超聲波輔助提取石阡苔茶多糖工藝的優(yōu)化

陳仕學(xué)+王嵐+代鳴+王一帆+楊芳

摘要：為了研究超聲波輔助提取石阡苔茶[Camellia sinensis （L.） O. Ktze.]多糖的最佳提取工藝，采用單因素和正交試驗(yàn)進(jìn)行研究，得到了提取石阡苔茶多糖的最佳工藝條件為乙醇體積分?jǐn)?shù)40%，超聲功率100 W，浸提時(shí)間30 min，料液比1∶40 （g∶mL）。此條件下多糖的平均提取率為4.92%，RSD為0.42%?？梢?jiàn)，超聲波輔助提取法縮短了浸提時(shí)間，節(jié)約了材料，提高了石阡苔茶多糖的提取率。

關(guān)鍵詞：苔茶[Camellia sinensis （L.） O. Ktze.]；多糖；超聲波輔助法；提取率；工藝優(yōu)化

中圖分類號(hào)： TQ461 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）15-3609-04

Optimizing the Polysaccharide Extraction Process from Shiqian Moss Tea by Ultrasonic-assisted Method

CHEN Shi-xue，WANG Lan，DAI Ming，WANG Yi-fan，YANG Fang

（Bioscience and Chemistry Department， Tongren University/Key Laboratory of Special Animal and Plant Resource in Fanjing Mountain

/The Search Center of the Conservation and Utilization of Wildlife Resources in Fanjing Mountain，

Tongren 554300， Guizhou， China）

Abstract：The optimal extraction process of polysaccharide from Shiqian Moss Tea[Camellia sinensis （L.） O. Ktze.] was studied with the ultrasonic-assisted method. The single factor and the orthogonal test were adopted. The results showed that its optimal conditions were 40% ethanol， 100 W ultrasonic power， 30 minutes ultrasonic digestion time and 1∶40（g∶mL） solid-liquid ratio. Under these conditions，the avarage extraction rate of the polysaccharide was 4.92% and that of RSD was 0.42%. The ultrasonic-assisted method can greatly shorten the extraction time， save the materials and enhance the extraction rate of Shiqian Moss Teas polysaccharides.

Key words： Moss tea[Camellia sinensis（L.） O. Ktze.]；polysaccharides； ultrasonic-assisted method； extraction rate； process optimization

收稿日期：2014-01-20

基金項(xiàng)目：銅仁市科技計(jì)劃項(xiàng)目[銅市科研（2012）63號(hào)-23]；貴州省教育廳特色實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目[黔教合KY（2011）232]；貴州省高等學(xué)校重點(diǎn)

支持學(xué)科項(xiàng)目[黔教合重點(diǎn)支持學(xué)科字（2011）232]

作者簡(jiǎn)介：陳仕學(xué)（1976-），女，貴州銅仁人，副教授，碩士，主要從事生化分離及天然產(chǎn)物研究，（電話）13765657367（電子信箱）chenshixue01@163.com。

石阡苔茶[Camellia sinensis （L.） O. Ktze.]是貴州省石阡縣當(dāng)?shù)夭柁r(nóng)長(zhǎng)期栽培選育形成的一個(gè)地方品種，母樹(shù)屬古茶樹(shù)系列。茶葉中含有多種有益人體健康的有效成分，主要為咖啡堿、茶多酚、茶多糖等[1，2]。多糖是繼茶多酚后從茶葉中提取出來(lái)的，具有多種生物活性、組分復(fù)雜的天然活性物質(zhì)[3]。具有增強(qiáng)免疫力、降血脂、降血糖、抗輻射等功效，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、保健等領(lǐng)域[4，5]。目前，關(guān)于石阡苔茶的研究主要有成分的分析、茶多酚的提取，而對(duì)石阡苔茶多糖的提取研究未見(jiàn)報(bào)道。提取多糖的方法較多，有堿提法、水提法、微波法、酶提法和超聲波輔助提取法等。與常規(guī)提取法相比，超聲波輔助提取可縮短提取時(shí)間，提高提取效率[6]。因此，本研究采取超聲波輔助提取法，對(duì)石阡苔茶多糖的提取工藝進(jìn)行研究，優(yōu)化工藝參數(shù)，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用本地茶葉及后續(xù)研究提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

