专利名称：一种从茶叶中同时提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法
技术领域：
本发明属于茶叶深加工技术领域，尤其是涉及一种从茶叶中同时提取茶多酚、茶多糖、 咖啡因的新方法。
背景技术：
我国是最早发现和利用茶树的国家，被称为茶的祖国，史料记载表明，我们祖先早在3 千多年前己经丌始栽培和利用茶树，目前茶园种植面积和茶叶产量都居世界前例。大量的低 档茶、粗老茶叶、修剪的废弃枝叶、茶叶生产中废弃的下脚料，虽没有直接的市场出路，但 其中含有许多可以利用的资源。在我国的茶叶产品中，深加工产品只占3%左右，存在加工技 术落后、产品技术含量与附加值过低的问题。而在日本的茶产叶中，深加工产品约占三分之 一。因此，急需以高新技术为依托，大力发展茶叶深加工，可以提高我国茶叶在国际市场上 的竞争力，对调整我国茶区农村经济结构，增加农民收入，有着重要意义。
随着茶叶研究的不断深力，以及和医学研究的交叉和渗透茶叶中富含茶多酚类、茶多糖、
咖啡因等物质，已证实茶多酚具有明显的抗菌、抗氧化、抗癌、抗突变和增强免疫、降血 脂等功能，广泛应用于各类食品抗氧代用品鲜，以及医药、化妆品、日用化学品等领域。茶 多糖具有降血糖、降血脂、抗凝血、抗血栓、防辐射、增强机体免疫力、抗炎、抗癌等多种 药理功效，可用于药医、保健食品等中。咖啡因具有兴奋中枢神经系统，对人体有强心、利 尿、解毒等生理和保健作用，是医药、饮料等的重要原料。
根据国内外文献资料，从茶叶中提取茶多酚等功能性成份的方法，归纳为四类溶剂提 取法、离子沉淀法、树脂吸附法、超临界液体萃取法。上述方法都存在着不同程度的缺点， 有机溶剂萃取法，溶剂用量大，常用甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯等溶剂，存在 有毒溶剂残留，不易被食品、医药行业所接受；金属离子沉淀法操作复杂，提取率低，金属 离子残留高，影响产品质量；树脂吸附法存在因树脂选择性不高，导致产品纯度低，而且都 使用有毒或安全性差的洗脱剂；超临界流体萃取法生产成本较高，缺乏技术的成熟性和可靠 性。另外它们都有共同的缺点是萃取剂、洗脱剂都有使用有毒或安全系数低的溶剂(最 好的也有用乙醇)。中国专利(200510042629.3)报道了一种从茶叶中提取茶多酚副产咖啡碱 和茶多糖的方法，采用酶解提取，方法好但不全面，没充分发挥酶解的功能，有用乙醇沉淀、 硫酸洗脱、三氯乙酸沉析，都会给产品安全带来影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的缺点，提供一种从茶叶中同时提取茶多酚、茶多
4糖、咖啡因的新方法，该方法是将全新概念的酶解提取，膜分离，树脂吸附，有机结合，不 用任何有机溶剂(含乙醇在内)，只用水为沉淀、洗脱，绿色无污染，生产安全可靠，成本低， 产品纯度高、产率高。
本发明的从茶叶中同时提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法的步骤为
(丄)酶解提取将茶叶加水升温至50度，所述茶叶与水按照重量比为1 : 15-20;加入
复合酶，所述加入复合酶的量为茶叶重量的0. 12%—0. 5%;保持温度不变，浸提60 分钟，过滤后的茶渣再加水，所述茶渣与水按照重量比为1 : 10—15，保持温度50 度不变，再浸提30分钟，合并两次浸提的溶液，加入蛋白消除剂，所述蛋白消除 剂加入量为茶叶重量的0. 05%，搅拌30分钟；
(2) 超滤将酶解过的溶液在室温冷却至40度下，用O. lum—0.3ym的超滤膜超滤， 截流时进出口压力比为0.2—0.4mpa，截流量为10ml/分；
(3) 树脂吸附经超滤的溶液然后以lBV/hr的速度流过中等极性吸附树脂，进行吸附 茶多酚、咖啡因；
(4) 洗脱吸附后的树脂第一次用10度的水洗脱咖啡因，洗脱次数为两次，流速为 lBV/hr，经升华法干燥得咖啡因；树脂第二次用60度的温水洗脱茶多酚，洗脱次 数为两次，流速为lBV/hr，经浓縮、干燥得茶多酚；
(5) 反渗透吸附树脂不能吸附的部分随溶液流出，用反渗透膜浓縮，浓縮液采用喷雾
