茶多糖的提取與分離純化技術(shù)研究新進(jìn)展

任小盈 李靜 馬存強(qiáng)等

摘要茶多糖是一類相對(duì)分子質(zhì)量較大的，具有一定活性的水溶性復(fù)合雜多糖。根據(jù)對(duì)茶多糖的紫外、紅外及氣相色譜的分析，茶多糖由糖類、果膠及蛋白質(zhì)等物質(zhì)組成。為了更清晰地了解茶多糖的研究現(xiàn)狀并對(duì)茶多糖進(jìn)一步開發(fā)和研究，主要對(duì)近年來茶多糖的提取方法、分離純化和分子組成等方面進(jìn)行了綜述，并對(duì)研究中存在的問題進(jìn)行了分析，對(duì)其開發(fā)前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞茶多糖；提?。环蛛x純化；分子組成

中圖分類號(hào)S571文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）23-07993-03

基金項(xiàng)目國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題（2007BAD58B03）；云南保山市科技項(xiàng)目“保山市特種茶葉開發(fā)與研究”。

作者簡(jiǎn)介任小盈（1987- ），女，山東聊城人，碩士研究生，研究方向：茶葉加工與綜合利用。*通訊作者，副教授，博士，從事茶葉加工研究。

收稿日期20140707茶多糖（TPS）是一類相對(duì)分子質(zhì)量較大的水溶性復(fù)合雜多糖，根據(jù)對(duì)茶多糖的紫外、紅外及氣相色譜的分析，由糖類、果膠及蛋白質(zhì)等物質(zhì)組成。其具有降血糖[1-3]、降血脂[4]、降血壓[5]等多種保健功能，是一種具有廣闊開發(fā)前景的天然藥物。近年來，國(guó)內(nèi)外研究者相繼對(duì)其提取方法、分離純化和分子組成等方面進(jìn)行了廣泛的研究。筆者就近幾年關(guān)于茶多糖的提取分離方法及組成成分方面進(jìn)行了綜述，并且對(duì)茶多糖的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)。

1茶多糖的提取方法

茶多糖易溶于水，在高濃度的有機(jī)溶劑，高溫或強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的條件下不穩(wěn)定，易于分解[6]。近年來，水浸提法、超聲波法、酶提取法、微波提取法和醇沉淀法等是茶葉中茶多糖提取的常用方法，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此研究較為深入。

1.1水浸提法水浸提法是利用茶多糖易溶于熱水的特性，通過對(duì)提取條件的設(shè)置，能夠提高茶多糖的得率，具有操作簡(jiǎn)單、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用。

不同學(xué)者從料液比、提取時(shí)間、提取溫度等方面對(duì)綠茶、普洱茶等茶多糖的水浸提法進(jìn)行了深入研究，并且確定了最佳提取工藝。趙麗平等研究綠茶表明，提取茶多糖的最佳工藝條件為料液比1∶30 g/ml、提取時(shí)間3.5 h、提取溫度85 ℃，茶多糖的提取率為3.40%[7]。盧金珍等的研究結(jié)果為：料液比1∶10 g/ml，溫度85 ℃，時(shí)間90 min，次數(shù)為2次，茶多糖得率為5.88%[8]。原龍等研究報(bào)道最佳工藝條件：料水質(zhì)量比為1∶25，提取溫度85 ℃，提取時(shí)間為90 min，提取1次，茶多糖得率為1.92%[9]。金婷等采用熱水浸提法提取普洱茶中的水溶性茶多糖，結(jié)果表明，最佳浸提條件為固液比1∶20 g/ml、溫度90 ℃、時(shí)間1.5 h、浸提2次，得到的最佳提取率是54.5%，為普洱茶中茶多糖的提取提供了依據(jù)[10]。羅玲等確定了普洱茶茶多糖的最佳提取工藝：料液比為1∶17 g/ml，浸提溫度為80 ℃，浸提時(shí)間為78.5 min，茶多糖得率為12.72%[11]。

