茶叶中茶氨酸
茶氨酸

茶氨酸,从树叶到工厂优质的绿茶会有一种“鲜爽”的风味。
1950 年,日本学者酒户弥二郎从绿茶中分离出了产生这种风味的主要物质——一种非蛋白质氨基酸,命名为茶氨酸。
茶中的茶氨酸都是左旋的,按照命名法记为“L-茶氨酸(L-Theanine)”。
此后的研究发现,茶氨酸不仅为茶带来鲜爽风味,它本身还具有许多生理功能。
比如它能突破血脑屏障直接影响大脑活动,从而对人的情绪产生影响。
这种影响又可能在生理上对于人体健康产生积极作用。
1964年,日本批准了L-茶氨酸为食品添加剂使用,而美国FDA也在1985年给予了L-茶氨酸GRAS的分类。
GRAS意为“一般公认安全”,虽然与“健康价值”无关,但意味着可以自由地用于各种食品中。
在中国进展比较慢,直到 2014年7月18日,卫计委终于批准了它作为新食品原料。
那么,茶中有多少茶氨酸?又怎样才能得到可以作为“食品原料”的茶氨酸呢?1、茶树如何合成茶氨酸?在成熟的茶树中,茶氨酸是在根部合成的。
借助ATP提供的能量,谷氨酸和乙胺在茶氨酸合成酶的催化下合成茶氨酸。
然后,茶氨酸被运输到新芽中积累起来。
如果光照充足、温度较高,茶氨酸被分解成谷氨酸和乙胺,而乙胺被用于合成儿茶素。
这个过程,跟茶树的光合作用密切相关。
如果光照不足、或者温度较低,那么茶氨酸的分解就会受到抑制,茶的芽和叶中就会积累比较多茶氨酸,而相应的儿茶素含量就比较低。
如果茶树的叶绿素不足,光合作用弱,茶氨酸的分解也会较弱,茶的芽叶中也会积累比较多的茶氨酸。
2、什么样的茶富含茶氨酸?作为饮料,“好茶”的根本标准还得是“好喝”,而茶氨酸以及游离氨基酸的含量与茶的风味正性相关——也就是说,茶氨酸和游离氨基酸含量高的茶,往往会更好喝。
茶的芽叶中含有多少茶氨酸,茶树品种至关重要。
以茶氨酸含量高而著称的茶树品种中,白叶1号无疑是名气最大的。
1970年代,林业工作者在浙江省安吉县发现了一棵树龄超过百年的老茶树。
这棵茶树的叶片在早春是白色的,气温升高之后逐渐恢复绿色。
茶叶茶氨酸执行标准

茶叶茶氨酸执行标准
一、茶氨酸的基本概念和功效
茶氨酸,是茶叶中的一种重要成分,具有抗氧化、提高免疫力、促进心血管健康等许多功效。
茶氨酸的含量受多种因素影响,如茶树品种、生长环境、工艺等。
二、茶氨酸的应用领域
茶氨酸广泛用于保健品、食品、饮料等方面,近年来,随着消费者对健康饮品的需求不断增加,茶氨酸的应用也越来越广泛。
三、茶氨酸执行标准
茶氨酸的执行标准主要由国家法规和行业标准组成,其中包括《食品安全国家标准茶类及其制品中茶氨酸的测定方法》、GB2760-2014《食品添加剂使用标准》等。
生产企业应该根据国家相关标准制定严格的质量控制体系,确保产品符合国家相关标准,同时要充分考虑产品的质量、安全、稳定性和可持续性。
四、茶氨酸标准遵守的技术规范
生产企业在遵守茶氨酸执行标准的同时,还需要遵守以下相关技术规范:
1.生产过程中遵循严格的质量管理体系,确保产品质量稳定
2.生产过程中保证操作员的职业健康和生命安全,防止事故发生
3.采集的茶叶要切实保证原料的质量,避免对产品产生任何影响
4.使用的原料和辅料必须符合国家相关标准和规定,不得使用过期或变质材料
5.严格控制产品中的茶氨酸含量,符合国家相关标准和规定
五、总结
茶氨酸是一种非常重要的功能性成分,具有多项功效,但是茶氨酸的执行标准和相关技术规范也需要我们严格遵守,确保产品质量和安全。
