茶叶中萃取茶多酚的工艺研究

摘要:本文研究茶叶中茶多酚的提取与测定方法,通过对提取溶剂甲醇浓度、萃取温度、时间和液-固比进行对两种江苏名茶（碧螺春和南京雨花茶）中茶多酚含量的的影响进行研究，确定最佳提取条件。即以80%的甲醇为溶剂，萃取温度为60°C，液固比为7：1（mL：g），提取时间为150min。为进一步探讨茶多酚的纯化方法，并选择最佳的绿茶下脚料作为提取原料，为茶多酚的工业化生产提供一定的理论依据和确定最佳提取原料。关键词:茶叶；茶多酚；甲醇；萃取；最佳条件；提取原料目录1绪论1.1茶叶的简介…………………………………………………………1.2茶多酚的特性………………………………………………………1.3研究目的和意义……………………………………………………2材料与方法2.1实验材料……………………………………………………………2.2仪器与试剂…………………………………………………………2.2.1仪器………………………………………………………………2.2.2试剂………………………………………………………………2.3新鲜茶叶的处理方法………………………………………………2.4测定方法（包括：新鲜茶叶的处理方法、标准品溶液的配置、供试品溶液的配置、测定方法光度、标准曲线的制备、样品测定）3结果与分析3.1茶多酚标准品吸光度测定值……………………………………3.2测定样品A值的变化………………………………………………3.2.1.不同的萃取温度检测的茶多酚的A值变化……………………3.2.2不同的萃取时间检测的茶多酚的A值变化……………………3.2.3不同体积的液固比检测的茶多酚的A值变化………………4结论…………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………致谢……………………………………………………………………茶叶中萃取茶多酚的工艺研究1绪论1.1茶叶的概念我国是产茶大国，不仅茶叶资源十分丰富，而且对茶多酚生产研究起步较早。江苏地处我国南方，气候温暖适宜，多雨丝润的天气非常适合茶树的生长，特别是苏州的碧螺春茶，芽多、嫩香、汤清、味醇，和南京的雨花茶，色、香、味、形俱佳，冲泡后，茶色碧绿而清澈，香气清雅，滋味醇厚，回味甘甜，有止渴清神，消食利尿、降脂减肥、治喘、去痰、除烦去腻等功效，两者均是中国的十大名茶，因此依托我们江苏的地理气候优势，研究茶叶中茶多酚的综合利用利用价值具有重要意义。茶多酚又叫茶单宁，是茶叶中多酚类物质的总称，具有很强的抗氧化和捕获自由基作用，是许多中草药的有效成分。开展茶叶的综合利用，尤其是利用低档茶叶或茶叶加工的下脚料来生产高附加值茶多酚的研究成为国内外开发“绿色工程”的热门课题之一。茶多酚不仅是一种新型的天然抗氧化剂[1],具有保鲜防腐,无毒副作用,食用安全[2]。有防降解的作用,还具有明显的抗衰老、消除人体过剩的自由基,去脂减肥[3],降低血糖、血脂和胆固醇,预防心血管疾病[4],抑制肿瘤细胞等药理功能,防治艾滋病,防龋护齿,抑制口臭,有助于预防和治疗辐射伤害,有助于抑制和抵抗病毒菌,有助于美容护肤,抗过敏,防腹泻,抗流感,增强免疫力,解烟毒等多种功效[5-6]。所以在食品加工、医药、日用化工等领域具有重要的应用[7]茶多酚的提取和应用受到国内外的广泛关注,开拓了茶叶化学研究的新领域,发展以农副产物为原料的精细化学品,开发绿色技术,发展绿色工程已成为热门课题。目前，经流行病理学调查、大量的药理和临床医学研究证明，由于茶多酚的这些特殊功能，已引起人们对茶叶极大的研究兴趣。1.2茶多酚的特殊性例如：1.抗氧化活性。茶多酚属于酚类化合物，它是一类氧化还原电位很低的还原剂，具有较强的供氢能力，当它向自由基提供氢以后，可使自由基还原为惰性化合物或较稳定的自由基，从而清除体内过多的有害自由基。茶多酚具有很强的抗氧化能力，它的抗氧化作用与其化学结构有关，-环上的羟基越多，抗氧化能力越强，且外空间位阻也有一定影响。