正交试验法优化绿茶中茶多酚的提取工艺研究

正交试验法优化绿茶中茶多酚的提取工艺研究
许旋1,冼文彪2,罗一帆23,赵超艺3,苗爱青3,陈兆星1,李勤瑜1
(1.华南师范大学化学系,广东广州510631;2.中山大学中山医学院天然药物研究室,广东广州510089;
3.广东省农业科学院茶叶研究所,广东广州510640)
摘　要:采用正交试验法优选出了绿茶中茶多酚提取产率的最佳工艺条件为:①
95%乙醇提取1.5h ,用等量氯仿萃取2次,最后再用等量乙酸乙酯萃取1次。

②要得到茶多酚含量高的最佳提取工艺条件应为:95%乙醇提取1.0h ,用等量氯仿萃取3次,最后再用等量乙酸乙酯萃取3次。

这些结果,为改善茶多酚的提取方法提供了实验基础。

关键词:茶多酚;提取;正交试验法
中图分类号:S571.1 文献标识码:A
茶叶中富含一类多羟基的酚类物质,即茶多酚(Tea Polyphenols ,简称TP ),它是一类以儿茶素类(约占TP 的79%)为主体的多酚类化合物;此外,还含有黄酮、黄酮苷类、花色素类、酚酸及缩酚酸等[1,2]。

TP 占绿茶干物质的20%～30%,具有很强的抗氧化作用和良好的药理作用,能够高效地抗癌、抗衰老、抗辐射、清除人体自由基、降血糖和血脂[2～4]。

茶多酚提取工艺的研究较多,但报道的结果不尽相同[5～7],而以正交试验法优化绿茶中茶多酚的溶剂提取工艺则未见报道。

本研究以茶多酚提取产率和含量为指标,对浸提溶剂浓度、浸提时间、等量氯仿萃取次数、等量乙酸乙酯萃取次数等因素进行比较,确定绿茶中茶多酚的最佳提取条件,为茶多酚的工业化提取提供科学依据。

1　材料与方法
111　材料与仪器
绿茶(由广东省农业科学院茶叶研究所提供)、721型分光光度计、恒温水浴箱、恒温干燥
器、过滤及萃取的设备。

112　试剂
硫酸亚铁、酒石酸钾钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、乙醇、氯仿、乙酸乙酯等均为优级纯化学试剂。

113　茶多酚提取
采用溶剂萃取法,其原理[5]是根据TP 易溶于水、乙醇、乙酸乙酯等溶剂的性质,用水或乙醇先将茶多酚从茶叶中提取出来,用氯仿除去杂质,再用乙酸乙酯将其从水提物中分离出来,最后将乙酸乙酯回收,即得到固体的茶多酚,计算其产率。

提取方法见图1。

收稿日期:2004-10-15
基金顶目:广东省科技计划项目(2003C20405)
作者简介:许旋(1964-),女,广东省人,教授,研究方向为计算机化学。

3
通讯作者:罗一帆,男,副教授,研究方向为天然药物化学。

Tel :(020)85216889;E -mail :luoyf2004@
30 ●中国科技核心期刊 Special Wild E conomic Animal and Plant R esearch 2005年第2期
文章编号:1001-4721(2005)02-0030-04
图1　溶剂萃取法提取茶多酚图
114　正交试验设计及结果
按照上述提取工艺,经过多次单因子对比试验,正交试验设计为:选择浸提溶剂乙醇浓度
、浸提时间、等量氯仿萃取次数、等量乙酸乙酯萃取次数等4个因素,每个因素3水平,见表1。

以茶多酚的产率和含量为考察指标,用L9(34)正交表安排试验,其结果见表2。

表1正交试验因素-水平表(试验条件)
水平
因 素
浸提溶剂浓度(%)A
浸提时间(h )B
等量氯仿萃取次数C
等量乙酸乙酯萃取次数D
195
111280 1.5223
60
2
3
3
表2
正交
试验设
计及结
果
A B C D 产率(%)
含量(%)
1111113.5276.52122213.2481.83133312.8386.74212312.6582.15223112.9180.56231212.9877.97313212.1285.48321312.3179.69
332112.42
76.3
产率(%)
k139.5938.2938.8138.85∑=114.98∑=726.8
k238.5438.4638.3138.34k336.8538.2337.8637.79R
2.740.230.95 1.06含量(%)
k1245.0244.0234.0233.3k2240.5241.9240.2245.1k3241.3240.9252.6248.4R
4.5
3.1
18.6
15.1
第2期许旋等:正交试验法优化绿茶中茶多酚的提取工艺研究31
115　茶多酚含量的测定
准确称取所制得的茶多酚粉末0.1g ,加入蒸馏水,完全溶解,定容至100mL 水溶液备用。

