鐵觀音茶葉中茶多酚提取工藝條件的優(yōu)化

卻志群，陳繼鵬，張運(yùn)良

（宜春學(xué)院生命科學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，江西 宜春336000）

茶多酚（tea polyphenols，簡寫成TP）是茶葉中的重要組成部分，由花青素類、黃烷醇類、黃酮類和酚酸類等成分組成，其中黃烷類（兒茶素）所占比例最大[1]。茶多酚是茶葉中主要的生理活性物質(zhì)，功效眾多。在醫(yī)藥保健方面，茶多酚可抑制亞硝酸化反應(yīng)，對化學(xué)致癌物導(dǎo)致的癌變有較好的預(yù)防作用；可清除人體內(nèi)多余的自由基，增加人體抗衰老的能力；還有降低血壓、防治艾滋病等作用。在食品領(lǐng)域里，因其抗氧化作用可作為日用化妝品的功能型添加劑[2]；另外，茶多酚還有穩(wěn)定色素的功效，護(hù)色效果較好，可作為天然的食品護(hù)色劑。此外，茶多酚在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也有重要應(yīng)用。有報道稱，兒茶素可用于煙草花葉病毒的防治[3]。

然而，充分利用茶多酚各種功效的前提是，將茶多酚從茶葉中提取出來，這個提取過程受諸多因素的影響。因此，擬通過正交試驗(yàn)設(shè)計，對液固比（浸提液體積數(shù)）、浸提時間和提取溫度3個因素對茶多酚提取效果進(jìn)行研究，從而探究茶多酚提取的最佳工藝條件，為茶多酚的充分利用以及其生物學(xué)活性研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試茶葉為市售的鐵觀音，產(chǎn)地為福建安溪。試驗(yàn)試劑有硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）、酒石酸鉀鈉、磷酸氫二鈉（Na2HPO4·12H2O）、磷酸二氫鈉（NaH2PO4·2H2O），無水乙醇，均為分析純。試驗(yàn)儀器有UV-2000 紫外分光光度計（北京萊伯泰科儀器股份有限公司）、HH-4 數(shù)顯恒溫水浴鍋（江蘇金壇環(huán)宇科學(xué)儀器廠）、FZ102 微型植物試樣粉碎機(jī)（上海京工實(shí)業(yè)有限公司）、BT223S 電子天平（河南鄭州南北儀器公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 鐵觀音茶多酚提取的單因素試驗(yàn) 用電子天平準(zhǔn)確稱取0.25 g 磨碎到適宜程度的若干份茶葉樣品備用。以不同體積的50%乙醇為提取溶劑[4]，按表1 的因素及水平進(jìn)行單因素試驗(yàn)?？疾楣桃罕鹊挠绊憰r，浸提溫度為60℃，浸提時間為10 m in；考查浸提時間的影響時，浸提溫度為60℃，液固比為120︰1；考查提取溫度的影響時，液固比為120︰1，浸提時間為30 m in。

表1 試驗(yàn)考查因素及水平

1.2.2 鐵觀音茶多酚提取的正交試驗(yàn) 根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，以固液比（A）、提取溫度（B）、浸提時間（C）為因素設(shè)計L9（33）正交試驗(yàn)（表2），以茶多酚含量為考查指標(biāo)，研究不同因素對茶多酚提取的貢獻(xiàn)率，從而確定茶多酚提取的最佳工藝條件。

1.2.3 茶多酚含量的測定 準(zhǔn)確吸取待測液1 m L，加入5 m L 酒石酸鐵溶液和4 m L 蒸餾水，充分搖勻，用pH 值7.5 的磷酸緩沖液定容至25 m L。以蒸餾水替換待測液加入同樣的試劑作為空白對照，于540 nm 波長處測定吸光度[5]。茶葉中茶多酚質(zhì)量分計算公式如下：W（%）=A×3.913×1/Va×Vb×1/1000×1/m×100%，式中：A 為樣液的吸光度值，Va 為吸取試液量（m L），Vb 為供試液總量（m L），m 為樣品質(zhì)量（g），3.913 為當(dāng)吸光度等于1.0 時，每毫升試樣液中含茶多酚相當(dāng)于3.913 mg。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 不同液固比對鐵觀音茶多酚提取的影響 由圖1可知，液固比不同，浸提液中的茶多酚含量有差異，說明液固比對鐵觀音茶多酚提取有一定的影響。在浸提溫度和浸提時間一定的情況下，當(dāng)液固比從80︰1 增加到120︰1 時，茶多酚含量提高了1.6個百分點(diǎn)；當(dāng)液固比從120︰1 增加到160︰1 時，茶多酚含量減少了1.0個百分點(diǎn)；液固比增加到200︰1 時，溶液中的茶多酚含量繼續(xù)減少。這表明鐵觀音茶多酚提取的最適液固比范圍為120︰1～200︰1 之間。

