專利名稱：兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑的制備法及使用法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精細(xì)化工領(lǐng)域。具體的說，本發(fā)明涉及一種茶葉兒茶素類物質(zhì)純化過 程中兒茶素類物質(zhì)專用吸附劑的制備方法及其使用方法。
背景技術(shù)：
兒茶素類物質(zhì)是茶葉提取物的重要組分，具有淬滅自由基、抗氧化、抗衰老、抗輻 射、抗癌防癌、抗菌消炎等多種生理功效，在功能食品和醫(yī)藥開發(fā)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。 普通茶葉提取物中，均含有相當(dāng)數(shù)量的咖啡因等雜質(zhì)，而咖啡因具有引起失眠和誘發(fā)流產(chǎn) 等不良作用。因此，有效去除茶葉提取物中的咖啡因等雜質(zhì)是目前茶學(xué)研究的重要內(nèi)容之
ο目前，從茶葉提取物中去除咖啡因等雜質(zhì)并獲取兒茶素類物質(zhì)的方法主要有機溶 劑脫除法、離子沉淀結(jié)合溶劑轉(zhuǎn)溶法、超臨界流體萃取法、吸附分離法等。在這些方法中，吸 附分離法具有功效高、適合連續(xù)化和規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)點，是目前最重要的獲取高純度兒茶 素類的方法之一。該法主要利用吸附劑對咖啡因和兒茶素類物質(zhì)具有不同的選擇性吸附性 能，并通過吸附和解吸等作用來去除咖啡因和富集兒茶素類物質(zhì)。吸附劑的選擇性吸附能 力和吸附容量是影響生產(chǎn)功效的重要因素。目前可供生產(chǎn)上選用的吸附劑主要有大孔樹 脂、聚酰胺樹脂、葡聚糖凝膠、木質(zhì)纖維素等。其中，大孔樹脂具有較好的物理性狀，表現(xiàn)為 機械強度較高、吸水膨脹率較小，但是該吸附劑對兒茶素類的飽和吸附量一般小于160毫 克/克，而且兒茶素類vs.咖啡因的吸附選擇系數(shù)小于1 ；葡聚糖凝膠不僅吸附量較小，而 且吸水膨脹能力強，通?？梢晕?倍以上的水分，粒子剛性不強，不適于多次重復(fù)使用； 木質(zhì)纖維素具有較高的兒茶素類vs.咖啡因吸附選擇系數(shù)，一般可達到3-4，但是其對兒茶 素類物質(zhì)的飽和吸附量較低，一般不超過150毫克/克；聚乙烯吡咯烷酮雖然對兒茶素類 有較高飽和吸附量，最高可超過400毫克/克，但是該吸附劑吸水膨脹性強(超過250% )、 剛性不足、而且吸附在該吸附劑上的兒茶素類物質(zhì)也較難解吸下來，同時洗脫液在吸附劑 中的流速很小，在這些問題解決之前，該吸附劑很難應(yīng)用于生產(chǎn)；聚酰胺樹脂對兒茶素類的 飽和吸附量(190毫克/克左右)以及兒茶素類vs.咖啡因吸附選擇系數(shù)(20左右)均較 大，物理性狀和解吸附特性也較優(yōu)，是目前較合適的兒茶素類吸附劑候選者，但是該吸附劑 對兒茶素類物質(zhì)的飽和吸附量仍然未達到大面積推廣應(yīng)用的理想狀態(tài)?？梢?，現(xiàn)有吸附劑 或存在吸附量小、或存在吸附選擇性不強、或存在物理性狀差、或解吸附困難等問題，迫切 需要開發(fā)一些物理性狀優(yōu)、兒茶素類物質(zhì)吸附量高、兒茶素類vs.咖啡因吸附選擇系數(shù)大、 洗脫容易的兒茶素類吸附劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種茶葉兒茶素類物質(zhì)純化過程中兒茶素 類物質(zhì)專用吸附劑的制備方法。該方法制備的吸附劑對兒茶素類物質(zhì)具有吸附量大、選擇 性高、物理性質(zhì)優(yōu)等特點。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑的制備方 法，依次包括以下步驟1)、前處理將試劑進行去除阻滯劑或純化處理，得處理后試劑；試劑為N-乙烯基吡咯烷酮 (NVP)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)和偶氮二異丁腈(AIBN)；2)、聚合將色譜純乙腈(ACN)和處理后試劑在真空密封容器內(nèi)于60 80°C聚合6 M小 時；色譜純乙腈N-乙烯基吡咯烷酮乙二醇二甲基丙烯酸酯偶氮二異丁腈= 190 1 30 1 10 0.1 0.3的摩爾比；3)、粉碎將步驟幻所得的聚合物碾壓粉碎后過篩，得聚合物顆粒；4)、洗滌將聚合物顆粒浸泡于乙醇和濃鹽酸組成的混合液中，所述乙醇與濃鹽酸的體積比 為9 0.8 1.2，將上述酸洗后的聚合物顆粒以清水洗滌至中性；接著將上述洗滌至中性的聚合物顆粒置于濃度為0. 