[00051606]茶叶多糖的提取加工技术及其精制产品

一、茶叶多糖产品简介
茶多糖，也叫茶叶多糖，外文名称为Tea polysaccharides，缩写TPS或者TP，系由天然植物茶树的叶、枝、根等部位提取分离出来的复合多糖，它是茶叶中的主要有效成分之一；茶多糖平均相对分子质量均在104～105数量级。
茶多糖为灰白色固体粉末，没有甜味。易溶于热水，在冷水中溶解度降低，难溶于低级醇、乙醚、丙酮等有机溶剂。可被水解降级。热稳定性差，在60℃以上降解加快。
茶为山茶科常绿灌木，有时呈乔木状，高1～5米，多分枝，嫩枝有细毛。老则脱落；单顺互生，叶子长椭圆形椭圆状披针形，上面深绿色、下面淡绿色；花腋生，白色，稍有香气，花期10～11月；蒴果、木质化，扁圆三角形，暗褐色，种子有硬壳，果实越年成熟。
茶嫩叶加工后就是茶叶；入药的是茶的芽叶。茶性凉、味苦甘、无毒，有清头目、除烦渴、消食、利尿、解毒之功效；主治头痛、目昏、多睡善寐、心烦口渴等症。
茶多糖是茶叶中的有效活性成分之一，约占干茶叶量的0．5％～4％，其含量高低随茶的品种和部位而异，但同一品种则是粗老者含多糖量较高。用粗老茶治疗糖尿病在我国和日本民间均有传统，而且茶叶越粗老治疗效果越好；常饮茶者高血压和冠心病的患病率较低，这些均与茶叶中的茶多糖的药理作用密不可分。
近代研究表明茶多糖具有生理活性，在具有生理活性的茶多糖中，实际还含有蛋白质、果胶及微量的稀土元素，微量元素含量大约为1μg／g，主要是La、Ca、Pr、Y等。这些成分与多糖呈结合状态，使茶多糖表现为一种酸性蛋白糖。其中糖的结构单元与通常植物多糖(如淀粉)不同，呈现复杂多样性，而且会因糖的来源和提取方法不同而有不同的比例和相对分子质量。
绿茶中的茶多糖成分是阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖、葡萄糖、岩藻糖，其摩尔比依次是1．00：1．04：2．43：0．62：0．23，平均的相对分子质量为9．1×104。
乌龙茶的多糖是阿拉伯糖、木糖、岩藻糖、葡萄糖、半乳糖，其组成比例依次为5.52：2.21：6.08：44.20：41.99(质量，％)，平均的相对分子质量为1.07× 104。
茶多糖是继茶多酚之后发现的茶中又一类有生理活性的重要物质，药理研究表明，茶多糖具有降血糖、降血脂、降血压、抗癌、抗凝血、抗血栓、抗动脉粥样硬化、耐缺氧、防辐射、防治心血管疾病、增加冠状动脉血流量、增强机体免疫力等多种功能，尤其突出的是其降血脂效果和免疫活性，可望成为预防和治疗糖尿病、心血管病、增加免疫功能的天然药物。此外，茶多糖的乳化能力在食品生产中用作乳化稳定剂防止油滴聚集。
二、绿色技术
1．生产茶多糖的原料是茶树的各种产品，茶叶、茶树枝条、茶树根、茶生产过程中的各类副产物，是可再生的绿色资源；研究发现，茶叶越粗老，多糖含量越高，可以使低档茶叶得到充分利用，大大提高资源利用率；我国饮茶、种茶是世界上历史最悠久的国家，茶树栽种极为普遍，茶叶产量居世界前列，因此，以茶为原料提取茶多糖的生产，资源富足，具有可持续性。
2．采用水提乙醇沉淀法、水提吸附层析法从茶叶中提取茶多糖，生产过程中不会新生有害物质，提取过程使用溶剂回收循环使用．无有害物质排放，可实现清洁生产。
3．大孔树脂吸附层析法是当今最为有效的分离方法之一，它具有分离效能高、常温操作、设备简单等特点，特别适合于天然生物成分的提取与纯化，是一种先进的无污染的绿色技术。
4．我国和日本民间均有用粗老茶治疗糖尿病的传统，科学研究表明，茶叶中的茶多糖有“二防三降四抗”(防辐射、防治心血管疾病，降血糖、降血脂、降血压，抗癌、抗凝血、抗血栓、抗动脉粥样硬化)等多种功能，茶多糖的整个生命周期不会造成对环境的损害，是环境友好产品。
三、制造方法
以茶产品为原料，在原料选择上可以尽量采用品级较低的茶叶、茶树修剪枝叶等，经测定，用同种方法提取，在茶叶树根中茶多糖含量为7．25％、枝梢为6．34％、粗老茶叶6．07％，均高于嫩叶。文献报道乌龙茶含茶多糖约2．63％，一级红茶约O．4％、六级红茶约O．85％、一级绿茶约0．81％、六级绿茶约1．41％，显示不同品种、不同等级茶叶中茶多糖含量也不同，低档茶中含量较高档茶高，乌龙茶高于绿茶，红茶中多糖含量最低。
