茶多糖的提取分離

茶多糖的提取分離第1頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四茶多糖提取分離的研究意義茶多糖提取分離的研究現(xiàn)狀茶多糖的提取工藝流程和方法茶多糖的分離及純化茶多糖提取分離研究擬解決的問題茶多糖研究特色茶多糖研究預(yù)期結(jié)果目錄第2頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

多糖廣泛存在于動物細(xì)胞膜、植物和微生物細(xì)胞壁中,是構(gòu)成生命的四大基本物質(zhì)之一。糖類尤其多糖是近年來研究比較熱的一類重要的生物高分子化合物和重要的信息分子，它分布廣泛!功能多種多樣，茶多糖也不例外，其主要功能據(jù)報道有降血糖、降血脂、降血壓、抗血栓等作用，具有相當(dāng)廣闊的應(yīng)用前景，茶多糖的研究首要是提取分離純化。多糖因其具有多種生物活性而越來越受到人們的關(guān)注,特別是近十余年來,隨著世界各國科學(xué)家對植物多糖分離純化、結(jié)構(gòu)分析、理化特性、免疫學(xué)及藥理學(xué)等方面研究的不斷深入，尋找一種資源相對豐富,成本低廉的植物多糖源已成為食品界、醫(yī)藥界關(guān)注的焦點(diǎn)。茶多糖提取分離的研究意義第3頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

大量藥理試驗(yàn)證實(shí),多糖體是一種重要的降血糖物質(zhì),然而在天然植物中高含量多糖體的植物,大都是人參、大麻、靈芝等中草藥,價格昂貴,而且資源有限。而另一方面,目前市場上中低檔茶葉嚴(yán)重滯銷,同時在茶葉生產(chǎn)加工過程中大量的枝葉和灰末等副產(chǎn)品,其中多數(shù)未被利用。為解決中低檔茶的出路及其副產(chǎn)物的再利用,國內(nèi)外開展了從中低檔茶葉中提取茶葉多糖應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的研究。第4頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

中國對多糖的研究始于20世紀(jì)70年代，且發(fā)展很快。由于多糖多種多樣的生物活性功能以及在功能食品和臨床上廣泛使用，使多糖生物資源的開發(fā)利用和研究日益活躍，成為天然藥物、生物化學(xué)、生命科學(xué)的研究熱點(diǎn)。茶多糖是茶葉復(fù)合多糖的簡稱，由糖類、果膠、蛋白質(zhì)等組成，其中多糖部分包括阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、半乳糖、半乳葡聚等水溶性多糖。具有降血糖、降血脂、增強(qiáng)免疫力、降血壓、減慢心率、增加冠脈流量、抗凝血、抗血栓和耐缺氧等作用，近年來發(fā)現(xiàn)茶多糖還具有治療糖尿病的功效。茶多糖提取分離的研究現(xiàn)狀第5頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

清水岑夫（1987）研究發(fā)現(xiàn)，服用茶多糖鏈脲佐菌素誘發(fā)的高血糖小鼠血糖明顯下降，最高下降率達(dá)40%；對正常小鼠腹腔注射茶多糖500mg/kg，給藥7h后出現(xiàn)降血糖效果。王小剛等（1991）報道，分別給正常小鼠灌胃50mg/kg和100mg/kg的茶多糖，小鼠血糖濃度分別下降了14%和17%；而分別給正常小鼠腹腔注射25mg/kg和100mg/kg的茶多糖，其血糖濃度分別下降48%和52%，因此，不同給藥方式降血糖的效果不同。Isigukik.等（1992）發(fā)現(xiàn)腹腔注射茶多糖可使大鼠的血糖下降；將茶多糖用于糖尿病的輔助治療，所有患者的癥狀均有好轉(zhuǎn)。TadadazuT.等（1998）對鏈脲佐菌素誘導(dǎo)發(fā)的高血糖模型大鼠用茶多糖灌胃，發(fā)現(xiàn)有明顯的降血糖用用。據(jù)江和源等（2004）報道，茶多糖對正常小鼠及四氧嘧啶必糖尿病小鼠具有降血糖作用，這可能與茶多糖能減弱四氧嘧啶對胰島β細(xì)胞的損傷或改善受損傷的β細(xì)胞的功能有關(guān)。第6頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