目前，不同學(xué)者采用水提法提取茶多糖的研究，通過單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及響應(yīng)面法確定的茶多糖的提取工藝基本一致：料液比為1∶20 g/ml左右，提取溫度90 ℃左右，提取時(shí)間1.5 h左右，提取次數(shù)1～2次。由此，有效減少了茶多糖水提取法的重復(fù)性，為茶多糖的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。相比較而言，水提取法的工藝流程各不相同，從而獲取茶多糖得率差距較大。因此，筆者認(rèn)為應(yīng)該統(tǒng)一水提取方法的工藝流程，規(guī)范此提取方法。

1.2超聲波提取法超聲波提取是利用超聲波的空化作用加速植物多糖成分的浸出提取，因此，具有反應(yīng)條件溫和、適應(yīng)性廣泛、提取效率高等特點(diǎn)。

茶多糖得率的影響因素主要為料液比、時(shí)間、溫度、pH等，眾多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究。李粉玲等研究鳳凰茶多糖結(jié)果顯示：最佳提取條件為料液比1∶40 g/ml、超聲波功率350 W、超聲時(shí)間20 min、超聲溫度70 ℃，茶多糖得率為4.740 4 mg/g[12]。楊泱等采用超聲波法從普洱茶中提取茶多糖，結(jié)果表明，最佳條件為提取溫度70 ℃，超聲波處理時(shí)間20 min，固液比1∶20 g/ml，提取次數(shù)3次，提取得率為3.784%[13]。而安衛(wèi)征等采用超聲波浸提法從普洱茶中提取多糖，證實(shí)茶多糖提取的最佳條件：功率800 W，固液比1∶50 g/ml，時(shí)間25 min，提取得率為6.51%[14]。除此外，也有不少研究報(bào)道了綠茶茶多糖提取的最佳條件[15-16]。針對(duì)同一茶類，試驗(yàn)結(jié)果相差較大，究其原因，與原料品種、加工工藝、試驗(yàn)條件等因素相關(guān)性較大，值得進(jìn)一步研究。

綜上所述，根據(jù)單因素試驗(yàn)分析，可以看出超聲功率、料液比、提取時(shí)間、提取溫度等是提取茶多糖的主要影響因素。同常規(guī)方法相比，超聲波提取時(shí)間明顯縮短，茶多糖得率也較高。然而，基于試驗(yàn)原理，超聲波提取法對(duì)于茶多糖的生物活性是否有影響，目前此方面的研究較少，需要進(jìn)一步經(jīng)過大量的試驗(yàn)證實(shí)。

1.3酶提取法酶提取法是采用酶破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，加快有效成分溶出細(xì)胞的速率，進(jìn)而提取熱穩(wěn)定性差或含量較少的生物成分。常見酶的種類為纖維素酶、果膠酶、胰蛋白酶等。由于反應(yīng)條件溫和、選擇性高、成本較低、環(huán)保無毒等特點(diǎn)，因此，酶法提取具有較大的應(yīng)用潛力，必將成為功能成分開發(fā)的重要手段。

由可知，隨著人們對(duì)酶法提取方法的認(rèn)可，探究了單一酶和復(fù)合酶及集成提取方法對(duì)茶多糖提取率的影響。不少研究結(jié)果表明，酶法提取與不加酶類提取茶多糖，前者可以顯著提高茶多糖的得率，同時(shí)酶種類、添加量、溫度和pH對(duì)茶多糖含量影響較顯著，且復(fù)合酶提取法的茶多糖含量高于單一酶類及不加酶提取法。

不同酶法提取對(duì)茶多糖得率的影響

茶葉種類提取方法茶多糖得率備注綠茶

胰酶提取法[17] ，茶葉水解酶提取法[18] ，果膠酶/胰蛋白酶/復(fù)合酶提取法[19]52.98%；2.01%；95.26%，55.10%，59.67%相比較而言，不同酶法提取工藝對(duì)于茶多糖的得率有重要影響紅茶復(fù)合酶提取法（果膠酶與纖維素酶）[20]3.69%復(fù)合酶對(duì)茶多糖的提取率有顯著相關(guān)性烏龍茶纖維素酶提取法[21]1.72%同其他研究一樣，確定了最佳的提取工藝條件

