CN110963933A

CN110963933A - 一种茶叶中γ-氨基丁酸提取纯化工艺

Info

Publication number: CN110963933A
Application number: CN201811150669.3A
Authority: CN
Inventors: 卢星岚; 林选平
Original assignee: Guizhou Lanyu Tea Industry Co ltd
Current assignee: Guizhou Lanyu Tea Industry Co ltd
Priority date: 2018-09-29
Filing date: 2018-09-29
Publication date: 2020-04-07

Abstract

本发明提供了一种茶叶中γ‑氨基丁酸提取纯化工艺，具体方法包括以下步骤：1)原料预处理过程；2)利用超声辅助碱提γ‑氨基丁酸的过程；3)γ‑氨基丁酸粗提液浓缩过程；4)γ‑氨基丁酸浓缩液的分离纯化过程；5)γ‑氨基丁酸干燥和保存的过程。本发明有益的效果：本发明采用夏秋茶等低档茶为原料，采用低频循环超声技术辅助提取γ‑氨基丁酸，此方法γ‑氨基丁酸提取率高，纯度高，方法成本低，简单易行，易于推广，所得茶叶蛋白产品的颜色为绿茶色，产品质量符合食品卫生标准。本发明提供了夏秋低档茶增值转化再利用的新途径；开发出一种新型的植物源γ‑氨基丁酸新产品，实现了茶叶资源综合利用和精深加工。

Description

一种茶叶中γ-氨基丁酸提取纯化工艺

技术领域

本发明涉及植物产品的开发利用领域，主要是一种茶叶中γ-氨基丁酸与提取纯化工艺。

背景技术

茶叶起源于我国，是世界上最受欢迎的饮料之一，同时茶产业也是我国的传统优势产业。茶叶最早是被作为祭品，直到西晋之后才成为普及民间的普通饮料，至今已有6000多年的历史。茶叶中含有茶多酚、茶蛋白、茶多糖、咖啡碱和 γ-氨基丁酸等多种功能性成分，它们都具有很好的药用价值和保健作用。迄今为止，国内外对茶叶中的多种功能性成分已有很多研究。我国茶叶产量丰富，2016 年茶叶总产量达到 233.5 万吨左右，其中中低档茶占很大比重，在市场上严重滞销，同时大量的夏秋茶未被利用，甚至被废弃，这些现象都对我国茶产业的发展和茶叶资源的利用造成了很大的影响，因此，对茶叶开展深加工新工艺技术的研究和应用，是提高茶叶资源利用率和保持我国茶产业在国际市场中快速发展的迫切需求，是传统茶产业向食品、医药等行业延伸的必由之路，是延伸茶叶产业链的重要手段。

我国茶叶资源丰富，茶产业发展迅速，但茶园中通常只采摘春茶，大量的夏秋茶未被利用，甚至被废弃，这对茶叶资源造成了极大的浪费。茶叶中含有 γ-氨基丁酸和茶蛋白等多种功能性成分，均有很好的保健作用，对茶叶中这些成分的使用，会使茶叶资源得到有效利用。

γ-氨基丁酸，是一种白色或微黄色结晶状粉末，吸湿性强，极易溶于水，微溶于热乙醇，不溶于苯、冷乙醇、乙醚等有机溶剂，微臭，无旋光性，为极性物质，熔点为 203-205℃，相对分子质量为 103.12，分子式为 C₄H₉NO₂，γ-氨基丁酸的解离常数：pK_COOH= 4.03，pK_NH3= 10.56。γ-氨基丁酸在水溶液中通常以两性离子形式存在，其解离情况主要取决于pH值的大小，等电点为 7.295。γ-氨基丁酸是一种非蛋白质氨基酸，具有氨基酸的某些特殊化学性质，能发生烃基化反应、酰基化反应、茚三酮显色反应等。

近年来，γ-氨基丁酸作为一种新型食品功能因子，受到越来越多人的关注。已有研究发现，γ-氨基丁酸可增强神经细胞膜对Na⁺的通透性，使细胞膜超极化，能增大动作电位的启动阈值，所以，γ-氨基丁酸是人和哺乳动物神经中枢系统中一种重要的抑制性神经递质，能参与生物体内多种代谢活动，具有很强的生理活性，它的生产和应用正成为食品、医药动物饲料和农业等领域关注的热点研究方向。γ-氨基丁酸的生理功能主要有以下几点。

