提取温度、提取时间对绿茶有效成分提取的影响

1、提取温度、提取时间对绿茶有效成分提取的影响刘晓平(浙江工业大学 绿色制药技术与装备教育部重点实验室 杭州 310014)摘要：以水作溶剂，提取液中各有效成分的浓度为指标，通过单因素实验，研究温度，浸提时间对绿茶中茶多酚、儿茶素类单体、咖啡碱、茶多糖、蛋白质提取率的影响，为茶多酚提取工艺的产业化提供参考。实验结果表明：不同温度、不同浸提时间下绿茶各有效成分提取率差别很大。儿茶素类化合物对温度和时间很敏感，提取温度太高，时间太长，不仅儿茶素类化合物结构发生转变，咖啡碱，茶多糖等成分的溶出率也增大，影响茶多酚后续的分离纯化。关键词：绿茶；有效成分；温度；时间Effect of temperature

2、 and time on extraction yield of active constituent from green tea ZHU Xing-yi, LIU Xiao-ping, XIE Jie, WANG Ping（College Of Pharmaceutical Science, Zhejiang University Of Technology. Key Laboratory for Green Pharmaceutical Technologies and Related Equipment, Ministry of Education, Hangzhou 310014,

3、China)Abstract: The concentration of active constituents, extracted with water, was taken as the index to study the effect of temperature and time on the extraction yield of tea polyphenol, catechins, caffeine, tea polysaccharide and protein in green tea by single factor. Results showed that differe

4、nt temperature and different time maked a great difference in the yield of green tea constituents. When extracted with high temperature and long time, not only did the structure of catechins transform, but the dissolution rate of caffeine and tea polysaccharide also increased, which affected the sub

5、sequent separation and purification of tea polyphenol.Key words: green tea; active constituent; temperature; time茶叶中含有多种生理活性物质，具有很大的开发利用价值，目前最令人关注的是从茶叶中提取茶多酚、茶多糖和咖啡因。茶叶中多酚类物质约占茶叶干物质收稿日期： *通讯联系人 E-mail: 584081584 基金项目：国家自然科学基金（21006097, 21076191, 21276237）作者简介：含量的15%-25%，现已证明，茶多酚具有清除自由基、抗氧化、抗衰老、抗癌变、防

6、辐射、降血脂及抑菌作用1-4。茶多糖占茶叶干物质含量的5-10%，研究发现茶多糖具有抗辐射，抗凝血及血栓，降血糖、降血压、降血脂、提高机体免疫力等功能5-6。咖啡因占茶叶干物质含量的2%-5%，是茶叶中含量最高的一类嘌呤碱类化合物，具有兴奋、利尿、解毒、强心等功效7-9。茶叶深加工和综合利用必须把茶叶中有效成分提取出来，且浸提效果直接影响产品的品质、得率和生产效率。目前工业生产中对于茶叶有效成分的提取主要采用水浸提法，影响茶叶水浸提率的因素很多，温度、时间是其中最重要的两个因素。茶多酚是一类还原性较强的化合物，在水溶液中受热容易发生结构改变，而茶多酚目前也是茶叶深加工中研究开发得最多的物质，咖

7、啡碱、茶多糖、茶叶蛋白质的提取直接影响茶多酚的后续分离纯化以及产品含量。本实验通过单因素考察，得到了茶多酚、儿茶素单体、咖啡碱、茶多糖、茶叶蛋白质提取的较佳温度和时间。1材料与方法1.1原料与试剂 绿茶（浙江遂昌利民药业有限公司）；表没食子儿茶素(-)-Epigallocatechin（EGC）、儿茶素catechin（DL-C）、表儿茶素(-)-Epcatechin（EC）、表没食子儿茶素没食子酸酯(-)-Epigallocatechingallate（EGCG）、没食子儿茶素没食子酸酯(-)-gallocatechingallate（GCG）、表儿茶素没食子酸酯(-)-Epicatechi

8、ngallate（ECG）、咖啡碱（CAF）标准品（色谱纯，阿拉丁试剂公司）；葡萄糖标准品、考马斯亮蓝G450、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、硫酸亚铁、酒石酸钾钠（分析纯，华东医药股份有限公司）；无水乙醇、苯酚、硫酸（分析纯，高精化学工业有限公司)；甲醇、乙腈(色谱纯，美国TEDIA天地试剂公司）。1.2仪器 Agilent1100高效液相色谱仪（美国Agilent公司）；756PC紫外分析仪（上海光谱仪器有限公司）；Sartorius BS224S电子天平（德国赛多利斯集团）。1.3试验方法绿茶原料先经粉碎机粉碎，过40-60目筛，密封保存于阴凉干燥处。取1000g纯化水于1L三口烧瓶中，将三口烧

