天然產(chǎn)物活性劑茶多酚的提取與應(yīng)用

祝苗，李志洲

（陜西理工大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，陜西 漢中 723000）

茶葉中富含許多化學(xué)物質(zhì)，其中茶多酚就是茶葉的主要成分之一。茶多酚又稱為“茶單寧”，是一種多元酚類化合物[1]。茶多酚可以從茶樹尖梢、茶葉、茶果、茶花、茶籽以及茶湯中提取，不同原料提取出來的茶多酚含量也各不相同。因為其獨特的分子結(jié)構(gòu)，茶多酚已經(jīng)成為茶葉中最具生物活性的成分，同時它也是決定茶葉顏色、味道、健康功能和藥理作用的主要成分之一[2]?？茖W(xué)家通過對茶多酚的長期研究發(fā)現(xiàn)，茶多酚不僅具有良好的抗菌功能，同時它也具備良好的抗氧化功能。經(jīng)科學(xué)研究證實，茶多酚的抗氧化功能超過維生素E，它對魚油、色拉油及其他含動植物油脂的食品都有很好的抗氧化活性。茶多酚主要由兒茶素類物質(zhì)、黃酮類物質(zhì)、花青素類物質(zhì)以及縮酚酸類物質(zhì)構(gòu)成[3]，其中兒茶素類化合物在茶多酚眾多組成物質(zhì)中占比最大，約占茶葉干重的30% 左右，在茶多酚組成物質(zhì)中占其含量的70%左右[4]。兒茶素類主要由6 種多酚類化合物組成，其中包括兒茶素、表兒茶素、表沒食子兒茶素、表兒茶素沒食子酸酯、表沒食子兒茶素沒食子酸酯和沒食子兒茶素沒食子酸酯。研究發(fā)現(xiàn)，表沒食子兒茶素沒食子酸酯是茶多酚組分中含量最多的單體物質(zhì)，同時它又是綠茶兒茶素類的重要生物活性成分[5]。近年來，隨著人們物質(zhì)生活的不斷提高，傳統(tǒng)的食品保鮮劑已經(jīng)不能滿足食品安全的需求，天然抗氧化劑已逐漸成為食品添加劑領(lǐng)域中的研究熱點。

1 茶多酚的功能活性

茶多酚對各類病菌均有相當(dāng)?shù)目咕钚?，如對傷寒沙門氏球菌、桔草桿菌、志賀氏痢疾桿菌、銅綠色假單胞球菌、大肚埃希氏球菌等多種細菌都具有抗菌活性[6]。此外，茶多酚的抗氧化性能也非常顯著，經(jīng)科學(xué)研究證實，茶多酚具備抗氧化、防瘤抗癌、抗輻射、預(yù)防心血管疾病、降低血糖血脂等諸多養(yǎng)生作用[7]，是一類全新的天然抗氧化劑[8]，同時茶多酚也對活性氧自由基有著較強的消除效應(yīng)，對在細菌中形成的活氧自由基的消除效應(yīng)明顯高于維生素E 和維生素C[9]。目前，茶多酚引起了國內(nèi)外眾多科學(xué)家的關(guān)注，經(jīng)過無數(shù)國內(nèi)外學(xué)者的持續(xù)探究，茶多酚的提取分離技術(shù)水平得到了有效提升。

2 茶多酚的提取方法

2.1 溶劑萃取法

溶劑提取法主要是根據(jù)茶多酚具有溶于水、醇類、醚類、酮類和酯類等的特點，運用相似相溶原理來提取茶多酚，而按照浸提液的不同，溶劑萃取法又可分為水提取法和有機溶劑萃取法。水提取法的提取率一般在5% 左右，與其他提取方法比較，水提取法的產(chǎn)物純度低且含有大量雜質(zhì)，提取的茶多酚的氧化程度也高。有機溶劑萃取法提取率為7% 左右，與水提取法比較而言，利用有機溶劑提取茶多酚的氧化程度相對來說較低，但是它同樣具有雜質(zhì)含量較高的缺點[32]。楊金偉[33]以70% 的甲醇水溶液作為浸提液，在實驗溫度為70℃的條件下，用70% 的甲醇水溶液浸提綠茶60 min，獲得含量高達19% 的茶多酚。馬紅青[34]利用乙醇萃取綠茶后再用乙酸乙酯和氯仿萃取，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)干燥，能夠獲得含量可達24.19%的茶多酚。與其他提取茶多酚的方法相比，溶劑提取法具有成本低、操作簡單、生產(chǎn)條件容易控制的優(yōu)勢。溶劑提取法雖然整體實驗較為穩(wěn)定化，但是在實驗過程中花費時間較長，且后期對茶多酚的分離純化比較困難，需要多次蒸餾，執(zhí)行多步流程才可以獲得相對純度較高的茶多酚，且在制備過程中溶劑消耗過大，回收再利用的困難較大，容易對環(huán)境造成污染。

