茶葉功能成分實(shí)現(xiàn)綠色高效制備

文本刊記者 楊陽(yáng)

我國(guó)是茶的故鄉(xiāng)，也是茶文化的發(fā)源地。中國(guó)茶的發(fā)現(xiàn)和利用已有4700多年的歷史，且長(zhǎng)盛不衰，傳遍全球。茶是中華民族的舉國(guó)之飲，發(fā)于神農(nóng)，聞?dòng)隰斨芄d于唐朝，盛于宋代，普及于明清之時(shí)。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(qiáng)神經(jīng)興奮、消食利尿的作用。茶多酚是茶葉中多酚類(lèi)物質(zhì)的總稱(chēng)，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(qiáng)抗氧化活性，對(duì)心血管疾病等常見(jiàn)疾病具有很好的預(yù)防效果，具有廣闊的市場(chǎng)前景。兒茶素主要分為四種：表兒茶素（EC）、表沒(méi)食子兒茶素（EGC）、表兒茶素沒(méi)食子酸酯（ECG）和表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)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(xiàng)目組（以下簡(jiǎn)稱(chēng)項(xiàng)目組），針對(duì)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(kāi)攻關(guān)，取得重要的技術(shù)突破。

兒茶素實(shí)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(guó)茶多酚的應(yīng)用研究重點(diǎn)是作為天然抗氧化劑，由于茶多酚的水溶性特點(diǎn)及其不穩(wěn)定性，盡管茶多酚在植物油、魚(yú)肉制品、方便面、奶糖等食品領(lǐng)域表現(xiàn)出較強(qiáng)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(lái)了不利的影響。茶多酚這一致命的弱點(diǎn)，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(guó)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(guó)外以茶多酚、兒茶素為主體的健康食品開(kāi)發(fā)快速升溫，國(guó)際市場(chǎng)對(duì)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(guó)際市場(chǎng)上可替代麻黃提取物，開(kāi)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(jìn)入二十一世紀(jì)后中國(guó)又一輪茶葉提取物產(chǎn)業(yè)投資熱潮。

但是，我國(guó)在制備兒茶素過(guò)程中存在著諸多問(wèn)題。制備兒茶素傳統(tǒng)工藝使用二氯甲烷、乙酸乙酯等有機(jī)溶劑，溶劑殘留高，有一定副作用，出口受限制。同時(shí)，大規(guī)模使用有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境有污染；部分工序長(zhǎng)時(shí)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(jiǎn)單，產(chǎn)品規(guī)格較單一，不能夠滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)外各個(gè)層次消費(fèi)市場(chǎng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，食品/化妝品/藥品對(duì)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(shí)驗(yàn)室研究水平，價(jià)格昂貴，不能滿(mǎn)足市場(chǎng)商品化需求。

針對(duì)我國(guó)兒茶素制備中存在的問(wèn)題，項(xiàng)目組展開(kāi)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(dòng)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(shù)脂柱色譜分離、高效液相色譜在線檢測(cè)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(shí)現(xiàn)了茶葉功能成分分離制備在線自動(dòng)監(jiān)控，使EGCG等目標(biāo)兒茶素產(chǎn)物的制備收率達(dá)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(shí)，通過(guò)采用連續(xù)低溫逆流提取、膜過(guò)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(shí)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(jiǎn)單兒茶素（簡(jiǎn)單兒茶素/兒茶素總量＞0.75），可為保健食品及功能飲料開(kāi)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(guó)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(guò)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(shí)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(dá)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(shí)現(xiàn)了兒茶素高純單體的批量制備與高值化綜合開(kāi)發(fā)利用。

該研究成果為中國(guó)茶葉提取物產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)、規(guī)模升級(jí)、效益升級(jí)提供最先進(jìn)的技術(shù)支撐，對(duì)促進(jìn)我國(guó)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(guó)際商業(yè)市場(chǎng)份額，以及增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)具有明顯的戰(zhàn)略意義。同時(shí)，對(duì)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(chǎng)轉(zhuǎn)向國(guó)內(nèi)，開(kāi)發(fā)深加工系列產(chǎn)品，造福百姓健康。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的開(kāi)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(jì)。

從茶文化到茶深加工產(chǎn)業(yè)

茶文化的內(nèi)涵是中國(guó)文化的內(nèi)涵的一種具體表現(xiàn)。中國(guó)素有禮儀之邦之稱(chēng)謂，茶文化的精神內(nèi)涵即是通過(guò)沏茶、賞茶、聞茶、飲茶、品茶等習(xí)慣與中國(guó)的文化內(nèi)涵和禮儀相結(jié)合形成的一種具有鮮明中國(guó)文化特征的一種文化現(xiàn)象，也可以說(shuō)是一種禮節(jié)現(xiàn)象。茶文化是中國(guó)具有代表性的傳統(tǒng)文化。中國(guó)不僅是茶葉的原產(chǎn)地之一，在中國(guó)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(jì)，茶葉深加工領(lǐng)域采用不到我國(guó)茶葉總產(chǎn)量5%的中低檔原料，創(chuàng)造了我國(guó)茶葉1/3強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模（約300億元人民幣），取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，且存在巨大的拓展空間。

隨著茶葉有效成分與人類(lèi)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(lái)越廣，依據(jù)所開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的功能、特性、消費(fèi)群體不同，對(duì)茶葉提取物的質(zhì)量規(guī)格要求越來(lái)越細(xì)化。

“中國(guó)茶葉深加工技術(shù)的研究，必須由專(zhuān)注提取分離純化技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)向重點(diǎn)開(kāi)展活性成分的功能拓展與應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ)研究。”項(xiàng)目組成員肖文軍對(duì)記者說(shuō)。

茶葉有效成分功能性終端產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)，是實(shí)現(xiàn)資源高倍增值的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。肖文軍建議，我國(guó)茶葉深加工產(chǎn)業(yè)的投資，應(yīng)迅速?gòu)拇笠?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(gè)人護(hù)理品的大健康產(chǎn)業(yè)上來(lái)。功能性終端產(chǎn)品生產(chǎn)的規(guī)模化與經(jīng)營(yíng)的品牌化，是“十三五”中國(guó)茶葉深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。

1.茶多酚提取物

2.兒茶素提取物

3. EGCG提取物