石阡苔茶購(gòu)于石阡苔茶專賣店，烘干，乙酸乙酯浸泡3.5 h脫脂，用水沖洗至無(wú)味，60 ℃烘干備用。

1.2 試劑和儀器

試劑：葡萄糖（天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司）；5%苯酚（稱取苯酚100 g，加鋁片0.1 g和NaHCO3 0.05 g蒸餾，收集182 ℃餾分。稱取該餾分5 g，加水100 mL溶解，置于棕色瓶?jī)?nèi)放在冰箱備用）[7]；濃硫酸（遵義師范學(xué)院化工試劑廠）；無(wú)水乙醇（天津市富宇精細(xì)化工有限公司）；以上試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純，水均為去離子水。endprint

儀器： T6新世紀(jì)型紫外分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）；SG5200HPT型臺(tái)式超聲波清洗器（上海冠特超聲儀器有限公司）；HH-S6型電熱恒溫水浴鍋（北京科偉永興儀器有限公司）；小型高速粉碎機(jī)；101-3型電熱鼓風(fēng)干燥箱（北京科偉永興儀器有限公司）；SHZ-D（Ⅲ）型循環(huán)水式真空泵（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）；AR124CN型電子天平（奧豪斯儀器上海有限公司）；80-2型離心沉淀機(jī)（江蘇金壇市中大儀器廠）。

1.3 方法

選材 →脫脂 →烘干 →粉碎 →過(guò)篩 →超聲浸提

→抽濾 →脫蛋白（氯仿∶正丁醇=3∶1） →離心取上清液 →活性炭脫色→抽濾 →定容 →測(cè)定吸光度[8]。

1.3.1 樣品溶液的制備 準(zhǔn)確稱取茶粉1.000 0 g，置于100 mL錐形瓶中，加入一定量乙醇，用超聲波輔助法提取一定時(shí)間，在常溫下真空抽濾，取濾液用氯仿-正丁醇混合液脫蛋白，3 000 r/min離心20 min取上清液，活性炭脫色，過(guò)濾，濾液定容備用。

1.3.2 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液配制 準(zhǔn)確稱取經(jīng)105 ℃干燥至恒重的葡萄糖20 mg，加去離子水溶解，定容至200 mL， 即可得到濃度為0.1 mg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液。準(zhǔn)確吸取0.1 mg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液0.05、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8 mL分別置于20 mL試管中，用去離子水補(bǔ)足至2.0 mL，然后加入1.0 mL 5%苯酚，在冰浴中加入濃硫酸6.0 mL，搖勻，置于沸水浴中加熱20 min，立即轉(zhuǎn)入冷水浴冷卻至室溫。以去離子水為空白，用分光光度計(jì)在490 nm處測(cè)其OD值。以葡萄糖含量為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線[9]。進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，求平均值，根據(jù)回歸方程計(jì)算茶多糖的提取率。計(jì)算公式如下：

提取率=[（A-0.001）/15.39×V/M/1 000]×100%

式中，A為吸光度；M為稱取的茶粉重量（g），V 為浸提液體積（mL）。

1.3.3 單因素試驗(yàn) 分別準(zhǔn)確稱取過(guò)60目篩干燥茶粉1.000 0 g，以乙醇為浸提劑進(jìn)行以下單因素試驗(yàn)[10，11]。料液比（茶粉∶乙醇）1∶35、1∶40、1∶45、1∶50、1∶55（m∶V，g∶mL；下同）；乙醇體積分?jǐn)?shù)35%、40%、45%、50%、55%；浸提時(shí)間10、20、30、40、50、60 min；超聲功率60、80、100、120、140 W。

1.3.4 正交試驗(yàn) 為了確定在提取過(guò)程中各因素影響的大小，對(duì)超聲波提取石阡苔茶多糖的4個(gè)單因素，即乙醇體積分?jǐn)?shù)（A）、浸提時(shí)間（B）、超聲功率（C）和料液比（D），采用L9（34）進(jìn)行正交試驗(yàn)，得出超聲波輔助提取茶多糖的最佳工藝參數(shù)。正交試驗(yàn)因素和水平見(jiàn)表1。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 16.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

以葡萄糖含量為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示，得到的回歸方程為Y=15.39X+0.001，R2=0.999。

2.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 料液比對(duì)石阡苔茶多糖提取率的影響 由圖2可知，隨著料液比中乙醇用量的增加，石阡苔茶多糖提取率呈上升趨勢(shì)，當(dāng)料液比為1∶45時(shí)， 多糖提取率達(dá)到最大，之后隨著料液比中乙醇用量的繼續(xù)增加，多糖提取率反而下降。這可能是多糖的溶出量已達(dá)到平衡，過(guò)多的溶劑會(huì)造成多糖的損失。故選擇1∶45為最佳料液比。

