主题:【资料】CNS_04.005_茶多酚

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邱欣颖
第1章茶多酚的理化性质

1.1 茶多酚的定义

茶多酚(Tea polyphenols, 简写为TP )又名抗氧灵、维多酚、防哈灵。?是茶中的主要化学成份,茶汤苦涩味和收敛味的贡献者, 也是一种新型的天然抗氧化剂[1],80年代初合成的抗氧化剂丁基羟基茴香醚(BHA), 2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT),叔丁基对苯二酚(TBHQ)等对人体健康均有潜在危害,而茶多酚非但对人体健康无害,还具有抗癌,抗衰老,抗辐射,消除人体自由基,降低血糖脂,防止心血管病,抑制肿瘤细胞等一系列特殊药理功能,因此在食品加工、保健、医药日用化工等领域有重要应用。

1.2茶多酚的结构与性质

1.2.1茶多酚主要成分的结构



1为儿茶素分子结构图

注:R=H,R=H,表儿茶素;R=OH,R=H,表没食子儿茶素;R=H,R=X,表儿茶素没食子酸脂;R=OH,R=X,表没食子儿茶素没食子酸脂。

茶多酚生化性质

茶多酚中的生化成分主要包括儿茶素、黄酮和黄酮醇、花青素和花白素、酚酸和缩酚酸等4类,这4类化合物都有多酚羟基的结构,其中儿茶素是茶多酚的主体成分,大约占茶多酚总量的70%,活性也最强。其次是黄酮和黄酮苷类,占茶叶千重的3%~4%。茶树中的花青素含量较低,约占千重的0.01%,紫芽茶中可以达到0.5%~1.0%,花白素占茶叶千重的2%~3%。酚酸和缩酚酸类占茶叶干重的1%~ 2%,活性相对较弱。[2]

1.2.3茶多酚的物理性质

茶多酚为淡黄至茶褐色略带茶香的水溶液、粉状固体或结晶,具有艰涩味,易溶于水、乙醇、乙酸乙酯,微溶于油脂。耐热性及耐酸性好,在pH2~7范围内均十分稳定。略有吸潮性,水溶液pH3~4。在碱性条件下易氧化褐变。遇铁离子生成绿黑色化合物。

1.2.4儿茶素

儿茶素为白色固体,易溶于热水、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、丙酮等溶剂,微溶于油脂,易吸潮,在pH值2~7条件下比较稳定,强酸、强碱、光照、高温和金属离子等环境下容易发生变化。儿茶素的结构包括A、B、C 3个基本核环,根据B环和C环上连接的基团和构型不同,儿茶素又有多个类型,茶叶中主要存在的儿茶素有8种:表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、表儿茶素(EC)、表儿茶素没食子酸酯(ECG)、表没食子儿茶素(EGC)、儿茶素(C)、没食子儿茶素(GC)、儿茶素没食子酸酯(CG)、没食子儿茶素没食子酸酯(GCG)。其中,EGCG含量最高,占儿茶素总量的70%左右,其分子结构中含有8个酚羟基,是活性最强的儿茶素。

1.2.5黄酮和黄酮苷类

黄酮和黄酮苷类为亮黄色结晶,难溶于水,易溶于甲醇、乙醇、冰乙酸、乙酸乙酯等有机溶剂,水溶液为绿黄色,对绿茶汤色影响较大。茶叶中的黄酮和黄酮苷类主要有山奈素、槲皮素、杨梅素、芸香苷、槲皮苷和山奈苷等。

1.2.6花青素与花白素

花青素的水溶性强于黄酮类,不同pH值条件下呈现的颜色也不同,酸性条件下呈红色,中性条件下呈紫色,碱性条件下呈蓝色。茶树中主要的花青素是飞燕草花青素和芙蓉花青素;花白素是无色的,茶树中的花白素主要有飞燕草花白素和芙蓉花白素。酚酸类多为白色结晶,易溶于水和含水乙醇,茶叶中的酚酸类主要有没食子酸、绿原酸、咖啡酸、对香豆酸等。[2]

