茶叶中儿茶素的提取和纯化工艺研究综述
杨 焱 宓晓黎
茶叶中富含多烃基的酚性物质－－茶多酚（Tea-polyphenols,TP）。茶多酚的主要组分是儿茶素，它由六种左右的单体组成，即D、L－儿茶素（D、L－G），L－表儿茶素（L－EC），L－表没食子儿茶素（L－EGC），D、L－没食子儿茶素（D、L－GC），L－表儿茶素没食子酸酯（L－ECG），L－表没食子儿茶素没食子酸酯（L－EGCG），其中大部分属酯型儿茶素。儿茶素不仅是构成茶叶色、香、味的主体化学物质，而且具有抗氧化、捕集体内游离基、抗衰老、抗辐射、减肥、降血脂、防癌等多方面的功效，在油脂、食品、医药、日化等领域具有广阔的应用前景。近十年来，国内外特别是我国和日本对探索新的儿茶素提取分离工艺日益关注。除传统方法外，又发展了一些新的提取分离技术，如超临界萃取法（SFE）、高速逆流色谱分离法（HSCCC）等。
归纳提取分离儿茶素的方法一般分为二步：首先从茶末中提取含儿茶素的茶多酚粗品（TP）；其次从粗提物中纯化分离儿茶素。若要得到儿茶素中的各单体组分，则进一步经过柱色谱法或高效液相色谱法（HPLC）纯化。本文将已报道和自已研究的儿茶素制备工艺综述如下：
一、茶多酚粗品的提取分离工艺
茶叶中多酚类提取工艺分为四种类型。
（一）溶剂萃取法
这是目前国内使用最广泛的方法之一，其专利也很多，已开发出十多种溶剂萃取法。该法的原理是利用TP在不同溶剂中的溶解度差异进行提取分离，其工艺路线如下：茶叶原料－溶剂提取－过滤－去杂质－相萃取－干燥－TP粗品。提取所涉及到的溶剂有水、乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯等，一般为回流提取：常用的去杂质方法有氯仿脱咖啡碱、活性碳脱色、石油醚除色素或通过低温静置去杂质、叶绿素、多糖等；萃取的首选溶剂是乙酸乙酯，使茶多酚从水相中分离出来。
可以看出溶剂萃取法提取茶多酚尚存在许多有待进一步提高和完善的环节，主要是简化工艺、降低成本及提高有效成分含量和提取率。
（二）沉淀法
该法是一另一较为常用的提取法，其原理是利用TP在一定条件下可以和某些无机碱、盐中的金属离子形成络合物而沉淀的性质，与水溶剂中咖啡碱、单糖、氨基酸等组分分离，富集提取TP。
一般工艺路线：茶叶原料－沸水提取－过滤－沉淀－转溶－萃取－浓缩干燥－TP
沉淀法的关键是选择沉淀剂。报道的沉淀剂有三类：1、重金属碱式盐如Pb(OH)Ac、Cu(OH)Ac，这类沉淀剂易给产品的安全性带来影响，不易推广；2、氢氧化物如Ca(OH)2，这类沉淀剂价廉，但属强碱，对器皿也有腐蚀性；3、盐离子如Ca2+、Mg2+、Al3+、Zn2+，这类沉淀剂可在碱性条件下沉淀，可在酸、中性条件下转溶提取，是沉淀法中较有前途的沉淀剂。但AICI3选用应慎重，AL3+的过分残留可能限制了TP的应用范围。
该方法无需使用大量有机溶剂和氯仿等有毒物质，成本低。但亦有不足之处，沉淀转溶时需严格控制pH值，pH值不仅影响茶多酚络分沉淀物的溶解度，还影响茶多酚的稳定性。pH值波动大极易造成多酚类物质的氧化破坏，使成品颜色加深。
（三）吸附柱色谱法
该方法主要是利用各种吸附剂和洗脱剂进行吸附－－解吸使得茶叶浸提液中儿茶素与其它物质分离。一般工艺路线：茶叶－热水－浸提－过滤－吸附柱吸附－解吸－浓缩干燥－TP。
竹尾中一用茶叶的沸水浸提液过pH－2MG吸附柱以70%乙醇解吸后，直接直空干燥而得到纯度68%的儿茶素。良道文久的专利工艺：将浸提液过填有苯乙烯一二乙烯基苯共聚物或异丁烯酯的柱，再用10－65%的甲醇、乙醇、二甲基酮水溶液或其混合液作洗脱剂分离提取茶叶中的儿茶素。
