年产1000t茶多酚生产工艺设计(2)

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第1章 绪论

1.1 研究目的和意义

饮茶在我国有着数千年的历史，至今已成为一种风靡全球的保健饮料。明代大药学家李时珍在《本草纲目》中记载说：“茶苦而寒，最能降火，火为百病之因，火降则百病清也”；诗人李白在《茶序》中更是写道：“还童振枯，扶人寿也”。这是历史经验的总结，说明古代人们对茶的保健、防病除病等功效已有了非常深刻的认识，而且广泛地应用于日常生活实践中。茶的药效是由其本身特定的化学成分决定的，显著特点是富含多酚类化合物。实际上茶叶的许多作用是因为茶叶中茶多酚在起作用。

茶多酚（Tea Polyphenols）是茶叶中多酚类物质的总称，包括花色苷类、黄酮类、黄酮醇类、黄烷醇类和酚酸类等物质。但是以黄烷醇类物质（儿茶素）最重要。日本的千叶大学山下泰德教授等许多科学家研究表明，茶多酚等活性物质具有抗辐射和解毒的作用，能有效地阻止放射性物质侵入骨髓，并可以使锶90和钴60迅速地排出人体外，被医学界誉为“辐射克星”。茶多酚作为茶最重要的成分在保健方面表现出来的功效很多。包括减肥，排毒，提神，抗疲劳，抗氧化，清理口腔卫生，防止龋齿。茶多酚有利于人体代谢，可以抗动脉粥样硬化、抑菌、抗肿瘤、抗病毒。现在茶多酚已经被添加到许多保健品和食物中了。

中国是世界上最大的茶叶生产国之一，每年约产65万吨茶叶，其中有13万吨茶片、茶末，可提取约1.3万吨的食品级别茶多酚。另外，茶树中尚有大量的修剪叶片、粗老叶片，如果能利用起来，其量远超茶片、茶末。因此，开发天然抗氧化剂茶多酚将会有充裕的资源保障。随着茶多酚各种深层次的研究开展，已经开发出来了绿色医药级别茶多酚、淡黄色医药级别茶多酚（低咖啡碱、高纯度的茶多酚）、高咖啡碱茶多酚、饲料级别茶多酚、茶多酚儿茶素单体等茶多酚系列产品，另外还开发了茶多糖、天然咖啡碱等许多副产品。茶多酚这种天然抗氧化剂已经在中国、日本的食品领域得到了广泛的应用，并且在美国、欧洲也有得到应用。

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1.2茶叶的化学组成

茶叶的化学组成十分复杂，粗略估计，经过分离和鉴别的化合物约有450种以

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上，无机矿物元素不少于15种[2]。虽然每种茶叶中化学物质的含量随茶叶品种、产地、采摘期不同有较大的差别，但归纳起来有如下几类：

（1）多酚类：是一种酚性化合物，其主体物质是儿茶素，含量占茶叶干重的15-35％，能影响茶汤滋味、颜色的品质，对毛茶品质也有着很大的影响。

（2）氨基酸和蛋白质：茶叶中的蛋白质有白蛋白、谷蛋白、精蛋白和球蛋白等，其中只有约40％左右的白蛋白溶于水中，就是这些可溶的蛋白质影响着茶汤的滋味。

（3）芳香类物质：是一类种类多而含量少的挥发性混合物的总称。芳香物质的组合和浓度对茶叶的香气起着决定性的作用。芳香类物质其成分非常复杂，大多数不溶于水但易溶于有机溶剂。

（4）生物碱：茶叶中含有多种嘌呤碱，最主要的是咖啡碱，是具有绢丝光泽的无色针状晶体，昧苦，能溶于乙醚、酒精、氯仿等有机溶剂，易溶于热水，80℃的水温即能溶解，具有弱碱性。

（5）糖类化合物：茶叶中含有很多单糖、多糖以及果胶类物质。在茶叶中糖类含量的高低能标志着茶叶的老嫩情况，它在鲜茶叶中含量约为1%。

（6）色素：茶叶中的色素主要有有水溶性色素和脂溶性色素两类：脂溶性色素主要有类胡萝卜素和叶绿素。其中叶绿素占茶叶干重的0.6%左右，难溶于水，过滤操作便可除去；水溶性色素主要有花色素、花黄素，它们均属于类黄酮化合物，约占茶叶干重的4.5%。

（7）其他化学成分：茶叶中还含有少量的酶、维生素、游离有机酸、无机元素等多种物质。在茶叶的代谢与储存过程中，酶对茶多酚的含量有着重要的影响。

由于多酚氧化酶和过氧化氢酶存在茶叶的各部位，因此，多酚类物质的含量在新鲜茶叶较高。同时，茶叶中1％左右的胶类物质，3—5％左右的色素及咖啡因等物质给茶多酚的提取带来不利的影响，而色素与咖啡因具有提取利用的价值，因此，了解茶叶的化学组成有着重要意义。

