一、茶叶加工技术简介
儿茶素,英文名为Catechin,又名儿茶酸、儿茶精(Catechinic acid),系从茶叶等天然植物中提取出来的一类酚类活性物质。儿茶素分子式为C,,H:,O,,相对分子质量为290.28;为白色针状结晶(水—醋酸),熔点212~216℃,溶于热水、乙醇、冰醋酸、丙酮,微溶于冷水和乙醚,几乎不溶于苯、氯仿及石油醚。
茶为山茶科常绿灌木,有时呈乔木状,高1~5 m,多分枝,嫩枝有细毛、老则脱落;单顺互生,叶子长椭圆形,椭圆状披针形,上面深绿色、下面淡绿色;花腋生,白色,稍有香气,花期10~11月; 蒴果、木质化,扁圆三角形,暗褐色,种子有硬壳,果实越年成熟。
茶嫩叶加工后就是茶叶;人药的是茶的芽叶。茶性凉、味苦甘、无毒,有清头目、除烦渴、消食、利尿、解毒之功效;主治头痛、目昏、多睡善寐、心烦口渴等症。
早在数千年前《神农本草经》就记载了茶叶,认为饮茶可使人益思少郁、轻身、利尿,有力悦志;中医认为茶叶有生津止渴、提神醒脑,消食减肥、镇咳平喘、清热解毒、有助于保护皮肤光洁白嫩、减少皱纹,是天然保健饮料。
茶多酚是从天然植物茶叶中提取分离出来的一类多羟基酚类物质,其存量占茶叶干重的15%~30%。
儿茶素是茶叶多酚类物质的主要成分,约占多酚类的60%~80%,属黄烷醇类,还含有黄酮醇、花青素、酚酸等,茶叶儿茶素基本结构是α-苯基苯并吡喃,其中又分为酯型和非酯型,其结构的主要区别在羟基取代的数量和位置不同,主要有以下几种;
①没食子酸没食子酰表儿茶素(EGCG);
②没食子酰表儿茶素(EGC);
③没食子酸表儿茶素(ECG);
④表儿茶素(EC);
⑤没食子酰儿茶素(GC)。
其中没食子酸没食子酰表儿茶素(EGCG)为最重要成分,含量占黄烷醇的50%。
儿茶素是一种含有连三或邻二酚基化合物,这种特殊的化学结构易氧化,提供质子,是极强的天然抗氧化剂,常将其作为食品抗氧化剂,儿茶素的抗氧化能力nXG~>ECG>EC,还具有清除自由基的作用,经过动物药理实验和临床观察确认儿茶素有以下生理功效。
①具有解毒、抗菌、消炎、抗病毒、止泻等作用。
②有抗艾滋病、抗过敏反应、抗辐射作用,还可防癫痫、增强记忆力,提高机体活力等。
③可以降低血清总胆固醇和低密度脂蛋白的含量,故有降血压、降血脂、降血糖、抗动脉硬化作用。
④儿茶素有清除自由基作用,阻断亚硝胺合成,影响多种代谢酶的活性,故能增强免疫能力,调节基因表达和诱导凋亡,并能抑制表皮癌细胞、白血病细胞生长等功效,故认为儿茶素有抗肿瘤、抗突变作用。
总之,儿茶素是一种良好的天然无毒药物和天然抗氧化剂,在 医药、食品、保健晶、化妆品都有广泛的应用领域,是很具开发价值 的绿色财富。
二、茶叶加工技术——绿色技术
1.茶树为可再生的绿色资源,茶叶是我国各地盛产的经济作物,也是生产儿茶素的原料;我国茶树种植面积超过150万公顷,每年都有大量的下脚茶料可供利用,故提取儿茶素的生产具有可持续性。
2.儿茶素生产工艺溶剂萃取法、沉淀法和超临界二氧化碳流体反向萃取法,均可实现清洁生产。
3.采用超临界二氧化碳流体提取法从茶叶中制取儿茶素,是一种新型绿色提取技术,超临界二氧化碳流体具有低黏度、易扩散等气态物质所特有的性质,还具有密度大、溶解力强等液态物质所持有的特性,因而有较好的提取效果;超临界二氧化碳的萃取温度不高,特别适合于提取植物中这类热敏性物质。而且提取得率高,产品中无溶剂残留,萃取—分离可连续一次完成,为无公害的绿色工艺。