9、瓶置于水浴锅中加热，水浴锅温度设置到固定温度T ，当纯化水温度达到T ，往三口烧瓶中加入50 g茶叶，开启搅拌，计时，当时间达到预定时间t min，停止搅拌，静置片刻，取上清液2 g，并开启搅拌，继续提取。取样得到的提取液加水稀释5倍至10 g，经0.45um微孔膜过滤后，检测其中各有效成分的含量。设定提取温度T为50 ，60 ，70 ，80 ，90 ，提取时间t为20 min，30 min，40 min，50 min，60 min，80 min，100 min，考察提取温度、提取时间对绿茶有效成分提取的影响。1.4检测方法1.4.1茶多酚茶叶提取液中茶多酚含量检测方法参考GB-T8313-2

10、00210，结果计算公式为：TP%=A*2.884*m*M1/（M2*10）。式中：A-吸光度；m-待测液质量（g）；M1-样品稀释后质量（g）；M2-样品稀释前质量（g）。1.4.2儿茶素类物质 参考国标GB-T8313-200811测定茶叶提取液中儿茶素类物质的含量。1.4.3茶多糖 采用苯酚-硫酸法12测定茶叶提取液中茶多糖含量。1.4.4蛋白质 采用考马斯亮蓝法13测定茶叶提取液中蛋白质含量。2结果与讨论2.1温度、时间对EGC提取率的影响图1 不同提取温度下EGC浓度随时间变化曲线植物有效成分的提取实际取决于有效成分在溶媒中的溶解速率与分解速率，以V1代表溶解速率，V2代表分解速率，

11、以下类同。各提取温度下提取液中EGC浓度随时间变化情况如图1所示。当提取温度为50 时，提取时间在60 min之前EGC的V1大于V2，60 min之后V1小于V2；当提取温度为60 、70 时，提取时间在30 min之前V1大于V2，30 min之后V1小于V2；当温度大于80 ，在时间考察范围内，V1始终小于V2。实验结果说明，EGC是一个对热和时间很敏感的化合物，高温下，在水溶液中其结构很容易发生破坏。因此，EGC的提取温度、提取时间宜选用70 、30 min，且提取结束后溶液要迅速降温到室温，以防止其进一步被氧化。2.2温度、时间对CAF提取率的影响图2 不同提取温度下CAF浓度随时间

12、变化曲线图2表明，提取温度越高，提取时间越长，CAF的提取率越高，当提取时间达到50 min后，提取液中CAF浓度达到稳定。实验结果表明CAF是一个化学结构比较稳定的物质，温度越高，提取率越高。2.3温度、时间对DL-C提取率的影响图3 不同提取温度下DL-C浓度随时间变化曲线图3表明，提取温度越高，越有利于DL-C的提取。当提取温度为50 、60 时，DL-C的浓度随提取时间延长变化不明显；当温度大于70 ，DL-C的浓度随提取时间延长不断增大。经计算得到50 g茶叶原料中DL-C的质量为0.07 g，如果提取液质量以1000 g计，则在90 下提取100 min时提取液中DL-C质量达到0

13、.189 g，由此可见，高温提取时有其他儿茶素类物质转化成了DL-C。如果生产目的仅为得到DL-C，则提取温度越高，提取时间越长越有利。2.4温度、时间对EC提取率的影响图4 不同提取温度下EC浓度随时间变化曲线 图4表明，提取温度对EC的溶解速率与分解速率影响很大。当温度低于70 ，时间小于40 min时，V1大于V2，EC的浓度不断增大，时间大于40 min，V1小于V2，EC浓度不断减小；当提取温度高于80 ，在时间考察范围内，V1始终小于V2，即EC浓度在不断减小。因此，EC最佳的提取温度为60 。正常情况下，如果温度越高，溶解速率也越高，而EC在60 时提取率就达到最大，这说明高温时

