夏如枫樊雪怡江滢

沈思婷韩伟

华东理工大学药学院中药现代化工程中心

上海200237

摘要：茶多酚是从茶叶中提取的一种具有极强的抗氧化活性的重要成分，主要应用于食品和医疗行业中。现对茶多酚的药用价值、提取分离方法及其体外抗氧化活性进行了概括研究。

关键词：茶多酚；药理作用；提取分离；体外抗氧化

0 引言

《本草纲目》李时珍曰：“茶苦而寒，阴中之阴，沉也，降也，最能降火”。茶叶在我国历史悠久，种植范围广，大多种植于云南、贵州和四川一带。茶叶作为一种传统的保健性饮品，具有降低心脑血管发病率和死亡风险，降低胆固醇和血压等众多功效。

茶叶含有茶多酚、咖啡因、茶色素、茶多糖、γ-氨基丁酸等多种成分。茶多酚（简称TP）是一种多羟基化合物，约占茶叶干重的25%，具有抗菌抗病毒、抗肿瘤、防治心血管疾病等药理作用。由于茶多酚具有抗氧化性极强、毒副作用小、无异味等特点，因此被广泛应用于医学及食品工业中。茶多酚包括儿茶素、黄酮类化合物、花青素、酚酸四大类化合物，其中儿茶素是茶多酚的主要成分。儿茶素是一类黄烷-3-醇衍生物，儿茶素类主要包括儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素等，其中表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）是从茶叶中提取的最主要的活性物质。

本文就国内外学者对茶多酚的药用价值、提取分离技术及其体外抗氧化活性研究进行概述和探讨。

1 茶多酚的药用价值

1.1 抗肿瘤作用

癌症的发病机制十分复杂，受控于多种因素与基因，而基因的表达涉及多种酶、生长因子、转录因子和信号传导因子等。据研究调查显示，茶多酚对大部分肿瘤，尤其是恶性肿瘤具有抑制作用。茶多酚的抗癌机制主要是抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡分化、调节机体免疫系统等。但是，关于茶多酚对分子机制及信号通路^[1]等方面的机理还没有较确切的结论，尚待进一步探索。另外，茶多酚在治疗肿瘤时均使用口服途径，不同给药途径的治疗效果还有待研究^[2]。

1.2 抗辐射作用

现今社会，电子产品的不断增多使人们暴露在各种手机、电脑、电视塔、电磁波发射塔的辐射危害之中。长期暴露在辐射之下，细胞可能会被大面积杀伤甚至产生变异，从而引发一系列的疾病，如视力疾病、白血病、心脑血管疾病等。根据研究结果显示，茶多酚主要是通过清除自由基与调节基因表达及蛋白合成来抗辐射的^[3]，但是茶多酚并没有被开发利用为抗辐射药物，只是在临床上起到了辅助的作用。茶多酚的抗辐射作用深入机理及应用还需要进一步研究。

1.3 抗氧化作用

茶多酚可以作用于与自由基有关的酶，抑制氧化酶系，激活抗氧化酶系；同时也可以直接作用于自由基，清除无机自由基和脂自由基；也可以与诱导氧化过程的过渡金属离子，如铁离子、铜离子、钙离子等络合^[4]。茶多酚作为一种天然的抗氧化剂，目前多用于食品的保鲜保存和抗衰老、抗辐射、抗肿瘤等医学应用中，茶多酚的抗氧化作用也是茶多酚最为重要的一项应用。

1.4 抗菌抗病毒作用

茶多酚抗菌抗病毒的机理尚不完全清楚，普遍认为是茶多酚通过破坏细菌或病毒的结构，并与其中的DNA或RNA结合，来抑制细菌或病毒的增长繁殖。此外，茶多酚广谱抗菌抗病毒、低毒、高效，且不易使病菌产生耐药性^[5]，有很好的临床抗菌抗病毒应用前景。