已往的研究證明,茶葉原料的老嫩程度對茶多糖含量的影響很大,并表現(xiàn)出隨茶葉粗老程度的遞增,茶多糖含量增加。日本東京醫(yī)科大學(xué)的研究認(rèn)為,茶多糖體復(fù)合物在85℃以上時,其有效成分的生物活性就會受到破壞,因此建議茶多糖的提取在常溫或低溫下進(jìn)行。分離提取和精制純化方法對茶多糖的生理活性有很大影響,茶多糖的提取制備通?？刹捎萌軇┨崛?、凝膠層析、膜分離等手段。茶多糖提取分離的研究現(xiàn)狀第7頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四◆單一提取工藝流程1.超濾原料→溫水浸提(2～3次)→水提液超濾→乙醇沉淀→冷凍干燥→TPS提取物2.醇沉淀原料粉碎一溫水浸提一水提液一濃縮得濃縮液一乙醇沉淀一沉淀物一冷凍干燥TPS提取物◆綜合提取工藝流程1.原料→沸水浸提(2次)→離心、除渣→提取液氯仿萃取→有機(jī)層→回收氯仿、精制、干燥→咖啡堿有機(jī)層→回收、干燥、精制→茶多酚水層→乙酸乙酯萃取水層→乙醇醇析→離心、取濾渣、精制、干燥→茶多糖

茶多糖的提取工藝流程和方法第8頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四2.原料→乙醇浸提→濾渣酸性乙醇提取→濾液丙酮分離→回收、精制干燥→茶多糖有機(jī)層→回收、精制、干燥→咖啡堿濾液濃縮氯仿萃取有機(jī)層→回收、精制、干燥→茶多酚水層一乙酸乙酯萃取水層→濃縮、干燥→水溶性復(fù)合物3.CTBA沉淀原料粉碎→溫水浸提→水提液→濃縮得濃縮液→5％CTAB沉淀→20％NaC1溶解→水溶液→乙醇沉淀→沉淀物→冷凍干燥→TPS提取物4.乙醇提取原料→乙醇浸泡回流(3次)→取濾渣→沸水提取(3次)→過濾→提取液濃縮、脫脂、脫蛋白、脫色等→乙醇沉淀(2次)→取濾渣精制、干燥→TPS提取物CTAB沉淀法制備的茶多糖粗提物中，蛋白質(zhì)含量達(dá)2.81％，CTAB沉淀多糖的同時，把蛋白質(zhì)也一起沉淀下來；醇沉淀法提取的茶多糖的多酚含量最高；與CTAB沉淀法和醇沉淀法相比，超濾法所得的粗茶多糖的多糖含量高，多酚、可溶性蛋白質(zhì)含量均較低。通過紙層折和氣相色譜分析，3種工藝所提取的茶多糖均由阿拉伯糖、木糖、核糖、葡萄糖、半乳糖及半乳糖醛酸組成，組成比差異不大。第9頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四◆酶法提取

植物的細(xì)胞壁主要由纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)、木質(zhì)素等物質(zhì)構(gòu)成致密結(jié)構(gòu)。添加適量的纖維素酶、果膠酶和蛋白酶有利于細(xì)胞壁和細(xì)胞間質(zhì)層的分解，提高細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的溶出率，從而提高多糖的提取率。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在茶湯中添加0.3％的纖維素酶可使多糖浸出率提高20％左右。用低溫水法提取茶多糖和纖維素酶法提取茶多糖，發(fā)現(xiàn)纖維素酶法提取的多糖含量比水法提取的高63.3％，多糖總提取率達(dá)2.97％，粗多糖(干重)總提取率達(dá)7.93％。也有學(xué)者比較了熱水提取、復(fù)合酶提取、果膠酶提取對一次熱水提取后的茶渣進(jìn)行提取，結(jié)果表明，采用第一次水提結(jié)合第二次復(fù)合酶提的提取率，是熱水二次提取的1.55倍。第10頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四◆水提法