2.2 金屬離子沉淀法

金屬離子沉淀法是利用茶多酚在特定的條件下易與某些金屬離子產(chǎn)生絡(luò)合物沉積現(xiàn)象[35]，利用離心、酸轉(zhuǎn)溶、萃取等過程獲得最終產(chǎn)物茶多酚[36]。目前，沉淀劑主要包含三種類型：重金屬堿式鹽沉淀劑、氫氧化物沉淀劑以及金屬離子沉淀劑[37]。在制備茶多酚的過程中主要是以沉淀原理為基礎(chǔ)，通過茶多酚在特定的條件下使某種物質(zhì)產(chǎn)生沉淀物的方式，進而從中獲得各種沉淀物，對各種程序進行優(yōu)化處理。韓齊[38]用復(fù)合沉淀劑的方法提取茶多酚的提取率最高可達21.4%。金屬離子沉淀法雖然較其他提取法具有選擇性強、純度高的優(yōu)勢，但使用的沉淀劑對人體有損害，因此在實際操作應(yīng)用中需要嚴格把控有機溶劑的含量，若有金屬鹽殘留在產(chǎn)品當(dāng)中，會對產(chǎn)品安全構(gòu)成極大危害。

2.3 超聲波輔助提取法

超聲波輔助提取法是指在萃取過程中利用超聲波獨特的機械效應(yīng)、空化效應(yīng)及熱效應(yīng)的特點，使所需萃取的物質(zhì)在液體中傳播時，大大提高對材料的擠壓與拉伸效率，同時通過超聲波的機械粉碎和空化作用所產(chǎn)生的巨大沖擊波和剪切力使得物質(zhì)細胞破碎，進而提高多酚類物質(zhì)的溶出速度和數(shù)量[39]，促進茶葉細胞內(nèi)茶多酚的釋放、擴散及溶解的速度，從而獲得相對純凈的茶多酚[40]。劉芬[41]以乙醇水溶液為提取劑，以茶樹尖梢為原材料，利用超聲波輔助提取茶多酚，當(dāng)在料液比1∶32（g/mL），超聲溫度36℃，超聲波功率350 W 的條件下，茶多酚提取率最高，可達30%。超聲波輔助浸提法較其他提取法工藝簡單，茶多酚氧化損耗低，產(chǎn)品得率較高，但是在利用超聲波輔助浸提法來提取茶多酚的過程中，超聲波會有所減弱，導(dǎo)致超聲波的有效面積改變而形成超聲空白區(qū)，進而影響茶多酚的提取效率，同時超聲波輔助浸提法的成本也十分昂貴，因此限制了該方法的使用。

2.4 超臨界流體萃取法

超臨界萃取法作為一種新型的化學(xué)分離技術(shù)[42]，早早已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。超臨界流體萃取技術(shù)是指通過壓強和水溫對超臨界流體溶解能力產(chǎn)生作用而使得基質(zhì)和萃取物有效分離、提取和純化的過程[43]。在對物質(zhì)進行萃取的過程中一般將超臨界CO2作為主要萃取溶劑，由于超臨界CO2的溶解能力強、萃取能力高的特點，因此該方法在各種領(lǐng)域中都發(fā)揮著不可替代的作用[44]。李林[45]利用超臨界CO2（SCF-CO2）來萃取綠茶中的茶多酚，當(dāng)設(shè)定CO2壓力為25 MPa，萃取溫度為80℃時，利用超臨界流體萃取綠茶2.5 h，SCF-CO2可將綠茶中47.50%的茶多酚提取出來。超臨界萃取方法作為一種新型的綠色分離技術(shù)，雖然使用成本高，但在應(yīng)用過程中能夠?qū)⒆陨淼膬?yōu)勢進行最大化的發(fā)揮，因此相較于其他提取方法，超臨界流體萃取具有非常大的應(yīng)用前景。