第2章提取方法

2.1吸附分离提取法

茶叶→热水提取→浓缩→吸附柱吸附→解脱剂洗脱→茶多酚洗脱液减压蒸馏回收溶剂→真空干燥→粉状粗茶多酚(1)→水溶解成深液→乙酸乙酯提取减压蒸馏回收溶剂→真空干燥→粉晶态茶多酚
优点:产品质量高,避免使用有毒溶剂。缺点: 吸附柱投资较大。
2.2离子分离法
茶叶→热水提取→调pH为碱性→加金属离子(Zn*、AI*、 Ca2 等),沉淀茶多酚→稀酸溶解沉淀→乙酸乙脂萃取茶多酚→减压蒸馏回收溶剂→真空(冷冻喷雾)干燥→晶粉态茶多酚。
常用可溶性金属盐离子有Ca、Zn*、 Mg、AI”、 Ba、Fe 等,茶多酚和这些金属离子生成难溶化合物,采用沉淀法使之从浸液分离出来,再用酸溶沉淀使TP游离析出,其原理为:
(1) TP的沉淀
nR-OH+M→M(R-O)n↓+nH
(2)沉淀的溶解(酸溶 )
M(R-0)n+nH→nR-OH+M"

金属离子可循环使用。该法TP提取率可达10.5% ,纯度大于99.5% ,用AI*、Zn2、Ca最为理想,必须注意调节pH的碱性,以NaHCO溶液较为适宜。
这种方法的优点:溶剂用量少, 工艺简单,产品纯度高,但得率较低
2.3有机溶剂提取法
茶叶→有机溶剂(甲醇、乙醇、丙酮、乙醚等)萃取→减压蒸馏回收溶剂→加适量水,提取物溶解成水溶液→加石油醚或乙烷等,脱色素→加氯仿脱咖啡因(或不加石油醚,直接用氯仿脱色素及咖啡因)→加乙酸乙酯翠取茶多酚→减压蒸馏回收溶剂→真空干燥或冷冻干燥→粉晶态茶多酚。
优点是:茶多酚得率相应较高,色素、咖啡因分别脱除。便于提纯,精制,开展综合利用。缺点是:溶剂用量较大。
2.4鲜茶叶低温纯化酶提取法
鲜茶叶→低温冷冻干燥(或在常温下用酶抑制剂)纯化酶→非水溶剂提取→减压蒸馏回收溶剂加水溶解成水溶液→加絮凝剂沉降脱除色素,多糖,果糖,水解单宁等高分子物质→氯仿脱除咖啡因→乙酸乙脂提取茶多酚>减压蒸馏回收溶剂>真空干燥→粉晶态茶多酚。
优点是:得率高,但由于原料为鲜茶,需在茶场设厂生产。

第3章应用前景

现代医学研究证明:TP具有抗癌、抗突变.抗菌抗病毒、抗辐射.降压降血脂、防治龋齿、消臭、抗衰老、减肥和充当人体自由基的清除剂等功能。据有关部门研究证明,1毫克茶多酚清除对人机体有害的过量自由基的效能相当于9微克超氧化物歧化酶 (SOD),大大高于其他同类物质。茶多酚有阻断脂质过氧化反应,清除活性酶的作用。据日本奥田拓勇试验结果,证实茶多酚的抗衰老效果要比维生素E强18倍。

第4章茶多酚的应用

4.1保鲜剂

近年来,常用的保鲜方法多见于气调运输、冷链运输和真空包装。茶多酚对肉制品的保鲜报道在猪肉、鸡肉、牛肉、水产品中得到广泛应用,果蔬保鲜作用也相当明显,见表1。果蔬贮藏过程中,将茶多酚喷洒在果蔬表面,从而抑制病原菌,保证果蔬的新鲜度、色泽。付慧等[3]发现,茶多酚含量与抑菌呈正相关,能降低呼吸作用,保持果蔬的色泽。基于茶多酚的生理活性,研究者研究了茶多酚对黄瓜、龙眼等果蔬的作用。