通过本文的介绍,希望读者能够更全面、更深入地了解茶氨酸的相关知识和标准规范,使更多的消费者能够在享受健康饮品的同时,更加安心、放心。
茶叶茶氨酸的主要成分

茶叶茶氨酸的主要成分
茶叶是中国传统的饮品之一,也是世界上最受欢迎的饮品之一。
茶叶中含有多种化学成分,其中茶氨酸是茶叶中的一种重要成分。
茶氨酸是一种天然的氨基酸,它是茶叶的主要成分之一,其含量可以达到茶叶总量的2%~4%。
茶氨酸是一种非必需氨基酸,人体可以通过自身合成,也可以从食物中获得。
茶氨酸在人体中具有多种生理作用,包括促进脑部神经传递、抗氧化、降低血压等。
此外,茶氨酸还可以帮助人体分解脂肪,促进新陈代谢,有助于减肥和保持健康。
茶氨酸是一种含有氮原子的化合物,它存在于茶树的茶叶、花、根和茎中。
茶氨酸的结构与其他氨基酸相似,由一个羧基、一个氨基和一个侧链组成。
茶氨酸的侧链是一种芳香族基团,它决定了茶氨酸的特殊味道和香气。
茶氨酸是茶叶中的一种主要氨基酸,它的含量受到多种因素的影响,包括茶树品种、生长环境、采摘时间、制作工艺等。
一般来说,嫩叶含量更高,普洱茶含量更低,绿茶、乌龙茶和红茶含量相对较高。
茶氨酸在茶叶加工过程中会发生变化,随着加工程度的不同,其含量和构成也会发生变化。
例如,发酵过程会导致茶氨酸含量的下降和茶氧化酶的活性增加,而烘焙过程则会导致茶氨酸含量的减少和
茶多酚的氧化。
茶氨酸的存在对茶叶的品质和口感有重要影响。
茶氨酸可以增强茶叶的鲜味和甜味,使茶叶的口感更加丰富和柔和。
同时,茶氨酸也可以抑制茶叶中一些苦味物质的产生,提高茶叶的品质。
茶氨酸是茶叶中的一种重要成分,具有多种生理作用和保健功效。
了解茶氨酸的含量和作用,可以更好地欣赏和品尝茶叶,也可以更好地了解茶叶的营养价值和保健作用。
茶氨酸的功效与作用

茶氨酸的功效与作用
茶氨酸是一种从茶叶中提取出来的活性物质,它具有多种功效和作用。
1. 抗氧化作用:茶氨酸具有强烈的抗氧化作用,可以帮助中和体内的自由基,减少氧化损伤,延缓细胞老化过程。
2. 保护心脑血管:茶氨酸有助于降低血压和血脂,减少动脉粥样硬化的形成,对心脑血管疾病有一定的保护作用。
3. 提神醒脑:茶氨酸可以促进脑内神经递质的合成与释放,增强大脑的记忆力和学习能力,有助于提高注意力和集中注意力。
4. 抗疲劳作用:茶氨酸能够缓解身体和心理疲劳,增加身体的抵抗力,提高体力和耐力。
5. 安神助眠:茶氨酸在体内可以转化为谷氨酸和酸性胺基酸,对改善睡眠质量有一定的作用,有利于缓解失眠和焦虑情绪。
6. 抗炎消炎:茶氨酸具有一定的抗炎作用,可以减少炎症反应,缓解疼痛和不适。
7. 降低咖啡因刺激:茶氨酸能够与咖啡因结合,减轻咖啡因的刺激作用,使茶的饮用更具平衡性。
需要注意的是,茶氨酸的功效和作用因个体差异存在差异,过
量摄入茶氨酸也可能导致不良反应,如头痛、口干等。
因此,在饮用茶的过程中,适量饮用,避免过量摄入茶氨酸。
茶叶茶氨酸限量标准

茶叶茶氨酸限量标准
茶叶茶氨酸限量标准是指茶叶中允许含有的茶氨酸的上限值。
茶氨酸是一种天然存在于茶叶中的氨基酸,是茶叶中的重要营养成分之一。
茶叶茶氨酸限量标准一般由食品安全监管机构制定和管理,其目的是保护消费者的健康安全,防止茶叶中茶氨酸含量过高对人体产生不良影响。
不同国家和地区可能制定了不同的茶叶茶氨酸限量标准,常见的标准一般是以每100克茶叶中含有的茶氨酸含量为计量单位。