干燥得到茶多糖。
本发明与现有技术相比，有如下显著优点
1、 本发明采取中性生物酶，酶解提取，用水量小、节约能源，并能充分溶出茶叶的有 效成分，提高了提取率。
2、 经过酶解的茶渣做为动物伺料、有机复合肥料或泡脚剂等，效果更佳，资源利用率
高，增加了创收。
3、 经酶解的提取液，在生产工艺过程中中，对吸附树脂、超滤膜等，有清洁、清洗作
用，延长了使用周期，充分使吸附和洗脱能力、发挥到极至、互动性强，大大提高了提取率 和纯度。
4、 提取工艺的全过程，没有使用任何有机溶剂(包含乙醇)，达到绿色环保的要求，保
证了产品的安全性和可靠性。
5、 利用水、生物酶、树脂或过滤膜三者之间的相互作用，使整个生产过程处在自我调 节、自我修复、自我完善中完成。是绿色环保型高新技术。
图l是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
其步骤如下
(1) 生产原材料低档茶、粗老茶叶、茶园修剪的废弃枝叶、茶叶生产中废弃下脚料，经粉
碎至80目一IOO目之间。
(2) 酶解提取将茶叶加水(茶叶水重量比l : 15-20)升温至50度，加入复合酶(酶量 为茶叶重量的0. 12%—0. 5%),保持温度不变，浸提60分钟，过滤后的茶渣再加水(茶渣 水重量比=1 : 10—15)保持温度50度不变，再浸提30分钟。合并两次浸提的溶液，加入 蛋白消除剂(加入量为茶叶重量的0.05%)搅拌30分钟。
(3) 超滤在室温至40度下，用0. lum—0.3nm的超滤膜超滤，截流时进出口压力比为 0.2—0.4即a，截流量为10ml/分，过滤茶渣因有经酶解，做为动物饲料、有机复合ffll或 泡脚剂等，效果更佳。
(4) 树脂吸附经超滤的溶液然后以lBV/hr的速度流过中等极性吸附树脂，进行吸附茶多酚、 咖啡因。
(5) 洗脱:吸附后的树脂第一次用10度左右的水洗脱咖啡因，洗脱次数为两次，流速为lBV/hr， 经升华法干燥得咖啡因，第二次用60度左右的温水洗脱茶多酚，洗脱次数为两次，^E速 为lBV/hr，经浓縮干燥得茶多酚。
(6) 反渗透吸附树脂不能吸附的部分随溶液流出，用反渗透膜浓缩(收集流出的水分，可 以再生利用)，浓縮液采用喷雾干燥得到茶多糖。
上述步骤(1)中的茶叶原料要求农药残留和重金属不超标(农药残留mg/kg《10，重金 属mg/kg《20)。
上述步骤(2)中的复合酶为中性蛋白酶木瓜蛋白酶胰蛋白酶重量比=2 : l: i混 合；或者，中性蛋白酶胰蛋白酶木聚糖酶重量比=2 :l:i混合；或者，中性蛋白酶木 瓜蛋白酶葡聚糖酶重量比=2 混合，蛋白消除剂为氯化钠。
上述步骤(3)中所超滤膜为载留分子量为5000—20000。 上述步骤(4)中吸附树脂为HZ806、 HZ816、 NKA9、 HP20或XAD7中的一种。 上述步骤(5)中的反渗透膜为ESPA14040、 ESPA24040、 ESPA34040、 CPA24040、 CPA2 或CPA3中的一种。
所述步骤(4)的浓縮采用蒸馏、真空浓縮、膜浓縮或离心分离浓缩；所述步骤(4)中 的干燥采用冷冻干燥或喷雾干燥。下面结合附图和实施例对本发明的进一步说明，但是本发明不仅限于此。 实施例1
用10kg茶叶(低档茶、粗老茶叶、茶园修剪的废弃枝叶、茶叶生产中废弃下脚料)，经 粉碎至80目一100目后，加水150kg，升温至50度，加入30g复合酶(中性蛋白酶:木瓜蛋 白酶:胰蛋白酶重量比2:1:1)，保持温度不变，浸提60分钟，过滤后的茶渣再加水10kg，保 持温度50度不变，再浸提30分钟。合并两次浸提的溶液，加入蛋白消除剂(氯化钠)5g， 搅拌30分钟。在室温至40度下，用0. 1 u m—0. 3 y m的超滤膜超滤，截流时进出口压力比为 0.2—0.4即a，截流量为10ml/分，超滤膜为载留分子量为5000-10000,过滤茶渣因有经酶解， 做为动物饲料，有机复合肥或泡脚剂等，效果更佳。经超滤的溶液然后以1BV/的速度流过中 等极性吸附树脂HZ806，进行吸附茶多酚、咖啡因。吸附后的树脂第一次用IO度左右的水洗 脱咖啡因，洗脱次数为两次，流速为lBV/hr，经升华法干燥得咖啡因，第二次用60度左右 的温水洗脱茶多酚，洗脱次数为两次，流速为lBV/hr，经浓縮、干燥得茶多酚。HZ806树脂 不能吸附的部分随溶液流出，用反渗透膜ESPA14040浓縮(收集流出的水分，可以再生利用)， 浓縮液采用喷雾干燥得到茶多糖。