a调节心血管功能

γ-氨基丁酸作为中枢神经系统中重要的抑制性递质，对心血管活动有很好的调节作用，主要表现为调节心率、降血压和降血糖等。γ-氨基丁酸在降血压方面具有一定的药理作用，其原因可能是脑血管中存在特定的神经受体能与γ-氨基丁酸结合，当该神经受体与γ-氨基丁酸相结合时，就能达到降低血压的目的。毛志方等通过试验，发现自发性高血压大鼠长期饮用含γ-氨基丁酸的绿茶会使血压明显下降。Kazami和 Inoue K都发现，若高血压患者连续食用含有γ-氨基丁酸的食品，则血压有明显下降；但血压正常的人连续食用后，血压不会改变，也不会影响身体的其他指标，无任何副作用。γ-氨基丁酸还可以通过阻断交感神经调节血管运动中枢，使得血管扩张，从而达到降血压的目的。γ-氨基丁酸能通过抑制血管紧张素转换酶和抗利尿激素后叶加压素的活性，起到降血压的效果。γ-氨基丁酸还能抑制谷氨酸脱羧酶的活性，有效阻止谷氨酸脱羧的进行，从而使得血氨含量下降，保证人体健康；同时，γ-氨基丁酸也会促使血液中的谷氨酸与氨结合生成尿素，从而有效解除体内氨毒，增进肝肾机能。

b 治疗癫痫

据报道，我国的癫痫患者已达到 900 万左右，癫痫发病原因多样，机制复杂，与中枢神经递质有密切关系。目前，癫痫已成为我国第二大常见病，严重影响着人们的工作和生活。而γ-氨基丁酸作为人体中重要的抑制性神经递质，对治疗癫痫、失眠、帕金森综合症等疾病具有改善作用。中枢神经系统中有兴奋性氨基酸和抑制性氨基酸两类氨基酸，若兴奋性氨基酸含量太高，则神经抑制作用就会下降，可能造成癫痫的发生。诸多研究发现，当γ-氨基丁酸缺乏时，就会导致神经元过度兴奋，且在中枢神经系统中有专一的结合位点，与该位点的结合可增加神经膜对 Cl^-的通透性，使得细胞膜电位处于静息电位水平，从而可以减弱突触对兴奋输入的反应。所以，γ-氨基丁酸能提高人体抗惊厥阈值，可有效治疗顽固性癫痫。Okada等发现通过口服含有γ-氨基丁酸的米胚芽食品，γ-氨基丁酸可以促进睡眠、镇静神经、抵抗焦虑等，并且有助于老年初期精神障碍和妇女更年期综合症症状的改善，同时研究发现脑脊液中γ-氨基丁酸含量与癫痫患者的严重程度呈负相关性，且γ-氨基丁酸含量均偏低。所以可通过直接增大脑脊液中γ-氨基丁酸的含量，治疗癫痫。研究发现，当大脑严重缺血时，γ-氨基丁酸还可以降低由谷氨酸所引起的神经性兴奋，从而对神经细胞减少损伤。此外，γ-氨基丁酸对治疗僵人症和帕金森病也均有一定的效果。

c 促进激素分泌

γ-氨基丁酸对内分泌系统中生长激素、生长素介质、甲状腺激素和性激素等多种激素的分泌具有调节作用，能有效提高人体的代谢水平。γ-氨基丁酸能够直接刺激机体分泌所需激素，与直接服用外源激素相比，具有更高的安全性。研究表明，γ-氨基丁酸可以通过抑制下丘脑中某些神经的兴奋而调节促性腺激素的分泌。

d 改善肝肾功能

γ-氨基丁酸除了能抑制谷氨酸的脱羧来降低血氨外，还具有利尿作用，使得体内多余盐分排出，有效缓解肝肾压力。已有研究表明，γ-氨基丁酸可以活化肾功能。同时，γ-氨基丁酸还能抑制碱性磷酸酶活性，而评价肝功能活化性的一个重要指标就是碱性磷酸酶的活性大小。

e 其他功能

此外，γ-氨基丁酸还具有预防肥胖、促进脂质代谢、防止血管硬化、修复皮肤、延缓衰老等生理功能。临床上，γ-氨基丁酸还可以治疗尿毒症，一氧化碳中毒等病症。另外，γ-氨基丁酸还具有杀虫、消臭等功效。

因此，γ-氨基丁酸功能强大，有必有通过简洁易行的方式大规模生产，造福人类。

发明内容

本发明的目的是针对现在低档茶、茶渣等综合利用技术中存在的不足之处，提供一种茶叶中γ-氨基丁酸提取纯化工艺，该利用超声辅助提取技术提取其中γ-氨基丁酸的方法工艺简单，生产成本低，γ-氨基丁酸提取率高。

本发明的另一个目的在于提供一种应用上述方法制备的γ-氨基丁酸提取物，该产品γ-氨基丁酸含量为70-80%，氨基酸含量丰富，组成比较平衡。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种茶叶中γ-氨基丁酸与提取纯化工艺，该方法包括以下几个步骤：

