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茶多酚提取.doc 四川农业大学本科生毕业论文(设计)开题 毕业论文(设计)题目 酶解—冻融法提取茶叶中茶多酚的研究 选题类型 应用基础型 课题来源 自选项目 学 院 生命科学与理学院 专 业 化学生物学 指导教师 张祖民 职 称 副教授 20064086 姓 名 伍昌明 年 级 2006级1班 学 号 【】【】121 研究背景 目前，国内外对茶多酚(TP)在茶叶中的提取又较多的方法，主要有以下几种:溶液浸提法、金属离子沉淀法、树脂吸附法、超临界流体萃取法、微波浸提法、超声波浸提法。 在以上的几种提取方法中，溶液浸提法和金属离子沉淀法在生产中应用比较多，适合规模化的生产;树脂吸附法是一类有机高聚物，因具有选择性好、吸附容量大、机械强度高、解吸附和再生容易等优点，已应用于昔类、生物碱、黄酮、酚类等多种中药活性成分的研究;微波和超声波浸提法都是提高茶多酚浸出效率的处理方法，但造价太高且不太适合工业生产，仅限于少量的提取;超临界流体萃取法，由于其介质通常为无毒的二氧化碳，对产品没有毒，特别适用于医药，食品添加剂等产品，但用超临界萃取法提取茶多酚目前尚有一定的技术障碍，主要表现为一次的提取率低，这可能与茶多酚在临界二氧化碳中的溶解度较低有关，同时还与其它的一些因素如萃取时间、流体的流速等有关，它是一种正处于积极开发阶段的新型分离技术。 茶多酚的提取方法虽多，但目前应用较多的还是有机溶剂萃取法和金属离子沉淀法，所得产品具有潜在的毒害，因此需大力开发和推广高效、无毒、无污染的茶多酚提取新工艺.从已报道的文献看出，大多数工艺的茶多酚提取率在10%以下，而茶叶中的茶多酚的含量一般为20%-30%，高的达30%以上，可见提取率还是较低。因此，特别在不同的地域环境条件，对于不同的茶叶原料，目前的这些生产提取工艺还有待进一步改进和创新，如在浸提前对原料进行特别的处理，提取工艺的改进方面等进行改进尽可能的降低提取温度，提高茶多酚的浸出率或者浸提和精制过程中是否可以采取惰性介质保护，以 1 避免茶多酚的氧化从而在总体上提高茶叶中茶多酚的提取效率和经济效率。 2 立题依据 茶在我国有上千年的饮用历史，我国历代药中均有茶叶人药的记载。不同的茶中各种成分的含量不尽相同，但种类基本相同。至今，人们从茶叶的提取物中发现了约60多种化合物，主要是有机化合物类，包括茶多酚、氨基酸、茶多糖、维生素等;无机物 【】3类则包含多种矿物质，如磷、钾、硫、镁等。TP 是从茶叶中提取的一种天然多酚类复合物，是茶叶的主要有效成分，约占茶叶干重的25%-30%。儿茶素类、黄酮及黄酮醇类 【】4 是茶多酚的主要成分。 在现实生活中，随着科技的发展，人类生活方式及生活水平的变化，生存环境的恶化，人类的健康将面临各种考验核威胁。如生活中，人们越来越多受到X光、电脑、手机等越来越严重的低剂量长时间电磁辐射的危害。人们生活水平的改变，高血脂症，高血压，肥胖症心血管疾病已经开始威胁到人类的健康。还有各种化学防腐剂和添加剂，也让我们仿佛生活在化学药品之中。 茶多酚具有多种生理活性，包括抗肿瘤效应、抗氧化效应(清除自由基能力)、调节心血管系统作用、抗菌、抗病毒作用以及抗辐射作用等。一些研究表明，利用TP的抗氧化性能使其能有效地抑制动植物油脂的氧化，其对油炸食品、方便面、水产品等多种食品有显著抗氧化效果。TP中的儿茶素可刺激肝中脂肪代谢，增加胆汁酸排泄，加快体内胆固醇的新陈代谢，达到减肥的效果;TP还能增加人体内能量的消耗，具有刺激生热的作用，可提高体内脂肪的氧化能力，也能促进减肥;TP具有抗衰老、抗氧化及清除氧自由 【】【】5-7基的功效。