一种以茶多酚生产废水为原料生产茶黄素的方法
【专利摘要】本发明为轻工和环境治理领域，发明涉及一种以茶多酚生产废水为原料通过去除杂质获得较高浓度茶多酚溶液，以茶叶鲜叶和果蔬PPO（多酚氧化酶）为催化剂，通过发酵、提取、分离等步骤获取高品质茶黄素的生产制备方法。本发明中的方法大大降低了茶黄素的生产成本，成本减少了30%以上，同时工艺采用双多酚氧化酶作用，提高了茶黄素的收率，收率提高了10-15%，并且缩短了生产时间，提高了生产效率，获得被誉为茶叶 “软黄金”的茶黄素，实现变废为宝，增加经济和社会效益。
【专利说明】一种以茶多酚生产废水为原料生产茶黄素的方法
【技术领域】
[0001]本发明为轻工和环境治理领域，发明涉及一种以茶多酚生产废水为原料通过去除杂质获得较高浓度茶多酚溶液，以茶叶鲜叶和果蔬ΡΡ0 (多酚氧化酶)为催化剂，通过发酵、提取、分尚获取闻品质茶黄素的生广制备方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]茶黄素是茶多酚氧化后形成的一类化合物的总称，茶黄素不仅是红茶品质的重要影响因子，对红茶的汤色、滋味和叶底都起着举足轻重的作用，而且还具有降血脂、抗氧化、抗病毒、抗癌及预防心脑血管疾病等多种药理功效，抑制艾滋病转录酶的能力是目前普遍使用的抗艾滋病药物AZT的20 - 40倍，且无毒副作用。因此，茶黄素在食品、医药和日用化工等方面具有广阔的应用前景，是一类极具开发潜力的茶叶天然产物。
[0004]多数茶黄素生产是以红茶为原料(专利201310580285.6红茶发酵过程中茶黄素的提取工艺)，通过提取分离获得茶黄素，近年来也有人用高含量茶多酚为原料(专利00112536.2，高活性茶色素及其生产方法)，在化学或者生物氧化条件下生产茶黄素。因此茶黄素的生产主要是以红茶和高含量茶多酚为原料。
[0005]然而在茶多酚现有的溶剂法、柱分离法和离子沉淀法等生产方法都产生大量的提取母液，这种母液中含有大量的有机组分和无法分离出的茶多酚，其含量在800-1500mg/L。目前对茶多酚生产母液都是作为废水处理，不仅对于生物质原料是一种浪费，对于环境也是一种污染，特别是茶多酚本身是具有抗菌性，在废水生化处理过程中很难去除，还会降低污水处理过程中微生物，进而影响污水处理效率，增加环保成本。
[0006]
【发明内容】
[0007]为了解决以上技术问题，本发明提供一种以茶多酚生产废水为原料生产茶黄素的生产方法，本方法效率高、降低环境污染，成本低。
[0008]解决以上技术问题本发明中的一种以茶多酚生产母液为原料生产茶黄素的方法，其特征在于:具体步骤包括如下:
(1)收集茶多酚生产母液，检测母液中茶多酚含量，将母液加入到反应釜中，温度30-35°C，再以反应釜中茶多酚生产母液的蛋白质量计算，加入蛋白絮凝剂0.1?0.5 %，搅拌l_3h，静置1.5-2.5h，过滤；
控制温度30-35°C为了蛋白絮凝剂更好的发挥作用，去除蛋白。
[0009](2)将滤液减压浓缩，浓缩真空度0.06-0.08MPa，温度65_75°C，同时定期测定滤液中茶多酚含量，当茶多酚含量为滤液重量8-13%时停止浓缩；
(3)将步骤(2)中的浓缩液冷却到50-60°C，用酸调节PH到5.5_6，再加入茶鲜叶和酶提取液，其中重量比茶鲜叶:茶多酚=0.6-1.3:1，酶提取液:茶多酚=0.6-1.2:1 ； 优选茶鲜叶:茶多酚=1:1，酶提取液:茶多酚=1:1。