2.5 膜分離法

膜分離法是指通過選擇適合的選擇性透過膜為隔離媒介，通過利用選擇性膜兩端不同的電位差、濃度差、壓強差，實現(xiàn)溶劑中各種物質(zhì)組分的分離[46]。該技術(shù)在實際運用于茶多酚的萃取過程中時，首先是利用超濾膜和微濾膜對物質(zhì)進行除雜和澄清，而后再使用反滲透膜和納濾膜經(jīng)過濃縮獲得茶多酚產(chǎn)物。研究證實[47]，反滲透膜對茶多酚的截留率比納濾膜高10%左右。在實際應(yīng)用中膜分離法較其他方法提取效率低，在實際操作中還存在一定難度，需對不同薄膜材料的選擇進行嚴格把控，同時過濾效率較低，精制工藝過程比較繁雜，需要結(jié)合其他的分離純化技術(shù)才能夠得到品質(zhì)較高的茶多酚，因此用膜分離法來提取茶多酚受到許多限制，無法大量投入使用。

2.6 樹脂吸附分離法

樹脂具有優(yōu)異的選擇性分離特性，能夠?qū)Σ瓒喾舆M行有效的吸附，實現(xiàn)茶多酚與其他不同種類物質(zhì)的有效分離，從而能夠?qū)Σ瓒喾舆M行提取和純化。樹脂吸附分離法是根據(jù)大孔樹脂優(yōu)良的選擇分離的特性，對茶多酚進行吸附，從而實現(xiàn)分離茶多酚的目的。依據(jù)樹脂類型的不同，樹脂吸附分離法可分為凝膠柱分離法、吸附柱分離法和離子交換柱分離法[48]。牛志平[49]從8種不同類型的樹脂中篩選出最適合分離純化的CG-8 樹脂，利用這種樹脂來吸附分離茶葉中的茶多酚，茶多酚提取率可以達到80%左右，且純度可以達到98%。對比其他方法，樹脂吸附分離法提取茶多酚的方法過程相對簡便，提取效率較高，不對環(huán)境造成污染，十分契合綠色化學(xué)的理念，但是該方法對樹脂的要求十分苛刻，且樹脂的成本較高，同時在操作過程中樹脂十分容易失活，造成堵塞，導(dǎo)致提取效率低下，因此樹脂吸附法還無法進行大規(guī)模使用。

