茶多糖提取分離工藝綜述

李春雷，步召勝，李志鵬

（濰坊科技學(xué)院，山東壽光　262700）

茶多糖提取分離工藝綜述

李春雷，步召勝，李志鵬

（濰坊科技學(xué)院，山東壽光262700）

摘要：茶多糖提取工藝有單獨(dú)提取和綜合提取，在提取過程中預(yù)處理、浸提條件、沉淀?xiàng)l件等都將影響茶多糖的提取率、活性及純度。因此，綜述了茶多糖單獨(dú)提取工藝流程、影響因素及參數(shù)；加酶提取和微波輔助提取的優(yōu)缺點(diǎn)；沉淀分離的方法、參數(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)及綜合提取的工藝流程等。同時(shí)介紹了茶多糖綜合提取的方法。

關(guān)鍵詞：茶多糖；提?。环蛛x

中國(guó)茶葉加工2015（1）：43～47

茶多糖（Tea Polysaccharide）是從茶葉中提取的一種糖蛋白復(fù)合物，不是單獨(dú)一種化學(xué)成分，它實(shí)際上是一類組成復(fù)雜且變化較大的混合物，具有很多生理功效，如降三高、抗血栓、減慢心率、增強(qiáng)免疫功能、抗氧化、抗病毒、抗腫瘤等，尤其是明顯的降血糖功效和免疫活性，茶多糖有望成為防治糖尿病和心血管疾病，增強(qiáng)免疫功能的純天然藥物［1-3］。提取是茶多糖分離純化的第一步，直接關(guān)系著茶多糖的純度和活性，本文就茶多糖提取、分離工藝進(jìn)行了綜述。

1　茶多糖單獨(dú)提取工藝的綜述

粗茶多糖的提取工藝流程一般為［4］：茶葉→預(yù)處理→水浸提 （2～3次）→過濾→濾液45℃減壓濃縮→（乙醇、丙酮、十六烷基三甲基溴化銨）沉淀→離心→沉淀物用無水乙醇、丙酮、乙醚交替洗滌2次→真空低溫干燥→茶多糖粗品。

1.1預(yù)處理

預(yù)處理一般包括粉碎、脫脂和去除小分子物質(zhì)等步驟。一般把茶葉粉碎至40～50目，太細(xì)在過濾時(shí)會(huì)增加難度。目前，印度一家公司在組織破碎方面有了一些新的研究，發(fā)現(xiàn)超聲波和經(jīng)冷凍再解凍處理過的茶葉分別能將茶葉組織的破碎率提高到98%和95%，這些技術(shù)都可以加速多糖的釋放。粉碎后的茶葉為了提高提取率，可以使用一些脫脂溶劑處理茶葉，以除去細(xì)胞外圍的脂質(zhì)，一般可以用甲醇、乙醇、乙醇-乙醚混合液（1∶1）、石油醚，水浴加熱并攪拌1 h或回流提取1～3 h。在提取過程中還必須除去一些小分子物質(zhì)，如單糖、雙糖、低聚糖、生物堿、茶多酚、氨基酸及醇溶性蛋白等，否則這些物質(zhì)將會(huì)影響茶多糖的測(cè)定，一般用80%乙醇回流或室溫浸泡除去。

1.2浸提條件

1.2.1浸提溫度

浸提溫度對(duì)茶多糖的提取率、生物活性有很大影響，茶多糖在熱水中的浸提得率高于冷水，隨浸提溫度的升高有利于茶多糖的溶出。陳海霞［5］以低檔綠茶為材料研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)溫度高于70℃后，浸提率上升趨勢(shì)減慢。周向軍等［6］以烏龍茶為實(shí)驗(yàn)材料研究了茶多糖的提取工藝，發(fā)現(xiàn)提取的最佳溫度為80℃。原龍等［7］認(rèn)為提取溫度超過85℃會(huì)破壞降血糖的有效成分，綜合前人研究發(fā)現(xiàn)，提取溫度不宜過低也不宜過高，在60～85℃之間提取率較高，且不會(huì)破壞其活性。而李布青等［8］研究認(rèn)為，茶多糖主要為水溶性多糖，高溫易失活，宜用冷水反復(fù)浸提，冷水浸提法雖含有較多雜質(zhì)，總糖含量亦較低，但能保持很好的生物活性。因此，在提取過程中不能一味的升溫來追求提取率，要在保證生物活性的前提下來提高提取率。