大孔吸附树脂是一类新型的非离子型分子吸附剂，已显示了它独特的分离作用，已有报道应用于儿茶素的提取分离。该法是利用吸附树脂的分子筛和吸附性质，使儿茶素在吸附树脂上吸附－解吸与其它物质分离，而达到纯化目的。其关键是选择一种吸附容量大，又易解吸的吸附树脂，目前报道的非极性大孔吸附树脂效果较佳。国内的此类产品很多，92－2和92－3吸附树脂已完全可以取代进口产品如美国的Amberlite XAD和日本的Kiaion HP系列等。吸附树脂法操作简便，树脂也可再生反复使用，稳定性高，成本低，正逐步走向工业化。
（四）超临界CO2萃取法
超临界萃取法（SFE）是近年来发展起来的一种新型的分离技术。它利用超临界状态下的流体作溶剂，在超出临界温度与压力的区域下进行萃取，用超临界CO2流体作为萃取溶剂更显优势。因为CO2的临界值（31℃,7.3MPa）低，压力与温度的一个较小变化都会引起流体密度的大幅度改变，并极易渗透到样品基质中，使萃取组分通过分配扩散作用而充分溶解，达到萃取目的。
国内已有用CO2SFE法萃取茶多酚的研究报道。该法选择了80℃及21MPa的温度和压力条件，用SFE萃取仪从干茶叶中直接提取茶多酚，再经简单分离提纯得到相驿纯度95.45%的茶多酚。国外已有专利用超临界气体脱咖啡碱的方法提取TP，该方法不仅脱咖啡碱的效果好，而且能提高提取率，节省提取时间。
工艺流程：茶末经SFE萃取－茶多酚粗品－纯化－纯度高的TP
超临界CO2无毒，不污染环境，而且在萃取组分中容易被清除。CO2的临界温度低，可在低温下萃取热不稳定物质。笔者日前正在研究将SFE法用于儿茶素的纯化分离，以期通过CO2SFE法得到更纯、更有效的儿茶素组分。茶多酚的四种提取方法的特点归纳于下表。
表 提取方法特点比较
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方 法 |
溶剂提取法 |
沉淀法 |
树脂法 |
SFE法 |
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溶质与溶剂分离 |
易残留 |
易残留 |
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可彻底 |
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提取时间 |
工序多、繁琐 |
工序较多 |
工序较少 |
工序简单 |
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操作温度 |
高温－常温 |
高温－常温 |
常温 |
低温 |
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选择性控制 |
溶剂比 |
沉淀剂、转溶pH |
吸附树脂、洗脱剂 |
温度、压力、 |
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提取率（%） |
15 |
4－10 |
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环境污染 |
CHCI3有毒，不安全 |
选择正确沉淀剂 |
无 |
无 |
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有效成分含量% |
50－90 |
60－90 |
60－80 |
90 |
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工业化程度 |
可 以 |
可 以 |
尝 试 |
潜 力 |
二、儿茶素的分离纯化方法