3 茶多酚的應(yīng)用

3.1 茶多酚在食品領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著時代的不斷發(fā)展，人們對生活品質(zhì)的要求也越來越高，食品保鮮已成為眾多研究人員爭相研究的課題。食品在超過一定的保質(zhì)期后就會腐爛變質(zhì)，原因有以下四點：①因微生物的繁殖引起食品腐敗變質(zhì)；②因食品與空氣中氧氣作用，從而引起食品成分的氧化變質(zhì)；③因食品內(nèi)部所含氧化酶、過氧化酶、淀粉酶、蛋白酶等的作用，促進食品代謝，產(chǎn)生熱、水蒸氣和二氧化碳，致使食品變質(zhì)；④因昆蟲的侵蝕繁殖和有害物質(zhì)間接與直接污染，致使食品腐爛變質(zhì)。從天然產(chǎn)物中提取的保鮮劑不僅可以提高食品的保鮮程度，還可以避免對身體造成負面影響。茶多酚對數(shù)百種天然病原體具有優(yōu)異的抗菌活性，其含有的抗菌活性物質(zhì)具有殺菌、抑菌作用，同時茶多酚也含有天然抗氧化物質(zhì)，這些天然抗氧化物質(zhì)可延緩食品氧化過程，防止食品的氧化變質(zhì)。因此在食品工業(yè)中，茶多酚主要用于生產(chǎn)抗氧化劑、清新劑和除臭劑。茶多酚脂肪乳是一種可以保護脂肪產(chǎn)品的物質(zhì)，它可以延長保鮮期限，不但可以保護肉食、腌制品、乳制品，而且在延長物質(zhì)保鮮期限的同時還可以保存食物中的營養(yǎng)成分，有效防止果蔬肉類變質(zhì)。在發(fā)酵肉制品中，茶多酚對生物胺、雜環(huán)胺和丙二醛等有害物質(zhì)有較好的抑制作用，能較好地抑制發(fā)酵肉制品脂質(zhì)氧化和雜菌的生成，從而延長食品的保質(zhì)期[10]。除此之外，茶多酚在發(fā)酵乳制品中也能夠充分發(fā)揮特性，不僅能夠較好地抑制酪蛋白的水解，還能增強乳制品的抗氧化性和穩(wěn)定性。在制備酸奶乳制品的過程中，添加茶多酚不僅可以提高酸奶乳制品的抗氧化活性，還能夠在一定程度上對酸奶乳制品的風(fēng)味產(chǎn)生影響，改變酸奶的品質(zhì)，賦予酸奶獨特的風(fēng)味和抗氧化功效[11]。除此之外，茶多酚在對有機蔬果的保鮮作用上也格外顯著，有機蔬果能夠有效地利用光合作用來進行能量儲存，但當(dāng)貯存方式、溫濕度等外界因素發(fā)生改變時，有機蔬果自身的光合作用會受到一定程度的影響。茶多酚在減緩病原菌生化活動的同時，還能夠抑制細菌的繁殖速度，使得在果蔬上繁殖的病原菌的生化活動減緩，進而減緩色素和維生素C 的降解，從而保持有機蔬果的色澤穩(wěn)定，延長有機蔬果的保鮮期[12]。有科學(xué)家經(jīng)過研究表明，1 g/L 茶多酚溶液對鮮切蘋果的保鮮與抑菌具有良好效果[13]。在鮮嫩的果品蔬菜的表層涂抹或噴灑一定濃度的茶多酚溶液，可以降低蔬菜瓜果的呼吸強度，阻止部分病菌增殖，保留蔬菜瓜果本身的顏色，延長蔬菜瓜果貯藏期，一般能達到食品保質(zhì)期的1~6 倍[14]，同時還能夠減少蔬菜瓜果中維生素C 的流失，維持蔬菜瓜果的營養(yǎng)[15-16]。王靈昭等[17]以沙光魚片失水率為響應(yīng)值，通過響應(yīng)面法的Box-Behnken 試驗設(shè)計，進一步研究茶多酚的復(fù)配保鮮液對魚片的保鮮效果，通過研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過茶多酚處理的沙光魚片，貨架期得到一定程度延長，同時經(jīng)過處理的產(chǎn)品對細菌的抑菌性也更強。此外，茶多酚在發(fā)揮其抗氧化性和抑菌性的同時，也能更高效地去除肉類、糧、油作物及其制品的異味[18]。隨著研究人員對茶多酚的深入研究發(fā)現(xiàn)，如果長期使用單一茶多酚對食品進行保鮮，無法達到十分理想的效果。如果將茶多酚和其他天然活性產(chǎn)物保鮮劑復(fù)配使用，就能夠彌補茶多酚的不足，更好地提高茶多酚的活性，提高對食品的保鮮效果。比如茶多酚在對遷西板栗保鮮的過程中，以羧甲基殼聚糖溶液為主劑，添加復(fù)配茶多酚制成復(fù)合保鮮劑，不僅能夠使板栗外殼鮮嫩，而且果仁也沒有失水皺縮，最大程度保持其原有的色香味[19]。王岳飛等[20]研究表明，不同濃度的茶多酚和西洋參之間均存在協(xié)同增效作用，并且協(xié)同增效作用隨茶多酚濃度的上升而增強。劉開華等[21]通過1.0% 殼聚糖和0.3% 茶多酚的復(fù)合保鮮劑使鳙魚肉的保鮮效果達到最佳，可延長魚肉冷藏貨架期10 d 以上。茶多酚不但能夠作為活性保鮮劑來延長蔬菜水果的保鮮期，還能夠應(yīng)用于罐頭保存、鮮食菌等的栽培過程中，能夠高效控制細菌的繁殖滋生[22]。由于天然化合物殼聚糖具有很強的成膜作用，因此它在蔬菜瓜果及肉類的保鮮中也被經(jīng)常使用，科研人員將它與茶多酚搭配用于保鮮產(chǎn)品，以增加保鮮效益和效率[23]。配制殼聚糖和茶多酚的混合溶液，均勻地涂刷于聚丙烯上，能夠獲得一種新型活性包裝材料[24]，廣泛應(yīng)用于保健食品的包裝[25]。在0℃冷藏條件下，向魚糜制品（梅魚魚丸）中加入0.20~0.30 g/kg 茶多酚，可以降低細菌總數(shù)，從而增加魚丸的硬度，并維持魚丸的彈性[26]。

