一种利用山茶属植物果皮提取儿茶素和表儿茶素的方法
阅读说明：本技术 一种利用山茶属植物果皮提取儿茶素和表儿茶素的方法 (Method for extracting catechin and epicatechin from pericarp of plant of Camellia ) 是由 陈丰林 谭海波 郭新红 于 2021-04-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用山茶属植物果皮提取儿茶素和表儿茶素的方法。本发明方法利用废弃山茶属植物果皮进行提取得到儿茶素和表儿茶素,不仅能解决目前儿茶素和表儿茶素提取中存在的含量低、杂质多、难以纯化、生产成本高、色素难以去除等产业化生产问题,并适用于大规模生产；而且将进一步推动废弃油茶果皮的资源再利用,解决茶油生产废弃物的困扰问题。(The invention discloses a method for extracting catechin and epicatechin from camellia plant pericarp. The method of the invention extracts the catechin and the epicatechin by using the waste camellia plant peel, not only can solve the industrial production problems of low content, more impurities, difficult purification, high production cost, difficult pigment removal and the like in the prior extraction of the catechin and the epicatechin, but also is suitable for large-scale production; but also further promotes the resource recycling of the waste oil tea peel, and solves the problem of the puzzlement of the tea oil production waste.)
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种利用山茶属植物果皮提取儿茶素和表儿茶素的方法。
背景技术
山茶属(Camellia L.)在我国有约238种植物，以云南、广西、广东及四川最多。山茶属植物具有很高的利用价值，茶(C.sinensis)叶是世界上最受欢迎的饮料，是国际贸易的重要商品；油茶(C.oleifera)种子含油量高，是食用油及工业用油的主要来源，粗制毛油还能供药用，大多数山茶属植物还具有很高的观赏价值。
油茶是我国特有的重要油料树种，种植面积广泛。据报道，我国油茶种植面积达已达6800万亩，高产油茶林1400万亩，油茶果实的收获量约900万吨，茶油产量约63万吨，油茶产业总产值约1160亿元。根据研究，油茶果壳的重量占果实鲜重的50％～60％。目前，较为成熟的处理方法是将油茶果壳作为原料制作成活性炭。但加工成本高企，导致油茶壳并未进入资源化利用环节，而是直接倾倒在油茶林，而大量油茶壳的废弃又造成了巨大的资源浪费和环保压力。
儿茶素是从茶叶等天然植物中提取出来的一类酚类活性物质，主要包括儿茶素(catechin，C)、表儿茶素(epicatechin，EC)、没食子儿茶素(gallocatechin，GC)、表没食子儿茶素(epigallocatechin，EGC)、儿茶素没食子酸酯(catechin gallate，CG)、表儿茶素没食子酸酯(epicatechin gallate，ECG)、没食子儿茶素没食子酸酯(gallocatechingallate，GCG)及表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate，EGCG)8种单体。目前，产业化提取儿茶素的原料为茶叶。
茶叶经过物理加工，作为饮料销售，具有高附加值特点，从而导致提取儿茶素的原料成本较高。从茶叶里提取的茶多酚中，主要成分为儿茶素类物质，其中，表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate，EGCG)的含量最高，约占茶叶干物质的9％左右；而儿茶素(catechin，C)和表儿茶素(epicatechin，EC)的含量较低，有些茶叶品种中甚至无法检出。因此，难以通过简单的提取和纯化进行大量快速的获取。