[0010]鲜茶叶中含有茶多酚转化为茶黄素特有的多酚氧化酶，其专一性高；同时加入酶提取液，加快反应速度。
[0011](4 )将步骤(3)中的溶液升温，温度50-60°C，通入氧气或空气，搅拌5_6h;
(5)以步骤(4)中溶液重量为计算，再加入5-6倍的乙酸乙酯进行萃取，萃取两次，合并萃取液；
(6)浓缩萃取液，再加水置换乙酸乙酯，然后加入浓缩萃取液重量的30%乙醇，得茶黄素浓缩液，其中浓缩真空度0.06-0.08MPa，温度55_65°C ；
(7)将茶黄素浓缩液加入到大孔树脂层析柱中进行洗脱，依次用纯水、20-30%乙醇溶液和60-70%乙醇溶液进行洗脱，真空浓缩洗脱液、喷雾干燥，即得，其中浓缩真空度0.06-0.08MPa，温度 60-70 ?。
[0012]所述蛋白絮凝剂为聚丙烯酰胺或聚丙烯酸钠。
[0013]所述茶鲜叶为在温度< 20°C，破碎成浆糊状，优选温度< 5°C，减少酶的破坏。
[0014]所述酶提取液为ΡΡ0酶，制备步骤为将新鲜果蔬匀浆后以果蔬肉组织:0.03M磷酸缓冲液为1:l(w/v)比例混合、匀浆和过滤，滤液即为ΡΡ0酶，并在温度彡5°C、避光环境中储藏；磷酸缓冲液为内含0.02M巯基乙醇，0.001MEDTA, 5%甘油，1%聚乙烯吡咯烷酮，PH6.0的缓冲液。
[0015]所述新鲜果蔬为马铃薯、苹果、梨等。
[0016]所述步骤(3)中加入的酸为盐酸、草酸或柠檬酸。
[0017]本发明将茶多酚生产提取多酚后剩余母液为原料，通过生产过程中浓缩方式，使最后水量为总废水的20-40%，降低了茶多酚生产废水的产生；通过生物化学方法去除母液中蛋白质和其他固体杂质后，通过茶叶鲜叶中多酚氧化酶和经过提取后的多酚氧化酶为催化剂生产茶黄素，大大减少废水中有机物质、蛋白质和其它有机物含量，从而减少了对环境的污染。
[0018]本发明将茶多酚生产提取多酚后剩余母液为原料，大大降低了茶黄素的生产成本，成本减少了 30%以上，同时工艺采用双多酚氧化酶作用，提高了茶黄素的收率，收率提高了 10-15%，并且缩短了生产时间，提高了生产效率，获得被誉为茶叶“软黄金”的茶黄素，实现变废为宝，增加经济和社会效益。
[0019]
【具体实施方式】
[0020]实施例1
一种以茶多酚生产母液为原料生产茶黄素的方法，步骤包括如下:
(1)收集茶多酚生产母液，检测母液中茶多酚含量，将母液加入到反应釜中，温度30-32°C，再以反应釜中茶多酚生产母液的蛋白质量计算，加入蛋白絮凝剂0.1 %，搅拌l_3h，静置1.5-2.5h，板框过滤；控制温度为了蛋白絮凝剂更好的发挥作用，去除蛋白。
[0021](2)将滤液减压浓缩，真空度0.06-0.08MPa，温度65°C，同时定期测定滤液中茶多酚含量，当茶多酚含量为滤液重量8-13%时停止浓缩；
(3)将步骤(2)中的浓缩液冷却到50°C，用盐酸调节PH到5.5，再加入茶鲜叶和酶提取液，其中重量比茶鲜叶:茶多酚=0.6:1，酶提取液:茶多酚=0.6:1 ；
茶鲜叶为在温度< 20°C，破碎成浆糊状。鲜茶叶中含有茶多酚转化为茶黄素特有的多酹氧化酶，其专一'I"生高。
[0022]酶提取液为PPO酶，制备步骤为将苹果匀浆后以果肉组织与0.03M磷酸缓冲液为I:1 (W/V)比例混合、匀浆后4层纱布过滤，滤液即为PPO酶，并在温度彡5°C、避光环境中储藏；磷酸缓冲液为内含0.02M巯基乙醇，0.00IMEDTA, 5%甘油，1%聚乙烯吡咯烷酮，PH6.0的缓冲液。加入酶提取液，加快反应速度。