3.2 茶多酚在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用

茶多酚除了在食品領(lǐng)域有所應(yīng)用，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中也具有十分重要的意義和作用，研究人員對茶多酚預(yù)防和治療癌癥進行了深入研究。茶多酚在醫(yī)療保健功能方面也有所涉獵，它主要通過以下幾種方式達到保健作用：去除自由基，抑制烏氨酸脫梭酶的功能活性和脂氧化酶的正常代謝；控制亞硝化物與細胞增殖的過程，增強或改善有益酶的功能活性；抗衰老，去脂減肥，降低血糖血脂和膽固醇，阻止動脈血管粥狀硬化，預(yù)防心血管疾病，增加免疫功能；控制腎小球細胞增長速度的同時對腎功能進行一定的改善[27]。茶多酚能夠?qū)ρM行調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)血脂的過程中，茶多酚能夠和脂類物質(zhì)進行結(jié)合，通過人體體內(nèi)的循環(huán)代謝，通過糞便將代謝產(chǎn)物排出體外，在代謝排出體外的過程中茶多酚能夠有效阻止脂質(zhì)斑塊的形成；同時茶多酚還可以促使人體血管內(nèi)膜斑塊中的膽固醇較好地逆向轉(zhuǎn)運至肝臟，膽固醇到達肝臟后通過人體本身的新陳代謝將形成的膽固酸排出體外，通過人體代謝的方式，起到調(diào)節(jié)血脂、預(yù)防心血管疾病的功效[28]。除此之外，茶多酚也可以對人體糖代謝功能存在的障礙進行調(diào)節(jié)，有效預(yù)防和治療高血糖及其并發(fā)癥，因此它也成為眾多糖尿病患者的首選保健品[29]。茶多酚的獨特特性決定了它在預(yù)防和治療癌癥方面的應(yīng)用，茶多酚在預(yù)防癌癥的過程中，一方面通過阻斷體內(nèi)致癌物質(zhì)的產(chǎn)生，抑制人體內(nèi)癌細胞的代謝轉(zhuǎn)化來預(yù)防癌癥，在抑制人體內(nèi)癌細胞代謝轉(zhuǎn)化的過程中，茶多酚產(chǎn)生活性因子作用于能夠產(chǎn)生促癌作用的蛋白酶，使其活性受到抑制，降低其促癌作用；另一方面提高人體免疫能力，茶多酚通過降低癌細胞DNA 的復(fù)制速度，對癌細胞產(chǎn)生誘導(dǎo)作用，對癌癥放療、化療而導(dǎo)致白細胞、血小板數(shù)量銳減的情況進行明顯的改善，通過茶多酚上述兩個方面的調(diào)節(jié)作用使得癌細胞凋亡，從而達到預(yù)防治療癌癥的效果[30]，因此茶葉對于各類腫瘤癌癥都具有不同程度的預(yù)防和治療效果[31]。

4 展望

茶多酚的應(yīng)用越來越廣泛，不僅在醫(yī)學(xué)、食品方面得到廣泛應(yīng)用，相信未來其還能在更多的領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱，茶多酚復(fù)合保鮮劑也將會在食品領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。隨著研究人員對茶多酚提取方法的深入研究，單一的提取方法還存在缺陷，為提高提取效率，研究人員將多種提取技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用來提取茶多酚，取得了良好的效果。目前，茶多酚的開發(fā)應(yīng)用已經(jīng)呈現(xiàn)出功能化、時尚化、多樣化的特征，且產(chǎn)品市場也還在探索階段，相信在不久的將來，茶多酚在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用將會呈爆發(fā)式增長。