茶色素生物活性及制备技术研究进展

2016-12-20刘亚峰金阳赵玉香杨秀芳孔俊

现代农业科技 2016年20期

关键词：生物活性提取

刘亚峰++金阳++赵玉香+杨秀芳++孔俊豪

摘要茶色素是一种安全优质的天然色素，具有一定的保健功效。目前，茶色素的提取主要通过有机溶剂浸提和体外氧化进行。对茶色素的生物活性和提取技术进行了梳理总结。

关键词茶色素；生物活性；提取；制备技术

中图分类号 S571.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）20-0264-02

Research Progress on Biological Activity and Preparation Technology of Tea Pigment

LIU Ya-feng 1，2 JIN Yang 1，2 ZHAO Yu-xiang 1 YANG Xiu-fang 1，2 KONG Jun-hao 1，2

（1 Hangzhou Tea Research Institute，China COOP，Hangzhou Zhejiang 310016； 2 Zhejiang Key Laboratory of Transboundary Applied Technology for Tea Resources）

Abstract Tea pigment is safe natural and full of function.At present，the main means for preparing tea pigment as follows：solvent extraction and preparation with oxidation in vitro.In this article，biological activities and preparation technologies of tea pigment were discussed.

Key words tea pigment；biological activity；extraction；preparation technology

近几年，随着人们生活水平提高，对食品质量安全的关注越来越多，尤其食品色素问题。我国茶资源丰富，利用茶资源开发和利用天然色素成为茶产业资源高效利用的一个重要方向。大量研究表明，茶叶所具有的保健功效主要由茶多酚及衍生物茶黄素、茶红素、茶褐素以及茶多糖、氨基酸等功能性成分在起作用，其中国内在茶色素提取及其在食品等领域的应用方面已开展了大量的研究和实践。

1 茶色素概述

茶色素是茶叶体内具有生物活性的一系列天然色素的总称，主要由水溶性色素和脂溶性色素组成[1]。关于茶色素的研究和应用，已经有很多报道，最早20世纪60年代的苏联在茶叶中获取了天然维生素P活性的系列色素；80年代，英国人采用微波加热水中的废茶，提取出了食用色素；80年代末，苏联利用压榨法，茶叶提取液混合、静置、蒸发，最后加工成60%～97%干物重的色素制剂[2]。我国专家也先后开展了相关茶色素的研究与利用，发现茶色素具有抗病毒、抗菌、抗氧化、降血糖、降血脂、降低癌症和艾滋病发生概率[3-7]等保健功效，同时具有以下4个特点：①色彩艳丽；②富含维生素P、氨基酸等；③着色效果好；④可用作稳定剂。随着食用色素市场的变化和药用市场的需求，来源广、制备工艺简单、成本低、安全性和稳定性好、色泽好、具有抗氧化性并含有儿茶素、氨基酸、咖啡碱、维生素等生物活性物质的茶色素生产和产业化已经成为必然。

2 茶色素的生理功能

2.1 抗氧化作用

茶色素作为多酚类物质酶促氧化或非酶促氧化的植物酚性色素，具有一定的抗氧化能力。萧伟祥等[8]研究发现，茶黄色素（Typ）的抗氧化能力很强，其主体成分由多酚物质组成。由于Typ中含有VC、VE、胡萝卜素等，它们与多酚类有增效作用，所以Typ的抗氧化能力大于茶多酚制品，对油脂的抗氧化作用要比VC、VE和二丁基羟基甲苯（BHT）强；杜荣增等[9]通过对口服茶色素冠心病患者进行血浆抗氧化能力研究，发现茶色素具有明显的抗氧化作用；谭蓉等[10]将茶色素复配组方并试制具有抗氧化的茶黄素软胶囊。体内自由基的过量形成和脂质过氧化导致人体出现衰老现象，而自由基含量的增加间接地促进脂质过氧化，因此只要有效地控制体内自由基的含量，在一定程度上可以预防衰老。茶色素在抗氧化能力方面可以阻碍过量自由基的形成和抑制脂质过氧化，从而达到预防人体衰老的作用。

2.2 疾病防控

心血管系统疾病是世界常见疾病之一。研究表明体内自由基含量的变化与心脑血管疾病的发生存在着关系，茶色素通过调控体内超氧化歧化酶的活力，削弱脂质过氧化作用，清除体内自由基，增强机体抗氧化、供氧和供血能力，可以预防心脑血管疾病发生，同时也能对高血压起到预防和治疗作用[11-12]；王文祥等[13]通过对大鼠喂食茶色素，发现茶色素可以有效调节血脂和提高胰岛素抵抗水平，进而影响血糖含量；赵亚华等[14]研究喂食大鼠不同剂量的普洱茶水溶性色素，发现水溶性色素可以有效降低甘油三酯（TG）水平，提升高密度脂肪蛋白（HDL-C）水平，具有降脂减肥功效；李四季等[15]通过观察高脂血症患者茶色素治疗前后血脂指标，也提出茶色素可以降低总胆固醇（TC）和TG，提高HDL-C水平；谭蓉等[16-17]将含有茶色素的复方茶汤喂养大鼠，得出在调节血脂和保肝方面具有很好的效果；茶色素在血脂、血糖和控制动脉硬化方面具有预防和治疗效果[18]。通过大量的动物试验研究表明：在防癌的生物机理过程中茶多酚和茶色素起着主要作用[19-20]；茶色素可以有效降低消化道系统癌症的发生率[21-23]；Trina和Madhumita等[24]发现茶色素可以通过基因表达来控制白血病细胞的凋亡；在预防龋齿方面研究表明，茶色素可以通过抑制口腔中与龋齿相关的酶类物质和致病菌，从而起到预防龋齿的作用[25]。

