茶葉功能成分實現(xiàn)綠色高效制備

文本刊記者 楊陽

我國是茶的故鄉(xiāng)，也是茶文化的發(fā)源地。中國茶的發(fā)現(xiàn)和利用已有4700多年的歷史，且長盛不衰，傳遍全球。茶是中華民族的舉國之飲，發(fā)于神農(nóng)，聞于魯周公，興于唐朝，盛于宋代，普及于明清之時。茶也已成為全世界最大眾化、最受歡迎、最有益于身心健康的綠色飲料。

“茶茗久服，令人有力、悅志”，飲茶具有養(yǎng)生保健、清油解膩、增強神經(jīng)興奮、消食利尿的作用。茶多酚是茶葉中多酚類物質(zhì)的總稱，兒茶素是茶多酚的重要功能成分，占茶多酚總量的60%～80%，具有很強抗氧化活性，對心血管疾病等常見疾病具有很好的預(yù)防效果，具有廣闊的市場前景。兒茶素主要分為四種：表兒茶素（EC）、表沒食子兒茶素（EGC）、表兒茶素沒食子酸酯（ECG）和表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）。“現(xiàn)代茶制品加工與貯藏品質(zhì)控制關(guān)鍵技術(shù)及裝備研發(fā)”項目組（以下簡稱項目組），針對傳統(tǒng)柱色譜分離制備兒茶素工藝存在率低、純度不高、生產(chǎn)成本高等技術(shù)難題展開攻關(guān)，取得重要的技術(shù)突破。

兒茶素實現(xiàn)綠色高效制備

茶多酚的產(chǎn)業(yè)規(guī)模與其應(yīng)用領(lǐng)域的定位密不可分。上世紀(jì)九十年代初期，我國茶多酚的應(yīng)用研究重點是作為天然抗氧化劑，由于茶多酚的水溶性特點及其不穩(wěn)定性，盡管茶多酚在植物油、魚肉制品、方便面、奶糖等食品領(lǐng)域表現(xiàn)出較強的抗氧化功能，但是，兒茶素的氧化褐變給所應(yīng)用產(chǎn)品的色澤帶來了不利的影響。茶多酚這一致命的弱點，嚴(yán)重影響了其在食品工業(yè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

〉 茶葉深加工的基本內(nèi)涵

九十年代中后期，國外關(guān)于茶多酚、兒茶素在抗氧化、清除自由基、抗腫瘤、抗病毒等方面的研究成果，使得國外以茶多酚、兒茶素為主體的健康食品開發(fā)快速升溫，國際市場對茶葉提取物的需求量不斷增加。尤其是關(guān)于兒茶素具有調(diào)節(jié)人體脂肪代謝和控制肥胖功能的發(fā)現(xiàn)，使得兒茶素一度成為國際市場上可替代麻黃提取物，開發(fā)減肥保健食品的主要天然產(chǎn)物之一，由此也催生了進入二十一世紀(jì)后中國又一輪茶葉提取物產(chǎn)業(yè)投資熱潮。

但是，我國在制備兒茶素過程中存在著諸多問題。制備兒茶素傳統(tǒng)工藝使用二氯甲烷、乙酸乙酯等有機溶劑，溶劑殘留高，有一定副作用，出口受限制。同時，大規(guī)模使用有機溶劑對環(huán)境有污染；部分工序長時間高溫處理，產(chǎn)品中功能成分含量、活性、提取效率，以及產(chǎn)品的顏色、風(fēng)味受到影響，能耗大；原有生產(chǎn)工藝較簡單，產(chǎn)品規(guī)格較單一，不能夠滿足國內(nèi)外各個層次消費市場的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，食品/化妝品/藥品對于功能性原料的要求有顯著差異；高純度兒茶素單體產(chǎn)業(yè)化制備工藝不成熟，停留在實驗室研究水平，價格昂貴，不能滿足市場商品化需求。

針對我國兒茶素制備中存在的問題，項目組展開攻關(guān)，取得以下重要的技術(shù)突破：

構(gòu)建了高純混合兒茶素分離制備自動監(jiān)控系統(tǒng)，顯著提升目標(biāo)產(chǎn)物收率。采用大孔吸附樹脂柱色譜分離、高效液相色譜在線檢測技術(shù)，構(gòu)建了高效、低耗、穩(wěn)定的高純混合兒茶素分離規(guī)模化制備技術(shù)工藝，實現(xiàn)了茶葉功能成分分離制備在線自動監(jiān)控，使EGCG等目標(biāo)兒茶素產(chǎn)物的制備收率達到90%以上，生產(chǎn)成本降低30%以上，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性顯著提高。同時，通過采用連續(xù)低溫逆流提取、膜過濾、分離和濃縮，并結(jié)合冷凍干燥技術(shù)，最大程度地保證茶葉中活性成分的穩(wěn)定。