14、EC从茶叶中溶解进水溶液就立刻被氧化分解。EC是一个对热很敏感的化合物，提取结束后要立刻降温到室温，以防止其进一步被氧化。2.5温度、时间对EGCG提取率的影响图5 不同提取温度下EGCG浓度随时间变化曲线 图5表明，当提取温度大于60 ，EGCG的溶解速率V1始终小于分解速率V2，即随着提取时间的延长，EGCG的提取率不断减小，且温度越高，V2越大。当提取温度为50 且提取时间少于40 min，V1大于V2，时间大于40 min，V1小于V2。EGCG的较佳提取条件为80 ，30 min。由实验结果可知，EGCG对温度和时间都很敏感，在高温提取时，EGCG在溶液中很快达到溶解平衡，随后不断被

15、氧化，分解，异构化。温度较低时（小于50 ），EGCG氧化分解速率较慢，因此EGCG在提取出来后要迅速降温，防止其进一步被氧化分解。2.6温度、时间对GCG提取率的影响图6 不同提取温度下GCG浓度随时间变化曲线图6表明，提取温度小于60 ，提取液中GCG浓度随时间变化较小；当提取温度大于70 ，GCG浓度不断增大。茶叶原料中GCG含量为0.183%，即50 g茶叶含GCG0.0915 g，如果提取液质量以1000 g计，则在90 下提取100 min时提取液中GCG质量达到0.687 g，GCG质量增加很多，与图5中90 提取时EGCG含量迅速下降相吻合，这说明高温提取时可能有大量EGCG转

16、化成了GCG。2.7温度、时间对ECG提取率的影响图7 不同提取温度下EGC浓度随提取时间变化曲线图7表明，在温度考察范围内，提取时间小于50 min，EGC的溶解速率V1大于分解速率V2；提取时间大于50 min，V1小于V2，且温度越高，V1和V2越大。实验结果表明，ECG受热结构容易破坏，而在温度较低时结构较稳定，因此EGC在提取结束后要迅速降温。2.8温度、时间对TP提取率的影响图8 不同提取温度下TP浓度随时间的变化曲线图8表明，温度越高，茶多酚的提取率越高。当提取温度为50 、60 ，在时间考察范围内，提取率不断增大；当提取温度大于70 ，提取时间到30 min，提取率趋于稳定，提

17、取时间超过60 min，提取率开始下降，说明温度较高时，茶多酚结构容易遭到破坏。2.9温度、时间对茶多糖提取率的影响图9 不同提取温度下茶多糖浓度随时间变化曲线图9表明，温度越高，时间越长，茶多糖的提取率越高。提取时间超过30 min后，茶多糖提取率趋于稳定。2.10温度、时间对蛋白质提取率的影响图10 不同提取温度下蛋白质浓度随时间变化曲线 图10表明，随着提取温度的提高，蛋白质提取率先增大后减小。当温度到60 时提取率达到最大。提取温度超过60 ，蛋白质可能因为变性，发生凝结，沉淀，难以从细胞中溶解出来，导致提取率低。 3结论 本文通过单因素实验，考察了温度，时间对绿茶有效成分提取率的影响

18、。实验结果表明，儿茶素类化合物的提取受温度影响较大，表型（顺式）儿茶素EGC、EC、EGCG、ECG在提取过程中容易发生结构破坏，且温度越高，时间越长，破坏得越厉害；非表型儿茶素（反式）DL-C、GCG随着提取温度升高，提取时间延长，提取率不断增大，甚至远远超过原料含量，这说明在提取过程中，不断有表型（顺式）儿茶素转化成非表型（反式）儿茶素DL-C和GCG。实验结果还说明非酯型儿茶素EGC、EC比酯型儿茶素EGCG、ECG对热更敏感。咖啡碱、茶多糖的化学结构较稳定，随提取温度升高、时间延长，提取率不断增大。茶蛋白的较优提取温度为60 ，提取时间30 min。EGCG，CAF是茶多酚产品最主要的

19、两个品质指标，EGCG越高越好，CAF越低越好。综合各方面因素，茶多酚的最佳提取温度为80，提取时间为30min。参考文献1 Raza H., John A. Green tea polyphenol epigallocatechin-3-gallate differentially modulates oxidative stress in PC12 cell compartmentsJ. Toxicology and Applied Pharmacology, 2005, 207(3): 212-220 2 杨贤强, 曹明富, 沈生荣. 茶多酚生物学活性的研究J. 茶叶科学, 1993, 13(1): 51-593 沈生荣, 杨贤强, 赵保路, 等. 茶多酚复合体及(-)EGCG对氧自由基的清除作用J. 茶叶科学, 1992, 12(1): 61-664 Harold N., Graham Ph.D. Green tea composition, consumption and polyphenol chemistryJ. Preventive Medicine, 199