相关研究表明，茶多酚的抗氧化能力和效果是人工合成的抗氧化剂2，6-叔丁基甲酚(BHT)、叔丁基对梭基茵香醚(BHA)等的36倍，且安全性较高，因此，在相关食品、饲料等抗油脂的氧化中被广泛的应用。2.抑菌活性。茶多酚的抑菌性也是其化学特性的具体体现。茶多酚分子中的众多酚羟基可与蛋白质分子中的氨基或羧基发生氢结合，其疏水性的苯环结构也可与蛋白质发生疏水结合，茶多酚与蛋白质之间的这种多点结合作用无疑是其抑菌性的重要原因之一。茶多酚的抑菌作用还表现为茶多酚与环境中的蛋白质结合，影响微生物对蛋白质的利用；茶多酚与细胞酶蛋白作用，降低酶活性；茶多酚与膜蛋白结合，影响微生物对营养物质的吸收。此外，茶多酚还可与金属离子发生络合反应，导致微生物因某些必需元素的缺乏而代谢受阻，甚至死亡。2.材料与方法2.1试剂绿茶（碧螺春，雨花茶）下脚料、儿茶素标样、甲醇、氯仿、乙酸乙酯、蒸馏水，酒石酸钾钠，试剂均为分析纯。2.2仪器与设备722型紫外可见分光光度计(上海光谱仪器有限公司)、恒温水浴箱、真空干燥箱(上海精宏实验设备有限公司)、烘箱、电子天平、分析天平、旋转蒸发仪、容量瓶、真空泵、布氏漏斗。2.3新鲜茶叶的处理方法准确称取5g新鲜茶叶样品洗净、晾干,烘干,最后粉碎。粉碎的目的是与液体的接触面增大,使提取率增高。由于试验条件的限制,用剪刀代替粉碎机,将干茶叶剪碎,并且用研钵研细。干茶叶量为5.00g，密封放冰箱备用。2.4测定方法2.4.1标准品溶液的配制精密称取10mg儿茶素标准品，加30%甲醇溶解并定容至100mL，配成0.1mg/mL标准溶液。2.4.2供试品溶液的制备经处理的茶叶，萃取液经减压蒸馏浓缩去除甲醇，用氯仿萃取，脱除其中的咖啡因和色素等。水层用乙酸乙酯进行萃取，得到含有茶多酚的乙酸乙酯溶液，经低温（50）浓缩挥去溶剂，用30%甲醇溶解并定容至50mL，作为供试品溶液，备用。2.4.3测定方法光度-分光光度法酒石酸亚铁比色法-其测定原理是茶多酚类物质与亚铁离子形成紫蓝色络合物。用分光光度法测定其含量。酒石酸亚铁比色法是测定茶多酚含量的国标。2.4.4标准曲线的制备精密量取制备的标准品溶液0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mL分别置于50mL容量瓶中，加30%甲醇至刻度，摇匀配成不同浓度的系列标准液，求出相应的浓度，在540nm波长处测定吸光度，以吸光度为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线，计算回归方程。2.4.5样品测定精密吸取供试品溶液1.00mL，置于100mL容量瓶中，用30%甲醇定容，摇匀，在540nm波长处测定吸光度，根据标准曲线上得出供试品溶液中的茶多酚含量，求出茶多酚总含量。3.结果与分析3.1测定标准品A值变化3.1.1.茶多酚标准品吸光度测定值茶多酚标准曲线见下图：图1酒石酸亚铁比色法绘制标准曲线由上图得线性回归方程为：y=0.032X-0.074(R2=0.9917)。3.2测定样品A值变化3.2.1.不同的萃取温度检测的茶多酚的A值变化样品浓度mg/L2345678吸光值A0.0330.1210.1830.2520.2840.3490.423温度405060708090茶多酚标准曲线y=3.168x-0.074R2=0.991700.10.20.30.40.50246810浓度（mg/L)吸光度00.10.20.30.40.50.6405060708090100碧螺春A值雨花茶A值由图可得两种绿茶的最佳萃取温度均为60°C，从图中还可得，碧螺春的茶多酚萃取得率高于雨花茶，并将高萃取率的碧螺春所对应A值带入标准曲线y=0.032X-0.074得所萃取茶多酚浓度为20mg/L。