茶多糖易溶于水，可用沸水將茶多糖從茶葉中提取出來。研究表明，總糖含量：酸性乙醇提取法(47.7％)>水提法(43％)>熱酚(8％)，前兩者相差4.6％，從生產(chǎn)成本的角度和安全性考慮，宜采用水提法?！舫暡ǚㄌ崛?/p>

超聲波提取多糖是利用超聲波的空化作用加速植物多糖成分的浸出提取，另外超聲波產(chǎn)生的機(jī)械振動、乳化、擊碎、化學(xué)效應(yīng)等也能加速多糖成分的擴(kuò)散釋放并充分與溶劑混合，利于提取。傅博強(qiáng)等研究了纖維素酶法提取茶多糖最佳工藝的基礎(chǔ)上，還研究了超聲振蕩對多糖提取率的影響，結(jié)果表明，用超聲波輔助酶法時，酶解一超聲法比超聲波一酶法高10.4％，比單獨(dú)酶法高4.1％。第11頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四◆微波輔助法提取

微波技術(shù)應(yīng)用于TPS提取，不僅能提高TPS得率，而且降低成本的同時也減少污染。聶少平等將微波提取與超聲提取與水提取比較后發(fā)現(xiàn)，微波提取方法時間短，得率高，是茶多糖提取的一種優(yōu)選方法。同時，微波提取對茶多糖抑制淀粉酶酶活的活性無影響。第12頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四◆脫蛋白

粗多糖中含有大量蛋白等雜質(zhì)，不僅會使荼飲料因美拉德反應(yīng)而使飲料色變，而目往往有沉淀物產(chǎn)生，故需除去蛋白質(zhì)。常用的脫蛋白方法有以下幾種：(1)Sevag法：該方法是經(jīng)典的脫蛋白方法，其優(yōu)點(diǎn)是操作條件溫和，可避免多糖降解，缺點(diǎn)是一次只能脫去少量蛋白，即使重復(fù)多次，也難將蛋白除盡。倪得江研究比較發(fā)現(xiàn)，前3次共脫去綠茶多糖中總蛋白的40％，而只脫去烏龍茶多糖中總蛋白的21％。(2)三氯乙酸法：汪東風(fēng)等認(rèn)為，茶多糖是一類與蛋白相結(jié)合的糖復(fù)合物，不能用蛋白酶去除茶多糖中的雜蛋白，然而Sevag法又難將茶多糖中的游離雜蛋白除盡，因此在樣品純度要求高、原料來源廣泛的情況下，可適當(dāng)采用脫蛋白效果更好的三氯乙酸法。(3)三氟三氯乙烷法：該方法提取效率高，但三氟三氯乙烷易揮發(fā)，不宜大量應(yīng)用。茶多糖的分離及純化第13頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四◆脫色

茶多糖的色澤也是障礙茶多糖分離純化、化學(xué)結(jié)構(gòu)、作用機(jī)理及構(gòu)效關(guān)系的研究的一個瓶頸。因此，對粗茶多糖進(jìn)行脫色，一方面可以改善多糖的外觀，提高產(chǎn)品的純度，另一方面也可為多糖的結(jié)構(gòu)及其構(gòu)效關(guān)系等理論研究打下基礎(chǔ)。(1)離子交換法：兼有脫色分離的作用，常用的離子交換樹脂有DEAE纖維素和Sepharose系列。(2)金屬絡(luò)合法：采用一重金屬鐵和銅、鉛等沉淀茶多糖，從而使茶多糖和部分色素相分離。(3)物理吸附法：物理吸附法常用聚酰胺大孔吸附樹脂、潘1生炭、硅藻土、高嶺土和PVPP等作為吸附劑。(4)氧化法：采用H202，雖有一定的脫色作用，但對茶多糖有降解。在以上方法中，以離子交換樹脂法和聚酰胺大孔吸附樹脂應(yīng)用較多。第14頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四◆沉淀法分級分離

