茶表没食子儿茶素没食子酸酯提取动力学研究

茶表没食子儿茶素没食子酸酯提取动力学研究

提取是茶叶生化成分分离的主要环节。茶多酚的提取通常采用水提或低脂提，然后进行提取或沉淀。由于茶多酚中最主要的抗氧化成分为表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG),它的含量高低在一定程度上反映了茶多酚的质量优劣。因此以EGCG作为质量指标,研究它的提取动力学规律,为提取茶多酚最佳参数的选择和工程研究提供理论依据。1材料和方法1.1材料表面绿茶片(福建安溪),2004年春季生产,经粉碎过40目。1.2不同提取条件对hplc测定的影响共设4个处理,每处理重复5次。其中3个处理各称茶粉100g,加入茶水比为1:10蒸馏水1000ml,其水温分别控制在25℃、50℃、80℃,另1处理改用50%乙醇80℃提取。计时每隔15min吸取1ml,稀释10倍,用0.3µm微孔滤膜过滤后,HPLC测定,HPLC为WATERS公司制造,C18ODS柱4.6mm×250mm,流动相A为0.1%乙酸,流动相B为乙腈,梯度洗脱,280nm检测。对照EGCG标准峰面积进行浓度换算。1.3提取参数kt提取实际上是溶质由茶叶固定颗粒表面向提取溶液中的传递,相间的浓度差是溶质扩散的动力,因此随时间的改变,EGCG提取浓度的变化与平衡浓度和即时浓度的差符合动力学方程:其中ko为总传质系数,A为药材(溶液)总传质面积,V为溶液体积,C为溶液中的即时浓度,C*为与提取药材最后的平衡浓度,t为提取时间。取kT=koA/V,可得:对式(2)进行积分,并令t=0时,C=0,则有:现实验已测得一系的t和C,可利用数学方法求解方程(3)中的最终平衡浓度C*和传质速率参数KT,具体方法如下:求下面函数的最小值:相当于求无约束两变量函数最优化问题,采用梯度法求解,在具体编程计算中,利用差商来代替偏导。迭代公式如下:最终获得平衡浓度和传质速率两个动力学参数。2结果2.1提取时间的确定用水提取EGCG的时间和溶液浓度关系见图1,图中数值为5次实验的平均值。溶液的浓度随着时间的增加而增加,而当温度达到80℃时,溶液的浓度90min左右达到一个极大值后,就开始下降。这说明提取温度过高,提取时间过长,提取出来的EGCG开始分解。显然80℃提取曲线不同于其它曲线,它存在分解点。因此将80℃实验结果进行二次拟合,用C=a+bt+ct2,其中C为EGCG浓度,t为时间,一次项系数表示析出速率,二次项系数表示分解速率。拟合得:C1=0.508+0.0931t–0.0005t2,则最佳的提取时间为:说明水提时间超过93.1min,EGCG开始分解破坏。将50%醇提的EGCG浓度与时间关系用二次回归拟合,得:C2=0.4743+0.1056t–0.0005t2,最佳的提取时间为:水的最佳提取时间。80℃水和50%乙醇为提取溶剂比较,结果见图2。50%醇提时间超过105.6min,EGCG开始分解破坏。根据方程中的一次项系数代表析出速率,二次项系数为分解速率,EGCG在50%醇溶液中的析出速率比水快(0.1056-0.0931)/0.0931=13.43%,而分解速度和水中相同,故最后用醇溶液提取的浓度高于用水提取的浓度:2.2ecgg的提取符合动力学方程茶叶提取液中的EGCG浓度随提取时间延长逐渐增大,若不考虑分解(即取数据在分解时间点以前),其即时浓度应符合动力学方程:分别将25℃水提取、50℃水提取、80℃水提取和80℃50%醇提取时间对应浓度值(表1)代入方程,在相同的收敛要求下,得到的各种温度和溶剂提取下的动力学方程为:25℃水提取:均方差为6.061×10-350℃水提取:均方差为6.666×10-380℃水提取:均方差为1.569×10-280℃50%乙醇提取:均方差为3.079×10-2。由此可见,EGCG的提取较好地符合以上动力学方程。随着提取温度的提高,EGCG的最终平衡浓度增大,传质速率也增大;改用50%乙醇提取,其最终平衡浓度比水提高,说明醇提有更大的推动力,但其传质速率并不快,其可能原因是醇对EGCG的溶解度大,但水更易破坏茶叶细胞壁,50%醇先要借助水的破壁作用才能将EGCG溶出,因此其浸出速率没有水快。3最佳提取时间点的确定茶叶的提取是溶质的溶出过程,它符合一定动力学规律。从实验结果中可知,EGCG的提取随时间延长增加,一定时间后达到饱和点,即使时间再长,其浓度只有少量增加或开始分解下降,这个时间点即是最佳提取时间。50%醇提比水提此时间点推迟,表明醇对EGCG具有一定保护作用,可延迟它的分解时间。EGCG的溶出同其它成分溶出均符合扩散方程,在一定条件(如温度、溶剂等)下,遵循一定的动力学方程,实验中80℃以下提取,或最佳提取时间点以前的数据分析,得出