茶叶中茶多酚的提取工艺研究

茶叶中茶多酚的提取工艺研究

茶是人们日常生活中常见的保健饮料。它是世界上最重要的茶产区之一，也是发现和使用茶叶的国家。茶叶(Camelliasinensis.L)的药用价值历史悠久,历代药书中均有茶叶入药的记载,中国茶书和中医古籍,对茶的医疗保健作用,都是高度重视和推崇,现存最早的药物经典《神农本草经》记载:“神农尝百草,日遇七十二毒,得茶乃解”。唐代陈藏器在《本草拾遗》中说:“诸药为各病之药,茶为万病之药”。明朝李时珍在《本草纲目》中记载说:“茶苦而寒,最能降火,火为百病之因,火降则百病清也”,顾元庆《茶谱》记载:“饮茶能止渴、消食、除痰、少睡、利尿道、明目益思、除烦、去腻,人固不可一日无茶”。近年来,国内外的大量研究表明,茶叶具有抗癌、抗突变、抗衰老、消除自由基、抗氧化[6~7]、降血压、降血脂[8~9]、降血糖乃至抗艾滋病等多种功效。说明茶具有独特的药理作用,该作用是由茶叶中特定的化学成分决定的。研究表明,在这些物质中起主导作用的是一种多羟基酚类物质,即茶多酚(Tea-Polyphenols,简称TP)。茶多酚是一类存在于茶树中的多羟基酚类化合物的混合物,简称茶多酚,俗名茶单宁、茶鞣质。茶多酚纯品为白色无定形粉末,易溶于热水,可溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮等有机溶剂,微溶于油脂。难溶于苯、氯仿、石油醚。儿茶素类化合物是茶多酚的主要成分,也是茶叶的特有成分[11~12]。茶多酚中几种含量较高的儿茶素分别是:左旋-表没食子儿茶素没食子酸酯(L-EGCG),左旋–表儿茶素没食子酸酯(L-ECG),左旋-表没食子儿茶素(L-EGC),左旋-表儿茶素(L-EC)。茶多酚是一类具有2-连(或邻)苯酚基苯并吡喃衍生物,其结构通式如图1所示。本文从不同溶剂、不同提取方法等多重影响因素下提取茶多酚,茶多酚的检测原理是依据《GB/T8313-2008茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》,福林酚试剂氧化茶多酚中-OH基团并显蓝色在波长λ=765nm处有最大吸收峰,用没食子酸作校正标准定量茶多酚。用紫外-见分光光度法分析测定茶多酚的溶出量,对茶多酚的溶出量进行对比,以期能为茶叶中茶多酚的提取、分析测定有一定帮助。1实验材料和设备1.1试剂、标准水和仪器市售绿茶与发酵茶样品;福林酚(Folin-Ciocalteu)试剂(Sigma-Aldrich公司F9252);无水碳酸钠;没食子酸对照品(购自中国药品生物制品检定所,批号:110931-200302);水为实验室自制重蒸馏水;其余试剂均为分析纯。1.2da与tgl-10b型高速离心检测仪器岛津UV-160A型紫外可见光分光光度计;XMT-DA数显恒温水浴锅;岛津AEL-200型电子分析天平;TGL-10B型高速离心机(上海安亭科学仪器厂);HU10300F超声波清洗器(天津恒奥)。2实验方法2.1标准储备溶液na2co310%福林酚(Folin-Ciocalteu)试剂(现配)将20mL福林酚(Folin-Ciocalteu)试剂转移至200mL容量瓶中,用水定容并摇匀即得。7.5%Na2CO3溶液配制称取(37.50±0.01)gNa2CO3,加水适量使溶解,转移至500mL容量瓶中,定容至刻度并摇匀即得。没食子酸标准储备溶液(1000ug/mL现配)称取(0.025±0.001)g没食子酸(GA,相对分子质量188.14),于25mL容量瓶中加水适量使溶解,并定容至刻度,摇匀即得。没食子酸工作液用移液管分别移取1.0,2.0,3.0,4.0,5.0mL的没食子酸标准储备溶液于100mL容量瓶中,分别用水定容至刻度,摇匀,10,20,30,40,50ug/mL。2.2试验溶液的制备2.2.1提取过程中茶多酚提取物的制备精密称取粉碎后绿茶、发酵茶样品3.0g(精确到0.0001g),分别加入20mL溶剂(H2O、70%乙醇、30%乙醇)分别以超声30min、加热回流30min、温浸30min、70℃温浸24h、常温浸提48h(重复提取3次)提取茶多酚,提取结束后在70℃下蒸干提取剂,即得茶多酚粗提物。2.2.3液体测试2.3测量2.3.1福林酚的合成用移液管分别移取没食子酸工作液、水(作空白对照用)及测试液各1.0mL于刻度试管内,在每个试管内分别加入5.0mL的10%福林酚(Folin-Ciocalteu)试剂,摇匀。反应4min后,加入4.0mL7.5%Na2CO3溶液,加水定容至刻度、摇匀。室温下放置60min。用10mm比色皿、在765nm波长条件下用分光光度计测定吸光度(A)。