茶多酚氧化產物制備方法研究進展

摘 要 茶多酚氧化產物主要是茶色素，具有重要的保健功能和臨床應用價值，開展茶色素產品具有重要意義。梳理了溶劑浸提法、化學氧化法、酶促氧化法制備茶色素的一些研究現狀，認為酶促氧化法制備茶色素具有較大的發展前景。

關鍵詞 茶多酚；氧化產物；茶色素；制備方法；研究進展

中圖分類號：S571.1 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.22.030

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茶多酚是茶葉中兒茶素、黃酮醇、花青素以及酚酸等4大類型的總稱，占鮮葉干重的15%～25%，是茶葉的重要呈味成分[1]。茶多酚性質較為活潑，尤其是兒茶素極易發生氧化，使茶多酚總量減少，因而不同茶類的茶多酚含量差異較大[2]。

茶多酚的氧化產物主要是茶黃素、茶紅素和茶褐素等，統稱茶色素[3]。隨著茶與人類健康研究的不斷深入，人們對茶色素的研究十分關注。研究表明，以茶黃素、茶紅素為主的茶色素具有抗氧化、抗腫瘤、預防心腦血管疾病、抗菌抗病毒、防治消化系統疾病等功效[4-8]，因而不斷受到茶葉界、醫學界和科技界的高度重視，而獲取具有高含量茶黃素、茶紅素成分的茶色素產品更是一個重要的研究內容。為了茶多酚氧化產物的進一步開發與利用，特對茶色素的制備方法進行簡要梳理。

1溶劑浸提法

溶劑浸提法是以紅茶、普洱茶等茶多酚氧化產物相對較多的茶類為原料，以水、乙醇、乙酸乙酯、正丁醇等為溶劑，從中浸提茶色素的一種方法，工藝路線為：茶葉→溶劑浸提→過濾→除雜→濃縮→真空干燥、噴霧干燥或冷凍干燥→茶色素粗品。

大量學者對溶劑浸提法制備茶色素的方法、工藝參數等進行了研究。孫劉根提出茶色素的提取方法并申請了專利保護，其工藝為：茶葉用熱水提取，調pH值為8～10，加熱濃縮，調pH值為3～6，加乙醇回流，重新調pH值為7～10，沉淀色素，然后干燥得茶色素產品，其中含茶褐素15%～18%、茶黃素1%～4%、茶紅素2%～5%[9]。吳永方等提供了一種茶色素的提取方法，茶葉經沸水浸取、濃縮，再用乙醇轉溶，并用NaOH調節pH值為7.0～7.5后抽濾除雜，濾液經三氯甲烷萃取后于60℃恒溫干燥即得到茶色素。經抗癌實驗和急性毒性實驗表明，吳永方等提取的該產品是一種安全的防癌、抗癌物質，可作為保健藥品、飲料、食品和化妝品的原料[10]。

超聲波、微波等輔助浸提技術也應用于茶色素的提取。李大祥等以斯里蘭卡紅碎茶為原料，按1∶20加入沸蒸餾水，超聲波提取30 min（3次），紗布過濾，濾液經抽濾后在50～60℃下減壓濃縮，濃縮液用等體積氯仿萃取3次，水相用等體積乙酸乙酯萃取3次，乙酸乙酯相在40～50℃下減壓濃縮至粘稠狀，經乙醇轉溶后于70℃真空干燥得茶色素制品。分析表明，該茶色素中含茶黃素10.34%、茶黃素單沒食子酸酯9.57%、茶黃素雙沒食子酸酯4.81%、茶紅素40.93%[11]。龔文瓊等以普洱茶為原料，采用微波輔助提取，其最佳提取工藝為提取時間9.48 min，微波功率640 W，料液比1∶58.79，茶色素的提取率達97.5%[12]。

吸附法也用于茶色素的制備。屠幼英提供了一種從紅茶溶液中分離高純度茶黃素的方法，以紅茶色素溶液為原料，以AB-8、NKA-9或Mitsubishisp-207等大孔樹脂為分離介質，以乙醇水溶液為洗脫溶液，分離得到高純度茶黃素。該方法工藝簡單、能耗較低、操作簡便、安全，有利于實現大規模連續生產[13]。

由于紅茶、普洱茶中茶黃素、茶紅素等成分含量相對較低，茶色素提取得率相對較低。同時，茶色素產品中含有兒茶素、氨基酸、咖啡堿等組分，各組分性質差異大，尚需進一步分離純化。因此，制備茶色素更多的是采用化學氧化法和酶促氧化法制備。

2化學氧化法

茶多酚在氧化劑的作用下，易氧化形成茶黃素、茶紅素等茶色素，故可采用化學氧化法制備茶色素。常用的氧化劑有K3Fe（CN）6、NaHCO3、FeCl3等[14-16]。蕭偉祥等在茶多酚水溶液中，滴入氧化劑K3Fe（CN）6與NaHCO3，在30℃下攪拌反應。反應完成后，經調節pH值、萃取、濃縮、干燥，得到茶色素粉末[17]。同時，蕭偉祥在茶多酚水溶液中，加入Na2CO3，使其pH值為8～10，通入氧氣，在80℃下進行氧化反應。反應完成后，進行減壓濃縮，真空干燥，同樣制得茶色素。蕭偉祥認為這種方法未加入任何氧化劑，屬于自動氧化；但筆者認為該方法改變了茶多酚所在環境的pH值，通入了氧化劑（O2），仍然屬于化學氧化。王坤波等以兒茶素為底物，加入pH值為7.7的K3Fe（CN）6與NaHCO3，在25℃下反應15 min后，用檸檬酸調節pH值為2～3終止反應，再用乙酸乙酯萃取、濃縮、干燥，得到茶色素產品[18]。

