光的柔韧性针状结晶粉末，无嗅、味苦，加热至100℃时，失去结晶水而升华，至120℃时显著升华，180℃时可收集到非针状结晶体的无水咖啡因，其熔点235～238℃。它易溶于热水和氯仿，微溶于冷水、乙醇和丙酮，难溶于乙醚。 第五章 茶叶的利用 5.1茶叶的主要化学成分

19 咖啡因具有兴奋人体大脑皮层、增强机体免疫功能和强心利尿等作用，可用于治疗神经衰弱和精神抑制状态症等疾病，也是配制各类解热镇痛药品的重要原料。
第五章 茶叶的利用 5.1茶叶的主要化学成分

20 在自然界中，咖啡因主要存在于茶叶、咖啡豆、可可、可拉果等经济作物中。咖啡中的咖啡因含量为0. 6％～1
在自然界中，咖啡因主要存在于茶叶、咖啡豆、可可、可拉果等经济作物中。咖啡中的咖啡因含量为0.6％～1.5％，茶叶中的含量为1％～5％（绿茶为2.5％～3.6％、红茶约为3.0％、普洱大叶茶为 4.0％～5.3％、茶末和茶柄废料约2.4％～2.8％）。利用低挡茶和制茶废料提取咖啡因具有广阔前景。 第五章 茶叶的利用 5.1茶叶的主要化学成分

21 5.1.3茶多糖 茶多糖是由核糖、阿拉伯糖和葡萄糖组成的复合多糖，其组成比为5.1∶4.7∶1.7，平均摩尔分子量为4×104。乌龙茶复合多糖的含量（2.63％士0.27％）约为红茶的3.1倍、绿茶的1.7倍。茶叶愈粗老、复合多糖含量愈高。 第五章 茶叶的利用 5.1茶叶的主要化学成分

22 我国和日本民间常用粗老茶（淡茶或酽茶）治糖尿病，有效率达70％。目前对茶多糖及其药理作用研究报道较多，茶多糖具有防辐射、抗凝血和血栓、降血糖和血脂、增强机体免疫功能、增加冠状动脉血流量等作用
第五章 茶叶的利用 5.1茶叶的主要化学成分

23 5.2 茶多酚的提取 20世纪70年代以来，对茶多酚的提取分离研究较多。相继出现了许多专利〔日本公开特许公报昭59－219384、昭61－130285、JP （1992）、英国GB－2151－123－A、中国CN 、CN A（1990）、CN A（1990）〕，以及日本和我国等已实现茶多酚商品化生产。 第五章 茶叶的利用 5.2 茶多酚的提取

24 茶多酚易溶于热水、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、丙酮等溶剂，而不溶于氯仿、正丁醇等溶剂。因此，茶多酚的制取多用溶剂法，也用溶剂提取、金属盐沉淀或超滤法，还有超临界CO2萃取法。
第五章 茶叶的利用 5.2 茶多酚的提取

25 5.2.1溶剂法 溶剂法提取茶多酚主要过程有固－液萃取、液－液萃取、减压浓缩、干燥等。 固－液萃取（浸提）
茶多酚易溶于水、醇、丙酮、乙酸乙酯。茶多糖也溶于冷水、温水、沸水。茶叶中的咖啡因易溶于氯仿（12.5％）、水（2％）、乙醇（2％）苯（1％）、热苯（5％）。因此，常用水或含水乙醇等浸茶叶（绿茶），咖啡因、茶多酚和茶多糖被浸出，再用氯仿、乙酸乙酯萃取，使三者分离，其结果列入表5－1。 第五章 茶叶的利用 5.2 茶多酚的提取

26 表5－1几种溶剂萃取结果 萃 取 溶 剂 茶 多 酚 咖 啡 因 备 注 纯度 （％） 得率 提取率（％） 固－液 H2O 80.24
备 注 纯度 （％） 得率 提取率（％） 固－液 H2O 80.24 4.78 45.28 86.14 1.42 47.2 固液比＝1∶8 温度90～100℃（95％乙醇温度60℃） 时间2h 95%乙醇 85.48 5.37 48.62 88.42 2.02 62.45 1％CaO 68.27 2.05 38.25 82.35 2.15 61.23 液－液 浓茶液∶溶剂 水浸液浓缩后的溶液用氯仿、乙酸乙酯萃取 1∶3① 86.42 6.20 87.47 1.82 1∶3② 87.85 6.59 86.58 1.94 ①萃取1次；②萃取2次。 第五章 茶叶的利用 5.2 茶多酚的提取

