潘文潔,郭雯

(安徽工程大學生物化學工程學院,安徽 蕪湖 241000)

茶多酚(Tea Polyphenols),又稱茶鞣質(zhì)或茶單寧,是茶葉中多酚類物質(zhì)的總稱。茶多酚具有高效的抗衰老、抗輻射、消除人體過剩的自由基、去脂減肥、降低血糖、血脂和膽固醇、預防心血管疾病及抑制腫瘤細胞等多種保健和藥理功能[1]。因而用途非常廣泛,涉及到醫(yī)藥、食品、日化等行業(yè)[2]。

竹葉,為禾本科植物竹葉的干燥莖葉,具有清熱除煩、利尿的功效。竹葉中含有大量的黃酮和多糖類成分、內(nèi)酯、葉綠素、氨基酸、維生素、微量元素等,都具有很高的生物活性作用[3],且還含有較豐富的茶多酚[4]。近年來,人們對竹葉的營養(yǎng)成分、保健價值以及研制竹葉保健食品進行了許多研究,并取得進展。隨著我國茶葉國內(nèi)外市場的擴大,成品茶葉的價格日趨上漲,采用成品茶提取茶多酚的原料成本也在上升,因此研究竹葉中茶多酚的含量及提取工藝將對今后茶多酚的大規(guī)模生產(chǎn)具有重要意義,竹葉也將成為茶多酚提取原料的一個重要來源。本研究對超聲波輔助提取竹葉茶多酚的工藝進行了研究,為竹葉茶多酚的提取及進一步開發(fā)利用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

竹葉:采集于安徽省涇縣;七水合硫酸亞鐵、四水合酒石酸鉀鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、無水乙醇、三氯甲烷、乙酸乙酯等均為分析純。

RE-52旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、DHG-9143BS-3電熱恒溫鼓風干燥箱、723 N可見分光光度計、JK-400CDB超聲波萃取儀、JFSD-100-Ⅱ粉粹機等。

1.2 實驗方法

將經(jīng)采集、洗滌、自然晾干的竹葉用高速粉碎機粉碎過100目篩,準確稱取一定量竹葉粉置于具塞錐形瓶中,按比例加入一定體積分數(shù)的乙醇溶液,搖勻后置于超聲波萃取儀中,調(diào)節(jié)功率進行超聲提取一段時間。趁熱抽濾,將提取液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮,回收乙醇。濃縮液再加等量氯仿萃取2次,得到水層液加等量乙酸乙酯萃取2次。取所得酯層加20mL蒸餾水,減壓濃縮,回收乙酸乙酯,干燥即得到固體茶多酚,計算得率。

茶多酚含量的測定:酒石酸鐵比色法[5]。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲波輔助提取竹葉茶多酚的單因素實驗

茶多酚是中等極性強度的分子,易溶于水和乙醇,由于用水提取茶多酚的得率低于用乙醇提取茶多酚的得率[6],故選擇乙醇作為提取溶劑。

2.1.1 乙醇濃度對茶多酚得率的影響

準確稱取五份竹葉粉,分別加入濃度為50%、60%、70%、80%和 90%的乙醇溶液,在 55℃、超聲波功率320W條件下提取40 min,所得實驗結(jié)果見圖1。由圖1可知乙醇濃度在60%時提取效果較好,當乙醇濃度低于60%時,由于水分較多,茶多酚得率較低;當乙醇濃度高于60%時,因乙醇含量較高,提取液溫度上升高,茶多酚可能在高溫下易氧化損失,得率反而降低。故選擇乙醇濃度為60%進行提取。

圖1 乙醇濃度對茶多酚得率的影響

2.1.2 浸提時間對茶多酚得率的影響

準確稱取五份竹葉粉,加入60%乙醇溶液,在55℃、功率 320w 條件下分別提取 20、30、40、50、60 min,所得實驗結(jié)果見圖2。由圖2可知,超聲浸提時間為30 min時茶多酚得率較高,當超過30 min后茶多酚得率下降。因為茶多酚是一種多羥基酚類物質(zhì),熱穩(wěn)定性不好,高溫下加熱時間長易被氧氧化,導致一部分茶多酚丟失。故選擇超聲浸提時間為30～40 min為宜。

圖2 時間對茶多酚得率的影響

2.1.3 提取溫度對茶多酚得率的影響

準確稱取五份竹葉粉,加入60%乙醇溶液,在超聲波功率 320W 條件下,分別在 35、45、55、65、75℃提取30 min,所得實驗結(jié)果見圖3。由圖3可知,浸提溫度在65℃以下時,隨著溫度升高,茶多酚得率增大;當?shù)竭_65℃時,茶多酚得率最大,超過65℃時茶多酚得率開始下降。這是由于在過高溫度下茶多酚易氧化,故選擇適宜的浸提溫度為65℃。