具体的茶氨酸限量标准会因茶叶类型、产地、加工工艺等因素而有所不同。
茶叶茶氨酸限量标准的制定参考了科学研究和食品安全评估的结果,确保茶叶的质量和安全性。
消费者在购买茶叶时,可以参考茶叶包装上的茶氨酸含量标识,以了解茶叶的品质和营养成分。
茶树中茶氨酸合成与转运

茶树中茶氨酸合成与转运【摘要】茶树中茶氨酸是一种重要的生物活性物质,对茶叶的品质和健康功能具有重要影响。
本文从茶树中茶氨酸的合成途径、转运机制、关键步骤展示、调控机制和影响因素等方面进行探讨。
研究表明,茶氨酸的合成与转运过程具有复杂的调控机制,受到多种内外因素的影响。
深入研究茶氨酸合成与转运对理解茶叶生长发育规律、提高茶叶品质具有指导意义。
未来的研究方向可以重点关注茶氨酸合成与转运的调控机制和影响因素,进一步揭示茶树中茶氨酸合成与转运的本质,为茶叶生产和加工提供科学依据。
这些研究对于促进茶叶产业发展、提升茶叶品质具有重要的意义。
【关键词】茶树、茶氨酸、合成途径、转运机制、研究成果、关键步骤、调控机制、影响因素、研究意义、未来方向、茶叶产量、茶叶品质、植物生理。
1. 引言1.1 茶树中茶氨酸合成与转运的重要性茶氨酸是茶树中一种重要的氨基酸,对于茶树的生长发育和次生代谢具有重要作用。
茶氨酸的合成与转运是茶树生理代谢调控的重要环节,直接影响着茶叶中茶多酚、咖啡碱等次生代谢产物的合成和积累。
茶氨酸的合成路径和转运机制对于揭示茶树生物合成途径的分子机制、调控模式以及功能表达具有重要意义。
茶氨酸是咖啡因合成的前体分子,咖啡因是茶叶中主要的次生代谢产物之一,对人体具有一定的刺激作用,同时也是茶叶的重要品质指标之一。
茶氨酸的合成与转运直接关系到茶叶中咖啡因的含量。
茶氨酸还参与了茶树对逆境环境的适应性反应,对提高茶树的抗逆能力具有重要意义。
研究茶树中茶氨酸的合成与转运机制,不仅可以深入了解茶树次生代谢通路的分子调控机制,还可以为培育高产优质茶树品种提供理论基础。
对茶树中茶氨酸的合成与转运进行深入研究具有重要的理论和应用价值。
2. 正文2.1 茶树中茶氨酸的合成途径茶树中茶氨酸的合成途径是一个复杂的生物合成过程,涉及多个关键的酶和代谢途径。
茶氨酸的合成主要通过苯丙氨酸途径进行,首先是苯丙氨酸的合成,该过程包括苯丙氨酸合成酶和苯丙氨酸转氨酶的参与。
茶氨酸

精的鲜爽味,味觉阀值为0.06%,而谷氨酸和天冬 氨酸的阀值分别为0.15%和0.16%,另外茶氨酸 还可与糖发生美拉德反应(Maillard reaction)形 成挥发性香气成分
茶氨酸分布 一.在茶树中的分布:茶氨酸在茶树的各部分都有 分布,只是含量不一样。从其含量上看,幼嫩芽叶 含量最高,可达茶叶干重的1%一2%;老叶、根部、 茎部也有少量分布;而果皮、子叶中含量最少(见 表1.1)
茶氨酸在茶树体内的合成
sasaok。(1963)用14c示踪的方法探明:茶树中茶氨酸合
成前体是谷氨酸和乙胺,乙胺主要由丙氨酸脱梭生成,茶 氨酸合成酶是催化乙胺和谷氨酸合成茶氨酸的关键酶。 茶氨酸在茶树体内的生物合成途径如下
茶氨酸化学合成方法
一.L-谷胺酸乙胺合成法:将谷氨酸在高温下脱水
生成L-吡咯烷酮酸,然后在室温下与乙胺反应两 周,得粗茶氨酸,再用热水和乙醇重结晶,得茶氨酸 纯品,其理论产量得率为35%左右。
茶氨酸(L-Theanine)
性状与应用前景
目录
一.茶氨酸结构与性质 二.茶氨酸分布 三.茶氨酸在茶树体内的合成 四.茶氨酸化学合成方法