[0023](4 )将步骤(3)中的溶液，升温到50V，通入氧气或空气，搅拌5_6h;
(6)以步骤(3)中的溶液重量为计算，再加入5倍的乙酸乙酯进行萃取，萃取两次，合并萃取液；
(7)减压浓缩萃取液，再加水置换乙酸乙酯，然后加入减压浓缩萃取液重量的30%乙醇，得茶黄素浓缩液，其中真空度0.06-0.08MPa，温度55 °C ；
(8)将茶黄素浓缩液加入到大孔树脂层析柱中进行洗脱，依次用纯水、20-30%乙醇溶液和60-70%乙醇溶液进行洗脱，减压浓缩洗脱液、喷雾干燥，即得，其中真空度0.06-0.08MPa，温度 60。。。
[0024]本发明中的方法利用茶多酚生产母液废水茶多酚有效成分含量高，获得较好的茶黄素生产用原料，不仅降低了环境污染，而且可以获取到具有高附加值的茶黄素产品。茶黄素提取率提高12%，提取速度加快，且在不增加原料的情况下，生产茶黄素，生产成本相对于采购茶多酚为原料或红茶茶末为原料成本大幅下降。
[0025]实施例2
一种以茶多酚生产母液为原料生产茶黄素的方法，步骤包括如下:
(O收集茶多酚生产母液，检测母液中茶多酚含量，将母液加入到反应釜中，温度33-35 °C，再以反应釜中茶多酚生产母液的蛋白质量计算，加入蛋白絮凝剂0.5 %，搅拌l-3h,静置 1.5-2.5h,过滤；
(2)将滤液减压浓缩，真空度0.06-0.08MPa，温度75°C，同时定期测定滤液中茶多酚含量，当茶多酚含量为滤液重量8-13%时停止浓缩；
(3)将步骤(2)中的浓缩液冷却到60°C，用草酸调节PH到6，再加入茶鲜叶和酶提取液，其中重量比茶鲜叶:茶多酚=1.3:1，酶提取液:茶多酚=1.2:1 ;茶鲜叶为在温度=15°C，破碎成浆糊状。
[0026]酶提取液为PPO酶，制备步骤为将梨匀浆后以果肉组织与0.03M磷酸缓冲液为1:1(W/V)比例混合、匀浆后4层纱布过滤，滤液即为PPO酶，并在温度彡5°C、避光环境中储藏；磷酸缓冲液为内含0.02M巯基乙醇，0.001MEDTA，5%甘油，1%聚乙烯吡咯烷酮，PH6.0的缓冲液。
[0027](4 )将步骤(3)中的溶液，升温到60V，通入氧气或空气，搅拌5_6h;
(5)以步骤(3)中的溶液重量为计算，再加入6倍的乙酸乙酯进行萃取，萃取两次，合并萃取液；
(6)减压浓缩萃取液，再加水置换乙酸乙酯，然后加入浓缩萃取液重量的30%乙醇，得茶黄素浓缩液，其中真空度0.06-0.08MPa，温度65°C ；
(7)将茶黄素浓缩液加入到大孔树脂层析柱中进行洗脱，依次用纯水、20-30%乙醇溶液和60-70%乙醇溶液进行洗脱，减压浓缩洗脱液、喷雾干燥，即得，其中真空度0.06-0.08MPa，温度 70O。
[0028]茶黄素提取率提高10%，提取速度加快，且在不增加原料的情况下，生产茶黄素，生产成本相对于采购茶多酚为原料或红茶茶末为原料成本大幅下降。
[0029]实施例3
一种以茶多酚生产母液为原料生产茶黄素的方法，步骤包括如下:
(O收集茶多酚生产母液，检测母液中茶多酚含量，将母液加入到反应釜中，温度31-33 °C，再以反应釜中茶多酚生产母液的蛋白质量计算，加入蛋白絮凝剂0.3 %，搅拌l-3h,静置 1.5-2.5h,过滤；
(2)将滤液减压浓缩，浓缩真空度0.06-0.08MPa，温度70°C，同时定期测定滤液中茶多酚含量，当茶多酚含量为滤液重量8-13%时停止浓缩；