1.2.2浸提酸堿度

強(qiáng)酸強(qiáng)堿提取會(huì)使糖苷鍵斷裂、構(gòu)象發(fā)生變化，稀酸或稀堿提取，受到相關(guān)條件的限制，用稀酸提取，時(shí)間宜短，溫度不宜超過5℃；用稀堿提取，應(yīng)在氮?dú)庵羞M(jìn)行，時(shí)間控制在半小時(shí)左右，兩種提取液均應(yīng)迅速中和至pH=7，并應(yīng)迅速透析，條件控制不當(dāng)，多糖會(huì)發(fā)生降解［9］。另外，在酸性或堿性環(huán)境下提取的多糖活性低，對(duì)羥基自由基的清除率不足50%。浸提液的酸堿度對(duì)茶多糖的浸出率及生物活性有較大影響，因此提取活性茶多糖宜用水作溶劑。

1.2.3浸提時(shí)間、浸提次數(shù)、料液比

有研究指出，浸提時(shí)間、浸提次數(shù)、料液比均與茶多糖的浸提率成正比，但是考慮到后續(xù)工作的繁瑣及當(dāng)茶葉被浸提三次后大多茶多糖已被提出，因此，料液比不宜過大，浸提次數(shù)不超過三次為宜［5-11］。

上面我們討論了茶多糖在提取的過程中受到浸提溫度、浸提時(shí)間、料液比、pH值、浸提次數(shù)的影響，倪德江等［4］采用二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方法，研究上述因素對(duì)烏龍茶、綠茶、紅茶等茶類多糖提取率及活性的影響，結(jié)果表明，pH值對(duì)茶多糖活性影響最大，在酸性或堿性條件下提取的茶多糖活性均最低，利用期望函數(shù)途徑進(jìn)行模擬選優(yōu)，得到茶多糖提取率的優(yōu)化條件為溫度55～72.5℃，時(shí)間1.5～2 h，料液比1∶25～1∶28.75，pH 值6.24，綠茶、烏龍茶、紅茶茶多糖的提取率分別為2.93%、3.96%、3.37%。

1.2.4加酶提取

加酶提取是近幾年來研究的一種提取多糖的新型工藝。有報(bào)道采用果膠酶、纖維素酶和蛋白酶等酶類對(duì)植物細(xì)胞進(jìn)行破壁提取可提高多糖得率。周小玲等［12］對(duì)不同酶提取茶多糖作了研究，不同酶法對(duì)提取的茶多糖的單糖組成種類影響不大，但對(duì)粗茶多糖提取率有重要影響，4種工藝獲得的茶多糖總糖含量由高到低依次為果膠酶、復(fù)合酶、胰蛋白酶、不加酶水提法。郭艷紅等［13］研究酶種類、添加量、溫度和pH值對(duì)多糖含量的影響，結(jié)果表明，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%的茶葉水解酶，在pH值5.5，溫度48℃的條件下茶多糖含量最高，得率為2.01%，中性糖含量為54.27%，酸性糖含量為15.41%，蛋白質(zhì)含量為7.91%。李星科等［14］研究了復(fù)合酶（果膠酶與纖維素酶的配比為1∶1）提取茶多糖所得茶多糖是水提法的1.92倍。

酶提取法有諸多優(yōu)點(diǎn)，但也存在很大的局限性：酶有最適溫度和最適pH值，因此需要嚴(yán)格的溫度和pH值范圍，對(duì)設(shè)備的要求較高；在酶提取法的過程中，有可能酶會(huì)和茶葉中的多糖發(fā)生反應(yīng)，從而實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)誤差；酶提法成本較高。