8 1. 2摩爾/升的氫氧化鈉 溶液中浸泡，將上述堿洗后的聚合物顆粒以清水洗滌至中性；最后烘干，得兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑。作為本發(fā)明的兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑的制備方法的改進步驟4)為將聚 合物顆粒于攪拌狀態(tài)下浸泡于乙醇和濃鹽酸組成的混合液中，浸泡時間為10 14小時；將 洗滌至中性的聚合物顆粒于攪拌狀態(tài)下置于濃度為0. 8 1. 2摩爾/升的氫氧化鈉溶液中 浸泡，浸泡時間為10 14小時。作為本發(fā)明的兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑的制備方法的進一步改進步驟2) 為將色譜純乙腈和處理后試劑加入安瓿瓶中，充分混合后得混合物；通高純氮氣5 15 分鐘以去除混合物中的空氣，安瓿瓶抽真空后將安瓿瓶密封，然后置于恒溫振蕩水浴鍋中 于60 80V聚合6 24小時。作為本發(fā)明的兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑的制備方法的進一步改進步驟3) 為將步驟2、所得的聚合物碾壓粉碎后過40 80目的篩。本發(fā)明還同時提供了利用上述任意一種方法制備而得的兒茶素類物質(zhì)純化專用 吸附劑的使用方法，包括如下步驟1)、于15 35°C將茶葉提取物配成水溶液，每升水溶液中含2. 5 15. Og的茶葉 提取物；將所述水溶液離心，取上清；該系列濃度茶葉提取物溶液(即上述水溶液)的酸度 一般為 ρΗ4· 2-6. 0 ；2)、將兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑放入水中浸泡，然后以抽濾方式去除兒茶素 類物質(zhì)純化專用吸附劑表面的水分，得處理后吸附劑；3)、將處理后吸附劑放入步驟1)所得的上清中于15-60°C振蕩10 14小時；兒 茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑與上清的用量比為lg/40 60ml ；離心，得吸附后吸附劑和吸 附后上清液；4)、將上述吸附后吸附劑放入乙醇水溶液中進行振蕩解吸，離心，所得的解吸液中含有兒茶素類物質(zhì)。在本發(fā)明的兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑的制備方法中步驟1)的前處理為常 規(guī)方法，即根據(jù)各個試劑的使用說明進行操作即可。在本發(fā)明的兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑的使用方法中茶葉提取物中的兒茶素 類總量40 70%，咖啡因含量4 14%。發(fā)明人在發(fā)明過程中進行如下的聚合物特性分析和優(yōu)選稱取以不同比例ACN、 NVP, EGDMA和AIBN組合獲得的多種洗滌干燥后的聚合物顆粒各1克，分別加水10毫升充 分浸泡后，以抽濾方式去除聚合物顆粒表面水分，將處理后聚合物置于50毫升經(jīng)離心處理 的茶葉提取物水溶液中，并于15 60°C水浴中振蕩12小時，以液相色譜儀(HPLC)分析吸 附前茶提取物水溶液和添加聚合物顆粒吸附后溶液上清液中的兒茶素類和咖啡因含量，獲 得聚合物顆粒對兒茶素類吸附量和選擇性系數(shù)；通過聚合物顆粒對兒茶素類物質(zhì)吸附量和 選擇性系數(shù)及聚合物顆粒比表面積等物理特性比較，優(yōu)選獲得比表面積大于0. 75平方米/ 克、吸水膨脹率小于210%、對兒茶素類飽和吸附量大于280毫克/克、兒茶素類vs.咖啡 因吸附選擇性系數(shù)超過13的聚合物顆粒。由此確定了優(yōu)化后的聚合物顆粒制備方法為將 ACN、NVP、EGDMA 和 AIBN 按摩爾比 190/ (25. 5 29. 4) /(4. 5 ~ 0. 6) / (0. 18 0. 24)充分 混合，通高純氮氣8 12分鐘，并抽真空密封，然后于60 80°C條件下振蕩聚合10 14 小時；將聚合物粉碎、篩分取40 80目顆粒物，經(jīng)酸洗、堿洗和烘干，即可獲得用于茶葉提 取物中純化兒茶素類物質(zhì)的專用吸附劑。采用本發(fā)明方法的制備而得的兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑，具有如下優(yōu)點1、吸水膨脹率小于210%、比表面積大于0. 75平方米/克、剛性強等良好物理性