1.4微波提取微波提取方法是微波輻射高頻電磁波，可瞬間穿透物料，在提取物質(zhì)時(shí)加熱升溫，導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂，有效成分流出。具有快速、節(jié)能、高效等優(yōu)點(diǎn)，其在我國(guó)的食品工業(yè)、制藥工業(yè)和化學(xué)工業(yè)等開發(fā)中日益被關(guān)注。

不同學(xué)者采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)表明：料水比、微波功率、微波處理時(shí)間、浸提溫度、浸提時(shí)間等是微波提取茶多糖的重要影響因子。以鳳凰茶為材料的茶多糖提取工藝為料水比1∶40 g/ml、微波時(shí)間120 s、微波功率640 W、浸提次數(shù)2次、浸提溫度75 ℃，茶多糖得率為4.740 4 mg/g[22]。而安吉白茶中提取多糖的正交試驗(yàn)最佳條件：微波功率240 W、微波時(shí)間4 min、浸提溫度65 ℃、浸提時(shí)間3 h，此條件下的茶多糖得率為16.23%[23]。孫慕芳等以信陽(yáng)毛尖為試驗(yàn)材料的茶多糖提取研究中，通過響應(yīng)面法獲得茶多糖的最優(yōu)工藝參數(shù)：提取時(shí)間為70 min，提取溫度為55 ℃，料水比為1∶10 g/ml，提取功率為650 W，茶多糖得率高于14.241%[24]。由此可見，不同茶葉的微波提取工藝存在一定差異。李鶴等確定微波提取最佳工藝參數(shù)為是料水比為1∶35 g/ml，微波功率為500 W，提取溫度為50 ℃，提取時(shí)間為5 min，綠茶中多糖的得率為1.991 mg/g[25]。同其他提取方法相比，微波提取的時(shí)間大大縮短，而且提取溫度也較低，茶多糖提取率也較高。

1.5醇沉淀利用植物中的大多數(shù)成分易溶于水及醇等溶劑的特性，經(jīng)過水浸提、提取液濃縮、乙醇沉淀、干燥等步驟，獲得茶多糖。相對(duì)其他提取方法，醇沉法操作簡(jiǎn)單易行、設(shè)備要求不高、成本較低。

林春榕等采用水提醇沉法從云南麗江產(chǎn)白雪茶中分離提取出雪茶多糖，研究發(fā)現(xiàn)，提取溫度、提取時(shí)間對(duì)提取率的影響有顯著性差異，而料液比影響較小，在最佳工藝條件下提取的茶多糖平均得率為2.609%[26]。趙昕等提取苦荊茶老葉中茶多糖，結(jié)果表明，影響茶多糖提取的主次因素依次為提取時(shí)間、提取溫度、乙醇用量和料液比，最佳條件下茶多糖的產(chǎn)率為2.648%[27]。吳穎等從鐵觀音茶梗提取茶多糖，結(jié)果表明，各因素對(duì)茶多糖含量影響的主次順序?yàn)樗急?、沉淀時(shí)間和離心時(shí)間，在最優(yōu)提取條件下，所得茶多糖含量為0.792 5 mg/ml[28]，與李碧嬋等[29]研究的結(jié)果差異較大。周增志等以普洱茶為材料進(jìn)行試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，影響茶多糖提取率的各因素主次關(guān)系為：醇沉?xí)r間>固液比>浸提溫度>浸提時(shí)間，在此最佳工藝下，所得的粗多糖平均提取率為 1.773 1%[30]。另外，于淑池等以龍井茶為原料，研究得到各因素對(duì)多糖得率的影響依次為：浸提溫度>料液比>醇沉濃度>浸提時(shí)間；最佳提取工藝條件下，茶多糖得率可達(dá)6.333%[31]，與劉悅等[32]的研究結(jié)果差異較大。