茶多糖的提取收率和生理活性受提取方法和工艺条件影响较高，实验证实水提取时的提取介质的酸碱度和温度的影响最显著，无论介质偏酸或偏碱均降低提取的茶多糖生理活性，据认为pH值为6．5左右最好，提取温度则以70℃以下为宜。茶多糖的提取方法多种多样，所获得的茶多糖组成是不同的，特别是蛋白质含量及糖与蛋白质比例不同，经过溶剂萃取分离咖啡因、茶多酚后，从余下的水中沉淀出的茶多糖中蛋白质含量下降，用超滤、层析分离方法所得茶多糖中蛋白质也有较低的含量。
1．水提乙醇沉淀法
(1)基本原理
茶多糖难溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，而易溶于热水，用热水萃取出茶叶中各水溶性物质，然后，用乙醇沉淀出茶多糖为粗品，经过脱蛋白质处理后为产品。
（2）工艺流程
茶叶→萃取→过滤→浓缩→离心→沉析→过滤→洗涤→除杂→产品茶多糖
（3）主要设备
热提取装置、过滤机、真空蒸发器、离心机、沉析槽、除杂釜、抽滤机、真空干燥器、真空系统等。
（4）生产控制参数及具体操作
水提乙醇沉淀法从茶叶中提取茶多糖的得率在2％以上，经Sevag法除蛋白质后产品中多糖含量大于35％，如果加蛋白酶水解后再用Sevag法除蛋白质，多糖含量可达到45％以上。
注：茶多糖可作进一步精制处理，如：用弱碱性树脂DEAE纤维素吸附进行脱色，半透膜除杂，超滤除杂，Sephadex G葡聚糖凝胶层析纯化，Sepharose CL琼脂糖凝胶层析纯化，色谱制备等多种可供选择的方法。根据应用的需要，可选用一种或几种方法进行纯化处理，以得到所需纯度的产品。
2．水提吸附层析法
(1)基本原理
茶叶中的主要成分在吸附柱中被吸附树脂吸附，因树脂吸附力不同而被分离，水萃取液调pH值为5，过阳离子交换柱除去咖啡因，柱后液过大孔吸附树脂除去茶多酚，柱后液经真空浓缩、脱蛋白，最后丙酮沉淀为产品。
(2)工艺流程
茶叶→水萃取→过滤→调酸→阳离子交换树脂→大孔树酯→浓缩→除杂→沉析→干燥→产品茶多糖
（3）主要设备
热提取装置、过滤机、酸化槽、树脂吸附柱、蒸发器、除杂釜、沉析釜、干燥机、真空系统等。
据文献介绍，水提吸附层析法从茶叶中提取茶多糖，其得率和 多糖纯度均比水提乙醇沉淀法的要高。
⑤副产茶多酚用乙醇洗脱，蒸发乙醇，可得茶多酚；咖啡因从离子交换柱中用水洗涤、浓缩、结晶，得咖啡因。
四、安全生产
1．对有腐蚀性的酸、碱，在使用时遵守操作规程，防止灼伤。
2．生产工艺过程中所用大量有机溶剂(如乙醇等)，大多为易燃易爆液体，需特别注意安全，避免发生灾害。
3．氯仿能被光催化，在空气中氧化生成氯化氢和光气，有剧毒；因此，在使用氯仿时要保持设备密封状态良好，室内注意通风，防止意外事故发生。
五、环境保护
1．废水集中处理，合格后方能排放，避免环境污染。
2．废茶叶渣无毒，也要妥善处理，合理利用，例如有的厂家用作渔业中的鱼饲料等。
3．生产中因大量使用挥发性很强的有机溶剂，需注意生产设备的密封性，杜绝跑、冒、滴、漏，用过的含溶剂残液，不允许随意倾倒；溶剂必须全部回收循环使用。
六、产品质量
1．产品标准
产品质量参考指标：
项 目 指标
外观 灰白色固体粉末
总糖含量 ≥30％
果胶 ≤13％
茶多酚含量 ≤5％
咖啡因含量 ≤0．2％
水分 ≤9％
灰分 ≤16％
砷(以As计) ≤0．05 mg／kg
汞(以Hg计) ≤0．05 mg／kg
铅(以Pb计) ≤0：05 mg／kg
铜(以Cu计) ≤0．5 mg／kg
2．环境标志
茶多糖具有降血糖、降血脂、降血压、抗癌、抗凝血、抗血栓、抗动脉粥样硬化、耐缺氧、防辐射、防治心血管疾病、增加冠状动脉血流量、增强机体免疫力等多种功能，尤其突出的是其降血脂效果和免疫活性，可望成为预防和治疗糖尿病、心血管病、增加免疫功能的天然药物。茶多糖对人类健康有益，在其整个生命周期内不会造成对生态环境的伤害，工艺过程中可实现清洁生产。


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