含茶多酚的药品和保健品能与脂类结合并通过粪便将其排出体外，同时它能促进血管内膜斑块中的胆固醇较多地逆向转运至肝脏，经代谢后排出体外，起到调节血脂、预防心脑血管疾病的作用。茶多酚不仅可以降脂降压，而且对人体糖代谢障碍 【】8具有调节作用，从而有效地预防和治疗糖尿病及其并发症的发生。特别茶多酚是一种绿色天然的抗氧化和抗菌制剂，在食品加工行业中作为健康的添加剂有很大的应用前景。 雅安气候环境温和，适合茶作物的生长，茶叶叶资源丰富，因此成为雅安一大特色产业。在当地，茶叶原料相对较便宜，原料来源广，利用雅安当地茶叶对其中茶多酚的提取进行研究，有利于提高对当地茶叶的利用度和增加茶叶产品的多样性。 本实验拟采取酶解和冻融相结合的方法来处理茶叶原料，使其充分的破裂，降低茶 2 多酚的浸出阻力，提取温度，尽可能的降低对茶多酚的破坏，从而在总体上提高茶叶中茶多酚的提取效率。 3 本课题研究的主要难点与内容 3.1.研究难度: 【】9 化学分子结构 茶多酚的结构式 首先，茶多酚本身的化学性质活泼，本身含有大量的酚羟基容易被氧化，在pH4-8是比较稳定，遇强碱、强酸、光照、高热及过渡金属极易变质。在提取的时候容易破坏茶多酚的结构而导致其氧化，变性。提取的温度，时间以及提取过程之中所用的试剂都可能对茶多酚造成破坏，从而影响它的提取率。 其次，茶叶是植物细胞，含有较厚的细胞壁，是茶多酚从细胞中浸出的一道很大的阻力，当细胞壁完好的存在时，可能就会需要相应地提高提取温度，延长提取时间，增加浸提剂的用量和浸提的次数。这就会影响到所提取茶多酚的质量和提取效率。 因此，破坏细胞壁可能会对提高茶多酚的提取率有很大的帮助，如降低提取温，提 3 取时间等。 3.2 本实验研究的主要思路: 添加以纤维素酶和果胶酶为主体的复合酶在一定程度上可提高茶多酚的提取率。 茶叶细胞壁中，纤维素与粘性果胶质及金属离子相结合，形成不溶于水的原果胶质，阻挡胞内物质的外逸:纤维素酶和果胶酶协同作用，催化茶叶中的纤维素、原果胶质水解，使细胞壁部分破损，这样细胞壁内的膜系统就会因失去细胞壁的保护作用而发生紊乱、 【】10变形或破裂，从而使膜的渗透性增加，促进细胞内物质的溶出.冻融法是生物工程技 【】11术中常用的机械破碎植物和微生物细胞壁的方法，经过这种方法处理后的原料,使细胞壁完全破裂，其有效成分更容易被提取，探求能否大大改善茶多酚提取难度，提高茶多酚的提取效率。 4 研究方法及主要 4.1.研究方法 (1)利用纤维素酶和果胶酶为主体的复合酶对茶叶原料进行处理 (2)经酶解和冻融法处理茶叶后，利用正交的方法对实验进行设计，在可变因素:提取温度，提取时间，提取溶剂的用量中筛选出对茶多酚提取率最佳组合。和以往茶多酚提取研究结果进行比较，对比本实验提取率是否有较大的提高。 (3)利用分光光度法对所得的茶多酚进行含量的检测。在一定的pH下茶多酚能够与酒石酸铁形成蓝紫色的络合物，在540nm波长下具有最大光吸收，在一定的范围内茶 【】12多酚的含量与络合物的光吸收成正比，符合朗伯比尔定律。 (4)根据茶多酚的提取效率，实验耗材与耗能，对实验进行综合评定。 【】14.2 实验主要流程 冻融处理 ? 酶处理 ? 原料干燥粉碎处理 ? ? 处理后的原料 ? 浸提 ? 过滤 ? 滤液 ? 滤渣 ? ? ? 4 ? 滤渣 滤液浓缩 ? 沉淀剂沉淀 ? 乙酸乙酯萃取 ? 转溶 ? 滤饼 ? 过滤 ? 蒸干 ? 粗产品 ? 纯化 ? 测定 5 实验仪器与试剂 5.1. 实验试剂 大叶绿茶:雅安当地购得，用粉碎机破碎后低温冷藏备用。 乙酸乙酯(AR) 硫酸亚铁(AR) 磷酸氢二钠(AR) 磷酸二氢钾(AR) 没食子酸乙酯GE 酒石酸钾钠(AR) 氯化锌(AR) 氢氧化钠 (AR) 纤维素酶:酶活500u/mg 果胶酶:酶活400u/mg 乙醇(提取剂，80%左右) 5.2.