狀，可重復(fù)使用。2、對兒茶素類物質(zhì)飽和吸附量大于280毫克/克，兒茶素類vs.咖啡因吸附選擇 性系數(shù)超過13。3、解吸附條件溫和徹底。
具體實施例方式實施例1、一種兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑的制備方法，依次進行以下步驟1)、前處理將市售N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)在真空度為0. 095兆帕條件下進行減壓蒸餾，除 去阻聚劑，收集122°C餾分。得處理后NVP。將市售乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)與等體積的1摩爾/升NaOH混合并置于 分液漏斗中，劇烈攪動，靜置并加入相當(dāng)于混合溶液質(zhì)量5%的食鹽加速分層，去除下層溶 液；將等體積的飽和食鹽水(相對于EGDMA而言)加入盛有EGDMA的分液漏斗中，并劇烈攪 動，靜置直到EGDMA與食鹽水分層，去除水溶液層；最后將EGDMA倒入錐形瓶中，放入相當(dāng)于 EGDMA質(zhì)量10%的無水硫酸鎂，攪動，放入冰箱中靜置過夜(12小時)；濾紙過濾硫酸鎂，得 純化后的EGDMA，即處理后EGDMA。將偶氮二異丁腈(AIBN)不斷加入預(yù)熱的質(zhì)量濃度95%甲醇(60°C )中，并不斷攪 拌，直至不再溶解，趁熱抽濾后，置于4°C冰箱中冷卻重結(jié)晶，并通過過濾方式得到晶體，在 真空干燥器中陰干。得處理后AIBN。
2)、聚合將市售色譜純乙腈(ACN)以及上述處理后的NVP、EGDMA和AIBN按摩爾比 190/25. 5/4. 5/0. 18加入安瓿瓶中，并充分混合成混合物，通高純氮氣10分鐘以去除混合 物中的空氣，抽真空后將安瓿瓶密封，然后置恒溫振蕩水浴鍋中于60°C條件下聚合12小 時。3)、粉碎上述步驟幻的聚合結(jié)束后，敲碎安瓿瓶，獲得塊狀固體(即聚合物)，碾壓粉碎后 過篩，獲得40-80目的聚合物顆粒。4)、洗滌將步驟3)所得的100克聚合物顆粒置于IL由乙醇和濃鹽酸(10摩爾/升)按照 體積比9 1混合而成的溶液中，浸泡12小時并不時攪拌，以過濾方式去除溶液，將上述酸 洗后的聚合物顆粒以清水洗滌至中性。接著將上述洗滌至中性的聚合物顆粒置于1升濃度為1摩爾/升的氫氧化鈉溶液 中，浸泡12小時并不時攪拌，同樣以過濾方式去除堿溶液，并將上述堿洗后的聚合物顆粒 以清水洗滌至中性，于60°C下烘干。得兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑。實驗1、將實施例1所得的兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑進行如下步驟的實驗1)、稱取實施例1所得的兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑5克，用比表面積儀進行吸 附劑比表面積分析；另取5g，加水50毫升充分浸泡后，然后以抽濾方式去除兒茶素類物質(zhì) 純化專用吸附劑表面的水分，對吸水處理后的吸附劑進行吸水膨脹率測定。2)、將市售茶葉提取物(兒茶素類總量40-70%，咖啡因含量4-14%，)配成 2. 5-15% (W/V)系列濃度的水溶液，即，每升水溶液中含2. 5-15. Og的茶葉提取物；將上 述水溶液經(jīng)離心(6000轉(zhuǎn)/分鐘，20分鐘)，取上清；該系列濃度茶葉提取物溶液酸度為 pH4. 2-6. O03)、將上述步驟1)吸水處理后的吸附劑(相當(dāng)于干重1. Og)放入50毫升茶葉提 取物水溶液的上清中，于15 35°C水浴中振蕩12小時。4)、采用離心方式(6000轉(zhuǎn)/分鐘，20分鐘)分離，得吸附后吸附劑和吸附后上清液。