通過比較，不同學(xué)者證實(shí)影響茶多糖提取率的主次因素不同，差異性較大。另外，同其他提取方法相比，醇沉法提取茶多糖得率比較低。初步推測(cè)影響茶多糖提取率的因素主要與茶葉的種類、茶樹年齡、生長(zhǎng)環(huán)境、加工狀態(tài)及提取工藝等因素有關(guān)。

1.6其他方法茶多糖的提取技不斷引進(jìn)與開發(fā)，其提取方法進(jìn)一步優(yōu)化，得出高得率、高純度的茶多糖。陳義勇等將粗綠茶作為原料，將傳統(tǒng)水浴浸提法和超聲-微波協(xié)同輔助提取法對(duì)茶多糖得率進(jìn)行了比較，并確定了最佳提取條件[33]。結(jié)果表明，超聲-微波協(xié)同輔助提取茶多糖的最佳工藝條件為提取時(shí)間23 min、料液比1∶30 g/ml、微波功率90 W。與傳統(tǒng)的水浴浸提法相比，超聲-微波協(xié)同輔助提取法的茶多糖得率從2.95%提高到4.19%。而陳明等采用超臨界CO2萃取可有效提取茶葉中的多糖，確定萃取壓力35 MPa，萃取溫度45 ℃，萃取時(shí)間2 h的條件下，茶多糖的提取率可達(dá)92.5%，而且最大限度保持了茶多糖的生物活性[34]。

2茶多糖的分離、純化

茶多糖通常是一類復(fù)合物，包括糖類、果膠、蛋白質(zhì)等成分，經(jīng)提取后，茶多糖的純度不高，還有部分蛋白質(zhì)、茶多酚等物質(zhì)，需要經(jīng)過脫蛋白和脫色素，為排除非目標(biāo)物質(zhì)的干擾，研究學(xué)者對(duì)去除這些干擾物進(jìn)行了研究。目前，常用的脫蛋白方法有Sevag法、三氯乙酸法和三氟三氯乙烷法，同時(shí)脫色法中以離子交換樹脂法和聚酰胺大孔吸附樹脂應(yīng)用較多。

楊泱等研究10種樹脂對(duì)普洱茶多糖溶液色素脫除的效果，比較sevag法、三氯乙酸法、鹽酸等電點(diǎn)法對(duì)普洱茶多糖的脫蛋白質(zhì)效果[35]。結(jié)果表明，D101大孔吸附樹脂為普洱茶多糖脫色的最佳樹脂，脫色率為72.27%；三氯乙酸的脫蛋白效果最佳，可脫除95.2%的蛋白質(zhì)，與王傳名等研究表明三氯乙酸脫蛋白方法最佳一致[36]。盡管Sevag法脫蛋白造成多糖損失較嚴(yán)重、多次重復(fù)操作，有機(jī)試劑大量浪費(fèi)等，大多數(shù)學(xué)者仍然采用此種方法，并且取得較好的結(jié)果。邵立平等采用Sevag法去除粗多糖中的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)去除率 91.2%[37]。然而，王黎明等用Sevag法脫蛋白，蛋白質(zhì)脫除率28.3%[38]，與前者結(jié)果差距較大，初步斷定與茶多糖提取材料相關(guān)性較大，有待進(jìn)一步研究。

茶多糖的脫蛋白和脫色不但可以單獨(dú)分離，而且兩者可以共同進(jìn)行，另外，茶多糖純化研究也隨之清晰。陳義勇等對(duì)綠茶制取的茶多糖進(jìn)行脫蛋白和脫色純化研究，結(jié)果表明，聚酰胺吸附柱層析法作為茶多糖純化的最佳方法，蛋白質(zhì)脫除率達(dá)到95.8%[39]，與謝亮亮等研究結(jié)果相符[40]?？傊?，茶多糖的分離純化方法比較統(tǒng)一，研究較深入。

