茶多酚的提取纯化技术研究进展

茶叶中多种活性成分对人体各种常见病，如皮肤病、高血压、心血管病、糖尿病和乳腺疾病等具有预防效果[1]。其中发挥最主要作用的是茶多酚，茶多酚占茶叶干质量的20%～35%，其在消除自由基、抗癌细胞、降血压、降血清胆固醇、扩张微细血管、预防心血管病，抗辐射及解酒等方面具有优良的功效[2]。茶多酚是一种天然成分产物，在食品、畜牧、养殖及其他化工产品等领域表现出优良的性能[3-5]。茶多酚主要包括儿茶素、花色素、黄酮醇和缩酚酸类等30多种含羟基化学物质，儿茶素作为茶多酚的主体成分，约占65%～80%[6]。儿茶素类化合物又细分为儿茶素（ctechin，C）、没食子儿茶素（gallocatechin，GC）、儿茶素没食子酸酯（catechin gallate，CG）、没食子儿茶素没食子酸酯（gallocatechin gallate，GCG）、表儿茶素（epicatechin，EC）、表没食子儿茶素（epigallocatechin，EGC）、表儿茶素没食子酸酯（epicatechin gallate，ECG）和表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）8种单体物质[7]，其分子式和结构式见表1。

中国茶叶每年产量控制在310万t，年均增长4%以内，茶园亩产能提升10%以上，茶叶加工过程产生大量的残次品、边角料，使得茶叶一直处在利用率较低的状态[8]。茶叶加工过程中对茶多酚进行提取纯化可直接影响其下游产品的开发和应用。目前国内外主要采用有机溶剂提取茶多酚，但其对茶多酚的生物活性有一定程度的影响[9-10]。为开发更高效、安全、绿色以及节能的低成本提取纯化技术提供参考，对茶多酚的提取纯化技术进行综述具有重要意义。

本文总结了国内外茶多酚6种提取方法（溶剂萃取法、超临界流体萃取法、微波提取法、超声提取法、超高压提取法和酶解法）原理及其应用现状，归纳了茶多酚4种纯化技术（色谱法、吸附法、膜分离法和沉淀法）的原理及研究进展，分析不同提取纯化技术在提取纯化效率、安全性及适用性等方面的优缺点，并对茶叶多酚提取纯化技术的发展进行展望，以期为茶叶资源的综合利用及茶多酚的提取纯化工艺提供新的研究思路。

1 茶多酚的提取工艺[10-11]

1.1 溶剂萃取法

溶剂萃取法是利用有机溶剂或去离子水作为溶剂提取茶叶活性酚类物质。有机溶剂根据相似相溶原理在溶解度和分配系数的改变下将茶多酚提取出来，去离子水则直接使生物活性物质溶出达到提取的目的，但是植物多酚类物质会与其他物质之间存在氢键及其他分子间作用力，且大多数酚类物质不溶于冷水，溶于热水及其甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮等有机溶剂，使用的有机溶剂要具有使分子间氢键断裂的能力，或者提供外加能量破坏分子间作用力，才能达到提取的效果[12]。

各种茶叶原料经过前期机械破碎均可采用该方法进行茶多酚提取。谢水香等[13]以体积分数60%乙醇作为溶剂提取新鲜油茶叶多酚，提取时间为60 min时，提取率达14.01%。张思琪等[14]提取蒲公英茶副产物中多酚，在乙醇体积分数34.50%，提取时间74 min的条件下得到茶多酚提取量为13.58 mg/g。谢雨寻等[15]研究表明，茶酒槽中茶多酚最佳提取条件为乙醇体积分数60%，提取温度75 ℃，在此优化条件下，茶多酚提取量为41.52 mg/g。IMRAN A等[16]研究表明，当提取时间为60 min，溶剂为体积分数60%乙醇时，提取量达到最大值，为3.42 g/100 g。

溶剂萃取法因实用、操作简单而被广泛应用，但对有机溶剂需求大、且使用有毒有害有机溶剂，难以在食品医药领域方面得到应用。在实际应用过程中，茶多酚等生物活性物质自身存在不稳定性，会因为提取周期过长和提取温度过高等问题造成氧化聚集，提取过程中还需要进行多步置换除杂，造成产品损失。