以茶多酚、兒茶素為原料化學氧化制備茶色素成本偏高，因此降低成本顯得十分必要。楊德同把綠茶或新鮮茶葉的浸出液在堿性條件下進行氧化，經濃縮得稠膏狀紅茶色素，再用極性溶劑對其進行提純，得紅茶色素的精制品，提取率可達20%，產品水溶性好，色澤鮮艷[19]。

采用化學氧化法，盡管其反應進程快，但原料成本高，且化學氧化加入了無機金屬離子，工業化生產時易引起環境污染，在工藝設計上需進一步完善。

3酶促氧化法

茶多酚、兒茶素在多酚氧化酶作用下，可被氧化成為茶黃素、茶紅素、茶褐素等茶色素物質，是紅茶色澤形成的根本原因所在。因此，可利用酶來催化氧化茶多酚，形成茶色素。影響茶多酚、兒茶素酶促氧化的因素較多，包含催化酶系、反應底物濃度、反應體系pH值、溫度、時間等。

首先用于茶多酚、兒茶素酶促氧化是茶葉中的多酚氧化酶。李靜等利用茶鮮葉制得多酚氧化酶粗酶液，氧化產物中茶黃素含量可達52.73%[20]。李麗霞等以茶鮮葉、冷丙酮、聚乙烯吡咯烷酮等制得茶葉復合酶，并以速溶綠茶為底物進行酶促氧化，在茶葉復合酶濃度2.0%、速溶綠茶濃度0.5%、pH值為3.5的反應體系中，于45℃下反應2.5 h，兒茶素轉化率為34.79%[21]。龍堅、吳心南等將茶鮮葉搗碎、預冷，將茶多酚配成有機溶劑溶液或水溶液，再加入酶，攪拌通風反應，經分離、純化、濃縮、干燥后即可得到茶色素混合物[22-23]，該混和物為淡紅黃色至深紅色無定形粉末，含茶黃素8%～53%、茶紅素5%～30%、茶褐素2%～10%。

由于茶葉中多酚氧化酶制備較為困難，因此有學者用其他植物酶開展了試驗研究。岳鹍采用漆酶體外酶促氧化茶多酚合成茶黃素。在實驗反應體系中，酶促氧化的最佳條件為：反應溫度50℃，pH值2.3，漆酶質量濃度1.8 g·L-1，反應時間1.5 h，茶多酚轉化率可達30%以上[24]。郝利民等將木犀科連翹屬落葉灌木金鐘葉片打碎后制得多酚氧化酶液并將之與茶多酚的緩沖溶液混合，在通入空氣或氧氣的條件下，經反應后即得茶黃素[25]。另外，植物葉、蔬菜、水果等作為酶源[26-29]，仍可酶促氧化茶多酚形成茶色素，且植物葉、蔬菜、水果等來源廣泛，可有效解決茶色素合成工藝中高效廉價催化劑的來源問題。

上述酶促氧化方法均是將液態酶與底物進行混合反應，酶呈游離態，易失活，且不可重復利用，因此有學者將固定化酶技術應用到茶色素的制備中。江和源等以樹脂作為載體，采用吸附交聯法將多酚氧化酶固定在樹脂上，并將固定化多酚氧化酶固定于填充床反應器中形成床體，從填充反應器的底部將氧氣與茶多酚料液同時通入床體中，進行茶多酚的動態連續氧化，使兒茶素聚合形成茶黃素，實現了多酚氧化酶的重復利用[30]。吳菁等以多孔金屬鋁板為支撐物，經戊二醛聯殼聚糖包埋法制得多酚氧化酶金屬酶膜，與茶多酚溶液在pH值為5.0、37℃條件下通氧反應1～2 h，即可制得茶黃素產品[31]；該法利用生物合成法制茶黃素，相比于茶葉提取茶黃素產量大大提高，反應條件溫和，生產成本低，生產過程中無污染，適合工業化生產。岳鹍等采用D152樹脂固定化漆酶體外酶促氧化茶多酚合成茶黃素，在重復使用10次后，酶催化活性仍然可以保留48%左右，其利用率遠遠高于游離酶[32]。由此可見，固定化酶技術在茶色素的生產中具有較大的應用前景。

4結論與展望

由于茶色素具有重要的保健功能和臨床應用價值，因此開展茶色素產品的開發具有現實意義。茶色素常見的制備方法包括溶劑浸提法、化學氧化法和酶促氧化法，每種方法都有其優缺點。溶劑浸提法無需氧化劑，直接從紅茶、普洱茶中提取，但制率不高；化學氧化法加入化學氧化劑，反應進程快，產品得率較高，但容易混入無機金屬離子，存在一定的危害性；酶促氧化法是較為天然的方法，產品得率較高，幾乎無污染，但酶易失活。

從總體上來看，酶促氧化法制備茶色素應該是今后的一個重點方向。為了獲得廉價、易得、高效、穩定的生物催化劑，酶源的選擇、酶的固定等值得在茶色素酶促氧化中進行深入研究，而固定化酶技術具有良好的高效性、穩定性和重復利用性，在茶色素的酶促氧化制備中具有較為廣闊的發展前景。

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（責任編輯：丁志祥）