1.5 防治心脑血管疾病的作用

如今，心脑血管疾病已成为造成死亡的重要疾病之一。越来越多的研究结果表明，常喝茶叶对预防心脑血管疾病有着显著的作用。心脑血管所发生的主要疾病有冠心病、高血压、脑栓塞、动脉粥样硬化等。茶叶中的茶多酚可以降低血脂水平，从而保护心脑血管；可以降低使血凝黏度增强的血浆纤维蛋白原，溶解血栓，抑制动脉粥样硬化；可以降低血压，扩张血管；同时也有保护心肌损伤的作用^[6]。

2 茶多酚的提取

2.1 溶液浸提法

溶液浸提法是利用茶叶中不同化合物在溶剂中的溶解度存在差异进行提取分离的。传统的溶液浸提法使用热水为溶剂，后来因其提取率低、产品易氧化、耗时长等原因，逐渐使用有机溶剂进行提取。茶多酚的提取工艺流程：用乙醇溶液浸提茶叶中的茶多酚，经真空浓缩后，用氯仿萃取去除咖啡碱等杂质，干燥后再用乙酸乙酯进行萃取除去色素，最后真空浓缩干燥回收得到粗品。该方法结果稳定，但工艺复杂、产率较低，并且使用多种有机溶剂，能量消耗大，生产成本高。

黄秋森^[7]用该方法进行了茶多酚生产的工业试验，通过设计单因素试验，确定了较优的提取条件：用75%的酒精浸提茶多酚，氯仿3级萃取去除杂质，乙酸乙酯3级萃取纯化，干燥条件为使用质量浓度为1.06～1.10 kg/L的料液进行雾化，雾化料液与热风混合接触，控制热风的进口温度为180～220 ℃，出口温度为90～110 ℃。最后产品得率达6.1%～12.6%。

2.2 微波辅助提取法

微波辅助提取，又称微波萃取，主要原理是微波辐射过程中产生的高频电磁波使细胞内部温度迅速升高，细胞破裂，有效成分溶解；在微波场下，可加强萃取成分的驱动力，缩短萃取时间。这种方法提取率高、操作简便、高效、节约溶剂，是近年来提取中药成分的一种重要手段。在微波辅助提取茶多酚时，因微波产生高温，茶多酚组分EGCG和ECG易发生异构化，含量降低。但因微波萃取作用时间短，茶多酚下降的含量仍远少于热水浸提法。

汪兴平^[8]等人通过正交试验研究茶叶在不同微波条件下提取茶多酚的浸出效果，得到最佳浸提条件：茶叶平均粒径为0.246 mm，料液比为1:20，再用50℃水浴浸提2次，微波浸提2次，每次3 min，最后茶多酚的浸出率达86.33%。

2.3 超声波提取法

超声波提取的原理普遍认为是空化效应、热效应和机械作用。超声波利用其空化作用使细胞在溶剂中破裂，以便细胞中的化学成分溶于溶剂；利用其热效应使植物内部温度升高加速有效成分的溶解，以此来提高提取率。超声波提取法的有机溶剂用量少、成本低、操作简便，有效缩短了浸提时间，且避免了物质长时间的高温氧化。

陈素艳^[9]等人通过单因素试验法探究了超声波提取茶多酚的工艺，得到最佳操作条件：茶叶粒数小于40目，用70%的乙醇作为浸提剂，pH值为1～2，浸提时间为40 min，料液比为1:10。两次超声波辐射浸提后的提取率达89.2%。

刘渠道^[10]等人通过响应面法优化超声波辅助提取茶多酚的工艺。为了降低生产成本，采用水为浸提溶液提取茶多酚。首先设计单因素试验，考察提取温度、超声波处理时间、超声波功率、液料比4个因素，然后在此基础之上设计四因素三水平的响应面法，分析并确定最佳的提取工艺：超声提取温度71 ℃，提取时间30 min，超声功率800W，液料比16:1。最后得到的茶多酚提取率为22.89%，较热水浸提法，提取率有了较大的提升。