1.2 超临界流体萃取法

超临界流体是介于液体与气体之间的单一相态，是一种具有接近液体密度的气体，有较强溶解能力和较好渗透性的独特性质，能使气液两相混合成一种均一的流体状态，利用压力和温度变化对超临界流体的溶解能力产生影响，实现基质与萃取物的有效分离、提取和纯化，能用作超临界流体的物质有二氧化碳（CO2）、氧化二氮、乙烯、三氟甲烷、六氟化硫、氮气、氩气等，其中CO2应用最为广泛[17-18]。

ASHFAQ F等[19]以无水乙醇作为共溶剂，采用CO2超临界流体萃取法提取绿茶多酚，茶多酚的提取量为77.23 mg/g，而传统的溶剂提取量为65.88 mg/g。因此，超临界流体提取茶多酚效果优于传统溶剂，可一定程度上减少有机溶剂的使用。WANG W F等[20]以体积分数65%的乙醇作为助溶萃取剂，采用CO2超临界萃取法提取绿茶茶渣中茶多酚，茶多酚提取率为23.89%。

超临界流体萃取法在植物多酚的提取过程中应用越来越广泛，被认为是一种具有广阔应用前景的绿色、高效提取方法。然而，关于超临界流体萃取茶叶多酚的研究报道较少，可能是因为其存在设备造价维修费用高、投入成本大、生产规模小和耗能等问题。

1.3 超高压提取法

超高压提取技术是通过提供高压环境增强物质内部分子间相互作用力，使溶剂向细胞内部渗透，加速茶多酚等活性溶质的扩散溶出，活性成分的溶解度随着压力的增加而增大，从而达到提取的目的[21]。

ŠEREMET D等[22]采用超高压技术提取绿茶中生物活性化合物，在压力500 MPa，乙醇体积分数50%条件下，绿茶茶多酚含量最高，为3 327.27 mg/L。WANG Y P等[23]研究表明，在压力500 MPa，持续时间10 min的条件下，雀嘴茶提取物中总酚含量达437.15 mg/g，高于不经过超高压技术处理的雀嘴茶中总酚含量。李游等[24]以乌龙茶为研究对象，探究超高压处理对冷萃乌龙茶茶多酚含量的影响，结果表明，当压力升至400 MPa，时间延长至6 min，茶汤中茶多酚的含量为500 mg/kg，明显高于对照组150 mg/kg，说明当压力达到一定程度时茶叶细胞结构会被完全破坏，茶多酚溶出率能达到稳定值。

超高压提取技术通过压力使溶剂溶出的同时减少植物细胞壁的碎片化，更有利于后续纯化等操作的进行，节省了时间和能量损耗。但是超高压提取技术需要的仪器较难维护，设备维修成本大，以至于没有在实际生产中得到广泛使用。

1.4 微波提取法

微波通过选择性加热使某些有效成分和基质分离，其在短时间内产生大量的热量，形成独特的物料受热方式，加速有效成分溶出的同时不破坏植物多酚的结构[25]。

谢小花等[25]采用微波提取法提取绿茶中的茶多酚，以体积分数50%乙醇作为提取溶剂，微波功率为320 W条件下，茶多酚的提取率达23.40%。梁燕妮等[26]提取茶六堡茶中茶多酚，以水作溶剂，在微波功率900 W，提取时间11 min条件下，茶多酚得率为22.73%。马小雨等[27]采用响应面法提取绿茶茶多酚，在乙醇体积分数55%，微波功率350 W，提取时间37 s的条件下，茶多酚提取率为25.65%。

微波提取法极大地缩短了提取时间，有效保护茶多酚等天然活性提取物成分。以水或乙醇为溶剂，环境友好无污染，提取率高，大大提高了提取效率。

1.5 超声提取法

超声利用机械破碎和空化作用，使植物细胞壁及整个生物基质的破裂在瞬间完成，释放出胞内物[28-39]。

黄德娜等[30]用超声波提取都匀毛尖红茶和绿茶中茶多酚，以体积分数60%乙醇为提取溶剂，红茶多酚提取率14.98%，绿茶多酚提取率24.93%，超声对植物多酚独特的作用形式使其提取效果显著优于常规溶剂提取法。熊莹等[31]结果表明，采用体积分数50%乙醇进行超声回流提取，提取率可达26.18%。