五.茶氨酸的药用价值与产品
六.总结
茶氨酸结构
茶氨酸是茶树中一种比较特殊的并且在一般植物
中非常罕见的氨基酸。它是1950年由日本酒户 弥二郎从玉露茶新稍中所发现的,并命名为茶氨 酸,茶氨酸又名谷氨酰乙胺(如图1.1)。茶氨 酸是非蛋白质氨基酸,它由L-茶氨酸和D-茶氨酸 组成,它们是一对对映异构体。
中国农业科学院茶叶研究所,2009:2-7
[5]郭甫成.L-茶氨酸的化学合成及其性质的基础性研究
[D]广州.暨南大学,2原料、加工工艺和制
茶叶中的茶氨酸是什么,它的保健功效:抗血压、抗肿瘤、缓解抑郁症、增强记忆力

茶叶中的茶氨酸是什么,它的保健功效:抗⾎压、抗肿瘤、缓解抑郁症、增强记忆⼒茶叶功能性成分Part 3时隔数⽉,“说茶⼩课堂”⼜和⼤家见⾯啦!今天,就让我们来好好聊⼀聊茶叶特有的功能性成分——茶氨酸。
⼀、茶氨酸为何物?氨基酸是⼀类具有氨基和羧基的有机化合物的通称,如⾕氨酸。
氨基酸是组成蛋⽩质的基本单位,为⽣命之元。
⽽茶氨酸则不然,它是以⾕氨酸与⼄胺为原料合成的酰胺化类合物(图1),化学名称为:N-⼄基-γ-L-⾕氨酰胺;之所以称为茶氨酸,是因为⽤茚三酮⽐⾊法测定氨基酸时,它同样能与茚三酮产⽣显⾊反应,所得出的氨基酸含量也包含该化合物在内;⽽且,该化合物是茶叶和个别蕈类特有的化合物,因⽽被称为茶氨酸。
茶氨酸在茶叶中的含量⽐例很⾼,约占茶叶游离氨基酸含量的50%,对茶叶品质和⽣理功能有直接的影响。
图1 茶氨酸分⼦结构⼆、茶氨酸是如何被发现的?⽇本学者酒户弥⼆郎于1950年从⽟露茶中提取、分离获得茶氨酸,经鉴定其分⼦结构为N-⼄基-γ-L-⾕氨酰胺,简称茶氨酸。
研究还发现,茶氨酸是由⼀分⼦⾕氨酸与⼀分⼦⼄胺于茶树根部在茶氨酸合成酶催化下合成的,然后通过枝⼲输送到叶⽚并蓄积。
茶氨酸有L-茶氨酸和D-茶氨酸之分,从茶叶中分离获得的茶氨酸均为L-茶氨酸,⽽⼈⼯合成的茶氨酸则是L-茶氨酸和D-茶氨酸的混合物;具有⽣理调节功能的主要是L-茶氨酸。
纯品茶氨酸为⽩⾊或类⽩⾊针状结晶,熔点217~218℃,⽐旋光度[α]D20=+7.0°,易溶于⽔,不溶于⽆⽔⼄醇和⼄醚;在⽔中的溶解度随温度升⾼⽽增⼤。
⽤开⽔冲泡茶叶时,其茶氨酸的泡出率可达80%左右;茶氨酸具有焦糖的⾹⽓及类似味精的鲜爽味,味觉阈值约为0.06%,故对绿茶滋味有重要的影响作⽤。
三、茶氨酸有哪些⽣理功能?随着科学家对茶氨酸的药理学和⽣理功能研究的不断深⼊,其诸多⽣物活性或者⽣理调节功能不断被发现,茶氨酸的⽣理功能主要分为以下8个⽅⾯。
1. 保护神经⽤⼤脑中动脉堵塞模型的⼩⿏试验表明,腹腔内注射茶氨酸(1 mg/kg)1天后,脑梗塞体积显著缩⼩,表明茶氨酸具有抗局灶性脑缺⾎作⽤,从⽽产⽣保护神经免受伤害的效果。
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茶叶中茶氨酸、咖啡碱与色素分离技术简述茶叶是除水以外世界的第一饮料,茶叶中含有多种具有生物活性的物质,如茶多酚、茶氨酸及咖啡因等。
大量的研究表明,茶多酚具有抗氧化、清除自由基、降血压、降血脂、抗辐射、防癌抗癌等生物活性和药理作用,茶氨酸具有抗肿瘤、降压安神、促进神经生长等医疗功效,咖啡因具有兴奋大脑皮层,增强机体免疫功能和强心利尿等作用,茶多糖具有降血脂、降血压、降血糖和增强免疫功能等药理作用等,茶色素具有抗氧化、双向调节血压血脂、抗动脉粥样硬化、改善微循环、抑制实验性肿瘤等药理作用,被誉为“药物中的绿色黄金”。