3茶多糖的分子組成

目前，關(guān)于茶多糖方面的研究越來越受關(guān)注，而茶多糖的分子組成的報(bào)道各不相同，有的單糖組成、摩爾比及分子量差異甚至較大，現(xiàn)將目前研究情況進(jìn)行簡(jiǎn)單整理，見。

不同茶類的分子組成情況

材料分子組成 單糖組成烏龍茶[41-42]

梁進(jìn)等分離出4個(gè)多糖成分，即TPSⅠ、TPSⅡ、TPSⅢ和TPSⅣ，其中組分Ⅱ?yàn)椴瓒嗵强偭康?7.36%楊立杰等研究結(jié)果表明，烏龍茶多糖由鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖等組成綠茶[43-45]陳小強(qiáng)等先后從提取的堿性多糖中，分析出其含有3種均一性多糖，分別為gTPC1、gTPC2、gTPC3；同時(shí)，潘見等分離純化得到均一組分TPSⅡ，分子量為1.01×105D；另外，楊建軍等研究證實(shí)茶多糖的主要成分是TF1、TF2和TF3陳小強(qiáng)等也確定了堿性茶多糖的單糖成分鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖；同時(shí)，潘見等確定其單糖組成為L(zhǎng)鼠李糖、L巖藻糖、L阿拉伯糖、D木糖、D甘露糖、D葡萄糖、D半乳糖。楊建軍等研究結(jié)果表明，TF 1是由葡萄糖、甘露糖、木糖組成；TF2由葡萄糖、木糖組成；TF3由葡萄糖、木糖、阿拉伯糖組成普洱茶[46]郭威等研究結(jié)果表明普洱茶多糖4種組分TPS1、TPS2、TPS3、TPS4試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)：普洱茶多糖中含有甘露糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、巖藻糖8種單糖，不含有木糖；TPS1中含有全部8種單糖；TPS2、TPS3和TPS4均由7種單糖組成，且都不含巖藻糖Gynostemma pentaphyllum Makino tea[47]魯有等研究結(jié)果表明，茶多糖是一個(gè)典型的雜合多糖、包括甘露糖、核糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、葡萄糖、木糖、半乳糖和阿拉伯糖

通過可以看出，茶多糖的單糖組成是以半乳糖、葡萄糖和阿拉伯糖為主，大約占茶多糖2/3，還有木糖和甘露糖等。茶多糖的單糖種類基本相同，但其摩爾比及分子量差異性顯著，這與茶葉原料、分離純化的方法有關(guān)。因此，要準(zhǔn)確分析茶葉復(fù)合多糖的組成、相對(duì)分子量、化學(xué)結(jié)構(gòu)和藥理等方面，仍有必要進(jìn)一步分離純化。

42卷23期任小盈等茶多糖的提取與分離純化技術(shù)研究新進(jìn)展4存在問題與展望

隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)養(yǎng)生方面越來越關(guān)注，而茶多糖作為保健品也越來越受青睞。隨著科技的不斷發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室中茶多糖單一某種提取方法或單一某種分離純化方法都已比較成熟，然而提取和分離純化方法在搭配組合上還需要進(jìn)一步優(yōu)化，能夠更好地獲得高得率、高純度的茶多糖。盡管實(shí)驗(yàn)室提取的茶多糖純度較高，但是還不能夠應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的茶多糖產(chǎn)品的開發(fā)，原因在于提取過程中使用了較多的試劑，安全方面存在隱患，限制茶多糖相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)與推廣。另外，不同茶多糖分子結(jié)構(gòu)、保健機(jī)理方面的研究較少，對(duì)其描述也不是非常清晰，有待進(jìn)一步研究。總之，茶多糖的研究領(lǐng)域中，如何保證茶多糖提取的綠色環(huán)保值得深入研究。

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