5)、以液相色譜儀(HPLC)分析吸附前茶提取物水溶液和添加聚合物顆粒吸附后 溶液上清液中的兒茶素類和咖啡因含量，按照公式Q = (C1-C2) XV/M(Q為吸附劑對某類物 質(zhì)的吸附量，C1和C2分別是吸附前、后溶液中某類物質(zhì)的濃度，V為試驗溶液的體積，M為吸 附劑的干重)、KA/B = (Qa/Ca) / (Qb/Cb) (Ka/b為物質(zhì)Avs.物質(zhì)B的吸附選擇系數(shù)，A和Ca分別 為吸附后物質(zhì)A在吸附劑和溶液中的濃度，％和Cb分別為吸附后物質(zhì)B在吸附劑和溶液中 的濃度)計算該吸附劑對兒茶素類物質(zhì)的吸附量以及兒茶素類vs.咖啡因吸附選擇系數(shù)。6)、將步驟4)中獲得的吸附后吸附劑放入25ml體積比為80%的乙醇水溶液(乙 醇水=8 2的體積比)，在15-35°C條件下振蕩解吸2小時，采用離心方式分離吸附劑 和解吸液；將解吸1次后的吸附劑再次以25ml體積比為80%的乙醇水溶液于15_35°C條件 下振蕩解吸2小時，并采用同樣離心方法分離吸附劑和解吸液，將兩次解吸液合并，以HPLC 分析解吸液體中的兒茶素類物質(zhì)含量，按照公式DS(%) = (Cd*Vd)*100AQ*M) (DS為某類 物質(zhì)的解吸比例，Cd和Vd分別為解吸液中某類物質(zhì)的濃度和解吸液的體積，Q為洗脫前吸附劑中某類物質(zhì)的吸附量，M為吸附劑干重)計算解吸附比例。實驗結(jié)果顯示，該聚合物顆粒(即，實施例1所得的兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附 劑)比表面積為0. 8平方米/克、吸水膨脹率為130%，對兒茶素類的飽和吸附量為298毫 克/克、兒茶素類對咖啡因的吸附選擇性系數(shù)為16. 2 ；80%乙醇對吸附在吸附劑上的兒茶 素類物質(zhì)的解吸附比例為95%。注吸附選擇系數(shù)是表征吸附劑吸附選擇特性，如果Avs. B選擇系數(shù)越高，說明吸 附劑更容易吸附物質(zhì)A，而不容易吸附物質(zhì)B，不管溶液中A和B的濃度如何。實施例2、一種兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑的制備方法，依次進行以下步驟1)、前處理同實施例1。2)、聚合將市售色譜純乙腈(ACN)以及處理后的NVP、E⑶MA和AIBN按摩爾比 190/28. 5/1. 5/0. 2加入安瓿瓶中，并充分混合成混合物，通高純氮氣10分鐘以去除混合物 中的空氣，抽真空后將安瓿瓶密封，然后置恒溫振蕩水浴鍋中于60°C條件下聚合12小時。步驟3)的粉碎和步驟4)的洗滌同實施例1。實驗2、將實施例2所得的兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑替代實施例1所得的兒茶 素類物質(zhì)純化專用吸附劑，其余內(nèi)容同實驗1。實驗結(jié)果顯示，該聚合物顆粒(實施例2所得的兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑) 比表面積為0. 9平方米/克、吸水膨脹率為巧4%，對兒茶素類的最大吸附量為342毫克/ 克、兒茶素類對咖啡因的吸附選擇性系數(shù)18. 2 ；80%乙醇對吸附在吸附劑上的兒茶素類物 質(zhì)的解吸附比例為93%。實施例3、一種兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑的制備方法，依次進行以下步驟1)、前處理同實施例1.2)、聚合將市售色譜純乙腈(ACN)以及處理后的NVP、E⑶MA和AIBN按摩爾比 190/29. 4/0. 6/0. 24加入安瓿瓶中，并充分混合，通高純氮氣10分鐘以去除混合物中的空 氣，抽真空后將安瓿瓶密封，然后置于恒溫振蕩水浴鍋中于70°C條件下聚合12小時。步驟3)的粉碎和步驟4)的洗滌同實施例1。實驗3、將實施例3所得的兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑替代實施例1所得的兒茶 素類物質(zhì)純化專用吸附劑，其余內(nèi)容同實驗1。試驗結(jié)果顯示，該聚合物顆粒(實施例3所得的兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑) 比表面積為0. 95平方米/克、吸水膨脹率為178%，對兒茶素類的最大吸附量為458毫克/ 克、兒茶素類對咖啡因的吸附選擇性系數(shù)為19. 5 ；80%乙醇對吸附在吸附劑上的兒茶素類 物質(zhì)的解吸附比例為92%。