4.儿茶素具有解毒、抗菌、消炎、抗病毒、抗艾滋病、抗过敏反应、抗辐射等多种作用,可广泛应用于药品、食品、保健晶、化妆品等方面,为人类和环境的友好产品。
三、茶叶加工技术制造方法
1.基本情况
根据儿茶素的化学特性,常用萃取法、沉淀法提取工艺,新近发展超临界二氧化碳提取法,可获得较高质量的成品。
2.工艺流程
(1)萃取法
采用热水浸提,有机溶剂萃取。
茶叶→粉碎→浸提→萃取→浓缩→干燥→粗产品→重结晶→儿茶素成品
(2)沉淀法
采用热水浸提、金属盐沉淀、酸溶、有机溶剂萃取。
茶叶→粉碎→浸提→过滤→沉析→萃取→浓缩→干燥→儿茶素成品
(3)超临界二氧化碳流体提取法
茶叶→粉碎→浸提→过滤→干燥→粗提取物→粉碎→超临界提取→萃取→儿茶素→回收乙醇→儿茶素成品
↓
脱去咖啡因
3.主要设备
名称 规格 数量(台、套)
粉碎机
浸提罐
过滤器
贮罐
浓缩设备
干燥器
超临界提取设备
多层固体料筒
包装装置 不锈钢材质
医药工业用,多功能提取罐
板框压滤机
不锈钢或搪瓷材质
真空浓缩装置
冷冻干燥或喷雾干燥装置
超临界CO2反向提取设备
与本成品相应的成套包装装置
4、茶叶加工技术生产控制参数及具体操作
(1)、萃取法(略)
(2)沉淀法
该工艺儿茶素收率达10%,儿茶素产品中儿茶素总含量95% 以上;副产品咖啡因收率大于3%,含量可达70%;黄酮、花青素收 率为5%,含量达60%。
以上三种提取法以超临界C02反向萃取法的收率和含量较高,可以克服能耗大、成本高、溶剂残留量大等缺点,有推广价值。
四、安全生产
1.盐酸为强腐蚀性化学品,严防腐蚀衣服和皮肤。
2.工艺流程中,用乙醇、乙酸乙酯等有机溶剂,应加强生产车间防火、防爆措施,确保安全生产。
3.氯仿能被光催化,在空气中被氧化生成氯化氢和光气,有剧 毒;因此,在使用氯仿时要保持设备密封状态良好,室内注意通风, 防止意外事故发生。
4.在进行超临界C02提取时,注意设备安全,定期检验,操作时需密切关注工艺参数的变动,防止过压、高温等不安全因素发生,以免酿成灾难。
五、环境保护
1.废水经处理达标后再排放,以免污染环境。
2.各工艺中所用有机溶剂应回收再利用,既节约成本,又避免环境污染。
3.提取儿茶素之后的茶叶残渣,可作饲料添加剂、鱼饲料等。
4.残渣与其他凋谢植物一样,自然降解后变为植物生长繁殖的营养物质——有机肥料,并产生沼气——清洁能源,又成了环境友好物质。
六、产品质量
1.产品标准
产品质量参考指标
项目 指标
含量 ≥70%(儿茶素总含量)
干燥失重 ≤5%
灰分 ≤1%
溶剂残留 ≤0.1%
砷(以As计) ≤0。1mg/kg
汞(以Hg计) ≤0.3mg/kg
铅(以Pb计) ≤0.5mg/kg
铜(以Cu计) ≤3.0mg/kg
农药残留 不得检出
2.环境标志
儿茶素生产过程对环境无污染,产品无毒,具有降血压、降血 脂、降血糖、解毒、抗菌、消炎、抗病毒、抗过敏、抗辐射、抗艾滋病、抗动脉硬化等多种作用,茶叶加工技术在药品、食品、保健品、化妆品等方面均有广泛用途。
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