上述步骤(1)中的茶叶原料要求农药残留和重金属不超标(农药残留mg/kg《10，重金 属mg/kg《20)。
以上提取的茶多酚提取纯度为99. 4%、提取率13. 2%，茶多糖提取纯度为61. 5%、提取率 2.52%咖啡因的提取纯度为99.2%、提取率1.47%。 实施例2
用10kg茶叶(低档茶、粗老茶叶、茶园修剪的废弃枝叶、茶叶生产中废弃下脚料)，经 粉碎至80目一IOO目后，加水160kg，升温至50度，加入25g复合酶(中性蛋白酶木聚糖 酶胰蛋白酶重量比2:1:1)，保持温度不变，浸提60分钟，过滤后的茶渣再加水10kg，保 持温度50度不变，再浸提30分钟。合并两次浸提的溶液，加入蛋白消除剂(氯化钠)5g， 搅拌30分钟。在室温下冷却至40度下，用0. 1 u『0. 3 y m的超滤膜超滤，截流时进出口压 力比为0.2—0.4mpa，截流量为10ml/分，超滤膜为载留分子量为10000—15000 (过滤茶渣 因有经酶解，做为动物词料，有机复合肥或泡脚剂等，效果更佳)。经超滤的溶液然后以lBV/hr 的速度流过中等极性吸附树脂HZ816或NKA9中的一种，进行吸附茶多酚、咖啡因。吸附后的 树脂第一次用10度左右的水洗脱咖啡因，洗脱次数为两次，流速为lBV/hr，经升华法干燥 得咖啡因，第二次用60度左右的温水洗脱茶多酚，洗脱次数为两次，流速为lBV/hr，经浓 缩、干燥(浓縮采用蒸馏、真空浓縮、膜浓缩或离心分离浓縮；干燥采用冷冻干燥或喷雾干 燥)得茶多酚。树脂不能吸附的部分随溶液流出，用反渗透膜ESPA24040、 ESPA34040或
7CPA24040中的一种浓縮(收集流出的水分，可以再生利用)，浓縮液采用喷雾干燥得到茶多 糖。
以上提取的茶多酚提取纯度为99. 3%、提取率13. 1%，茶多糖提取纯度为60. 4%、提取率 2.44咖啡因的提取纯度为99. 1%、提取率1.45。
实施例3
用10 kg茶叶(低档茶、粗老茶叶、茶园修剪的废弃枝叶、茶叶生产中废弃下脚料)， 经粉碎至80目一100目后，加水170kg，升温至50度，加入35g复合酶(中性蛋白酶木瓜 蛋白酶:葡聚糖酶重量比2:1:1)，保持温度不变，浸提60分钟，过滤后的茶渣再加水10-15kg， 保持温度50度不变，再浸提30分钟。合并两次浸提的溶液，加入蛋白消除剂(氯化钠)5g, 搅拌30分钟。在室温至40度下，用0. 1 n m—0. 3u m的超滤膜超滤，截流时进出口压力比为 0.2—0.4mpa，截流量为10ml/分，超滤膜为载留分子量为15000—20000 (过滤茶渣因有经酶 解，做为动物饲料，有机复合肥或泡脚剂等，效果更佳)。经超滤的溶液然后以lBV/hr的速 度流过中等极性吸附树脂HP20或XAD7中的一种，进行吸附茶多酚、咖啡因。吸附后的树脂 第一次用10度左右的水洗脱咖啡因，洗脱次数为两次，流速为lBV/hr，经升华法干燥得咖 啡因，第二次用60度左右的温水洗脱茶多酚，洗脱次数为两次，流速为lBV/hr,经浓縮、 干燥得茶多酚。树脂不能吸附的部分随溶液流出，用反渗透膜CPA24040、 CPA2或CPA3中的 一种浓縮(收集流出的水分，可以再生利用)，浓縮液采用喷雾干燥得到茶多糖。
以上提取的茶多酚提取纯度为99. 6、提取率13. 4%，茶多糖提取纯度为61. 7%、提取率 2. 61%咖啡因的提取纯度为99. 4%、提取率1. 52%。
权利要求