27 从表5－1看出，用95％乙醇为溶剂，咖啡因和茶多酚的纯度、得率和提取率最高，用水作溶剂的得率和提取率较低，但产品纯度较高，所以用乙醇或水为溶剂分步相继提取咖啡因和茶多酚是合适的。在水中添加氧化钙和氨水对单纯提取咖啡因是适用的，以1％氧化钙水溶液提取咖啡因的效果较好。 第五章 茶叶的利用 5.2 茶多酚的提取

28 （2）液－液萃取 固－液萃取液被浓缩成浓液，以便提高萃取效率、减少溶剂用量。并利用咖啡因、茶多酚分别溶于氯仿、乙酸乙酯，具有比重差而分离。所以，先用氯仿萃取咖啡因，后用乙酸乙酯萃取茶多酚，水层为茶多糖，再分别蒸出溶剂，可得到咖啡因、茶多酚和茶多糖。液－液萃取时，采用液比为1：3，萃取1～2次，咖啡因和茶多酚的纯度和得率较高 第五章 茶叶的利用 5.2 茶多酚的提取

29 5.2.2 溶剂提取—金属盐沉淀法 用水浸提茶叶，浸出液经减压浓缩，向浓液中加入金属盐使茶多酚沉淀，分出沉淀，加入盐酸，使其溶解，再用乙酸乙酯萃取，蒸出乙酸乙酯，浓缩液经干燥得到淡黄的茶多酚，茶多酚纯度≥95％，咖啡因含量1％～2％，茶多酚得率为3％～4％。 第五章 茶叶的利用 5.2 茶多酚的提取

30 超滤是以压力差为推动力，分子水平的分离过程。它主要用于大分子或胶体溶液的浓缩、分级和提纯，在食品、医药、废水处理等方面得到应用。
5.2.3溶剂提取—超滤法 超滤是以压力差为推动力，分子水平的分离过程。它主要用于大分子或胶体溶液的浓缩、分级和提纯，在食品、医药、废水处理等方面得到应用。 第五章 茶叶的利用 5.2 茶多酚的提取

31 用8～10倍水，在90～100℃下浸提茶叶（绿茶），茶浸出液浓度约1. 5％，倒入超滤装置中，在静压0
用8～10倍水，在90～100℃下浸提茶叶（绿茶），茶浸出液浓度约1.5％，倒入超滤装置中，在静压0.2MPa、室温下超滤，咖啡因和茶多酚穿过分子量为30 000的膜，得到透明清亮的超滤液，经喷雾干燥成粉状产品，其得率约为19％，茶多酚含量72.70％，咖啡因含量约为5％。 第五章 茶叶的利用 5.2 茶多酚的提取

32 5.2.4超临界CO2萃取法 茶多酚、咖啡因在超临界CO2中的溶解度受温度、压力和夹带剂（乙醇）的影响。当温度一定时，两者溶解度随压力升高而增大。当压力大于15MPa时，溶解度随温度升高而增大。加入夹带剂（乙醇），使溶解度大大提高。因此，采用高温、高压、添加乙醇作夹带剂是萃取茶多酚、咖啡因的有利条件。 第五章 茶叶的利用 5.2 茶多酚的提取

33 例如，萃取温度80℃、萃取压力21MPa、CO2与60％乙醇（约占CO2重的1. 25％）均匀混合，再以约1
例如，萃取温度80℃、萃取压力21MPa、CO2与60％乙醇（约占CO2重的1.25％）均匀混合，再以约1.5L/min进入装有干茶叶的萃取器，萃取数小时，CO2的出口压力降为0.1PMa（温度19℃），进入内装玻璃球的“U”形管，以便吸附沉积萃取物，每次用氯仿、乙酸乙酯洗，蒸出溶剂，得到咖啡因、茶多酚，前者纯度为86.54％，后者为95.4％。 第五章 茶叶的利用 5.2 茶多酚的提取