1.3茶多酚的成分、结构

1.3.1成分与性状

茶多酚(Tea Polyphenols)是一种存在于茶树的树梢和其他器官中的多羟基酚

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类化合物的混合物，简称茶多酚，俗名茶单宁、茶鞣质。茶多酚在茶叶中的含量一般在25%-55%之间。主要由儿茶素类(黄烷醇类)、黄酮及黄酮醇类、花色素类和酚酸及缩酚酸类四大类组成。其中以黄烷醇类为主，黄烷醇类又以儿茶素类物质为主，它占茶多酚总量的65%-80%之间[3]，主要包括：没食子儿茶素(EGC)、没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、儿茶素(EC)、儿茶素没食子酸酯(ECG)。

茶多酚从茶叶下脚料(茶末、茶片、粗老叶或修剪叶) 中提取，其得率在6% -l0% 之间，是一种浅绿色或浅黄色的粉末，有茶叶味，易溶于水、乙醇、醋酸乙酯。在酸性和中性条件下稳定，适宜pH值为4-8。[4] 1.3.2结构

茶多酚的主要成分儿茶素的结构如图1-1所示：

不同结构式中： L—EC： R1=H ， R2=H

L—EGC： R1=OH ， R2=H L—EGC： R1=H ，

R2=COOHOHOHL—EGCG ：R1=0H

R2=COOHOHOH图1-1 茶多酚的主要成分儿茶素的结构

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1.4茶多酚的理化性质

1.4.1茶多酚的物理性质

茶多酚在常温下呈浅黄或浅绿色粉末，易溶于温水(40℃一80℃)和含水乙醇中；稳定性极强，在PH值4—8、250℃左右的环境中，1.5个小时内均能保持稳定，在三价铁离子下易分解[5]。1989年被中国食品添加剂协会列入GB2760-89食品添加剂使用标准，1997年列为中成药原料。 1.4.2化学性质

茶多酚是从茶叶中提取的全天然抗氧化食品，具有抗氧化能力强，无毒副作用，无异味等特点。茶多酚是指茶叶中一大类组成复杂、分子量及其结构差异很大的多酚类及其衍生物混合物，主要由儿茶素、黄酮醇、花色素、酚酸及其缩酚酸等组成的有机化合物，以儿茶素为主的黄烷醇类化合物占茶多酚总量的60%-80%，其中含量最高的几种组分为L-EGCG(50%-60%)、L-EGC(15%-20%)、L-ECG(10%-15%)和L-EC(5%-10%)。[6]

1.5茶多酚的医学价值

茶多酚能极强的清除有害自由基，阻断脂质过氧化过程，提高人体内酶的活性，从而起到抗突变、抗癌症的功效。据相关资料显示，茶叶中的茶多酚(主要是儿茶素类化合物)，对胃癌、肠癌等多种癌症的预防和辅助治疗均有益处[7]。茶多酚能提高人体新陈代谢，增强抵抗力，能使体内酶活性增加，降解有毒物质，抑制致癌物和DNA结合，防止DNA被破坏，提高机体自身免疫能力。

茶多酚能通过升高高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）的含量来清除动脉血管壁上胆固醇的蓄积，同时抑制细胞对低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）的摄取，从而实现降低血脂，预防和缓解动脉粥样硬化目的。茶多酚也能通过提高人体免疫球蛋白总量并使其维持在高水平，刺激抗体活性的变化，从而提高人的总体免疫能力。间接实现抑制或杀灭各种病原体、病菌和病毒的功效。

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表1-1 茶多酚对人体生理机制的影响

降血压 降血糖

原理

抑制转换酶的活性，降低或保持血压的稳定

调节人体的糖代谢，通过降低血糖的含量，来有效的预防和治疗糖尿病。

防止脑中风

遏制过氧化脂质的产生，消除血管痉挛，通过血管舒张使血压下降，防止脑中风

对重金属盐和生物碱中毒的

抗解作用 防癌、抗癌

防治坏血病

能较强的吸附重金属，与重金属形成络合物沉淀，减轻重金属对人体产生的毒害作用

清除有害自由基，提高酶的活性，抑制癌基因的表达和端粒酶的活性

促进人体对维生素C的吸收，从而有效地预防和治疗坏血症

皮肤过敏反应和抗变态反应 强烈的抑制组胺的释放

1.6 茶多酚的主要用途

表1-2 茶多酚生产生活应用

应用方面 糕点及乳制品

用途

茶多酚加入高脂肪高点及乳制品中，可以起到保持风味和防腐的作用不仅可保持其原有的风味，防腐败，延长保鲜期

饮料生产

茶多酚不仅可以配置饮料，而且可以防止VA、VC等维生素的破坏，保证营养

水果与蔬菜保鲜 新鲜水果喷洒低浓度茶多酚水，可以起到防腐和抑菌作用

畜肉制品

茶多酚对肉类及其腌制品具有良好的保质效果，不仅能防腐杀菌还能消除异味

食用油贮藏 日用化工

茶多酚可以防止食用油的氧化分解，延长保质期

茶多酚可防止皮质胶原蛋白的，从而防止氧化褐色素的形成，分子量小，更易吸收

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