(3)将步骤(2)中的浓缩液冷却到55°C，用柠檬酸调节PH到5.8，再加入茶鲜叶和酶提取液，其中重量比优选茶鲜叶:茶多酚=1: 1，酶提取液:茶多酚=1:1。
[0030]茶鲜叶为在优选温度< 5°C下破碎成浆糊状，低温减少酶的破坏。
[0031]酶提取液为PPO酶，制备步骤为将马铃薯匀浆后以蔬菜肉组织与0.03M磷酸缓冲液为1:1 (W/V)比例混合、匀浆后4层纱布过滤，滤液即为PPO酶，并在温度彡5°C、避光环境中储藏；磷酸缓冲液为内含0.02M巯基乙醇，0.001MEDTA，5%甘油，1%聚乙烯吡咯烷酮，PH6.0的缓冲液。
[0032](4 )将步骤(3)中的溶液，升温到55°C，通入氧气或空气，搅拌5_6h;
(5)以步骤(3)中的溶液重量为计算，再加入5.5倍的乙酸乙酯进行萃取，萃取两次，合并萃取液；
(6)减压浓缩萃取液，再加水置换乙酸乙酯，然后加入浓缩萃取液重量的30%乙醇，得茶黄素浓缩液，其中浓缩真空度0.06-0.08MPa，温度58°C ；
(7)将茶黄素浓缩液加入到大孔树脂层析柱中进行洗脱，依次用纯水、20-30%乙醇溶液和60-70%乙醇溶液进行洗脱，减压浓缩洗脱液、喷雾干燥，即得，其中真空度
0.06-0.08MPa，温度 65。。。
[0033]茶黄素提取率提高15%，提取速度加快，且在不增加原料的情况下，生产茶黄素，生产成本相对于采购茶多酚为原料或红茶茶末为原料成本大幅下降。
[0034]实施例4
其它内容如实施例3，收集茶多酚生产母液2000kg，加入到反应釜中，温度控制在30-35度，加入聚丙烯酸钠2kg，开启搅拌，转速控制在20-40转/分钟，待溶液中絮状悬浮物增多后停止搅拌，静止2小时，板框过滤得到溶液，减压浓缩，剩余约250kg溶液冷却到52度，用乙酸调节PH值5.6，加入已经进行了组织破碎的茶叶鲜叶20kg和20kg马铃薯PPO酶提取液(即马铃薯15kg加入15kg 0.03M磷酸缓冲液PH6.0 (内含0.02M巯基乙醇，0.0OlMEDTA，5%甘油，1%聚乙烯吡咯烷酮)匀浆后，四层纱布过滤后离心得到溶液22kg)，通入氧气，搅拌，维持5h，加入1250-1300L的乙酸乙酯萃取，两次萃取后合并有机相2500L，减压浓缩回收乙酸乙酯，最后加入10kg水置换乙酸乙酯,得到母液80kg,加入35kg无水乙醇,备用。用L-49大孔树脂，按照盐水-碱水-纯净水的顺序对层析柱进行整理，将茶黄素乙醇溶液上柱，流速控制在0.5-lkg/min，上柱完成后，用纯净水洗涤至无色，然后用20%乙醇水溶液洗涤至浅色，最后用60%乙醇洗脱，收集，60%乙醇洗脱液至无色，回收乙醇，喷雾干燥得到茶黄素4.5kg,茶黄素含量70.5%。
[0035]实施例5
其它内容如实施例3，收集茶多酚生产母液2000kg，加入到反应釜中，温度控制在30-35度，加入聚丙烯酸钠2kg，开启搅拌，转速控制在20-40转/分钟，待溶液中絮状悬浮物增多后停止搅拌，静止2小时，板框过滤得到溶液，减压浓缩，剩余约250kg溶液冷却到56度，用柠檬酸调节PH值5.7，加入已经进行了组织破碎的茶叶鲜叶25kg和25kg马铃薯ΡΡ0酶提取液(即马铃薯18kg加入18kg0.03M磷酸缓冲液PH6.0(内含0.02M巯基乙醇，0.001MEDTA，5%甘油，1%聚乙烯吡咯烷酮)匀浆后，四层纱布过滤后离心得到溶液25kg)，通入氧气，搅拌，维持6h，加入1250-1300L的乙酸乙酯萃取，两次萃取后合并有机相2500L，减压浓缩回收乙酸乙酯，最后加入100kg水置换乙酸乙酯,得到母液90kg,加入40kg无水乙醇备用。用L-49大孔树脂，按照盐水-碱水-纯净水的顺序对层析柱进行整理，将茶黄素乙醇溶液上柱，流速控制在0.5-lkg/min，上柱完成后，用纯净水洗涤至无色，然后用25%乙醇水溶液洗涤至浅色，最后用70%乙醇洗脱，收集70%乙醇洗脱液至无色，回收乙醇，喷雾干燥得到茶黄素5.1kg,茶黄素含量73.6%。