当前，市面上销售流通的儿茶素其实主要是没食子儿茶素(gallocatechin，GC)和表没食子儿茶素(epigallocatechin，EGC)，并非科学意义上的儿茶素(catechin，C)和表儿茶素(epicatechin，EC)。此外，茶多酚粗提物中高含量的色素的祛除环节工艺复杂、步骤繁多，也间接地推高了儿茶素(catechin，C)和表儿茶素(epicatechin，EC)的提取成本和后续的规模化工业生产。当前，消费者对于儿茶素(catechin，C)和表儿茶素(epicatechin，EC)有着强烈的需求，然而市面上因为价格高企而难以满足广大消费者的需求。因而，探索儿茶素(catechin，C)和表儿茶素(epicatechin，EC)高效的提取途径和开发新型工业化生产工艺，成为当前富有重要科学意义和产业化价值的关键技术难题。
发明内容
本发明的目的是针对儿茶素(catechin，C)和表儿茶素(epicatechin，EC)现有提取技术和资源途径中的上述缺陷，提供一种低成本、高得率的新型生物资源(原料)及其提取方法与工艺，即从山茶属植物果皮中提取儿茶素和表儿茶素的方法。
本发明的第一个目的是提供一种提取儿茶素和表儿茶素的方法，包括以下步骤：
a.收集山茶属植物的果皮，进行物理破碎，然后用水和/或乙醇浸提，分离浸提液，减压浓缩，加入乙醇进行分散，过滤留滤液；将滤液旋转蒸发真空浓缩后，冷冻干燥，得到粗茶多酚混合物；
b.将粗茶多酚混合物用乙醇水溶液分散，然后用乙酸乙酯与正己烷的混合溶剂萃取，取有机相，然后用水、饱和NaCl水溶液洗涤，用无水硫酸钠干燥后过滤，将滤液旋转蒸发真空浓缩，制备得到儿茶素和表儿茶素。
优选，所述的步骤a的用水和/或乙醇浸提，是用水、乙醇或任意浓度的乙醇水溶液多次浸提。
更优选的，所述的乙醇水溶液为体积分数95％乙醇水溶液。
优选，所述的步骤b，具体为：将粗茶多酚混合物用体积分数50％乙醇水溶液分散，然后用乙酸乙酯与正己烷以体积比1:1混合的混合溶剂萃取，取有机相，然后用水、饱和NaCl水溶液洗涤，用无水硫酸钠干燥后过滤，将滤液旋转蒸发真空浓缩，制备得到儿茶素和表儿茶素。
优选，所述的步骤b，具体为：将粗茶多酚混合物用体积分数50％乙醇水溶液分散，然后用乙酸乙酯与正己烷以体积比1:1混合的混合溶剂萃取3次，取有机相，然后用水、饱和NaCl水溶液各洗涤1次，用无水硫酸钠干燥后过滤，将滤液旋转蒸发真空浓缩，制备得到儿茶素和表儿茶素。
本发明的第二个目的是提供山茶属植物果皮在制备儿茶素和表儿茶素中的应用。
所述的山茶属植物包括油茶(Camellia oleifera)、广宁红山茶(C.semiserrata，又称广宁红花油茶、南山茶)、多齿红山茶(C.polyodonta)、浙江红山茶(C.chekiangoleosa，又称浙江红花油茶)、小果油茶(C.meiocarpa，包括黎平小果油茶2号、黎平小果油茶3号等)、金花茶(C.nitidissima)、平果金花茶(C.pingguoensis)、腾冲红花油茶(C.reticulata)和红皮糙果茶(C.crapnelliana)等。
所述的油茶包括湘林系列油茶、长林系列油茶、赣无系列油茶、赣兴系列油茶、赣石系列油茶、岑软系列油茶和三华(华硕、华金、华鑫)系列油茶等。
所述的果皮可以是新鲜果皮、自然开裂的果皮、烘干的果皮。
本发明方法将不仅能解决目前儿茶素(catechin，C)和表儿茶素(epicatechin，EC)提取中存在的含量低、杂质多、难以纯化、生产成本高、色素难以去除等产业化生产问题，并适用于大规模生产；同时，本发明方法也将进一步推动废弃油茶果皮的资源再利用，解决茶油生产废弃物的困扰问题。
附图说明
图1是儿茶素和表儿茶素1:1混合物的氢谱。
图2是儿茶素和表儿茶素1:1混合物的碳谱。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1
a.原料的选择：
选择的油茶品种有华硕油茶、华金油茶、华鑫油茶、赣兴48号、赣无2号、赣无12号、赣石83-4号、湘林210号、湘林69号、岑软2号、岑软3号、长林53号、长林4号、长林40号、长林3号，选择的其它山茶属植物有广宁红山茶、多齿红山茶、金花茶、平果金花茶、浙江红花油茶、腾冲红花油茶、红皮糙果茶、黎平小果油茶2号、黎平小果油茶3号；分别采集新鲜果实，祛籽留果皮。