准确吸取1.00mL 上述备用溶液置于25mL 的容量瓶中,加水4mL 、酒石酸亚铁溶液5mL ,然后加p H 7.5的磷酸盐缓冲液稀释至刻度。

用蒸馏水做空白对照,用1cm 比色皿,在波
长540nm 的条件下,用分光光度计测出其吸光度,计算出茶多酚的含量。

2　结果与讨论
211　最佳提取条件的确定
由表2中产率的R 值可以看出,影响提取产率效果的因素排序为:A >D >C >B ,A 的影响最大,B 最小。

经过运算可得出每个因素各水平之和K1、K2、K3。

综合各因素K 值和直观比较,得出理论上最佳提取产率的工艺条件为A 1B 2C 1D 1。

表3更深入分析出4个因素对结果影响的程度,不难看出,A 的影响极显著,D 显著,C 有一定的影响,而B 不显著。

故确定其最佳提取产率工艺条件为:95%乙醇提取1.5h ,用等量氯仿萃取2次,最后再用等量乙酸乙酯萃取1次。

重复最佳条件试验,茶多酚得率为13.68%。

表3
提取产率正交试验方差分析
来源
平方和
(SS )自由度
(DF )均方和
(MS )F 1)P 显著性A 3.8222 1.911134.11
<0.053
B 0.02920.014　1.00
>0.10C 0.45220.22615.86>0.10D
0.562
2
0.281
19.72
<0.10
3
1)F 0.01(2,2)=99.0,F 0.05(2,2)=19.0,F 0.10(2,2)=9.0;
此外,由表2中所提取的茶多酚含量的R 值来分析,影响所得茶多酚含量的效果因素排序为:C >D >A >B ,C 的影响最大,B 最小,说明提取过程中,后面的纯化步骤,氯仿和乙酸乙酯萃取对茶多酚的含量影响是很大的。

从4个因素各水平之和K1、K2、K3看出,所得茶多酚含量最佳的工艺条件为A 1B 1C 3D 3。

表4的方差分析结果也表明,C 和D 的影响显著,而A 和B 的影响不显著。

重复上述最佳条件A 1B 1C 3D 3试验,茶多酚含量可达87.8%。

要得到茶多
酚含量高的最佳提取工艺条件应为:95%乙醇提取1.0h ,用等量氯仿萃取3次,最后再用等量乙酸乙酯萃取3次。

表4
茶多酚含量正交试验方差分析
来源
平方和
(SS )自由度
(DF )均方和
(MS )F 1)P 显著性
A 11.502 5.75 2.30>0.10
B 5.012 2.51 1.00>0.10
C 179.40289.7035.81<0.103
D
126.05
2
63.03
25.16
<0.10
3
1)F 0.01(2,2)=99.0,F 0.05(2,2)=19.0,F 0.10(2,2)=9.0
212　提取条件的影响
从表2的结果还看出:①乙醇提取液的浓度有3个,分别为95%、80%和60%,这3个浓度对产率的影响结果表明:95%最有利于提高产率,而采用60%的浓度将会使提取率大大下降;但乙醇提取浓度对所得的茶多酚的含量影响不大。

②浸提时间考察了3个水平,分别为
32　特　产　研　究2005年
1.0h 、1.5h 、
2.0h 。

从对产率的影响来看,提取的时间越长,反而产率越低,看起来难以理解;
但从茶多酚的性质来分析,由于茶多酚是容易氧化的物质,当提取时间过长时,所提取的茶多酚会发生氧化反应而转化成其他物质,致使一部分茶多酚丢失,从而在随后的纯化中产率降低。

而提取时间在1～2h 对所得茶多酚的含量的影响也不大,说明其提取时间在1～2h 的范围内,1h 的提取时间足以达到较好的效果。

③氯仿萃取次数对产率的影响是随着萃取次数的增加,产率会降低,而含量则大大升高,说明氯仿萃取的纯化是关键步骤,但会影响产率。

而乙酸乙酯萃取次数的影响与之基本相似,在此不拟讨论。

因此,在茶多酚的提取过程中,要综合考虑其产率与纯度,来确定其提取工艺条件,本研究为此提供了实验基础。

参考文献:
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Studies on the Extract T echnology of T ea Polyphenols
from G reen T ea by Orthogonal T est Method
XU Xuan 1,XIAN Wen 2biao 2,L UO Y i 2fan 23,ZHAO Chao 2yi 3,
M IAO Ai 2qing 3,CHEN Zhao 2xing 1,L I Qin 2yu 1
(1.Department of Chemistry ,S outh China Normal University ,Guangzhou Guangdong 510631,China ;2.Department of Natural Drug ,Medical College of Zhongshan Univ.,Guangzhou Guangdong 510089,China ;3.Tea Institute of Gugangdong Provincial Academy of Agricultural Sciences ,Guangzhou Guangdong 510640,China )Abstract :The extraction of tea polyphenols was investigated with orthogonal test method.The results show that the optimum conditions for extracting tea polyphenols from green tea are as follows :(1)For productivity of tea polyphe 2nols ,extraction solvent is 95%alcohol solution ,extraction time is 1.5hours ,extraction number with chloroform is 2and extraction number with CH 3COOC 2H 5is 1.(2)For content of tea polyphenols ,extraction solvent is 95%al 2cohol solution ,extraction time is 1.0hours ,extraction number with chloroform is 3and extraction number with CH 3COOC 2H 5is 3.The results has supplied with experimental basis for improving extiaction method of tea polyphe 2nols.
K ey w ords :extraction ;tea polyphenols ;orthogonal test method
第2期许旋等:正交试验法优化绿茶中茶多酚的提取工艺研究33。