2.4 离子沉淀法

离子沉淀法利用的是被提取物质可以和某些物质络合形成沉淀的原理。提取茶多酚时常用无机盐作为沉淀剂，先将茶叶浸提后加入沉淀剂沉淀分离，再加入酸溶解，最后萃取干燥，得到茶多酚。离子沉淀法操作简便、易于沉淀及萃取、成本低，对工业生产有一定的意义。但是该方法在沉淀、转溶等过程中茶多酚有较大的损失，且沉淀时pH值较难控制，茶多酚易氧化。

杨晓萍^[11]等人利用Zn²⁺作为沉淀剂提取茶多酚。他们通过探究发现，酸性环境不适合茶多酚-Zn络合物的形成，而茶多酚在碱性条件下不稳定，易发生氧化反应，故pH值调节为7.0较好。试验中选择茶多酚与锌盐质量比为1:3，沉淀20 min，沉淀完全后采用4 mol/L的HCl以1:4的料酸比转溶，转溶15 min。最后茶多酚经纯化得到的产率为23.04%，纯度达90%。

余兆祥与王筱平^[12]进行了复合型沉淀剂提取茶多酚的研究。Zn²⁺、Al³⁺沉淀剂被认为是较适宜的弱酸性沉淀剂，将两者复合后的茶多酚产率比单一沉淀剂高，其最佳提取工艺条件：复合沉淀剂的用量为15 g/100 g茶叶末，沉淀pH值为5.5～6.2，沉淀30 min，获得了提取率为10.4%、纯度大于96%的淡黄色茶多酚晶体。

2.5 超临界萃取法

超临界萃取法利用介于气液之间的一种物态作为萃取剂，通过改变萃取剂流体的压力和温度，在超临界的状态下，将流体与待分离的物质接触，使其有选择性地按极性大小、沸点高低和分子量大小，把不同的物质依次萃取出来。超临界流体一般选用CO₂作为溶剂，因为其不活泼，在萃取过程中不易发生化学反应，且无毒、无味、不易燃，较安全。此方法操作简便，易于分离，试验过程较安全环保，试验成本低，具有良好的开发应用前景。

王朝瑾^[13]等人通过超临界CO₂萃取茶叶中的茶多酚。他们将超临界流体加热至适当温度，调节压力至所需要的值，经过静态萃取、动态萃取收集萃取物，发现萃取出的CO₂只需进行简单的真空冷冻干燥就可以得到儿茶素含量达77.35%的茶多酚制品。他们后续设计了正交试验，探究压力、温度、时间等条件对萃取率的影响，得到最佳萃取条件：压力35 MPa，釜温50 ℃，静态萃取1 h，动态萃取1 h，选择65%的乙醇溶液作为夹带剂，茶多酚的萃取率达10.5%。同时，他们发现萃取率大小还取决于萃取速率与有关的分子扩散、流动形态和夹带剂等因素，在实际生产环节受物料量与反应釜容积等因素的影响，故试验还可进一步优化。

2.6 复合酶法

酶是一种高效专一的生物催化剂。合适的酶能分解细胞壁的纤维素、半纤维素及果胶，从而破坏细胞壁，加快有效成分溶出细胞的速率。酶解法提取率高，对儿茶素抗氧化活性造成的损失少，步骤简单，具有广阔的应用前景。

张卫红^[14]等人研究所得复合酶的最佳提取工艺条件为：酶添加量0.15%，一级酶解提取80 min，二级水提取20 min，温度50 ℃，pH值范围4.5～5.5。复合酶解法的茶多酚提取率可高达98%以上，茶多酚中儿茶素的相对含量较沸水提取法高出9%～10%。

在提取过程中，酶解法也经常与其他方法联用。舒红英^[15]等人采用了复合酶与微波联合辅助法提取绿茶中的茶多酚，通过设计单因素试验和正交试验，确定了最佳提取工艺：在50 ℃时，用复合酶酶解40 min，然后用500 W的微波辐射8 min，用25%的乙醇作为提取剂，控制料液比为1:30。当复合酶法与微波萃取法联用时，提取时间明显缩短，提取率较单一提取法有了较大提升。