因此,安全有效的从茶叶中分离纯化茶多酚、茶氨酸、咖啡因等具有重要的实际意义,本文对茶叶中茶氨酸、咖啡碱与色素的分离技术简述其中。
一、茶氨酸分离技茶氨酸是茶叶中特有的非蛋白氨基酸,约占茶叶干重的1%~2%,是近年来国内外天然药物、天然保健品、功能性饮料、饲料添加剂等领域极具潜力的生物活性成分之一。
目前国内外茶氨酸的制备技术方法主要有化学合成、生物合成以及从茶叶提制茶多酚、儿茶素后的废液中分离三种方法。
茶氨酸分离技术主要有试剂沉淀法、大孔吸附树脂法、离子交换树脂法、膜分离法、结晶法等。
本节主要介绍从茶叶提制茶多酚、儿茶素后的废液中分离茶氨酸的技术方法。
(一)试剂沉淀法1、碳酸铜沉淀法茶氨酸与碱式碳酸铜生成淡紫色柱状铜盐,利用此性质可将茶氨酸分离,工艺过程通常为提制茶多酚后的废液→过滤→碱式碳酸铜沉淀→稀硫酸溶解→去硫酸根→过滤→浓缩→茶氨酸产品。
袁华[7]用2%碱式碳酸铜沉淀茶氨酸,生成的茶氨酸铜盐用1mol/L硫酸解析后,分别用H2S、Ba(OH)2除去Cu2+、SO42-,经过结晶得到茶氨酸,其提取率为34%,纯度为99.28%。
2、醇沉法乙醇沉淀法是利用茶氨酸与其它杂质在水和乙醇等溶剂中溶解度的差异而将其分离的方法,操作简便,因而是茶氨酸粗提物制备的常用方法。
在提制茶多酚、儿茶素后的废渣干粉中或经初步纯化后的茶氨酸粗粉中加入一定量无水乙醇,静置后析出白色物质,通过离心或抽滤,得到的白色物质在75℃条件下恒温烘干,即可获得茶氨酸粗品。
朱松[8]将经过吸附分离纯化过的茶氨酸浓缩液按无水乙醇:浓缩液= 9:1的比例混合,两次沉淀后合并沉淀物,干燥后测得的茶氨酸纯度为95.1%,茶氨酸回收率为54.3%。
3、澄清剂法在提制茶多酚、儿茶素后的废渣中含有较多的糖类、蛋白质、多酚及色素等杂质,添加ZTC-II型澄清剂、壳聚糖絮凝剂等,可有效沉淀这些杂质,使茶氨酸得以分离。
X星海利用ZTC-II型天然澄清剂,初步实现对茶叶中蛋白质和等杂物去除,去除率分别达到80%、32%,同时茶氨酸的保留率达到98%以上。
杨勇在利用儿茶素废液生产茶氨酸工艺中用壳聚糖作絮凝剂,对蛋白质去除率达50%以上,茶氨酸的回收率超过95%。
试剂沉淀法是传统的分离茶氨酸的方法之一,该方法虽然操作简单、选择性强,但是由于沉淀剂回收困难、废液排放污染严重、残留沉淀剂安全等问题,目前工业化应用较少。
(二)大孔吸附树脂法大孔吸附树脂分离茶氨酸是利用大孔树脂选择性吸附茶氨酸而将茶氨酸与其它杂质分离的方法。
常用于分离茶氨酸的大孔吸附树脂有DM130、D101、HPD-400、NKA-9、AB-8、JAD-2000、HPD-100、ADS-7等,其中AB-8树脂对多酚、色素、糖类等杂质的吸附量大,而对茶氨酸的吸附量小,其分离茶氨酸的效率及效果较好。
杨勇用该树脂分离茶多酚工业废液中茶氨酸,原废液中茶多酚含量为22.5%,茶氨酸含量为2.1%,经AB-8树脂吸附后溶液中茶多酚浓度为1.25mg/mL,茶氨酸为1.38mg/mL,对茶氨酸的吸附率仅为2.82%。
AB-8树脂分离茶氨酸工艺流程如图1所示。
(三)离子交换树脂法离子交换树脂法是分离茶氨酸最有效的方法之一,该方法是基于茶氨酸为两性电解质,在非等电点时带有电荷,能与离子交换树脂发生交换而达到分离的目的。