進(jìn)一步分離茶葉復(fù)合多糖純化方法主要有如下幾種：(1)分步沉淀法：不同性質(zhì)以及不同分子量段的多糖在不同濃度的乙醇中的溶解度是有差別的，利用這一差別，可以分離沉淀到某一性質(zhì)或某一分子量段占主要部分的茶多糖。黃桂寬等用40％和60％的乙醇分級沉淀茶多糖，干燥分別得到淺黃色和灰白色兩種多糖TPS-1和TPS-2，總糖含量分別為48.24％和57.71％，其中TPS-1為中性雜多糖。同時，采用不同的溶劑可以提取出茶葉中的水溶性多糖和堿溶性多糖。(2)季胺鹽沉淀法：季胺鹽沉淀法常采用長鏈季胺鹽，如十六烷基三甲基溴化銨(CrAB)、十六烷基吡啶(CPC)，能與酸產(chǎn)生多糖結(jié)合后沉淀，利用季胺鹽這一特性可以分離茶葉中的酸性多糖和中性多糖。楊其林等用正交試驗(yàn)確定CTAB沉淀茶多糖的最佳工藝條件為：離心時間12min，CTAB濃度0.05g／ml，加入量25ml，沉淀時間6h。在此條件下，茶多糖得率為1.34％。第15頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四◆超濾法

采用超濾膜技術(shù)對多糖進(jìn)行脫鹽、分級和濃縮，收率高、極少破壞多糖的生物活性，又沒有傳統(tǒng)有機(jī)溶劑法的試劑殘留問題，目前成為活性多糖研究的重要手段。依據(jù)不同超濾膜允許不同分子量和形狀的物質(zhì)通過，多糖溶液通過各種已知的超濾膜就能達(dá)到分離。從現(xiàn)有的報道來看，茶葉中具有生理活性的多糖相對分子質(zhì)量約在4萬～10萬之間，因此一般選擇截留分子量為4萬以上10萬以下的超濾膜。KerlichiI曾用超濾法制備出純化的茶多糖。尹軍峰等通過對不同孔徑膜的篩選試驗(yàn)，確定50K的膜為富集茶多糖最好的膜。第16頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四◆柱層析

柱層析分離方法是純化多糖最常用的方法。該法比較溫和，不但能有效精細(xì)分離茶葉中的多糖組分，而且能較好保持多糖的結(jié)構(gòu)和生物活性。主要采用離子交換劑、凝膠、大孔吸附樹脂等填料裝層析柱。(1)纖維素陰離子交換劑柱層析：DEAE-纖維素適合分離各種酸性、中性多糖以及粘多糖。茶葉多糖為酸性多糖，粗多糖顏色較深，可選用便宜的DEAE纖維素脫色分離。用pH相同但離子強(qiáng)度不同的緩沖液即可將酸性強(qiáng)弱不同的酸生多糖分別洗脫下來。但如果柱材料為堿性，則中性多糖也能吸附。許新德等通過DEAE-纖維素柱從粗老綠茶中分離純化到1種中性多糖和3種酸性多糖TPSI、TPSII、TPSm。(2)凝膠柱層析：對于脫色后的茶多糖，可用分離效果更好的Sephadex型或Supercyl型離子交換劑分離。凝膠柱層析是根據(jù)多糖分子的大小和形狀不同進(jìn)行分離。一般先用SephadexG50分離相對分子質(zhì)量為1萬以下的各組分，然后用SephadexG150-200以達(dá)到進(jìn)一步純化的目的。王丁剛等將20mg茶葉多糖粗品用少量0.1mol／LNaCl溶液溶解，SephadexG-100柱層析(20×430mm)，用0.1mol／LNaC1溶液洗脫，苯酚-硫酸法進(jìn)行檢測，收集糖反應(yīng)陽性高峰部分，每管收集3ml，醇沉，干燥，即得純化的茶葉多糖。第17頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