实验仪器 恒温水浴锅，电子天平，722型分光光度仪，电冰箱，研钵，容量瓶，真空干燥箱; 过滤装置:布氏漏斗，抽滤瓶，真空泵; 加热装置:酒精灯，石棉网，三脚架; 提取装置:三颈圆底烧瓶，直型冷凝管，温度计; 萃取装置:分液漏斗。 6 预期的结果 实验由于采取了酶解法和冻融法对茶叶进行了处理，降低了茶多酚从茶叶中的浸出 阻力，因此实验结果可能会在降低提取时间，降低提取温度或提高提取率上有所帮助。 5 最终表现为三个方面: 1.在原有茶多酚提取实验的提取率数值上有一定的增加。 2.在原有茶多酚提取实验的提取率数值上没有变化或者降低，但缩短了提取 时间，减低提取温度，提高了经济效率。 3.实验降低了茶多酚在提取过程中的破坏程度，在提取产物中的有效含量有一定的提高。 7 经费预算 需量 价格(元) 大叶绿茶 1kg 50 果胶酶500u/mg 25mg 70 纤维素酶400u/mg 25mg 100 其余化学试剂 100 实验仪器 实验室提供 320 总计 8 进度安排 1(资料的查阅和开题报告的准备，5.19-6.4; 2(开题报告答辩，6.14; 3(资料的查阅和具体的实验，6.5-6.30; 4(原材料、实验仪器及实验试剂的准备，7.1-7.5; 5(实验内容的进行，7.6-7.31 6(实验论文的书写. 9 参考文献 [1]王栋,康健.茶多酚的功效、提取和应用前景[J].新班大学生命科学与技术学院,新班乌公木齐,2007.2 [2]郭宇妹,张沂,朱新生.茶多酚的提取分离与含量测定方法进展[J]. 解获军药李李报,2007.23(2):121. [3]袁哗蓉.浅谈茶多酚的研究进展[J].大连市友谊医院药剂科临床药学室,大连市中图分类 6 号R282.7;5571.1 [4]刘军海,杨海涛,刁宇清.复合酶法提取茶多酚工艺条件研究.陕西理工学院化学宇环境学院,陕西,汉中,723001 [5]蒋勤.茶多酚的药理作用[J].中国药师,2006.9:63 [6]徐力,李冬云,张燕等.茶多酚抗肿瘤效应机制研究进展[J].癌症进展杂志,2006.4:61 [7]Thangapazham RL,Singh AK,harma A ,et al.greentea ployphenols and iteconstituent epigallocatechigallate inhibit proliferation of human breast cancecell in vitro and in vivo[J].Cancer Lett(Amsterdan Netherlands),2007.245(1-2):232 [8]焦世兰,宫爱华,荣文平.茶多酚对冠心病患者临床症状饿改善作用[J].实用医药杂志 2006,23(1):54 [9]张卫红.复合酶解法提取茶叶中有效成分的过程研究[J].西华大学,生物化工,2005 [10]张卫红,张效林,王同宝.茶叶活性成分的复合酶解提取[J](西北大学学报(自然科学网络版),2005 Zhang W eihong,Zhang Xiaolin,W ang Tongbao.Multiple enzymatic extraction of active constituents of tea leaves(Natural Science Network Edition)[J].Science Journal of Northwest University Online,2005 [11]严鸿德,汪东风.茶叶深加工技术[M].轻工业出版社,1998.2 [12]陈荣义.茶多酚的提取纯化及其改性的研究[J].四川大学皮革化学与工程,2005 7 指导教师意见 指导教师签名: 年 月 日 开题小组意见 负责人及成员签名: 答辩时间: 年 月 日 8 9