b.原料的预处理：
将果皮冲洗干净后，切成厚0.3mm的薄片。
c.提取方法：
用1000mL体积分数95％的食品级乙醇水溶液浸泡步骤b处理后得到的果皮薄片500g，每次浸泡12小时，浸提4次，然后合并浸提液。将浸提液充分旋转蒸发真空浓缩后，加入100mL乙醇进行分散，过滤留滤液。将滤液旋转蒸发真空浓缩后，进行低温冷冻干燥，得到含有以儿茶素、表儿茶素、儿茶素糖苷等为主要成分的粗茶多酚混合物，各样品提取的粗茶多酚混合物效率见表1。
表1各样品提取的粗茶多酚混合物效率统计表
实施例2
取新鲜采摘的广宁红山茶果皮500g，切碎后，用1000mL体积分数95％乙醇水溶液浸提，每次浸泡12小时，浸提4次，合并浸提液，然后减压浓缩后，加入100mL乙醇进行分散，过滤留滤液。将滤液旋转蒸发真空浓缩后，进行低温冷冻干燥，即得到粗茶多酚混合物15.65g，产率3.13％。进一步纯化分析发现，粗茶多酚混合物中以儿茶素、表儿茶素、儿茶素糖苷等为主要成分。
将提取得到的粗茶多酚混合物15.65g，用体积分数50％乙醇水溶液分散，然后用乙酸乙酯与正己烷以体积比1:1混合的混合溶剂萃取3次，每次100mL。合并有机相，并用蒸馏水(100mL)和饱和食盐水(100mL)各洗涤1次。有机相用无水硫酸钠干燥后过滤，滤液进一步经过旋转蒸发真空浓缩，即得到含儿茶素和表儿茶素为主要成分的儿茶素粗提物5.1g(纯度约90％，HPLC分析测得)，其中儿茶素：表儿茶素的物质的量比为1：1，得率约1.02％。儿茶素粗提物为儿茶素和表儿茶素1:1混合物，两者无需进一步纯化。
具体数据如下：
儿茶素(catechin)的结构式如式I所示：
表儿茶素(epicatechin)的结构式如式II所示：
图1是儿茶素和表儿茶素1:1混合物的氢谱，图2是儿茶素和表儿茶素1:1混合物的碳谱。儿茶素和表儿茶素1:1混合物的表征数据：1H NMR(500MHz,Acetone):δH 8.36-7.66(brs,8H),7.07(d,J＝1.8Hz,1H),6.91(d,J＝1.8Hz,1H),6.85(dd,J＝8.2,1.7Hz,1H),6.80(dd,J＝8.1,3.8Hz,2H),6.77(dd,J＝8.1,1.8Hz,1H),6.04(m,1H),5.93(d,J＝2.2Hz,1H),5.89(d,J＝2.2Hz,1H),4.89(s,1H),4.57(d,J＝7.6Hz,1H),4.22(d,J＝4.6Hz,1H),3.98(ddd,J＝22.7,11.7,6.2Hz,2H),3.61(m,1H),2.93(dd,J＝16.1,5.4Hz,1H),2.88(dd,J＝16.6,4.6Hz,1H),2.75(dd,J＝16.6,3.2Hz,1H),2.54(dd,J＝16.0,8.3Hz,1H).13C NMR(126MHz,Acetone):δC 156.9,156.7,156.7,156.3,156.2,156.0,144.8,144.7,144.5,144.4,131.3,131.3,119.1,118.4,114.8,114.6,114.4,114.3,99.7,98.9,95.3,95.2,94.8,94.5,81.8,78.5,67.4,66.0,28.4,28.1。
实施例3
取新鲜采摘的多齿红山茶果皮500g，切碎后，用1000mL体积分数95％乙醇水溶液浸提，每次浸泡12小时，浸提4次，合并浸提液，然后减压浓缩后，加入100mL乙醇进行分散，过滤留滤液。将滤液旋转蒸发真空浓缩后，进行低温冷冻干燥，即得到粗茶多酚混合物15.25g，产率3.05％。进一步纯化分析发现，粗茶多酚混合物中以儿茶素、表儿茶素、儿茶素糖苷等为主要成分。
将提取得到的粗茶多酚混合物15.25g，用体积分数50％乙醇水溶液分散，然后用乙酸乙酯与正己烷以体积比1:1混合的混合溶剂萃取3次，每次100mL。合并有机相，并用蒸馏水(100mL)和饱和食盐水(100mL)各洗涤1次。有机相用无水硫酸钠干燥后过滤，滤液进一步经过旋转蒸发真空浓缩，即得到含儿茶素和表儿茶素为主要成分的儿茶素粗提物5.0g(纯度约90％，HPLC分析测得)，其中儿茶素：表儿茶素的物质的量比为1：1，得率约1.00％。儿茶素粗提物为儿茶素和表儿茶素1:1混合物，两者无需进一步纯化。
实施例4
实施例1的表1中涉及的其他山茶属植物果皮样品(包括油茶)也都可以通过实施例2中的方法快速获得儿茶素与表儿茶素。
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