4.1.1与肉制品

肉制品是人体所需优质蛋白质的主要来源,富含丰富的脂肪、蛋白质和其他营养元素,但肉制品在加工、运输及销售过程中极易腐败变质,因此通常需要采用保鲜剂保持其品质。保鲜剂按照来源可分为化学保鲜剂和生物保鲜剂,由于化学保鲜剂存在安全方面的隐患,生物保鲜剂引起越来越多的重视。生物保鲜剂是从植物、动物、微生物中提取的天然保鲜剂,具有无毒、无污染、易降解、不影响消化道菌落生长等优点,同时还具备一定的营养价值和保健功能。茶多酚作为一种广泛使用的生物保鲜剂,许多生理和药理实验表明它对人体无,毒、无副作用,是一种天然、高效、安全的抗氧化剂,可以广泛应用于肉制品的保鲜贮藏过程中[4-5]。应用的主要形式为将茶多酚与其他保鲜剂混合使用,延长鸡肉、鸭肉等制品的货架期。章薇等[6]采用0.025% Nisin+0.05%茶多酚十+2.0%香辛料提取物十0.02%VC复合保鲜剂对冷却鸡肉进行保鲜处理,有效延长冷却鸡肉的保鲜期至21d。高磊等[7]通过响应面法分析发现,采用0.786%牛至精油+0.164%茶多酚十+0.031% D-异抗坏血酸钠组成复合保鲜剂,可使冷鲜鸡肉的货架期由7d延长至12d。曹宏等[8]研究表明,0.3 mg/mL茶多酚+0.2 mg/mLD-异抗坏血酸钠复合液辅以辐照处理,能够有效延长冷鲜鸡肉的保质期。马培忠[9]研究茶多酚涂抹耦合气调包装对鸡肉品质的影响,结果表明,在0~4C条件下,0.03%茶多酚+气调包装能够有效控制鸡肉的TVB-N含量,减缓鸡肉降解速率,使鸡肉的pH值、TBA值和菌落总数较低,有利于提升鸡肉的保鲜效果。李娜等[10]通过正交试验研究鸡丁的保鲜,发现0.05% Nisin+4.00%乳酸钠+0.02%茶多酚+0.01 %那他霉素组合可以延长4C条件下贮藏鸡丁的货架期至15d,菌落总数、TVB-N含量、感官品质均与对照组差异显著。曾亮[11]研究儿茶素(主 要是EGC和EGCG)对鸭肉的保鲜作用,从抗氧化和抑菌两方面做了系统的研究,结果表明:儿茶素能够降低MDA水平,提高T-AOC能力;在鸭肉贮藏期间能够抑制细菌增殖,因此儿茶素不仅能从抗氧化方面改善鸭肉肉色、保鲜和延缓肉的氧化,还能从微生物方面抑制细菌增殖,达到保鲜效果。施帅等[12]研究表明,辐照十+0.1%茶多酚处理盐水鸭,真空包装25C贮藏,产品保质期可达60d。仝团团等[13]研究表明,0.1%茶红素+0.1%脂溶性茶多酚对酱鸭既有很好的护色作用,还能在20C、50%相对湿度下延长酱鸭的货架期至88d。通过茶多酚与其他保鲜剂混合使用的方法,能够显著延长禽类肉制品的保鲜期,提高禽类肉制品的经济价值。

4.1.2与蔬菜瓜果

瓜果蔬菜都是属于有机生命的一部分,在被采摘运输过程中仍然在进行呼吸作用。这些植物一直持续呼吸作用,但是经过运输后到达存储地点后,由于储存方式.气温因素及环境因素的影响会对食品本身的呼吸作用产生影响。其中采摘手法的不同,对于果蔬营养价值和使用价值也有着直接的关系。因此,采用科学合理采摘手法、运输手段及存储方式都可以降低果蔬营养成分的流失,提高果蔬的使用价值。著名学者曾采用茶多酚对果蔬进行存储研究发现,茶多酚可以有效的减弱果蔬的呼吸作用,减少营养成分的流失,通过研究得出茶多酚可以被有效的利用到果蔬的运输与存储中,提高果蔬的利用价值。