（主要從降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益方面闡述）◆單獨(dú)提取法與綜合提取法的比較

對由以上提取方法所得到的產(chǎn)物進(jìn)行比較可知，單獨(dú)提取法僅提取茶多糖，其中的茶多酚和咖啡堿則未被利用；綜合提取法分別提取茶葉中的茶多糖、茶多酚、咖啡堿，可以得到3種產(chǎn)品，具有簡化、省試劑、效益高等優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)生產(chǎn)中，宜采用綜合提取法，有利于降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。茶多糖提取分離研究目標(biāo)第18頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四茶多糖提取分離研究擬解決的問題

茶多糖研究目前的不足，主要表現(xiàn)在：

(1)對某些特定品種的茶多糖研究不夠深入，如普洱茶，伏磚茶等一些發(fā)酵茶類。(2)茶多糖提取分離和純化工藝研究尚不夠深入，如提取工藝復(fù)雜，所得產(chǎn)品得率低、純度差。(3)茶多糖在體內(nèi)的作用機(jī)制尚不十分明了，在生理作用方面的研究還停留在動物活體上的試驗(yàn)，人體臨床研究需要深入。以上不足有待進(jìn)一步深入研究。第19頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四茶多糖提取分離研究特色目前，對茶多糖的生物活性機(jī)理研究主要停留在動物試驗(yàn)上，其臨床醫(yī)學(xué)、保健機(jī)理有待進(jìn)一步深入研究。由于茶多糖對酸堿、溫度敏感，其提取工藝目前僅處于實(shí)驗(yàn)室階段，在產(chǎn)品開發(fā)特別是適宜工業(yè)化生產(chǎn)研究方面尚屬空白，如能利用高新技術(shù)（如微波輔助萃取、超臨界CO2萃取技術(shù)等）提取和制備茶多糖，研制出茶多糖保健食品或藥品，將為促進(jìn)茶葉的應(yīng)用提供廣闊的前景。近20年來，茶葉多塘因作用位點(diǎn)是在細(xì)胞表面，而不是進(jìn)入整個細(xì)胞內(nèi)部，對機(jī)體的干擾小，其獨(dú)特的功能和很低的毒性，在許多方面得到開發(fā)和應(yīng)用，如抗腫瘤、治療艾滋病等方面用作抗病毒藥、延級衰老藥。另外.茶多糖正用于保健食品的開發(fā)及糖尿病患者的輔助治療。所以其特色為：綜合運(yùn)用多種提取分離技術(shù)提取茶多糖。

第20頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

利用多種技術(shù)，將中低檔茶成功提取分離出茶多糖，提高了社會經(jīng)濟(jì)效益。預(yù)期結(jié)果第21頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四參考文獻(xiàn)羅明志.茶葉多糖及其開發(fā)利用[J].中國食品添加劑,2000,2:65-68孫玉軍，陳彥.茶多糖的分離純化及其結(jié)構(gòu)分析概述[J].中國茶葉加工，2004,(4):38-40趙龍飛.王顏星.茶葉多糖的特點(diǎn)和保健作用[J].醫(yī)衛(wèi)科技,2007,11:144-167楊泱,劉仲華,黃建安.茶多糖的提取、分離、純化、組成研究概況[J].中國食物與營養(yǎng),2009,5:47-49劉素強(qiáng),鐘應(yīng)富,吳