（1）原料预处理过程：将茶叶作为原料进行清洗除杂脱酚，杀青烘干后粉碎备用；

（2）γ-氨基丁酸浸提过程：低频超声辅助碱提，制得γ-氨基丁酸提取液，具体过程为：称取一定量茶粉置于锥形瓶中，按照液料比20:1 mL/g 加入一定量超纯水后摇匀，在温度为 50 ℃，功率为 220 W 条件下超声浸提 30 min 冷却后离心，抽滤，得到γ-氨基丁酸粗提液；

（3）γ-氨基丁酸浓缩过程：用旋转蒸发仪将γ-氨基丁酸粗提液浓缩，加水配制成所需样品液浓度。；

（4）γ-氨基丁酸浓缩液的分离纯化过程：可采用静态吸附或者动态洗脱进行分离纯化；

（5）γ-氨基丁酸干燥和保存的过程；

优选地：步骤（1）原料预处理过程，将鲜叶清洗并晾晒至含水量约 80%，分别将鲜叶在-18℃条件下处理16 h，然后用微波炉杀青 2-3 min（使用中高档，每 30 s 翻匀一次），然后放入鼓风干燥箱中在 80 ℃下烘至绝干，粉碎过 80 目筛。

优选地：步骤（1）原料预处理过程也可以是将鲜叶清洗并晾晒至含水量约 80%，置于真空干燥箱在真空度 0.085 MPa 及温度 30 ℃下对其进行厌氧处理 2 h，然后在空气中摊放 1 h，如此分别循环4 次，之后用微波炉杀青 2-3 min（使用中高档，每 30 s 翻匀一次），接着放于鼓风干燥箱中 80 ℃条件下烘至绝干，粉碎过 80 目筛。

优选地：步骤（2）对茶叶γ-氨基丁酸浸提过程为：称取一定量茶粉置于锥形瓶中，按照液料比20:1 mL/g 加入一定量超纯水后摇匀，在温度为 50 ℃，功率为 220 W 条件下超声浸提 30 min 冷却后离心，抽滤，得到γ-氨基丁酸粗提液。

优选地：步骤（3）对γ-氨基丁酸提取液进行浓缩的过程为：采用真空浓缩或者旋转蒸发浓缩，真空浓缩温度控制在40-60℃，浓缩至原体积的20-50%。旋转蒸发浓缩时间为2h。

优选地：步骤（4）中静态吸附具体为：一定体积的树脂，加入 95%乙醇浸泡 24 h，用水洗至无絮状物且无乙醇味；然后用 4% NaOH 浸泡 5 h，用水洗至中性，再用 5% HCl浸泡 8 h，用水洗至中性；动态吸附洗脱过程为：上样流速 3mL/min，上样浓度 0.2 mg/mL，洗脱液 pH=9，洗脱流速 2 mL/min。在此条件下，γ-氨基丁酸的保留率为 80.06%，γ-氨基丁酸的纯度达到 78.51%。

优选地：步骤（5）对γ-氨基丁酸的干燥保存过程为：向上述所得的γ-氨基丁酸沉淀中加入20～60倍沉淀重量的纯净水，室温下洗涤6～8次，5000-11000r/min离心分离30min，得γ-氨基丁酸，加入5～15倍重量的纯净水，经搅拌调节pH至中性，再过胶体磨和均质机，喷雾干燥或冷冻干燥得γ-氨基丁酸产品。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合举例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的举例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

（1）原料预处理过程：将茶叶作为原料进行清洗除杂脱酚，杀青烘干后粉碎备用；将鲜叶清洗并晾晒至含水量约 80%，分别将鲜叶在-18℃条件下处理16 h，然后用微波炉杀青 2-3 min（使用中高档，每 30 s 翻匀一次），然后放入鼓风干燥箱中在 80 ℃下烘至绝干，粉碎过 80 目筛。或者将鲜叶清洗并晾晒至含水量约 80%，分别将鲜叶在-18℃条件下处理16 h，然后用微波炉杀青 2-3 min（使用中高档，每 30 s 翻匀一次），然后放入鼓风干燥箱中在 80 ℃下烘至绝干，粉碎过 80 目筛。

（3）γ-氨基丁酸浓缩过程：用旋转蒸发仪将γ-氨基丁酸粗提液浓缩，加水配制成所需样品液浓度。采用真空浓缩或者旋转蒸发浓缩，真空浓缩温度控制在40-60℃，浓缩至原体积的20-50%。旋转蒸发浓缩时间为2h