要得到高纯度的儿茶素或单一的儿茶素组分，需在前述提取分离得到的粗提物基础上进一步分离纯化。最常用的方法是各种层析分离技术。
（一）柱层析分离法
该方法是将茶多酚粗品经一定的溶剂溶解后，上柱分离，用冼脱剂洗脱，收集儿茶素。柱层析的关键是柱填料与洗脱剂的选择。国内外报道的柱填料有三大类型：1、吸附型柱：纤维素、硅胶、三氧化二铝、聚酰胺等；2、离子交换柱：XAO－2；3、凝胶柱：Toyopearl HW－40及Sephadex
LH－20。
龚正礼等将TP粗品经活怀碳脱色纯化，再过硅胶柱吸附，洗脱收集可得到纯度为94%的儿茶素。谷口繁的专利：将TP粗品过聚酰胺吸附柱，用水、50%甲醇、80%甲醇依次洗柱，再用99.6%甲醇洗脱，收集洗脱液，浓缩干燥，经蒸馏水溶解过离子交换柱XAO－2，收集洗液，浓缩干燥得高纯度的儿茶素。Hovita H.利用凝胶柱分离儿茶素的工艺：茶叶用80%乙醇浸提，过Toyopearl HW40柱，经去离子水、15%乙醇洗涤，再用80%的乙醇洗脱收集得儿茶素液，该工艺的回收率可达57－72%。冈田文雄则用凝胶过滤柱结合逆相分配层析法制备儿茶素单体，其工艺为：TP粗品过Sephadex LH－20柱，经逆相分配层析，分别收集各儿茶素层析液，结晶得儿茶素单体。国内戚向阳等采用Sephadex LH－20柱－－40%丙酮洗脱法得到纯度较高的酯型儿茶素，该法比Saijoyoyasu以同样的柱使用甲醇、正己烷、乙酸乙酯等多种有机溶剂洗脱，简便、省时、成本低。李秉定等用葡萄糖凝胶LH－20柱，无水乙醇洗脱法初步分离儿茶素，进而用不同规格的柱及不同的洗脱剂分别洗脱收集得到各儿茶素单体。
（二）高效液相制备色谱法（HPLC）
制备HPLC主要用于分离纯化出儿茶素的单体组分。工艺流程：TP粗品经柱分离纯化出儿茶素混合，再经HPLG制备柱分离得到儿茶素单体组分。
1989年F.Yayabe用Sephedex－LH－20柱预分离，经HPLC二次分离制备了儿茶素单体。最近国内已月报道通过HPLC法制得了酯型儿茶素EGCG。该方法工艺：TP粗品经葡萄糖凝胶柱层析得到酯型儿茶素组分，再注入HPLC色谱柱色谱分离，回收流动相，冷冻干燥得EGCG。
（三）高速逆流色谱法（HSCCC）
HSCCC法是80年代发展起来的新技术，其特点是高速运转产生的重力场使固定相能在分离柱中实现高的保留，从而大大提高了分离能力。
该法属仪器分离法，溶剂系统中各溶剂在分液漏斗中混合后，上层为固定相，灌入色谱分离柱；下层为流动相，将TP粗品溶解成5%－10%的溶液。当流动相流经色谱柱时，儿茶素各组分得到分离。这种分离方法是在两相之间进行，克服了使用固体吸附材料造成的样品不可逆吸附或降解的缺点，样品可最大限度地得以回收。用该法分离700mg茶多酚可得到94mgEGCG，50mgECG，76mgEGC，74mgEC，27mgDL－C，27mgGCG，6个儿茶素组分分离只需20min。
由此可知，层析分离法的特点是能满意地分离一系列结构较为相似的儿茶素组分。
三、展望
随着儿茶素制品应用范围的不断扩大，对提取分离工艺的要求也逐渐提高。不仅要有高的提取率、好的产品质量，而且要考虑省时、省力、自动化程度高。超临界流体提取比常规方法的提取率高，能保持产品的天然特性，尤其是对高温易氧化物质提取更为适宜。用该方法制备的产品中无有机溶剂的残留，特别适合特作药品和食品。
因此超临界流体是提取技术将是生产儿茶素制品的主要发展方向之一，而超临界流体提取与色谱分离和检测器联用，将提取、分离、测定合为一体，就能准确、快速、简便，在提高产品纯度的同时还能在线控制质量，若能实现工业化将是常规化学有机溶剂提取方法的一次突破性的飞跃和具有划时代意义的科技进步。