34 5.3 咖啡因的提取 我国茶叶产量大，各种制茶废料极丰富，低档茶处于滞销，利用制茶废料和低档茶提取咖啡因也受到重视，出现许多专利（CN B、CN A、CN A、CN A、CN A、CN A），按咖啡因制取的化学过程归纳为溶剂法和升华法。 第五章 茶叶的利用 5.3 咖啡因的提取

35 茶末、茶柄经除去杂物后加入浸提罐中，边搅拌边加入2.5倍量的清水，
5.3.1溶剂法 利用咖啡易溶于热水、乙醇、氯仿等的性质，从制茶废料和低档茶中将其提取出来，进行结晶、重结晶制成含结晶水的咖啡因（C8H10N4O2·H2O）。 （1）咖啡因的提取、结晶 茶末、茶柄经除去杂物后加入浸提罐中，边搅拌边加入2.5倍量的清水， 第五章 茶叶的利用 5.3 咖啡因的提取

36 升温至沸3～4h，趁热滤去残渣，搅拌下向滤液加入40％的硫酸溶液至pH值为2. 5～3
升温至沸3～4h，趁热滤去残渣，搅拌下向滤液加入40％的硫酸溶液至pH值为2.5～3.0，静置过夜，使单宁、植物蛋白、植物胶等杂质沉淀（称酸渣）。虹吸出上层澄清液，在搅拌下加入100～200的氧化镁，仔细中和料液pH值至7.5～8.0为止（切勿过量），待pH值无变化后，静置4h，进行压虑。 第五章 茶叶的利用 5.3 咖啡因的提取

37 用少量热水洗，滤液待处理。并在酸渣中也加入少量热水，搅拌下再加入适量氧化镁粉末至pH值为7. 5～8
第五章 茶叶的利用 5.3 咖啡因的提取

38 使浓缩液密度为1. 26～1. 28g/ml，趁热压滤，在充分搅拌下向滤液中加入澄清的饱和石灰水，小心调整pH值至9. 0～9
第五章 茶叶的利用 5.3 咖啡因的提取

39 （2）咖啡因重结晶 用3倍粗品重量的去离子水，加热溶解粗品，升温达90℃，在搅拌下加粗品重量5％的化学纯粉状活性炭，煮沸20min,进行脱色，趁热精滤（可用砂芯抽滤），滤液应为无色、透明（否则重新脱色）， 第五章 茶叶的利用 5.3 咖啡因的提取

40 减压浓缩至密度为1.28～1.30g/ml，放入结晶器、冷却、析出白色针状结晶，经捣碎、离心机甩干、少许去离子水洗1～2次、再甩干、在60℃以下干燥至含水0.5％，即得成品，质量合格。
第五章 茶叶的利用 5.3 咖啡因的提取

41 （3）精母液处理 精母液和洗液合并，升温至85～90℃，在搅拌下加入糖用或味精用活性炭，煮沸20～30min，停止加热，待液温降至70～75℃，加入碳酸钠饱和溶液至pH值为9.5～10.0，再加入氢氧化钠溶液至pH值为11.0为止，进行精滤，滤液投入上述澄清液及“酸渣”液中。 第五章 茶叶的利用 5.3 咖啡因的提取

42 这样，既回收了母液和洗液，有利于提高咖啡因的总收率，还可利用它们具有的碱性来中和“酸渣”的酸度，起到了降低氧化镁用量的效果，进一步降低成本。碳酸钠是使精母液中和的Ca2+ 形成CaCO3 而沉淀，氢氧化钠是使精母液中的Mg2+ 形成Mg(OH)2 沉淀。 第五章 茶叶的利用 5.3 咖啡因的提取

43 5.3.2升华法 以低档茶或制茶废料为原料，用水乙醇加热回流浸渍2次（固液比1：8，温度约80～90℃，每次回流2h），趁热过滤，减压浓缩滤液，回收乙醇，向浓缩液中加入稀硫酸，使浓缩液pH值为2.5～3.0，沉淀其中的单宁、植物胶和植物蛋白，过滤掉沉淀，再向滤液中加入MgO（中和酸、吸水、去杂质），蒸干、升华，得无水咖啡因。 第五章 茶叶的利用 5.3 咖啡因的提取

44 第五章 结束 第五章 茶叶的利用