圖1 不同液固比的浸提液中茶多酚含量的比較

2.1.2 不同浸提溫度對鐵觀音茶多酚提取的影響 由圖2 可知，浸提液中的茶多酚含量表現(xiàn)出隨浸提溫度的提高而增加的趨勢。當(dāng)浸提溫度為60℃時，浸提液中茶多酚含量較低，僅13.1%；溫度上升到70℃時，茶多酚含量提高了0.6個百分點(diǎn)；當(dāng)溫度升高到80℃時，浸提液中的茶多酚含量增加0.9個百分點(diǎn)；當(dāng)溫度升高到90℃時，茶多酚含量提高了0.6個百分點(diǎn)；當(dāng)溫度升高到100℃時，茶多酚含量提高了0.3個百分點(diǎn)，上升為15.5%。這表明鐵觀音茶多酚提取的最佳溫度范圍在80～100℃之間。

2.1.3 不同浸提時間對鐵觀音茶多酚提取的影響 由圖3 可知，浸提時間對浸提液中的茶多酚含量也有較為顯著的影響。在浸提溫度和液固比不變的情況下，當(dāng)浸提時間為10 m in 時，浸提液中茶多酚含量為12.1%；浸提時間延長至20 m in 時，茶多酚含量提高了0.6個百分點(diǎn)；當(dāng)浸提時間延長至30 m in 時，茶多酚的含量繼續(xù)增加，達(dá)到最大值13.1%；當(dāng)浸提時間延長至40 min 時，茶多酚含量下降到12.3%；當(dāng)浸提時間長達(dá)50 m in 時，茶多酚含量繼續(xù)下降，且降幅較大。這說明茶多酚的提取時間最好控制在20～40 m in 之間。

圖2 不同浸提溫度下浸提液中茶多酚含量的比較

圖3 不同浸提時間的浸提液中茶多酚含量的比較

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

從各因素極值（R）可以看出（表2），各因素對鐵觀音茶多酚提取的貢獻(xiàn)由大到小排列依次為A（液固比）＞C（浸提時間）＞B（浸提溫度），但這3個因素對茶多酚含量影響的差異不顯著（表3）；最佳提取工藝條件為A1B3C2，即：液固比120︰1、浸提溫度100℃、浸提時間30 min，在該條件下茶多酚的含量最高，達(dá)15.5%。

表2 L9（33）正交試驗(yàn)設(shè)計及結(jié)果

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果的方差分析

3 結(jié)論與討論

該試驗(yàn)研究了不同的液固比、浸提溫度、浸提時間等對鐵觀音茶葉中茶多酚提取的影響，結(jié)果表明，這3個因素對鐵觀音茶葉中茶多酚提取均有一定程度的影響，最佳的提取工藝條件為：液固比120︰1、浸提溫度100℃、浸提時間30 m in，在該條件下茶多酚的含量最高，達(dá)15.5%。

不同浸提液體積對茶多酚含量的影響主要考慮的是溶劑量的多少，固液要有充分的接觸，茶葉中的茶多酚才能充分地溶于浸提液中；而浸提過程主要是物質(zhì)的物理擴(kuò)散過程，增加溶劑量可以在一定程度上加大細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)濃度差，從而提高茶多酚從茶葉細(xì)胞向溶液中擴(kuò)散的能力[6]；但當(dāng)液固比使擴(kuò)散趨于飽和時，再增加溶劑量便會降低溶液中茶多酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

茶葉中茶多酚的溶解需要一定的時間，在一定時間范圍內(nèi)，其溶解量會隨著時間的延長而增加，但隨著時間的延長，可能會導(dǎo)致浸提液中一部分茶多酚被氧化，從而降低溶液中茶多酚的含量[7]。

而浸提溫度的影響則主要表現(xiàn)在：隨著溫度的增加，分子運(yùn)動加劇，分子擴(kuò)散變快，茶葉中茶多酚的溶解速度和溶解量都將隨之增加。但當(dāng)溫度增加到一定程度，茶多酚已完全浸出，即使溫度繼續(xù)增加，茶多酚含量也將維持在恒定水平。

方差分析結(jié)果表明，提取的液固比、浸提溫度、浸提時間對鐵觀音茶葉中茶多酚提取效果影響的差異不顯著，其原因可能是試驗(yàn)誤差導(dǎo)致的，也可能是因?yàn)檎`差的自由度太小，掩蓋了考查因素的顯著性[8]。極差分析表明，液固比是對鐵觀音茶葉中茶多酚提取貢獻(xiàn)最大的因素，這與段紅星等[9]得出的影響茶多酚提取的最大因素是溫度的結(jié)論有所不同。

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