1. 一种从茶叶中同时提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法，其特征在于所述方法的步骤为(1)酶解提取将茶叶加水升温至50度，所述茶叶与水按照重量比为1∶15-20；加入复合酶，所述加入复合酶的量为茶叶重量的0.12％—0.5％；保持温度不变，浸提60分钟，过滤后的茶渣再加水，所述茶渣与水按照重量比为1∶10—15，保持温度50度不变，再浸提30分钟，合并两次浸提的溶液，加入蛋白消除剂，所述蛋白消除剂加入量为茶叶重量的0.05％，搅拌30分钟；(2)超滤将酶解过的溶液在室温冷却至40度下，用0.1μm—0.3μm的超滤膜超滤，截流时进出口压力比为0.2—0.4mpa，截流量为10ml/分；(3)树脂吸附经超滤的溶液然后以1BV/hr的速度流过中等极性吸附树脂，进行吸附茶多酚、咖啡因；(4)洗脱吸附后的树脂第一次用10度的水洗脱咖啡因，洗脱次数为两次，流速为1BV/hr，经升华法干燥得咖啡因；树脂第二次用60度的温水洗脱茶多酚，洗脱次数为两次，流速为1BV/hr，经浓缩、干燥得茶多酚；(5)反渗透吸附树脂不能吸附的部分随溶液流出，用反渗透膜浓缩，浓缩液采用喷雾干燥得到茶多糖。
2. 根据权利要求1所述的从茶叶中同时提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法，其特征在于所述茶叶为低档茶、粗老茶叶、茶园修剪的废弃枝叶或茶叶生产中废弃下脚料，茶 叶经粉碎至80目一100目之间；所述茶叶原料要求农药残留和重金属不超标，农药残留mg/kg《10，重金属mg/kg《20。
3. 根据权利要求1所述的从茶叶中同时提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法，其特征在于所述复合酶为按照中性蛋白酶木瓜蛋白酶胰蛋白酶重量比2:i:i混合；或 者，按照中性蛋白酶胰蛋白酶木聚糖酶重量比为2:i:i混合；或者，按照中性蛋 白酶木瓜蛋白酶葡聚糖酶=2 混合；所述蛋白消除剂为氯化钠。
4. 根据权利要求i所述的从茶叶中同时提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法，其特征在于所述超滤膜的载留分子量为5000—20000。
5. 根据权利要求1所述的从茶叶中同时提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法，其特征在 于所述中等极性吸附树脂为HZ806、 HZ816、 NKA9、 HP20或XAD7中的一种。
6. 根据权利要求1所述的从茶叶中同时提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法，其特征在 于所述反渗透膜为ESPA14040、 ESPA24040、 ESPA34040、 CPA24040、 CPA2或CPA3中 的一种。
7. 根据权利要求1所述的从茶叶中同时提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法，其特征在 于所述步骤(4)的浓縮采用蒸馏、真空浓缩、膜浓縮或离心分离浓縮；所述步骤(4) 中的干燥采用冷冻干燥或喷雾干燥。
8. 根据权利要求1所述的从茶叶中同时提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法，其特征在 于所述步骤(1)中过滤后的茶渣做为动物饲料、有机复合肥或泡脚剂。
9. 根据权利要求1所述的从茶叶中同时提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法，其特征在 于.-所述步骤(5)中经过反渗透膜浓縮后收集流出的水分再生利用。
全文摘要
本发明提供一种从茶叶中同时提取茶多酚、茶多糖、咖啡因的新方法；步骤包括酶解提取，超滤，树脂吸附茶多酚、咖啡因，洗脱得到咖啡因和茶多酚，反渗透得到茶多糖。本发明是将全新概念的酶解提取，膜分离，树脂吸附，有机结合，不用任何有机溶剂(含乙醇在内)，只用水为沉淀、洗脱，绿色无污染，生产安全可靠，成本低，产品纯度高、产率高。
文档编号C08B37/00GK101508690SQ20091011128
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月17日 优先权日2009年3月17日
发明者峰 林, 陈贤峰, 黄荣华 申请人:林 峰;黄荣华;陈贤峰