3.2.2不同的甲醇浓度检测的茶多酚的A值变化浓度405060708090碧螺春A值0.35420.34170.56450.74320.86610.6579雨花茶A值0.27470.38930.43780.64820.75890.6791碧螺春A值0.32450.46990.55960.45760.48910.3247雨花茶A值0.25670.28930.43780.34820.35890.27900.10.20.30.40.50.60.70.80.91405060708090100碧螺春A值雨花茶A值由图可得两种绿茶的最佳萃取浓度均为80%，且从整体趋势观测，碧螺春的茶多酚萃取得率高于雨花茶，并将高萃取率的碧螺春所对应A值带入标准曲线y=0.032X-0.074得所萃取茶多酚浓度为31mg/L。3.2.3不同的萃取时间检测的茶多酚的A值变化时间/min306090120150180碧螺春A值0.14730.36580.45790.57920.72640.4872雨花茶A值0.16830.25730.32710.47310.65820.462800.10.20.30.40.50.60.70.8050100150200碧螺春A值雨花茶A值由图可得两种绿茶的最佳萃取时间均为150min，从图中还可得，碧螺春的茶多酚萃取得率明显高于雨花茶，并将高萃取率的碧螺春将所对应A值带入标准曲线y=0.032X-0.074得所萃取茶多酚浓度为25mg/L。3.2.4不同体积的液固比检测的茶多酚的A值变化液固比5:16:17:18:19:110:1碧螺春A值0.25460.35430.50280.24530.28780.349雨花茶A值0.27830.30230.43280.32810.16840.1123由图可得两种绿茶的最佳萃取液固比均为7:1，从图中还可得，碧螺春的茶多酚萃取得率明显高于雨花茶，并将高萃取率的碧螺春将所对应A值带入标准曲线y=0.032X-0.074得所萃取茶多酚浓度为18mg/L。4.结论现有的萃取方法主要沿用传统的有机溶剂萃取茶多酚，它存在着工艺复杂繁琐，萃取率和有效成分含量低，成本高等缺点。如野吉雄所给出的方法萃取率仅为2%[21-23]。因此，研制茶多酚的萃取新方法势在必行。本文通过对绿茶叶的多次萃取，确定出萃取茶多酚粗制液的最佳条件（最佳温度、最佳溶剂浓度、最佳液固比以及最佳萃取时间），并进一步探讨茶多酚的纯化方法，为茶多酚的工业化生产提供一定的理论依据。有机溶剂萃取是茶多酚在溶液中的平衡过程，温度过低，不易将目的物萃取出来，过长的时间也将导致茶多酚的氧化；萃取温度升高，萃取速率加快，在较短时间内便可达到固液相平衡。但是在较高温度下茶多酚容易被氧化，得率会下降。选择溶剂，除根据相似相溶原理，同时还要考虑溶剂的溶解选择性、容易回收性、适当的密度、表面张力、安全性及化学稳定性等因素。综合以上原因选择最常用的溶剂为甲醇的水溶液。茶多酚萃取率会随着萃取时间变化而有所变化。萃取时间断，萃取率低，反之，则要延长萃取时间。在相同条件下，如果萃取时间越长，则茶多酚的萃取率越高，但是茶多酚氧化损失可能增大。不同的液固比对茶多酚萃取率有重大影响。液固比太低，不易将目的物萃取出来，过长的时间也将导致茶多酚的氧化，液固比太高，又容易因有机试剂的影响而破坏茶多酚的质量。本文以市售的碧螺春和雨花茶绿茶下脚料为原料，采用有机溶剂萃取试验方法研究和探讨了茶多酚的提取及含量的测定，并检测这两种绿茶中茶多酚含量的萃取得率，得出：在本次试验研究的时间范围内，茶多酚提取率的主要影响因素为提取时间，提取时间越长，提取率越高。但在提取过程中的应兼顾茶多酚自身易被氧化的性质，合理选择提取时间为150min；所考察的最佳萃取温度，液固比和甲醇浓度这三个因素在回归方程中显示，确定最佳萃取温度为60°C，萃取浓度为80%，液固比为7:1。并且从两种绿茶的茶多酚萃取曲线得出，碧螺春绿茶比雨花茶中茶多酚的含量多，本次试验只选择了用甲醇有机溶剂萃取的方法来提取茶多酚，对萃取时间，温度，甲醇浓度，液固比，提取时间这四个因素进行了考察，还可以考虑选择不同的提取方法，不同的影响因素来对茶多酚的提取和测定进行更深入的研究。参考文献[1]陈贞纯，刘晓慧，吴媛媛的，屠幼英，茶多酚提取分离技术研究进展[J];中国茶