常用于分离茶氨酸的离子交换树脂主要有HD-8树脂、717树脂、732树脂、001×7树脂等。
其中,阳离子交换树脂中含有的酸性基团如-SO3H(强酸型)或-COOH(弱酸型)可离解出H+离子,茶氨酸中的阳离子可以和H+发生交换而“结合”在树脂上。
因此,用于分离茶氨酸的树脂通常为阳离子交换树脂。
龚雨顺[11]研究了732、717与HD-8三种离子交换树脂对茶氨基酸的吸附行为(如图2),结果证明了茶氨酸在阳离子树脂上吸附效果最好。
离子交换树脂法分离茶氨酸所用的洗脱剂主要氨水、氯化铵和氨水混合液、氢氧化钠溶液等。
研究表明,732阳离子交换树脂对茶氨酸具有较好的分离效率和分离效果,在工业化生产中应用较多,茶氨酸提取率大都在50%以上,纯度和回收率均超过90%,其工艺流程如图3所示。
(四)膜分离法膜分离法分离茶氨酸是利用膜的筛分效应和电荷效应将茶氨酸与茶叶其它成分离的方法,一般用于离子交换树脂法分离茶氨酸的预处理,以达到初步分离与富集、提高离子交换树脂分离茶氨酸的效率。
肖文军[12]研究表明,选截留分子量为3500Da膜超滤pH值为2.8~3.5的儿茶素渣料液,茶多酚、水溶性碳水化合物等大分子物质大部分被截留,其截留率分别为89.90%、92.20%,可获得率为54.50%、纯度为8.92%的茶氨酸料液。
该工艺可使料液中茶氨酸纯度由原来的2.29%提高到8.92%,同时,茶多酚、水溶性糖的纯度分别由原来的20.96%、24.06%下降到15.37%、10.83%。
(五)高效液相色谱制备法高效液相色谱法是基于柱色谱分离原理制备少量茶氨酸纯品的有效方法,具有纯度高、得率高、精密好等优点,其关键在于色谱条件的优化。
X莹[13]等采用Spherigel C18柱,流动相:水溶液(用甲酸调pH≈3),紫外检测波长210nm,柱温30℃,样品浓度为50mg/mL,流速6.0mL/min,最大上样量为1.5mL,即75mg等制备色谱分离条件,得到了茶氨酸纯品约26.4±0.5mg,回收率为70.4%。
肖伟涛[14]等采用反相HR C18柱(300mm×19mm,6μm),柱温为室温,检测波长215nm,流动相为0.1%甲酸水溶液,流速5ml/min等色谱条件,获得了纯度大于98 %、收率大于60 %的茶氨酸。
(六)结晶法根据茶氨酸具有易溶于水、不溶于无水乙醇及丙酮等溶剂的性质,选择以水为主溶剂、以乙醇、丙酮等与水互溶、对杂质有选择性溶解能力、沸点较低的辅助溶剂,可将茶氨酸结晶析出,从而达到进一步纯化茶氨酸的目的。
目前工业生产中多以乙醇作为辅助溶剂,其工艺流程通常为:茶氨酸粗品→配成10%(W/V)的水溶液→加入4倍体积乙醇→常温震荡混匀,静置1h→8000rpm/min离心→取上清液→60℃减压浓缩成80%(W/V)溶液→冷却→加入4倍体积乙醇→0℃冷藏24h,产生结晶→4℃、8000rpm/min离心→干燥→茶氨酸。
研究表明,通过结晶方法,可得到了纯度大于90%的茶氨酸产品。
二、茶叶咖啡碱的分离咖啡碱是茶叶主要的生物碱之一,一般含量为2%~5%,易溶于热水、氯仿、二氯甲烷,能溶于乙醇、丙酮、乙酸乙酯和冷水,难溶于乙醚和苯。
从茶叶中分离咖啡碱是获取咖啡碱的有效来源之一,但由于咖啡碱是一种分子结构类似于咖啡因的生物活性物质,对其工业化生产需有国家安全部门的生产许可方可进行。
根据咖啡碱的理化性质,分离咖啡碱的方法主要有溶剂萃取、超临界CO2萃取、大孔吸附树脂分离、升华等方法。