2.7 盐析法

盐析法是指在溶液中加入大量的无机盐，促使高分子物质的溶解度降低，以沉淀的形式析出，从而达到分离的目的。常用的无机盐有硫酸镁、硫酸钠、硫酸铵等。现阶段盐析法主要用于蛋白质的分离纯化。

严明潮^[16]等人探究了盐析对茶多酚质量的影响，他们发现适当增加盐浓度有利于茶多酚的主要成分脂溶性的儿茶素及儿茶素总量的提高，但达到一定的浓度后，盐浓度的增加不利于儿茶素品质的提高。同时，盐析后茶多酚制品的抗潮性能有所下降，如何解决这一问题还有待研究。

2.8 树脂吸附法

树脂吸附法是利用树脂的吸附特性和有选择性的洗脱剂来实现与其他浸提组分的分离，根据所采用的树脂类型的不同，可分为吸附柱分离法、离子交换柱分离法和凝胶分离法。树脂吸附法的重点是选择合适的吸附剂和洗脱剂，吸附剂的吸附容量和分辨率、洗脱剂的洗脱能力决定了最后的提取率。该方法无污染，树脂可反复利用，整个过程耗能少、成本低、工艺简单。若要将该方法运用于工业化生产中，则需要选择吸附量大、再生容易、价格低廉的吸附剂。

董文宾^[17]等人通过HZ802吸附树脂、LSA-10吸附树脂、NKA-2吸附树脂提取茶多酚，比较发现，NKA-2更适合作为茶多酚的吸附剂，得到最佳浸提方案：用7倍于茶末质量的80%乙醇作为浸提溶剂，调节pH值为3，在70～80 ℃条件下浸提2次，每次30 min，最后得到的产物提取率为13.65%，纯度可达94.72%。

2.9 膜分离技术

膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时选择性分离。分离膜可以根据孔径大小分为微滤膜（0.1～1 μm）、超滤膜（0.05 μm～1nm）、纳滤膜（几纳米）、反渗透膜等。膜分离技术是一门在20世纪60年代后迅速崛起的新型技术，可用于分离、浓缩纯化和精制等工艺中，因其具有节能环保、高效、过程简单、易于控制等优点，被广泛应用于食品、医药、生物、化工等各个领域。

孙艳娟^[18]等人设计试验提取茶多酚，并比较了不同分离膜在茶多酚提取工艺中的效果，他们首先用热水3次浸提，通过微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜进行微滤除杂、超滤除杂、纳滤除杂、反渗透除杂，比较茶多酚的含量，最后再进行膜的清洗，发现微滤膜用于茶多酚浸提液的初步除杂效果不明显，造成一部分功能丧失；超滤膜可有效地澄清茶多酚浸提液，固体杂质去除率高，可以使绝大部分茶多酚通过；纳滤膜可以较好地截留有机物而让无机盐通过，但平均通量与对茶多酚的截留率偏低；反渗透膜的浓缩效果好，但截留了几乎所有的离子。最后得出结论：应组合设计合适的膜工艺路线并结合其他分离纯化技术，以提高提取物纯度。

3 茶多酚的分离

3.1 柱层析法

柱层析法是一种将固定相放于柱内，样品作为流动相从而达到分离目的的一种色谱法。柱色谱主要分为吸附柱色谱和分配柱色谱，柱填料和洗脱剂的选择是分离的关键。试验中分配层析常常选择硅胶和氧化铝作为填料。柱色谱法一般只是粗分离，因其分离效果普通、分离时间较长，分离茶多酚时一般不选择这种方法。

钱骅^[19]等人通过试验对比含有较多酰胺基的树脂与含少量酰胺基的树脂吸附，以及调节最后洗脱液的pH后得到的茶多酚纯度，最后选择酰胺基含量多的树脂分子作为吸附剂，水洗至无色后，用pH值为8.5的乙醇溶液作为洗脱剂洗脱，回收乙醇得到成品。

