led zeppelin重组:茶色素的分离纯化技术

茶色素的分离纯化技术
作者：汪东风 一、茶绿色素的分离纯化技术
茶绿色素的主体成分是叶绿素，其它成分的含量因提取方法不同而不同。如果生产上需要脂溶性的绿色素，其他成分不作限制，那么提取方法较为简单；如果生产上需要水溶性的绿色素，其他成分尤其是多酚类物质含量要少，那么提取、纯化及制备工艺就较为复杂。
 （一）茶绿色素简易提取工艺
 
由上述工艺制备的茶绿色素，其化学组成见表1。由表1可知，用上述工艺生产的绿色素含有较多的其它茶叶有效成分。尽管这些成分具有抗氧化、营养及保健等作用，但就从色素角度考虑，它着色不稳定，其中多酚类还易于被氧化而产生红褐色。另外，它的水溶性差，因此影响了应用范围。下面介绍水溶性绿色素的制备。
表1    茶绿色素中化学组成     单位：质量分数％
组成黄酮类                   化合物多酚氧化低               聚合有色物酚型氧化                   聚合有色物儿茶素咖啡碱
含量6%～8%                          0.30%～0.50%                               3.10%～4.50%                           23.00%3.42% 
组成氨基酸维生素C维生素E叶绿素类胡萝卜素
含量5.82%325mg/100g0.83mg/100g2%～5%0.50%～0.83% （二）叶绿素铜钠盐的制备
1．叶绿素铜钠盐制备工艺流程
 
2．工艺要点
（1）叶绿素的提取：叶绿素在叶绿体中与蛋白质或脂蛋白相结合，因此需要含水丙酮和乙醇提取较好。丙酮液与乙醇液相比，由于乙醇沸点较高，在浓缩回收该溶剂时，会使叶绿素较多的被破坏。因此，宜用丙酮为好。丙酮浓度以控制在90％左右为好，浓度太低不利于脂溶性叶绿素浸出，而浓度太高会造成叶绿体蛋白变性，也不利于叶绿素的浸出。
在确定了溶剂浓度后，其提取时的固液比对提取率亦有较大影响。一般来说，随着固液比的增大，溶剂用量增加，而得率亦增加。但溶剂用量增多不仅在回收浓缩时增加了能耗，而且其溶剂损耗亦大。据柳荣祥等人研究，茶叶绿素提取时固液比以1∶2为宜。
在相同固液比的情况下，提取次数愈多，则叶绿素的得率愈高。但从能耗、溶剂及生产周期综合考虑，提取次数以3～4次为宜。
综上所述，叶绿素提取的较佳条件是：90%浓度的丙酮、固液比为1∶2，分3～4次提取，每次约1h即可。
（2）茶叶绿素的除杂纯化：丙酮提取物中不仅有叶绿素及其衍生物，还有大量的其他丙酮可溶物，其中部分是水溶性（如多酚类等）。由于多酚类在其后的叶绿素铜钠制备时的碱性条件下，极易氧化成红棕色而影响品质，因此必须进行除杂纯化。除杂纯化原理是利用脂溶性溶剂溶解丙酮提取液，然后用水萃取其中具水溶性的成分（如多酚类等）。一般是用乙醚或汽油先将丙酮提取液溶解，然后用水反复萃取3～4次即可除尽酚类物质等。
（3）茶叶绿素的皂化和铜钠盐的制备：业已清楚，茶叶绿素组分共有8种，它们分别为叶绿素a、b，脱镁叶绿素a、b，叶绿素酸酯a、b，脱镁叶绿素酸酯a、b。这8种叶绿素的基本化学结构相似，均可制备成叶绿素铜钠盐。其反应式如下：       在叶绿素铜钠盐的制备中，由铜置换叶绿素分子上的镁或氢和碱皂化酯型形成盐两步完成。在理论上其转化次序可以有3种：即先皂化后铜置换；先铜置换后皂化，先加酸脱镁（氢置换），再铜置换后皂化。对上述3种转化次序的研究表明（表2），同一种叶绿素提取液3种处理的茶叶绿素铜钠盐得率差异较小。因此，工业化制备叶绿素铜钠盐，可以结合生产实际确定其转化工艺。但在确定工艺之前应充分考虑到，叶绿素及铜叶绿素均为脂溶性，铜置换反应需在有机溶剂体系中进行，所用无机铜需配成有机溶液。先脱镁再铜置换后皂化也是如此。而先皂化后铜置换工艺，首先用碱皂化使脂溶性的叶绿素变成了水溶性叶绿素酸钠盐，对于那些不皂化物仍留在有机相，可方便除去，从而进一步得到了纯化。叶绿素酸钠可用无机铜置换，工艺简单，便于工业化生产。
表2 茶叶绿素铜钠盐转化的研究
处    理茶叶绿素铜纳盐得率/%
铜置换——皂化0.199
脱镁——铜置换——皂化0.192
皂化——铜置换0.195 
二、红茶色素的分离纯化技术
红茶色素已在第二章中作了介绍，根据红茶色素的一些性质，其中茶褐色素由于色泽呈褐色，同时相对分子质量较大，易于进一步缩合而沉淀，因此茶褐素的开发应用前景远不及茶黄素及茶红素。现介绍红茶色素中茶黄素和茶红素的分离纯化技术。
（一）红茶色素的分离提取
目前，红茶色素的分离提取技术较多，这里介绍其中的几种。 
（二）红茶色素的分离纯化
生产上往往需要纯度较高的红茶色素，因此需要对上述分离提取的色素进行纯化。这里介绍2种分离纯化的方法。
1．茶红素的分离纯化
将（一）中方法二提取的茶红素部分用热水溶解，然后用正丁醇萃取，萃取液减压浓缩并回收，然后用葡聚糖凝胶LH-20柱，用40%左右的丙酮洗脱，收集含茶红素的洗脱液，回收浓缩，最后冷冻干燥即可得到纯度较高的茶红素。
2．茶黄素的分离纯化
（1）本法是将（一）中方法三提取的红茶色素过葡聚糖凝胶LH-20柱，用60%丙酮洗脱、分部收集，会集E380/E460比值在2.5～3.0范围内的部分，在30℃下减压馏去丙酮，然后用醋酸乙酯萃取，用硫酸镁干燥后在30℃下减压浓缩至干，得到明亮鲜红色的固体物。这种富含茶黄素的产物，再经过pH7硅胶柱分离。分离步骤如下：先用少量的丙酮∶甲醇∶水（25∶6∶2）溶解样品并过柱，用氯仿∶丙酮∶甲醇∶水（40∶25∶6∶2）进行洗脱。分部收集可得到茶黄素系列产品。
（2）本法是将（一）中方法三提取的红茶色素过葡聚糖凝胶 LH-20柱，用35%丙酮洗脱，先洗出的是2个淡黄橙色带B1和B2（最大吸收为400nm），随后洗出的是3个深橙色带B3、B4和B5 （最大吸收为380和460nm）。合并同一色带的洗脱液，在30℃下减压馏出丙酮，再用乙酸乙酯进行萃取，萃取液用硫酸镁脱水，浓缩回收，干燥，即得茶黄素系列产品。