(一)溶剂萃取法溶剂萃取法是目前国内用于分离咖啡碱使用最常用的方法之一,该方法的基本原理是根据咖啡碱易溶于乙醇、热水、二氯甲烷、氯仿等溶剂的性质,利用这些溶剂将茶叶中的咖啡碱和其他成分进行分离过程,使用的溶剂大多为二氯甲烷、氯仿等。
影响溶剂萃取咖啡碱萃取效率及效果的因素主要有料液比(物料与萃取溶剂的体积或质量比)、萃取时间、萃取温度、萃取次数和料液pH值等,工艺流程如图5所示。
X丽[17]等研究表明,以二氯甲烷为萃取溶剂,以固形物含量为10%的绿茶浓缩液为原料,采用萃取温度35℃、摇匀时间35min、静置萃取时间100min、料液比1:2.5、萃取2次等工艺参数,咖啡碱得率、纯度可分别达到85.13%、43.37%。
(二)超临界CO2萃取法超临界CO2对咖啡碱选择性高,对咖啡碱的分离效果好。
国外利用超临界CO2技术从咖啡豆中脱除咖啡碱的工艺已相当成熟,在茶叶咖啡碱萃取方面,主要用于茶或含茶制品中的咖啡碱脱除,以生产加工低咖啡碱含量的茶或含茶制品。
影响超临界CO2萃取分离咖啡碱效率与效果的因素主要有待分离物料的含水量、萃取压力、萃取温度、夹带剂等。
周海滨[18]等研究超临界CO2脱除茶叶中咖啡碱工艺,在25MPa、40℃、30%乙醇作为夹带剂连续萃取4h的条件下,咖啡碱脱除率为83%~96%。
超临界CO2分离咖啡碱的方法具有溶解性大、无毒安全、工艺过程简单等优点。
在实际操作中,咖啡碱的脱除效果比较理想,但脱咖啡碱后茶叶的自然滋味容易变淡,茶叶中的香气会减弱。
同时,较高湿度较高温的度萃取过程也易造成了干茶色泽变黄汤色也变黄[19]。
(三)升华法咖啡碱具有升华的特性,当温度达到120℃以上时开始升华,到180℃时大量升华。
咖啡碱的升华分为两种:直接升华法和间接升华法。
直接升华法:直接升华法分离咖啡碱是将茶叶直接放置于炉内灼烧,随着温度的上升,咖啡碱和其他挥发性物质会气化,在茶叶上方覆盖一层粗松物质吸附杂醇油等杂质,咖啡碱会在粗松物质表面冷却结晶,其工艺流程为:茶叶(或茶末)→180℃以上升华→冷却得咖啡碱粗品→热水溶解,漂洗→静置、冷却→过滤→取滤液进行结晶→干燥→咖啡碱纯品。
间接升华法:间接升华法分离咖啡碱是将茶叶咖啡碱提取先出来,再采用升华法对提取出来的咖啡碱粗品进一步纯化。
工艺技术流程为:茶叶(或茶末)→乙醇提取两次→减压浓缩→加入稀硫酸除杂→过滤→取滤液蒸干→180℃以上升华→冷却→结晶→干燥→咖啡碱纯品。
影响升华法分离咖啡碱效率与效果的因素主要有温度、压力、待升华物料的含水量、物料形状与粒度等。
研究表明,常压下,咖啡碱的升华温度在120℃~238℃之间为宜,温度越高,升华越快、越彻底,而减压可大大降低升华所需温度而不影响咖啡碱升华的效果。
同时,比表面积大、内部组织结构破碎度高以及物料含水量适度的物料,可加快咖啡碱的升华速率。
升华法分离咖啡碱具有工艺简单、无溶剂残留、产品不含结晶水、纯度较高等优点,但得率较低,咖啡碱损失较严重,工业化应用极少,一般仅用于脱除茶或含茶制品中的部分咖啡碱、达到降低其含量的场合。
(四)大孔吸附树脂法根据茶叶提取液中生物活性成分的组成,大孔吸附树脂分离咖啡碱通常是采用二级树脂法,即选择一种对茶多酚、咖啡碱其中一种成分优先吸附的树脂作为第一级树脂,通过梯度洗脱层析技术将其纯化,然后以富含另一种成分的层析液为原料液,由第二级树脂将其吸附,经过洗脱、浓缩、干燥即可得到第二种成分。