[0036]本发明中利用茶多酚生产母液废水茶多酚有效成分含量高，获得较好的茶黄素生产用原料，不仅降低了环境污染，而且可以获取到具有高附加值的茶黄素产品。茶黄素提取率提高10-15%，提取速度加快，且在不增加原料的情况下，生产茶黄素，生产成本相对于采购茶多酚为原料或红茶茶末为原料成本大幅下降。
【权利要求】
1.一种以茶多酚生产母液为原料生产茶黄素的方法，其特征在于:具体步骤包括如下:(1)收集茶多酚生产母液，检测母液中茶多酚含量，将母液加入到反应釜中，温度30-351，再以反应釜中茶多酚生产母液的蛋白质量计算，加入蛋白絮凝剂0.1?0.5 %，搅拌1-311，静置1.5-2.5卜，过滤； (2)将滤液减压浓缩，浓缩真空度0.06-0.08腿^，温度65-751，同时定期测定滤液中茶多酚含量，当茶多酚含量为滤液重量8-13%时停止浓缩； (3)将步骤(2)中的浓缩液冷却到50-601，用酸调节到5.5-6，再加入茶鲜叶和酶提取液，其中重量比茶鲜叶:茶多酚=0.6-1.3: 1，酶提取液:茶多酚=0.6-1.2:1 ； (4 )将步骤(3)溶液升温，温度控制50-601，通入氧气或空气，搅拌5-61！， (5)以步骤(4)中的溶液重量为计算，再加入5-6倍的乙酸乙酯进行萃取，萃取两次，合并萃取液； (6)减压浓缩萃取液，再加水置换乙酸乙酯，然后加入浓缩萃取液重量的30%乙醇，得茶黄素浓缩液，其中浓缩真空度0.06-0.08腿^，温度55-651 ； (7)将茶黄素浓缩液加入到大孔树脂层析柱中进行洗脱，依次用纯水、20-30%乙醇溶液和60-70%乙醇溶液进行洗脱，真空浓缩洗脱液、喷雾干燥，即得，其中真空度0.06-0.08肥3，温度 60-70。〇。
2.根据权利要求1所述的一种以茶多酚生产母液为原料生产茶黄素的方法，其特征在于:所述蛋白絮凝剂为聚丙烯酰胺或聚丙烯酸钠。
3.根据权利要求1所述的一种以茶多酚生产母液为原料生产茶黄素的方法，其特征在于:所述茶鲜叶为在温度? 201，破碎成浆糊状。
4.根据权利要求3所述的一种以茶多酚生产母液为原料生产茶黄素的方法，其特征在于:所述温度彡51。
5.根据权利要求1所述的一种以茶多酚生产母液为原料生产茶黄素的方法，其特征在于:所述酶提取液为酶。
6.根据权利要求1所述的一种以茶多酚生产母液为原料生产茶黄素的方法，其特征在于:所述的？?0酶制备步骤为将新鲜果蔬匀浆后以果蔬肉组织:0.031磷酸缓冲液为1:1铺)比例混合、匀浆和过滤，滤液即为酶，并在温度彡51、避光环境中储藏。
7.根据权利要求1所述的一种以茶多酚生产母液为原料生产茶黄素的方法，其特征在于:所述步骤(3)中加入的酸为盐酸、草酸或柠檬酸。
【文档编号】C07D311/62GK104450822SQ201410791387
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】郭军伟, 王顺尧, 马淑丽, 李蕾, 伍静, 陈彬 申请人:雅安太时生物科技有限公司