茶叶的利用学习.pptx

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1、第五章 茶叶的利用1 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1页/共44页第五章 茶叶的利用2 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GB276086食品添加剂增补品种，1990年颁布了国家标准（GB1249390）。第2页/共44页第五章 茶叶的利用3 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

2、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POTBHT BHA，其毒性大小顺序为BHTBHAPOT。第3页/共44页第五章 茶叶的利用4 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4页/共44页第五章 茶叶的利用5 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。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

3、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5页/共44页第五章 茶叶的利用6 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6页/共44页第五章 茶叶的利用7 （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

4、（L-EGCG）。第7页/共44页第五章 茶叶的利用8 其中L-EGCG、L-ECG、L-EGC、L-EC分别占儿茶素总量的 5060、1520、1015、510，其结构式见图(a)。第8页/共44页第五章 茶叶的利用9第9页/共44页第五章 茶叶的利用10 几种儿茶素的抗氧化能力顺序是：以等摩尔浓度表示：L-EGCGL-EGCL-ECGL-EC；以等重量浓度表示：L-EGCL-EGCGL-ECL-ECG。由此可见，L-EGCG、L-EGC的抗氧化能力最强。第10页/共44页第五章 茶叶的利用11 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

5、物或茶多酚的抗氧化效果。当柠檬酸用量0.020.04，茶多酚的抗氧化效果提高1.63倍。儿茶素混合物与柠檬酸、甘油脂肪酸分别制成水溶性和脂溶性抗氧剂，应用于各类食品生产。第11页/共44页第五章 茶叶的利用12 例如在猪油、大豆油、菜油、花生油、糕点、猪肉腌制品中添加0.020.08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12页/共44页第五章 茶叶的利用13（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1012，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

6、和芸香糖等。第13页/共44页第五章 茶叶的利用14（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14页/共44页第五章 茶叶的利用15 （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15页/共44页第五章 茶叶的利用16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

7、C8H10N4O2H2O，分子量212.21。其结构式如下：第16页/共44页第五章 茶叶的利用17 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235238。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17页/共44页第五章 茶叶的利用18 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18页/共44页第五章 茶叶的利用19 在自然界中

8、，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0.61.5，茶叶中的含量为15（绿茶为2.53.6、红茶约为3.0、普洱大叶茶为 4.05.3、茶末和茶柄废料约2.42.8）。利用低挡茶和制茶废料提取咖啡因具有广阔前景。第19页/共44页第五章 茶叶的利用20 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5.14.71.7，平均摩尔分子量为4104。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20页/共44页第五章 茶叶的利用21 我国和日本民间常用粗老茶（淡茶或酽茶）治糖尿

9、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21页/共44页第五章 茶叶的利用22 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59219384、昭61130285、JP04182479（1992）、英国GB2151123A、中国CN88108154、CN1034947A（1990）、CN1043730A（1990），以及日本和我国等已实现茶多酚商品化生产。第22页/共44页第五章 茶叶的利用23 茶多酚易溶于热水、乙醇、甲醇、乙

10、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23页/共44页第五章 茶叶的利用24 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51。第24页/共44页第五章 茶叶的利用25表表表表5 51 1几种

11、溶剂萃取结果几种溶剂萃取结果几种溶剂萃取结果几种溶剂萃取结果萃萃萃萃 取取取取溶溶溶溶 剂剂剂剂茶茶茶茶 多多多多 酚酚酚酚咖咖咖咖 啡啡啡啡 因因因因备备备备 注注注注纯度纯度纯度纯度（）（）（）（）得率得率得率得率（）（）（）（）提取率提取率提取率提取率（）（）（）（）纯度纯度纯度纯度（）（）（）（）得率得率得率得率（）（）（）（）提取率提取率提取率提取率（）（）（）（）固液固液固液固液HH2 2OO80.2480.244.784.7845.2845.2886.1486.141.421.4247.247.2固液比固液比固液比固液比1 1 8 8温度温度温度温度9090100100（9595

12、乙醇温度乙醇温度乙醇温度乙醇温度6060）时间时间时间时间2h2h95%95%乙醇乙醇乙醇乙醇85.4885.485.375.3748.6248.6288.4288.422.022.0262.4562.451 1CaOCaO68.2768.272.052.0538.2538.2582.3582.352.152.1561.2361.23液液液液液液液液浓茶液浓茶液浓茶液浓茶液 溶剂溶剂溶剂溶剂水浸液浓缩后的溶液水浸液浓缩后的溶液水浸液浓缩后的溶液水浸液浓缩后的溶液用氯仿、乙酸乙酯萃用氯仿、乙酸乙酯萃用氯仿、乙酸乙酯萃用氯仿、乙酸乙酯萃取取取取1 1 3 386.4286.426.206.2087

13、.4787.471.821.821 1 3 387.8587.856.596.5986.5886.581.941.94萃取1次；萃取2次。第25页/共44页第五章 茶叶的利用26 从表51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26页/共44页第五章 茶叶的利用27 （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

14、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12次，咖啡因和茶多酚的纯度和得率较高第27页/共44页第五章 茶叶的利用28 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12，茶多酚得率为34。第28页/共44页第五章 茶叶的利用29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

15、、分级和提纯，在食品、医药、废水处理等方面得到应用。第29页/共44页第五章 茶叶的利用30 用810倍水，在90100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30页/共44页第五章 茶叶的利用31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

16、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31页/共44页第五章 茶叶的利用32 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32页/共44页第五章 茶叶的利用33 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

17、提取咖啡因也受到重视，出现许多专利（CN1008507B、CN1008790A、CN1039704A、CN1047017A、CN1051481A、CN1097757A），按咖啡因制取的化学过程归纳为溶剂法和升华法。第33页/共44页第五章 茶叶的利用34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（C8H10N4O2H2O）。（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34页/共44页第五章 茶叶的利用35 升温至沸34h，趁热滤去残渣，搅拌下向滤液加入40的硫酸溶液至p

18、H值为2.53.0，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100200的氧化镁，仔细中和料液pH值至7.58.0为止（切勿过量），待pH值无变化后，静置4h，进行压虑。第35页/共44页第五章 茶叶的利用36 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7.58.0，进行压虑、少量热水洗。全部滤液合并、减压浓缩。第36页/共44页第五章 茶叶的利用37 使浓缩液密度为1.261.28g/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9.09.0（切勿过量，防止咖啡因破坏），继

19、续搅拌，使其充分冷却，析出咖啡因粗品，经离心分离母液后，用少量去离子水洗12次，洗液作浸提水，粗品含咖啡因88左右。浓缩液的滤解用适量水洗，洗液和母液合并，返回浓缩，以提高咖啡因的收率。第37页/共44页第五章 茶叶的利用38 （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38页/共44页第五章 茶叶的利用39 减压浓缩至密度为1.281.30g/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12次、再甩干、在

20、60以下干燥至含水0.5，即得成品，质量合格。第39页/共44页第五章 茶叶的利用40 （3）精母液处理 精母液和洗液合并，升温至8590，在搅拌下加入糖用或味精用活性炭，煮沸2030min，停止加热，待液温降至7075，加入碳酸钠饱和溶液至pH值为9.510.0，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40页/共44页第五章 茶叶的利用41 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41页/共44页第五章 茶叶的利用42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8090，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2.53.0，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42页/共44页第五章 茶叶的利用43第43页/共44页第五章 茶叶的利用44感谢您的观看。第44页/共44页