（4）γ-氨基丁酸浓缩液的分离纯化过程：可采用静态吸附或者动态洗脱进行分离纯化；中静态吸附具体为：一定体积的树脂，加入 95%乙醇浸泡 24 h，用水洗至无絮状物且无乙醇味；然后用 4% NaOH 浸泡 5 h，用水洗至中性，再用 5% HCl 浸泡 8 h，用水洗至中性；动态吸附洗脱过程为：上样流速 3mL/min，上样浓度 0.2 mg/mL，洗脱液 pH=9，洗脱流速 2 mL/min。在此条件下，γ-氨基丁酸的保留率为 80.06%，γ-氨基丁酸的纯度达到78.51%。

（5）γ-氨基丁酸干燥和保存的过程；向上述所得的γ-氨基丁酸沉淀中加入20～60倍沉淀重量的纯净水，室温下洗涤6～8次，5000-11000r/min离心分离30min，得γ-氨基丁酸，加入5～15倍重量的纯净水，经搅拌调节pH至中性，再过胶体磨和均质机，喷雾干燥或冷冻干燥得γ-氨基丁酸产品。

通过此法得到的γ-氨基丁酸不仅纯度高，原始营养物质也保存较为完整，适合大面积推广。

Claims

1.一种茶叶中γ-氨基丁酸提取纯化工艺，其特征是：该方法包括以下几个步骤：

（3）γ-氨基丁酸浓缩过程：用旋转蒸发仪将γ-氨基丁酸粗提液浓缩，加水配制成所需样品液浓度；

（5）γ-氨基丁酸干燥和保存的过程。

2.根据权利要求1所述的茶叶中γ-氨基丁酸提取纯化工艺，其特征在于：步骤（1）原料预处理过程，将鲜叶清洗并晾晒至含水量约 80%，分别将鲜叶在-18℃条件下处理16 h，然后用微波炉杀青 2-3 min（使用中高档，每 30 s 翻匀一次），然后放入鼓风干燥箱中在 80℃下烘至绝干，粉碎过 80 目筛。

3.根据权利要求1所述的茶叶中γ-氨基丁酸提取纯化工艺，其特征在于：步骤（1）原料预处理过程也可以是将鲜叶清洗并晾晒至含水量约 80%，置于真空干燥箱在真空度 0.085MPa 及温度 30 ℃下对其进行厌氧处理 2 h，然后在空气中摊放 1 h，如此分别循环4 次，之后用微波炉杀青 2-3 min（使用中高档，每 30 s 翻匀一次），接着放于鼓风干燥箱中 80℃条件下烘至绝干，粉碎过 80 目筛。

4.根据权利要求1所述的茶叶中γ-氨基丁酸提取纯化工艺，其特征在于：步骤（2）对茶叶γ-氨基丁酸浸提过程为：称取一定量茶粉置于锥形瓶中，按照液料比20:1 mL/g 加入一定量超纯水后摇匀，在温度为 50 ℃，功率为 220 W 条件下超声浸提 30 min 冷却后离心，抽滤，得到γ-氨基丁酸粗提液。

5.根据权利要求1所述的茶叶中γ-氨基丁酸提取纯化工艺，其特征在于：步骤（3）对γ-氨基丁酸提取液进行浓缩的过程为：采用真空浓缩或者旋转蒸发浓缩，真空浓缩温度控制在40-60℃，浓缩至原体积的20-50%；旋转蒸发浓缩时间为2h。

6.根据权利要求1所述的茶叶中γ-氨基丁酸提取纯化工艺，其特征在于：步骤（4）中静态吸附具体为：一定体积的树脂，加入 95%乙醇浸泡 24 h，用水洗至无絮状物且无乙醇味；然后用 4% NaOH 浸泡 5 h，用水洗至中性，再用 5% HCl 浸泡 8 h，用水洗至中性；动态吸附洗脱过程为：上样流速 3mL/min，上样浓度 0.2 mg/mL，洗脱液 pH=9，洗脱流速 2 mL/min；

在此条件下，γ-氨基丁酸的保留率为 80.06%，γ-氨基丁酸的纯度达到 78.51%。

7.根据权利要求1所述的茶叶中γ-氨基丁酸提取纯化工艺，其特征在于：步骤（5）对γ-氨基丁酸的干燥保存过程为：向上述所得的γ-氨基丁酸沉淀中加入20～60倍沉淀重量的纯净水，室温下洗涤6～8次，5000-11000r/min离心分离30min，得γ-氨基丁酸，加入5～15倍重量的纯净水，经搅拌调节pH至中性，再过胶体磨和均质机，喷雾干燥或冷冻干燥得γ-氨基丁酸产品。