4.1.3与水产品

茶多酚用于水产品保鲜,能有效抑制鱼肉脂质氧化、总挥发性盐基氮( Total Volatile Basic Nitrogen,TVB-N)值和菌落总数的升高,延缓其腐败变质[14-15]。目前已有相关研究学者开展了茶多酚单独用于水产品保鲜的研究。其中,田光娟[16]研究得出,25g/L茶多酚能有效抑制鲫鱼鱼片的脂肪氧化,使鲫鱼鱼片的冷藏货架期达18d;蓝蔚青等[17]实验发现,6.0g/L茶多酚保鲜液浸渍处理带鱼,能使其冷藏期间的二级鲜度货架期至少延长3d;Jia等[18]研究结果显示,5g/L茶多酚处理可延长鲢鱼鱼片冷藏货架期4d;鞠健等[19]研究得出,2g/L茶多酚处理可明显抑制鲈鱼冷藏期间K值、TVB-N值和表面疏水性的升高,较好地保持其鲜度,抑制肌原纤维蛋白氧化;程荻等[20]研究显示,1g/L茶多酚处理能较好地改善鲢鱼鱼糜制品冷藏期间的综合品质; Xu等[21]研究表明,儿茶素作为茶多酚的主要成分,20g/L儿茶素处理在超冷和冷藏条件下均能有效地延缓草鱼鱼片的软化,且处理后的鱼片硬度值比对照组分别提高了72.6%和75.8%。茶多酚处理不仅在冷藏条件下可表现出良好的保鮮效果,同时在冻藏条件下也可发挥其作用徐倩等[22]研究表明,2 g/L 茶多酚处理能明显延缓鲡鱼在微冻贮藏期间的TVB-N值和硫代巴比妥酸(Thiobarbituric acid, TBA)值的升高,延缓品质劣变;Luan等[23]研究表明,6.0g/L茶多酚结合超冷(-3C)处理可抑制带鱼在冻藏期间的脂质氧化和微生物的生长,延缓其腐败进程;吴圣彬等[24]研究显示,带鱼经6.0g/L茶多酚浸渍处理后,其在-18C冻藏期间的各项指标均优于空白对照组。

4.2.抗氧化剂

茶多酚作为食品抗氧化剂,目前已有研究将茶多酚用于粮食制品中,糖果、饼干、蛋糕、月饼、方便面、奶粉、大米淀粉等产品中加入茶多酚可以抑制细菌生长,起到延长货架期的效果。脂溶性茶多酚能大大提高金华酥饼的货架期,研究表明,添加量为0.5g/kg的茶多酚处理的金华酥饼,在40C、70%湿度的环境条件下货架期由14d延长至64d,推测在20C、70%湿度的环境条件下货架期可由56d延长至256d[25]。茶多酚添加到淀粉、面团、糕点等粮食制品中也能改善其性质。

4.2.1与面食

试验通过测定DPPH自由基清除率和ABTS自由基清除率,表征面条样品的体外抗氧化性能。由图2、3可知,随着茶多酚添加量的增加,生/熟面条样品的抗氧化活性逐渐增强,且少量添加茶多酚即可显著提高样品的自由基清除率。与对照组相比,当茶多酚添加量为0.5%时,生面条DPPH和ABTS自由基清除率均提高了1.5倍;当茶多酚添加量达到1.0%时,生面条DPPH自由基清除率提高了3.4倍,ABTS自由基清除率提高了1.8倍。同时,与生面条相比,熟面条样品的自由基清除率降低,抗氧化活性减弱,这可能是由于蒸煮过程中部分茶多酚溶解至水中,造成了样品中抗氧化成分的流失。[26]