圖3 浸提溫度對茶多酚得率的影響

2.1.4 料液比對茶多酚得率的影響

準確稱取五份竹葉粉,按料液比 1︰6、1︰8、1︰10、1︰12、1︰14 加入 60%乙醇溶液,在65 ℃、超聲波功率320W條件下提取30 min,所得實驗結(jié)果見圖4。由圖4可知,茶多酚得率隨著乙醇用量的加大而增大,在料液比1︰8后茶多酚得率增加較為緩慢。因此為了節(jié)約溶劑,減少回收的難度,在生產(chǎn)上可減少料液比,故選取1︰8～1︰10的60%乙醇較合適。

圖4 料液比對茶多酚得率的影響

2.1.5 超聲波功率對茶多酚得率的影響

準確稱取五份竹葉粉,按料液比1∶8加入60%乙醇溶液,在 65℃下分別用 240W、280W、320W、360W、4000W功率處理30min,所得實驗結(jié)果見圖5。由圖5可知,茶多酚在不同超聲波功率下的得率不同。超聲波是通過空化作用、熱效應、機械作用、湍動效應、微攪動效應、界面效應和聚能效應等在液體中形成有效的攪動與流動,這些作用均可產(chǎn)生擊碎、切割及凝聚等效果,從而加速茶多酚等浸提物從竹葉向溶劑的擴散速率,縮短浸提時間。因此隨著超聲波功率的增大茶多酚得率也隨之增大,在320W時達到較好的提取效果。但功率過大時,容器內(nèi)會發(fā)生局部瞬時升溫現(xiàn)象,溫度升高快而使茶多酚損失,導致得率降低。

圖5 超聲波功率對茶多酚得率的影響

2.2 正交試驗優(yōu)化竹葉茶多酚的提取工藝

在單因素實驗基礎上,將超聲波功率定為320W,選取對竹葉茶多酚提取影響較大的四

個因素即乙醇濃度、料液比、提取溫度和時間進行L9(34)正交試驗,見表 1、表2。

表1 竹葉茶多酚提取正交試驗因素水平表

由表2可以看出,影響得率效果的因素順序為:B＞A＞D＞C,即提取溫度的影響最大,料液比的影響最小。綜合各因素K值看出茶多酚提取的較佳組合為A1B1C2D3,這與實驗結(jié)果中較好的試驗組合A1B1C1D1不吻合。為了確定最佳組合條件,本研究分別對其做了 3次平行試驗,取平均值。由組合A1B1C1D1所得得率為1.78%,組合A1B1C2D3所得得率為1.63%。因此確定最佳組合為A1B1C1D1,即乙醇濃度60%,提取時間為30 min,提取溫度65℃,料液比1︰10。

表2 竹葉茶多酚提取正交試驗結(jié)果

3 結(jié)論

本實驗采用超聲波輔助提取竹葉中的茶多酚,確定了最佳的提取條件是:乙醇濃度60%,溫度65℃,超聲提取時間30min,料液比 1︰10,超聲波功率320W,在此條件下茶多酚得率達到了1.78%。與傳統(tǒng)的提取方法相比,超聲波輔助提取茶多酚提高了得率,縮短了提取時間。

竹葉是一種資源量大且廉價的林業(yè)資源,基本處于未開發(fā)利用狀態(tài),隨著對竹葉活性成分功能性和營養(yǎng)性的深入研究,以及提取工藝的不斷完善,竹葉的有效化學成分將在醫(yī)藥、保健品、食品、飲料其它行業(yè)得到越來越廣泛的應用,具有廣闊的開發(fā)前景。

[1]曾磊,張玉軍,鄒正.茶多酚的功能特性及應用[J].鄭州工程學院學報,2002(6):90-94.

[2]陳為釣,萬圣勤.茶葉中多酚類物質(zhì)的研究進展[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā),1994,6(3):74-80.

[3]黃文,王益.竹葉的化學成分及應用進展[J].中國林副特產(chǎn),2002(3):65-66.

[4]毛燕,王學利,楊彤.毛竹葉、枝茶多酚提取及含量的測定[J].竹子研究匯刊,2000,19(2):49-51.

[5]中國標準出版社第一編輯室.茶葉標準匯編[S].北京:中國標準出版社,2005:131-132,166-167.

[6]羅金岳,陳小燕.從箬竹葉中提取茶多酚的研究[J].林產(chǎn)化工通訊,2003,37(6):15-19.