1.2.5微波輔助提取

微波浸提方法克服了傳統(tǒng)的浸提法中先加熱介質(zhì)再加熱原料內(nèi)部的缺點(diǎn)，加熱方式是瞬時(shí)穿透式加熱。聶少平等［15］通過正交實(shí)驗(yàn)得出，在微波提取茶多糖的過程中，影響多糖提取率各因素的主次關(guān)系為微波時(shí)間＞微波強(qiáng)度＞固液比，最佳工藝為微波時(shí)間為75 s，微波強(qiáng)度為100%，固液比為1：15。王曉琴等［16］研究發(fā)現(xiàn)對(duì)茶多糖得率影響大小排序?yàn)槲⒉üβ剩疚⒉〞r(shí)間＞浸提溫度＞料液比，最佳提取工藝條件為微波功率420 W，微波時(shí)間為40 min，浸提溫度為65℃，料水比為1∶50，在此條件下烏龍茶多糖得率為3.14%。李粉玲等［17］研究發(fā)現(xiàn)，影響微波輔助提出茶多糖得率的因素排序?yàn)槲⒉üβ剩窘岽螖?shù)＞料液比＞微波時(shí)間，最佳提取工藝料液比為1∶40，微波時(shí)間為120 s，微波功率為80%，浸提兩次，浸提溫度為75℃。由此發(fā)現(xiàn)所得結(jié)論不盡相同，這可能由于所用實(shí)驗(yàn)材料不同所致，但都有共同的效果就是茶多糖有效成分的得率較高，并且還具有節(jié)省時(shí)間、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)化提取植物有效成分方面具有廣闊的應(yīng)用前景。但也有不足之處，微波加熱條件下難以實(shí)現(xiàn)恒溫過程［15，18-19］，而且微波是一種高能電磁波，一旦泄漏，必將給人身及財(cái)產(chǎn)帶來極大的危害，因此微波浸提在工業(yè)應(yīng)用中存在很大的安全隱患。

1.3沉淀

在沉淀離心的工序中，加入的沉淀劑的種類、劑量、沉淀時(shí)間、離心時(shí)間等都會(huì)對(duì)茶多糖的提取產(chǎn)生影響，我們分述如下：

乙醇沉淀法：據(jù)劉亞林等［20］的醇沉法提取普洱茶茶多糖的研究表明，影響因素排序?yàn)橐掖嫉募尤肓浚倦x心時(shí)間＞沉淀時(shí)間，最佳的工藝條件為水醇比為1∶5，沉淀時(shí)間為1.5 h，離心時(shí)間為5 min。

丙酮沉淀法：任健等［21］以信陽毛尖為原料，通過正交實(shí)驗(yàn)得出丙酮沉淀法提取茶多糖的最佳工藝條件，離心時(shí)間為12 min，丙酮加入量為125 mL（即浸提液∶丙酮=1∶2.5），沉淀時(shí)間為10 h，最佳條件下多糖得率為2.09%。

十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）沉淀法：楊其林等［22］以信陽毛尖為原料，通過正交實(shí)驗(yàn)得出CTAB沉淀法提取茶多糖的最佳工藝條件，離心時(shí)間為12 min，CTAB加入量為25 mL（即浸提液∶CTAB體積比=2∶1），沉淀時(shí)間為6 h，該條件下多糖得率為1.34%。

超濾法：據(jù)嚴(yán)明潮［23］使用超濾膜提取茶多糖的工藝研究認(rèn)為時(shí)間、溫度與茶多糖的提取率呈正相關(guān)，但考慮到能耗、效率、成本等因素，提取茶多糖的最佳工藝參數(shù)，溫度為50℃，提取時(shí)間為45 min，超濾膜選擇截留分子量為8～10萬道爾頓比較合適。

陳海霞等［24］用乙醇沉淀法、超濾法和CTAB沉淀法三種不同的提取工藝得到了三種茶多糖提取物，對(duì)提取物組成成分進(jìn)行分析，并對(duì)茶多糖清除羥基自由基能力進(jìn)行比較，結(jié)果表明，超濾法所得多糖的純度和活性均最高，對(duì)羥基自由基抑制率可分別比另外兩種沉淀法提高23.5%和37.1%；分別對(duì)三種多糖得率、多糖含量、多酚含量、可溶性蛋白質(zhì)含量進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果表明CTAB沉淀法提取的茶多糖提取物得率可達(dá)1.85%，但多糖含量偏低，雜質(zhì)較多，其中蛋白質(zhì)含量為2.81%，而醇沉淀法則帶入大量多酚類物質(zhì)。與CTAB沉淀法和醇沉淀法相比，超濾法提取的茶葉多糖收率偏低，但多糖含量高，其多酚、可溶性蛋白質(zhì)含量均較低，便于茶多糖的進(jìn)一步分離純化，且較好保持了茶多糖的生物活性?；艚祝?5］的研究證實(shí)了超濾工藝能縮短茶葉多糖初步純化的時(shí)間，提高了茶多糖的質(zhì)量。