2 茶多酚添加量对面条DPPH自由基清除率的影响3茶多酚添加量对面条ABTS自由基清除率的影响

4.2.2与肉类预制调理食品

茶多酚应用在肉类预制调理食品中,可抑制脂肪氧化、蛋白氧化,保持食品感官品质及理化性质。肉类的蛋白质氧化不仅影响其感官质量,也会影响其加工特性,持水性及口感。肌原纤维蛋白是肉类中主要的蛋白质,其氧化对肉制品品质密切相关。在氧化条件下加入质量浓度为0、0.02、0.2、1.0mg/mL茶多酚,研究其对猪肉肌原纤维蛋白理化和凝胶特性的影响。结果表明,氧化处理后,随着茶多酚质量浓度的增加,蛋白质游离巯基和内源色氨酸荧光强度逐渐增加,凝胶保水性呈升高趋势,自由水含量显著降低,提高了蛋白质凝胶保水性[27]。MITSUMOTO 等[28]将儿茶素和VC加入到生的牛肉、鸡肉馅饼和熟的牛肉、鸡肉.馅饼中,研究生、熟牛肉、鸡肉馅饼冷藏过程中感官品质、颜色、脂质氧化等变化情况。结果表明,儿茶素的抗氧化能力大于V。张健凯等[29]的腌制猪肉模型实验同样表明了茶多酚抑制脂肪氧化能力强于V。的结果,且500、800 mg/kg的茶多酚相对于300mg/kg的茶多酚与对照组差异显著。另外,MUSTAFA[30]的研究表明,在绞碎牛肉中添加1%~2%的绿茶提取物可以减少脂肪氧化,并通过降低冷却后肌红蛋白的形成来稳定肉的颜色。FAN等[31]“研究的茶多酚对猪肉香肠品质和货架期的影响实验表明,0.03%茶多酚处理组在菌落总数、pH值、硫代巴比妥酸、感官特性等方面均优于对照组。WANG等[32]“用1%的茶多酚、壳聚糖和山梨酸钾分别对冷却羊肉进行涂膜保鲜。结果发现,茶多酚涂抹保鲜的冷却羊肉在大肠菌群总数、挥发性盐基氮等指标都优于壳聚糖和山梨酸钾涂膜,可以使羊肉的保质期延长7d左右。由此可见,茶多酚在肉类预制调理食品中的抗氧化效果明显,并在一定浓度范围内,抗氧化作用随浓度增加而增加,从而延长肉类预制调理食品的贮藏时间。

4.2.3与调味品

复合调味品因风味良好,受到消费者欢迎,但因其使用时间较长,油脂、蛋白质等成分容易发生氧化反应,从而影响调味品品质。宋照军等[33]研究了一种怪味方便复合调味酱,其最佳配方为盐2%、芝麻酱25%、豆瓣酱25%、醋19%、糖14%、葱1.5%、姜1.5%、蒜2%、花椒粉2% ,色拉油8%、山梨酸钾0.5g/kg、茶多酚0.1g/kg。经过热处理后调配,再采用真空软包装灭菌,37 C下经过5 d保温实验,结果表明,产品符合商业无菌要求和相关质量标准。杜弘坤[34]等对一种大红袍红汤火锅底料的抗氧化剂进行了优化,其最适添加组合为D-异抗坏血酸钠0.782%o,茶多酚提取物0. 067%o,乙二胺四乙酸0. 055%0,柠檬酸0.513%0。茶多酚的应用,增加了复合调味品的抗氧化性能,而复合调味品的开发,适应了预制调理食品的发展,为各种专用菜提供了调味品,方便又美味。

4.2.4与油脂

因氧化而引起的油脂老化和酸败严重影响油脂质量,研究表明,茶多酚实验于油脂中能够抑制氧化作用。高浩祥等[35]研究了茶多酚在油炸过程中对马铃薯片品质及其贮藏稳定性的影响。结果表明,茶多酚对连续油炸过程中马铃薯片感官品质及硬度值的下降具有抑制作用,能够增加油炸马铃薯片的贮藏稳定性,平均货架期能够延长8d。初步分析,茶多酚在油炸过程中对油脂品质的保护作用是其能够提高马铃薯片品质的重要原因。BAO[36]等制备了天然抗氧化剂茶多酚壳聚糖纳米粒并将其加入明胶膜中,将经改性后的明胶膜应用实验于鱼油中,发现能显著提高明胶膜的抗氧化性,鱼油的氧化也被延缓。

4.3护色剂

食品颜色的改变多由色素的氧化所引起,TP对色素的稳定具有一定功效。TP溶液浓度0.006%时可防止胡萝卜素因氧化而退色;用于海产品可很好地保持其鲜红色,比传统的VC-Na效果好;用TP处理火腿切片,精肉与肥膘的色泽诱人,外观有鲜度。笔者通过研究发现,切片火腿经TP处理后,感官审评结果表明火腿肌肉层呈玫瑰红色,肥膘层为乳白色,整片火腿色泽诱人,而对照组肌肉层色泽暗褐,肥漂层色泽发黄。此外,TP还可作清凉饮料的保香和保色剂[37、38]。食品色泽理论认为,在色.香、味等诸感官品质中,色泽尤为重要。鲜艳而真实的色泽给食品带来美感,引起人们强烈的食欲和购买欲,因而食品色素稳定剂是食品工业中不可缺少的添加剂。TP由于护色效果显著而具有广阔应用前景。