3 茶色素的提取

3.1 溶剂浸提法

溶剂浸提法主要是根据茶色素在不同溶剂中溶解度的差异进行提取制备。常用的溶剂浸提法的工艺流程为：茶叶→水浸提→过滤→溶剂萃取→浓缩→冷冻干燥或喷雾干燥。该工艺提取茶色素，由于加热温度高，导致茶色素中多酚聚合，颜色加深。有学者采用不同比例的乙醇水溶液提取茶色素[26-28]，提取率得到提高，但是生产成本比较高、生产不稳定，产物中脂溶性杂质比较多。目前，多种新技术被应用于茶色素的提取，如：超声波辅助提取[28]、微波辅助提取[29]、恒温连续逆流多级浸提[30]。李大祥等[31]利用超声波提取红茶茶色素的研究结果：茶色素产品含咖啡碱1.77%、儿茶素32.58%、茶黄素24.72%、茶红素40.93%；杜苏萌等[32]利用微波辐射进行茶色素提取研究，表明通过调整微波辐射时间、功率和固液比[7 min、中火档、1∶20（g/mL）]可以有效提高茶色素提取率。目前，采用溶剂浸提法提取茶色素，不仅得率低、加工工序复杂，同时还需要添加有机溶剂进行萃取，在一定程度上存在安全上的潜在风险，不适宜企业进行批量工业化生产。据杨新河等[33]通过研究热水提取茶色素过程中液料比、温度和时间，优化提取工艺参数，提出普洱茶茶色素水提法的最佳工艺；茶色素作为多酚类物质及其氧化产物的混合物，组分复杂且性质差异较大，生产过程中分离纯化困难，进行系统的分离和提取需要进一步试验研究。

3.2 体外氧化法

根据茶色素的形成过程在体外进行模拟，即儿茶素→邻醌→茶黄素→茶红素→茶褐素，茶色素体外氧化制备法，按催化剂类型可分为酶促氧化制备法和化学氧化制备法，研究者对这2种方法都进行了研究，取得了很好的效果。然而这2种方法在形成机理上存在差异，但是都能得到茶色素类物质，体外氧化法可以通过一些条件的改变进行有目的的制备茶色素（如原料、催化剂、温度、时间等），可以高效地应用到工业化制备，是目前被广泛应用制备茶色素的方法。许多研究人员也对体外氧化法进行了研究，以萧伟祥等[34]的研究为代表，他运用酶促氧化法、化学氧化法和自动氧化法制备茶红色素，其中TFs和TRs1含量分别占茶色素总量的26.2%～30.4%和24.6%～26.4%；李立祥[35]对茶多酚酸性氧化形成茶色素进行了研究，采用茶多酚酸性氧化剂及双液相氧化系统，此系统制取茶色素可有效提高茶色素中茶黄素的含量，并对茶多酚双液相氧化体系制取茶色素的参数进行优化；屠幼英[36-37]采用固定化酶法制备茶色素，通过调整时间、制备环境和参与物质的比例，制得茶黄素总量和茶红素总量分别为78.94%和7.23%。吴红梅等[38]以茶酶液制取法、苹果酶液法、梨酶液法获得的多酚氧化酶制取茶色素，茶色素得率分别为31.35%、34.24%、11.46%，茶色素产品中TFs和TRs1的总含量分别为7.62%和8.98%；孔俊豪等[39-42]以茶鲜叶匀浆液为酶源，采用低温活性调控技术、动态—双向萃取技术酶促合成茶黄素，粗品纯度51.8%、制率达47%，树脂精制后纯度达78%。目前，部分茶色素体外氧化制备技术已在工厂得到转化和应用，体外模拟氧化法制备茶色素工艺简单、可控性强、方便快捷、成本低、周期短，有利于工业大批量生产，能满足目前市场的需求。

4 展望

目前，茶色素可用来替代传统色素的食品着色用途外，还被应用于医药等领域。据楼福庆等[43]研究认为，茶色素具有显著的抗凝、促进纤溶、防止血小板的粘附聚集、抑制动脉平滑肌细胞的增生以及防止家兔实验性动脉样硬化的作用，并无明显的负作用和毒性反应。在有关抗病毒的研究中，较为引人注目的是关于茶色素抗艾滋病毒的研究结果，表明茶色素对艾滋病毒（包括HIV-1）的逆转录酶以及各种细胞的DNA和RNA聚合酶活性有抑制作用[44-45]。随着对茶叶色素研究的逐步深入，不断探明茶叶色素的主要化学构成，充分揭示茶叶色素对人体的生理功效，必将促进茶色素应用市场的拓展和市场需求量的增加。今后，茶色素制备技术将不断朝着低碳、高效、无毒、低成本的生物制备方向优化发展。通过茶叶深度加工可实现茶资源的高值利用和推动我国茶产业的倍增式发展[46]，天然茶色素同其他茶叶功效成分的研究和应用必将具有广阔的前景。

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