2　茶多糖綜合提取工藝的綜述

上面介紹的提取方法均為單獨(dú)提取法，只能有效地從茶葉中獲得一種產(chǎn)品，資源利用率低，而綜合提取法能同時(shí)提取咖啡堿、茶多酚、茶多糖等多種物質(zhì)，具有簡(jiǎn)化過程、節(jié)省試劑、效益高等優(yōu)點(diǎn)。大致可分為下面四類：

（1）綜合提取法1

原料→沸水浸提（2次）→離心、除渣→提取液氯仿萃取

（2）綜合提取法2

（3）綜合提取法3（樹脂法綜合提取法）

茶葉→預(yù)處理→浸提→過濾→冷卻→濃縮→離心→上清液

（4）綜合提取法4（離子交換樹脂提取法）

茶葉→粉碎→浸提→抽濾→濾液→減壓蒸餾→濃縮液

許旋等［26］應(yīng)用正交設(shè)計(jì)、方差分析綜合討論了茶多糖提取的產(chǎn)率、純度和成本的影響工藝條件，最后確定提取茶多糖的下藝條件，沸水浸提時(shí)間為30 min，等量氯仿萃取次數(shù)為3次，等量乙酸乙酯萃取次數(shù)為1次。沉析用的乙醇濃度為60%。

陳建國(guó)［27］認(rèn)為綜合提取法2提取茶多糖的純度要大于綜合提取法1。

陳海霞等［28］研究了用樹脂法提取茶多糖、茶多酚、咖啡堿的工藝。

曹博等［29］以日照綠茶為材料，通過離子交換樹脂對(duì)茶葉中茶多糖、茶多酚、茶氨酸進(jìn)行了提取分離。結(jié)果表明，上述工藝可有效地從茶葉中提取茶多酚茶多糖和茶氨酸，茶多酚的提取率為13.85%，茶多糖的提取率為1.76%，茶氨酸的提取率為0.19%。

綜合提取法1、2采用大量的有機(jī)溶劑進(jìn)行綜合提取易造成環(huán)境污染，樹脂法綜合提取法不僅能從同一批茶葉中獲得茶多糖、茶多酚、咖啡因、茶氨酸等多種產(chǎn)品，而且可以避免使用有毒的有機(jī)溶劑，為茶葉資源的綜合利用提供了新途徑。

3　結(jié)論

文章對(duì)茶多糖提取的條件、優(yōu)缺點(diǎn)及工藝參數(shù)作了較為詳細(xì)的綜述，不同的多糖可根據(jù)其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途采取不同的條件。就目前來說，僅用水浸提成本低，污染小，技術(shù)成熟，易操作，適用廣泛，能夠滿足各種生產(chǎn)要求，因此應(yīng)用得較多的主要是水浸提。不管哪種方法，在提取的過程中都要注意兩個(gè)方面：一是多糖的得率，二是多糖的純度和活性，在保證多糖的純度和活性的前提下，盡量提高茶多搪的得率。

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中圖分類號(hào)：TQ28

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-0306（2015）01-0043-05

收稿日期：2014-02-11，修改日期：2015-02-27

作者簡(jiǎn)介：李春雷（1979-），男，山東濰坊人，副教授，從事茶葉栽培生理及生化方向的研究。

An Overview of Extraction and Seperation Process of Tea Polysaccharides

LI Chun-lei，BU Zhao-sheng，LI Zhi-peng
（Weifang University of Science&Technology，Shouguang 262700，China）

Abstract:The extraction process of tea polysaccharided includes independent extraction and comprehensive extraction.Pretreatment，extracting condition and precipitation condition of tea polysaccharides in the extraction process were directly related to the extraction rate，purity and activity of tea polysaccharide.Therefore，this paper summarized independent extraction process，influencing factors and parameters for tea polysaccharides；advantages and disadvantages of enzyme extraction and microwave-assisted extraction；methods，parameters，and advantages and disadvantages of precipitation extraction.Meanwhile，it introduced the process of comprehensive extraction.

Key words:Tea polysaccharides；Extraction；Separation