超声提取过程简单，条件温和，有效保护茶多酚等活性成分的物理结构和生理活性，减小了有机溶剂的使用。超声可加速溶质的扩散溶出，达到省时省力高效提取的效果。

1.6 酶解法

生物酶解法利用酶的特异性及专一高效的工作特点，使用特定酶除掉一些特定结构，就茶叶细胞而言，选用纤维素酶、果胶酶和木聚糖酶可以有效软化分解植物细胞壁，使液泡中的活性成分得到充分释放，最大限度溶出有效成分，提高茶多酚提取率[32]。单一酶解法提取茶多酚的酶解效果远低于复合酶解法，因此，大部分的研究均采用复合酶。

罗兰心等[33]以铁观音为原料，采用纤维素酶和果胶酶（3∶2）进行复合酶解提取茶多酚，茶多酚提取量82.26 mg/g，与理论值接近。李堆淑[34]以市售绿茶成品为原料，采用纤维素酶与果胶酶（1∶1）提取茶多酚，茶多酚提取率为24.59%，该方法使茶多酚保持较好的生物活性，为工业化大规模生产奠定基础。李映等[35]以绿茶的茶叶和茶叶渣为原料，采用纤维素酶与果胶酶（1∶1）提取茶多酚，结果表明，茶叶和茶叶渣提取茶多酚产率分别为23.36%、10.38%，与不加酶相比，分别提高55.94%、15.46%。

采用酶解法提取茶多酚，可以减少有机溶剂的使用量，简化操作，具有提取率高、安全、绿色环保、成本低、有效节能等特点，不足的是酶性能不稳定，不容易保存。

2 茶多酚的纯化技术

目前，针对茶多酚的研究集中在如何最大程度提高茶叶多酚提取率方面，而提取后得到的茶多酚未进一步分离纯化，导致得到的茶多酚的纯度不高，得率较低，粗提取物无法应用在载药递送和标准物质制备等其他高端产业上，降低了茶叶的附加值，因此，需要对粗提取物进行纯化操作。

目前，国内外关于茶多酚的分离纯化技术主要分为色谱法、吸附法、膜分离法和沉淀法4种方法，下面对每种方法的原理及应用效果进行简要介绍。

2.1 色谱法

应用于植物多酚纯化领域的色谱法使用最为广泛的是柱层析法、高速逆流色谱法和制备型高效液相色谱法3种色谱类型[36-37]。柱层析法利用多孔性和硅氧环交键的结构结合茶多酚羟基，主要分为硅胶柱层析、氧化铝柱层析、纤维柱层析、聚酰胺柱层析和葡聚糖凝胶柱层析[38]。高速逆流色谱法根据物质在不互溶的两相溶剂体系分配系数不同进行分离，分为液滴逆流色谱、高速逆流色谱、pH区带逆流色谱和离线二维逆流色谱[39]。制备型高效液相色谱法采用连续吸附洗脱的方式收集待分离组分，其根据制备量的不同分为制备型液相色谱和半制备液相色谱[40]。

龚智宏等[41]建立了从铁观音鲜叶中分离纯化出7种儿茶素类化合物的半制备色谱法，经过两步法进行半制备色谱分离纯化后，7种儿茶素单体（GC、EGC、C、EGCG、EC、EGCG3"Me和ECG）均能达到90%的较高纯度，该方法能有效简单快速地去除大部分杂质。CHOI S等[42]通过高效逆流色谱法从发酵茶叶的提取物中成功得到纯度98%的EGCG、GCG和ECG三种儿茶素单体成分，该纯化方法有效避免了目标化合物的化学降解、过程不可逆性以及分离过程中的样品损失问题。于春刚等[43]采用硅胶柱层析法富集萃取儿茶素，成功收集高纯度的EGCG馏分，样品纯度达91.14%，该方法可实现经济、快速、有效地分离高纯度EGCG单体物质。

色谱法更多地被用于分离植物多酚单体，可在提高多酚纯度的同时减少样品损失，适合天然产物成分的分离纯化，其分离效果和分析准确度高。但色谱法的填充剂和洗脱剂选择较为麻烦且条件不易控制，仍需要对植物多酚的活性成分条件进行探究，正是这些色谱条件的不足使其工业化大规模应用程度低。