4.3.1与肉制品

茶多酚对腊肉、香肠等再加工肉制品也有较好的保鲜和护色效果,茶多酚还可以阻止香肠、罐头和腊肉等肉制品中亚硝胺的形成。腊肉中添加0.1%的茶多酚能抑制酸价和过氧化值,肉色呈玫瑰红色,而对照组呈黄色,对腊肉的保鲜效果好。香肠中添加0.03%的茶多酚对香肠的菌落总数、乳酸菌数、pH值,以及色泽和感官品质等方面具有较好的改善效果,茶多酚对乳化肠的护色效果优于亚硝酸钠和异抗坏血酸钠。添加0.3%~0.4%的茶多酚能降低鸭肉发酵香肠的氧化速度,使鸭肉发酵香肠的色泽更好,对酱鸭也有较好的护色效果,且能延长保质期至88d。金华火腿中添加茶多酚,储藏8个月后发现,过氧化值抑制率为21%~29%,丙二醛的抑制率为52%~68%,对肉色、香气和滋味均有改善,还能抑制亚硝酸盐的生成。添加量为0.150~0.225g/kg茶多酚处理的牛肉棒和手撕牛肉,酸值和过氧化值均低于对照,可改善其亮度,起到较好的护色效果。茶多酚处理机械去骨鸡,可降低己酸的产生量和过氧化值[39、40]。

4.4除臭剂

茶多酚还是一-种天然的除臭剂,可以去除豆腥味、鱼腥味等食物异味,对烟臭、酒臭和蒜臭味的消除效果也较好,消除率达到90%以上。茶多酚用于糖果、口香糖、漱口水和牙膏等产品中能消除口腔异味,含茶多酚的口香糖比普通口香糖的除臭能力高10倍。口臭主要成分是挥发性硫化物和含氮化合物,茶多酚中的儿茶素和类黄酮物质具有消臭作用,用于口香糖中能抑制甲硫醇等成分生成,抑制口腔内细菌的生长,促进唾液分泌,抑制口臭的效果强于叶绿酸铜钠,食用2h后,基本感觉不到口臭、烟草臭和调味料等引起的口臭。茶多酚还是甲醛、丙烯醛等的捕获器,能吸收食品、空气、木板中的此类有害成分。有研究将海豹油脂中加人绿茶和红茶提取液,发现储存一段时间后,脂质过氧化产物乙醛、丙醛、丙二醛、乙烯醛等含量降低。茶多酚加入香烟中,可减少香烟自由基产生,防止肺部细胞损伤[41]。

4.4.1与口香糖

茶叶中多酚类物质都具有a-苯并吡喃的苯基碳架,具有很强的杀菌和除臭作用。日本研制的含茶多酚的口香糖,不仅能杀灭口腔中的细菌,而且还能驱除烟味葱蒜味及口臭另外还用茶多酚来除去畜肉(特别是羊肉)谷类鱼肉炼制品,畜肉腊肠、浓缩果汁、蔬菜罐头等的异味,并且添加量在百分之零点几效果就很明显[42]。

第5章前景展望

茶多酚作为天然的抗氧化剂、保鲜剂和食品添加剂,具有绿色、环保、安全和健康等优点,随着人们对食品安全问题的关注度提高,茶多酚在食品中的应用也会越来越广泛。近几年,关于茶提取物的研究方向从提取分离制备为主逐步发展为以终端产品研发为主,衍生出丰富多彩的各类添加茶多酚的产品,如糕点、糖果、冰激凌.面条等茶多酚食品,用于肉制品、水产品、果蔬等食品中保鲜的茶多酚产品,以茶多酚为主要原料的药物、保健品和膳食补充剂等。目前,我国茶多酚的制备生产与食品应用已经积累了--定的研究基础,且相关食品的开发呈现功能化、时尚化、多样化的特点,但市场化推广还在起步阶段,相信不久的将来,茶多酚在食品中的应用将会爆发式增长。

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