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個具體實施例。顯然，本發(fā) 明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容 直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑的制備方法，其特征是依次包括以下步驟1)、前處理將試劑進行去除阻滯劑或純化處理，得處理后試劑；所述試劑為N-乙烯基吡咯烷酮、 乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二異丁腈；2)、聚合:將色譜純乙腈和處理后試劑在真空密封容器內(nèi)于6(T80°C聚合614小時；所述色譜純乙腈N-乙烯基吡咯烷酮乙二醇二甲基丙烯酸酯偶氮二異丁腈=190 Γ30 :Γιο :0. Γο. 3 的摩爾比；3)、粉碎將步驟2)所得的聚合物碾壓粉碎后過篩，得聚合物顆粒；4)、洗滌將聚合物顆粒浸泡于乙醇和濃鹽酸組成的混合液中，所述乙醇與濃鹽酸的體積比為 9:0. 8^1. 2，將上述酸洗后的聚合物顆粒以清水洗滌至中性；接著將上述洗滌至中性的聚合物顆粒置于濃度為0. 8^1. 2摩爾/升的氫氧化鈉溶液中 浸泡，將上述堿洗后的聚合物顆粒以清水洗滌至中性；最后烘干，得兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑的制備方法，其特征是所述 步驟4)為:將所述聚合物顆粒于攪拌狀態(tài)下浸泡于乙醇和濃鹽酸組成的混合液中，浸泡時間為 10 14小時；將所述洗滌至中性的聚合物顆粒于攪拌狀態(tài)下置于濃度為0. 8^1. 2摩爾/升的氫氧化 鈉溶液中浸泡，浸泡時間為1(Γ14小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑的制備方法，其特征是 所述步驟2)為將色譜純乙腈和處理后試劑加入安瓿瓶中，充分混合后得混合物；通高純 氮氣5 15分鐘以去除混合物中的空氣，安瓿瓶抽真空后將安瓿瓶密封，然后置于恒溫振蕩 水浴鍋中進行聚合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑的制備方法，其特征是所述 步驟3)為將步驟2)所得的聚合物碾壓粉碎后過4(Γ80目的篩。
5.如權(quán)利要求廣4中任意一種方法制備而得的兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑的使用 方法，其特征是包括如下步驟1)、于15 35°C將茶葉提取物配成水溶液，每升水溶液中含2.5^15. Og的茶葉提取物； 將所述水溶液離心，取上清；2)、將兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑放入水中浸泡，然后以抽濾方式去除兒茶素類物 質(zhì)純化專用吸附劑表面的水分，得處理后吸附劑；3)、將處理后吸附劑放入上清中于15-60°C振蕩1(Γ14小時；所述兒茶素類物質(zhì)純化專 用吸附劑與上清的用量比為lg/4(T60ml ；離心，得吸附后吸附劑和吸附后上清液；4)、將所述吸附后吸附劑放入乙醇水溶液中進行振蕩解吸，離心，所得的解吸液中含有 兒茶素類物質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑的制備方法，依次包括以下步驟1)前處理將試劑進行去除阻滯劑或純化處理；2)聚合將色譜純乙腈和處理后試劑在真空密封容器內(nèi)于60~80℃聚合；3)粉碎將所得的聚合物碾壓粉碎后過篩，得聚合物顆粒；4)洗滌將聚合物顆粒依次進行酸洗、堿洗和烘干，得兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑。本發(fā)明還同時提供了該兒茶素類物質(zhì)純化專用吸附劑的使用方法。采用本發(fā)明方法制備而得的吸附劑對兒茶素類物質(zhì)具有吸附量大、選擇性高、物理性質(zhì)優(yōu)等特點。
文檔編號B01J20/30GK102134298SQ20111000366
公開日2011年7月27日 申請日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者李娜娜, 梁月榮, 王劉祥, 董占波, 鄭新強, 陸建良 申請人:浙江大學(xué)