2.2.2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)石阡苔茶多糖提取率的影響 由圖3可知，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)較小時(shí)，石阡苔茶多糖提取率較低，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)為40%時(shí)，多糖提取率達(dá)到最大。之后隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，多糖提取率呈下降趨勢(shì)。這是因?yàn)殡S著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，茶多糖的溶解度增加，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)超過(guò)40%時(shí)，由于溶液極性增強(qiáng)導(dǎo)致茶多糖的溶解度開(kāi)始下降。故選擇40%乙醇為宜。

2.2.3 浸提時(shí)間對(duì)石阡苔茶多糖提取率的影響 由圖4可知，隨著浸提時(shí)間的延長(zhǎng)，石阡苔茶多糖提取率逐漸增大，當(dāng)浸提時(shí)間為30 min時(shí)，多糖提取率達(dá)到最大。之后隨著浸提時(shí)間的延長(zhǎng)，多糖提取率有所下降。這可能是由于浸提時(shí)間太短多糖提取不充分，浸提時(shí)間太長(zhǎng)，又導(dǎo)致多糖降解。故選擇30 min為最佳浸提時(shí)間。

2.2.4 超聲功率對(duì)石阡苔茶多糖提取率的影響 由圖5可知，當(dāng)超聲功率較低時(shí)，隨著超聲功率的增大，石阡苔茶多糖提取率逐漸增加，當(dāng)超聲功率為100 W時(shí)，多糖提取率達(dá)到最大。以后隨著超聲功率的增大，提取率開(kāi)始下降，可能由于超聲波功率過(guò)高，多糖會(huì)發(fā)生降解作用。故選擇100 W為最佳超聲功率。

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2極差分析結(jié)果可知，4個(gè)因素對(duì)石阡苔茶多糖提取率的影響依次為：乙醇體積分?jǐn)?shù)、超聲功率、浸提時(shí)間、料液比。正交優(yōu)化條件為A2B2C2D1，即乙醇體積分?jǐn)?shù)為40%、超聲功率為100 W、浸提時(shí)間為30 min、料液比為1∶40。

2.4 驗(yàn)證性試驗(yàn)

為了考察上述工藝的穩(wěn)定性，按超聲波輔助提取石阡苔茶多糖的最佳工藝條件進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，5次重復(fù)。結(jié)果表明，在此工藝條件下，得到的石阡苔茶多糖提取率分別為4.90%、4.95%、4.91%、4.92%、4.90%，平均提取率為4.92%，優(yōu)于正交試驗(yàn)中各組合，RSD為0.42%，說(shuō)明該工藝穩(wěn)定、可行。

2.5 常規(guī)提取法與超聲波提取法效果比較

在最佳工藝條件下，將常規(guī)提取法與超聲波提取法的效果進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，在各自的最佳提取工藝的條件下提取石阡苔茶多糖，結(jié)果表明，2種方法提取所需的乙醇體積分?jǐn)?shù)相同，均為40%；浸提時(shí)間、料液比和提取率均有所不同，常規(guī)提取法所需的時(shí)間長(zhǎng)、料液比大，超聲波法所需時(shí)間較短。因此，提取石阡苔茶多糖時(shí)最好選用超聲波法，可縮短時(shí)間、節(jié)省材料。endprint

3 結(jié)論

通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)，采用超聲波輔助法對(duì)石阡苔茶多糖的提取工藝進(jìn)行研究，并用苯酚-硫酸法[12，13]，通過(guò)回歸方程計(jì)算多糖提取率，表明超聲波輔助提取的最佳工藝條件為A2B2C2D1，即乙醇體積分?jǐn)?shù)40%，浸提時(shí)間30 min，超聲功率100 W，料液比1∶40， 在此工藝條件下，得到的多糖平均提取率為4.92%，RSD為0.42%，與常規(guī)方法比較，該提取工藝穩(wěn)定、重復(fù)性良好、耗時(shí)較短、提取率高，可以廣泛用于工業(yè)上石阡苔茶多糖的生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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3 結(jié)論

通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)，采用超聲波輔助法對(duì)石阡苔茶多糖的提取工藝進(jìn)行研究，并用苯酚-硫酸法[12，13]，通過(guò)回歸方程計(jì)算多糖提取率，表明超聲波輔助提取的最佳工藝條件為A2B2C2D1，即乙醇體積分?jǐn)?shù)40%，浸提時(shí)間30 min，超聲功率100 W，料液比1∶40， 在此工藝條件下，得到的多糖平均提取率為4.92%，RSD為0.42%，與常規(guī)方法比較，該提取工藝穩(wěn)定、重復(fù)性良好、耗時(shí)較短、提取率高，可以廣泛用于工業(yè)上石阡苔茶多糖的生產(chǎn)。

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