3.2 大孔吸附树脂法

大孔吸附树脂法是运用大孔吸附树脂从原料中有选择性吸附得到所需要的成分，是一种常见的纯化中药有效成分的方法。在分离过程中，根据原料和产物不同的化学性质，吸附条件和解吸附条件成为分离的关键。大孔吸附树脂具有良好的大孔网状结构和较大的比表面积，因此物理化学性质稳定、吸附容量大、吸附速率快且可重复使用。该方法操作简便、设备简单、成本低、产率高，现多运用于医学、化工等各个领域。

王平^[20]等人运用HPD-600大孔吸附树脂分离茶多酚。他们研究了HPD-600大孔吸附树脂对茶多酚的静态吸附、动态吸附和洗脱剂的影响。最后发现，在上柱之前用乙醇溶液除去粗提溶液中的杂质，可增加树脂的使用寿命；洗脱时用80%的乙醇溶液洗脱，得到的茶多酚纯度为95%，重要活性成分EGCG的含量大于40%。

叶鹤琳^[21]等人研究了离子液体1，3-二甲基-咪唑四氟硼酸修饰的大孔树脂对茶多酚的吸附机理，发现其对EGCG的吸附容量最大，原因在于EGCG在树脂上的吸附作用以氢键为主。该研究结果可以用于分离茶多酚中的EGCG，提高其产率。

3.3 HPLC制备柱分离法

HPLC制备柱分离法常被称为高压液相制备分离，这种方法与柱层析类似，但加压后提高了流速，分离的效果更好。该方法首先采用柱色谱法得到粗品，然后经HPLC制备柱分离得到纯度更高的儿茶素单体。此外，HPLC法常被用来在试验中分析茶多酚中儿茶素的组分。

张建勇^[22]等人为了探究儿茶素组分对化学氧化形成茶黄色的影响机理，运用HPLC制备柱分离茶多酚，在选择了合适的分离柱（Sephadex LH-20）、上样浓度、洗脱剂和洗脱流速后，分离得到了儿茶素单体，后经过柱色谱二次分离得到了试验所需要的原料EGC和ECG。

3.4 高速逆流色谱法

高速逆流色谱法简称HSCCC，是一种连续高效的色谱分离技术，其固定相和流动相都是液体，不需要任何的固体物质，克服了不可逆吸附造成样品损失的问题。这项分离技术具有快速、高效、绿色环保等优点，目前中药成分的分离较多选用这种方法。但是因其成本高，得到的单体较少，不适合工业化生产。

杜琪珍^[23]等人使用HSCCC法分离茶多酚的单体儿茶素。他们首先用传统有机溶液进行粗提，然后使用单一高效液相色谱系统进行色谱分离，对比薄层色谱法分析结果，通过分析色谱图上各个峰所代表的成分发现，该方法能基本将茶多酚中的儿茶素单体分离出来，但还有较多的不明杂质存在，并且当进样量达到1 kg时，儿茶素单体以及杂质峰有较多重叠，不便分离，但若将两台机器串联使用，则能一次分离获得高纯度的儿茶素单体。

侯善欣^[24]等人采用HSCCC分离制备了茶多酚中的两种黄酮物质。他们以茶多酚为原料，第一次用高速逆流色谱从茶多酚中富集黄酮组分；第二次再通过相同的方法分离出两种黄酮类单体，分离出来的单体纯度均大于99%。

4 茶多酚的体外抗氧化活性研究

茶多酚作为一种天然的抗氧化活性物质，可以抑制或清除自由基，从而达到抗衰老、防止癌症发生的目的。茶多酚具有多个活泼的羟基氢，能够提供质子与体内过量的自由基结合，而其本身被氧化形成酚氧自由基，此类自由基由于含有邻苯二酚结构而具有稳定性，进而抑制了原来自由基的连锁反应。

4.1 清除DPPH（1，1-二苯基苦基苯肼）自由基^[25]

李林分别测定D₀、D_s、D_r，按式（1）计算DPPH自由基清除率Y₁，利用系列溶液的清除率绘制曲线，由曲线读取DPPH清除率为50%时所需茶多酚溶液的浓度，记为IC¹₅₀，以IC¹₅₀值表示茶多酚清除DPPH活性，IC¹₅₀值越小表示清除能力越强。