創(chuàng)建了特種兒茶素的膜法調(diào)控制備技術(shù)工藝，獲得高純度兒茶素制品。采用納米膜的分子篩效應(yīng)，優(yōu)選了兒茶素組分最佳分離的膜孔徑，實現(xiàn)綠色高效分離兒茶素組分，調(diào)控兒茶素組成比例，獲得了符合不同應(yīng)用領(lǐng)域需求的高酯型兒茶素（酯型兒茶素/兒茶素總量＞0.75）和高簡單兒茶素（簡單兒茶素/兒茶素總量＞0.75），可為保健食品及功能飲料開發(fā)提供了高純、高效、安全的兒茶素制品。

〉 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心中試生產(chǎn)線

突破了EGCG/EC/ ECG和 EGC單體分離純化技術(shù)瓶頸，大幅降低生產(chǎn)成本。通過茶葉功能成分綠色低碳提制技術(shù)與單寧酶酶解技術(shù)的集成，創(chuàng)建了生產(chǎn)制備高純兒茶素（兒茶素總量≥80%，咖啡因≤1%） 以及單體EGCG、ECG、EC、EGC提取物（單體兒茶素含量＞98%，咖啡堿含量＜0.1%）的技術(shù)工藝，實現(xiàn)了工廠化分離制備四種單體提取物的技術(shù)突破，可達到日產(chǎn)98%EGCG 100 kg的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)成本大幅度降低，實現(xiàn)了兒茶素高純單體的批量制備與高值化綜合開發(fā)利用。

該研究成果為中國茶葉提取物產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級、規(guī)模升級、效益升級提供最先進的技術(shù)支撐，對促進我國茶葉深加工領(lǐng)域?qū)W術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新研究，提升獲取茶葉提取物國際商業(yè)市場份額，以及增強產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢具有明顯的戰(zhàn)略意義。同時，對于茶葉深加工產(chǎn)業(yè)影響巨大，能夠安全、綠色、低耗、高效產(chǎn)業(yè)化加工多種規(guī)格的茶葉提取物制品，成本大幅下降，以出口為主的市場轉(zhuǎn)向國內(nèi)，開發(fā)深加工系列產(chǎn)品，造福百姓健康。國內(nèi)市場的開拓與發(fā)展能夠更好地消耗茶葉原料，造福茶農(nóng)與地方經(jīng)濟。

從茶文化到茶深加工產(chǎn)業(yè)

茶文化的內(nèi)涵是中國文化的內(nèi)涵的一種具體表現(xiàn)。中國素有禮儀之邦之稱謂，茶文化的精神內(nèi)涵即是通過沏茶、賞茶、聞茶、飲茶、品茶等習(xí)慣與中國的文化內(nèi)涵和禮儀相結(jié)合形成的一種具有鮮明中國文化特征的一種文化現(xiàn)象，也可以說是一種禮節(jié)現(xiàn)象。茶文化是中國具有代表性的傳統(tǒng)文化。中國不僅是茶葉的原產(chǎn)地之一，在中國不同的民族，不同的地區(qū)，至今仍有著豐富多樣的飲茶習(xí)慣和風(fēng)俗。

茶具有豐富的文化內(nèi)涵，茶葉深加工產(chǎn)業(yè)也有非常大的發(fā)展空間。

據(jù)統(tǒng)計，茶葉深加工領(lǐng)域采用不到我國茶葉總產(chǎn)量5%的中低檔原料，創(chuàng)造了我國茶葉1/3強的產(chǎn)業(yè)規(guī)模（約300億元人民幣），取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，且存在巨大的拓展空間。

隨著茶葉有效成分與人類健康關(guān)系的研究深入，使得茶葉功能成分應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣，依據(jù)所開發(fā)新產(chǎn)品的功能、特性、消費群體不同，對茶葉提取物的質(zhì)量規(guī)格要求越來越細(xì)化。

“中國茶葉深加工技術(shù)的研究，必須由專注提取分離純化技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)向重點開展活性成分的功能拓展與應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ)研究。”項目組成員肖文軍對記者說。

茶葉有效成分功能性終端產(chǎn)品的研究與開發(fā)，是實現(xiàn)資源高倍增值的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。肖文軍建議，我國茶葉深加工產(chǎn)業(yè)的投資，應(yīng)迅速從大規(guī)模建立茶葉提取物工廠轉(zhuǎn)移到建立以茶葉功能成分為原料的天然藥物、保健食品、功能飲料、個人護理品的大健康產(chǎn)業(yè)上來。功能性終端產(chǎn)品生產(chǎn)的規(guī)模化與經(jīng)營的品牌化，是“十三五”中國茶葉深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點。

1.茶多酚提取物

2.兒茶素提取物

3. EGCG提取物