2.3.2标准曲线的绘制按测定方法“4.3.1”根据没食子酸工作液的吸光度(A)与各工作液的没食子酸浓度,制作标准曲线,结果如图2。回归方程为:y=0.1086x+0.0093(R2=0.9987)。2.3.3计算茶多酚100%的成本式中:C:测得的没食子酸浓度;d:稀释倍数;m:茶多酚粗提物取样量。3超声、温浸提取茶多酚粗提物的得率与样品中茶多酚的含量分别如表2、表3所示:3.1绿茶与发酵茶提取所得茶多酚溶出量对比,在以上3种提取溶剂和五种提取方式中,绿茶中的茶多酚含量要远高于发酵茶中的茶多酚含量,而其中尤以超声和温浸3次提取出的茶多酚高于其它3种提取方式。3.2绿茶与发酵茶超声提取、加热回流得率与茶多酚溶出量对比,在两种提取方式下高浓度乙醇提取出的茶多酚要高于低浓度乙醇和水提取的茶多酚,其中水提出的茶多酚量最少,而两种提取方式比较下,超声提取比加热回流提取的提取率要稍高。3.3绿茶与发酵茶70℃温浸30min(3次)、70℃温浸24h、常温浸提48h提取得率与茶多酚溶出量对比,高浓度乙醇提取出的茶多酚较高,低浓度乙醇和水提取的茶多酚溶出量相接近,茶多酚的含量在3种提取方式下未表现出明显的差异,而以70℃温浸30min(3次)提取的茶多酚要略高于其他两种方法。4动态平衡滤出溶液主要受压迫样品,细胞在细胞内扩散,细胞内渗透,细胞内部渗透,细胞内部渗透,细胞内部渗透,细胞内部渗透,细胞内渗透,细胞内渗透,细胞内渗透,细胞内渗透,细胞内渗透,细胞内渗透,细胞内部内植物有效成分溶剂提取的原理是:根据植物中各种成分在溶剂中的溶解性质,用对有效成分溶解度大,对无效成分溶解度小的溶剂将有效成分从植物组织中溶出,当溶剂加到植物原料中时,溶剂扩散渗透通过细胞壁进入细胞内,可溶性物质溶解,造成细胞内外的浓度差,以此为推动力使细胞内可溶性物质向溶液主体扩散,至细胞内外有效成分浓度达到动态平衡滤出溶液。4.1增加茶多酚的溶出量4.1.1提取速率的研究有效成分浓度差是推动提取进行的主要因素,根据Fick第一扩散定律,浓度差越大,提取的传质推动力就越大,提取速率就越快,实验中表现为采用多次重复浸提。4.1.2超声波提取法加强两相间的相对运动,可以减少固相边界上液膜的厚度降低边界层阻力,并使液膜不断更新,从而提高浓度差,增大提取推动力提高传质速率,实验中表现为采用超声波提取。4.1.3提取温度对ein的影响对大多数物质而言,升高温度可以加大物质的溶解度,而且根据Stokes—Einstein公式可知温度升高,溶液黏度下降,扩散系数就增大,可提高有效成分的扩散速率,从而提高提取速率,温度升高,扩散系数增大,但是温度太高又会使过多的杂质同时提出,或者对热敏性有效成分有破坏作用,实验中表现为加热回流提取和70℃温浸浸提。4.2在实验中，提取方法的优缺点4.2.1热压提取法该法是将物料粉碎后装入容器中加入溶剂浸渍物料以溶出有效成分的方法,在常温下进行,尤其适用于有效成分遇热易破坏及易挥发的物料,但整个过程处于静止状态,提取温度低,有效成分溶解度和传质速率小,存在着提取率低,提取周期长,提取液易发霉变质等缺点。4.2.2提取溶剂回用法该法是在进行加热提取时采用循环冷却装置,使溶剂连续回流,使植物有效成分充分提出的方法,该法溶剂用量少提取率高,但对于受热易破坏的成分提取不适用。4.2.3加热回流提取的茶多酚对检测结果的影响超声波浸提是利用超声波的机械破碎和空化作用,物料周围空穴形成、增大和闭合回产生极大的冲击波和剪切力,使细胞破碎,增加有效成分的溶出速度和数量,加速茶多酚等浸提物从茶叶向溶剂的扩散速度,从而提高了有效成分的浸提率,缩短浸提时间,超声波浸提的最大优点就是浸提所需的时间短,因此避免了长时间处于高温下茶多酚的氧化,收率和产品质量都较传统方法高。在实验结果表明,绿茶中提取出的茶多酚要高于在发酵茶中提出的茶多酚,这是由于发酵茶在加工过程中有着一定程度的儿茶素损失。以超声和加热回流提取出茶多酚的溶出量比较,二者同样加大材料颗粒与溶剂固液两相的相对运动,但加热回流提取出的茶多酚反而不如超声提取出的茶多酚,这可能存在的原因是加热回流过程中的温度过高,茶多酚受热氧化损失。又以70℃多次重复提取与70℃温浸两种提取方式所得茶多酚比较,多次重复提取所得要高于70℃温浸,这是多次重复提取法通过多次添加溶剂增加了主体溶液与相界面之间有效成分的浓度差使得茶多酚能通过浓度差尽快的溶于提取溶剂中,加大了提取效率,而70℃温浸在茶多酚溶出一定量后主体溶液与相界面之间有效成分的浓度差变得极小,茶多酚溶出速度变缓或不继续溶出,两种方法比较,多次重复提取耗时短、易操作、提取率高优于70℃温浸,两种方法优选多次重复提取。2.2.2棒汁制备工艺称取0.2g(精确到0.0001g)茶多酚粗提物于10mL离心管中,加入在70℃中预热过的70%甲醇溶