Y₁=[1-（D_r-D_s）/D₀]×100% （1）

式中 Y₁——DPPH自由基清除率；

D₀——2.5mL 6.5×10 mol/L DPPH溶液和1.5 mL体积分数为50%的乙醇混匀20 min后，于1cm比色皿中的测定值（517 nm）；

D_s——2.5mL 6.5×10 mol/L DPPH溶液和1.5 mL待测试样溶液的测定值；

D_r——2.5mL体积分数为50%的乙醇和1.5 mL待测试样溶液的测定值。

4.2 清除羟自由基

胡蓉^[26]通过Fenton反应产生了-OH，再借助自由基氧化水杨酸钠，从而获得2-二羟基苯甲酸钠和3-二羟基苯甲酸钠，再根据其在510 nm处的吸光值来反映·OH的量：吸光值越小，就表示·OH量越少，进而表明其清除效果越好。

4.3 还原能力

I.GILCIN^[27]按照Oyaizu的方法测定茶多酚的还原能力，在还原能力分析中，反应产物在700 nm处的吸光度越大，表明样品的还原能力越大。还原力与抗氧化活性存在很大的相关性，还原力越强，表明被测样品的抗氧化活性越好。

4.4 抑制猪油氧化能力

在测定茶多酚的抑制猪油氧化能力时，胡蓉^[26]选择纯猪油、VE的甲醇溶液来进行对照，按式（2）计算过氧化值，根据试验结果可知，茶多酚抑制猪油氧化的能力远大于VE的相应能力，在测试期限内，猪油基本没有发生明显氧化。

POV=C（V₁-V₀）/m×500 （2）

式中 POV——过氧化值，mmol/kg；

V₁——用于试验测定的硫代硫酸钠标准溶液体积，mL；

V₀——用于滴定空白的硫代硫酸钠标准溶液体积，mL；

C——硫代硫酸钠标准溶液浓度，mol/L；

m——试样质量，g。

4.5 清除超氧负离子自由基

李林^[25]在超临界CO₂提取法中，利用茶多酚与乙酸维生素E及VC清除O₂^-1的活性，将清除率为50%时所需茶多酚的浓度记为IC²₅₀，IC²₅₀分别为0.54 mg/mL、0.62 mg/mL、0.03 mg/mL，而且茶多酚与VE及VC清除O₂^-1的活性都随着浓度的增加而增加。由此可见，SCF-CO₂萃取茶多酚的清除O₂^-1活性稍强于VE而明显弱于VC。

5 结语

茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称，包括黄烷醇类、花色苷类、黄酮类、黄酮醇类和酚酸类等，主要为黄烷醇（儿茶素）类。茶多酚具有抗肿瘤、抗毒抗炎、降低心脑血管疾病发病率、提高免疫能力等药理作用，但目前大多用于辅助治疗，还没有被开发为一种独立的药物使用。

从茶叶中提取茶多酚的技术手段虽然众多，在工业上常使用有机溶剂提取法和金属离子沉淀法提取，这些方法能量消耗大、提取产率低，且有较多副产物产生。新型的提取技术，如超临界流体萃取、微波萃取、超声波提取等方法虽然高效、环保，但大多停留于试验室阶段。茶多酚的分离方法在传统层析基础上有了更多的创新，HLPC、HSCCC等方法缩短了浸提时间，减少了产物的损失。

一个合理的生产工艺，不仅要最大限度地获得目标产物，还要在保证产品品质的同时，最大限度地降低能耗，提高可操作性。如何更有效地提取分离茶多酚、更好地发挥茶多酚的药理作用，还需进一步的摸索与探究。

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基金项目：

国家级大学生创新创业训练计划资助项目（201810251036）

作者1简介：

夏如枫（1998—），女，湖北武汉人

研究方向：

制药工程与技术

作者2简介：

樊雪怡（1998—），女，甘肃兰州人