2.2 吸附法

吸附法通过大孔树脂与多酚类物质之间的范德华力实现分离纯化茶多酚的目的，该技术被广泛用于分离和纯化天然产物的材料[44]。

WANG L等[45]选用LX-20B树脂分离出茶多酚中两个高组分EGCG和ECG单体，纯度分别达70.08%、74.97%，且该方法被证实可用于工业分离绿茶多酚中的EGCG和ECG。李晓洁等[46]对比了采用14种不同型号的大孔吸附树脂分离纯化绿茶茶汤中的茶多酚的效果，结果表明，分离效果最好的树脂是LX-8，茶多酚纯度可提高至74.60%。蒋旭东等[47]选用HPD-100树脂纯化藤茶多酚，使藤茶中多酚质量分数由29.90%提高至69.80%，对变形链球菌的抑菌实验证明，经大孔树脂处理后的藤茶多酚抑菌活性没有受到影响。曹敏[48]选用HZ816大孔树脂分离纯化茶多酚，以体积分数30%乙醇作为洗脱液，EGCG纯度为93.13%，该树脂在连续300次的试验后仍具有优越的分离纯化性能，说明HZ816大孔树脂使用寿命长，是工业化分离纯化EGCG的理想填料。农金梅等[49]以茶酒废渣为原料，筛选得到D101A大孔树脂对茶多酚吸附率为86.73%，纯度为75.36%，纯化后的茶多酚抗氧化和稳定性能均较好。

大孔树脂吸附法理化性质稳定、操作简便易行且吸附容量大，被广泛应用于工业化制备天然产物，但是其吸附剂用量大且易堵塞、树脂再生较麻烦、填料成本高、寿命短、绿色环保标准低，其安全性还有待深入研究。

2.3 膜分离法

膜分离法根据截留分子质量的大小，以高分子膜的选择透过性为基础，以浓度差、压力梯度或电势梯度作为推动力，在膜相际之间进行传质，一定程度上将茶多酚与咖啡碱、蛋白质和脂质等其他杂质进行分离[50]。

DHADGE L V等[51]描述了一种从茶花中纯化和浓缩儿茶素的独特方法，产品经过滤后进入膜分离工艺分离儿茶素，从膜细胞中获得的水性渗透液经过浓缩和脱除咖啡因后获得了纯化的儿茶素，纯度达72%。KUMAR A等[52]采用微滤和超滤技术结合方法从绿茶中分离出EGCG，化学分析表明，EGCG的纯度为80%，平均产量为1.22 g/L。

膜分离纯化技术操作简单、常温常压条件下实现植物多酚的分离纯化，容易实现自动化生产，但是膜分离技术过滤周期长、易受外界杂质污染和使用寿命短的问题也值得关注。膜分离技术及其在浓缩多酚化合物中的应用促进了萃取技术的进步[53]。

2.4 沉淀法

大多数金属离子都可以和茶多酚进行络合作用，通过沉淀转溶的方法进行茶多酚分离纯化。目前被广泛作为金属离子沉淀剂的有Al3+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Fe3+和Zn2+，从试剂安全、纯化效果和成本3个方面进行综合考虑，Al3+和Zn2+可作为首要选择[54]。

李媛等[55]采用金属离子沉淀的方法纯化茯砖茶多酚，以AlCl3为沉淀剂，茶多酚粗得率为89.99%。李石敬敏等[56]以干燥绿茶粉末为原料，Zn2+为沉淀剂，茶多酚的纯度可达99.80%。此方法无须大量溶剂、茶多酚的氧化损失减小、能耗较低、选择性较高，但是茶多酚在相转化过程中性质不稳定且操作复杂繁琐，产生的废渣、废液量多，导致产品损失严重[57]。

3 总结与展望

我国是产茶大国，随着消费者对于茶叶的消费越来越趋向于精细化、高档化，使得茶叶的生产工艺变得越来越严格，一些低档茶叶市场占有率逐渐下降，导致茶叶加工过程中会产生大量的残次品、边角料，茶叶的生物利用率处于较低的状态。对茶多酚等进行提取、分离纯化，不仅可以充分利用茶叶资源，还能够解决市场上茶叶滞销难题。不断优化茶多酚的提取纯化技术有利于提高茶叶的附加值，在社会效益、经济效益和环境效益方面均有显著影响。

目前茶多酚的获得仍然采用单一的提取方法，其在颜色、纯度、溶剂残留和咖啡因残留等方面均不满足要求，也无法保持较高生物活性。考虑微波、超声和酶解等提取技术在安全、高效和绿色等方面的优势，后期可采用超声-微波-酶解联用技术。此外，茶多酚粗提物经分离纯化，可得到高纯度的茶多酚及其单体，提高茶多酚的纯度及活性，促进其在医疗、食品和工业生产中的应用。

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