竹葉中活性茶多酚成分的提取研究

韓立路，王文淵，黃光文，張蕓蘭，蔣小玲

（1.湖南永州職業技術學院，湖南 永州 425006；2.湖南科技學院 可再生資源研究所，湖南 永州 425007；3.湖南恒偉藥業有限公司，湖南 永州 425000）

我國的竹林資源約占全國森林總面積的3%，占世界竹林總面積的25%，素有“竹子王國”之美稱。竹葉中含有茶多酚[1]，茶多酚是一種理想的天然抗氧劑，其抗氧活性高于一般非酚性或單酚羥基類抗氧劑[2-3]，現代醫學研究表明：竹葉茶多酚具有調節機體免疫力、消除疲勞、清除體內過氧化物、抗衰老、保護肝臟、促進新陳代謝、調節血脂等功效，可作為功能性食品及食品添加劑[4-6]。最新的皮膚生理學研究結果也表明：竹葉中茶多酚類物質能抑菌消炎、抗氧化、抑制黑色素合成、促進表皮細胞增殖、修復皮膚損傷、消斑美白，具有優良的抗自由基能力和確鑿的類SOD活性[7]，其清除自由基的能力與銀杏葉具有可比性，這是一種優良的天然抗氧化劑和自由基清除劑的新資源[8]。

竹葉是竹材加工或竹材砍伐過程中的丟棄物，長期以來，我國的竹葉資源一直未得到有效利用，從竹葉中提取活性成分的相關文獻也甚少[9]。因此將竹葉中的活性成分進行提取精制是林產業加工利用的重大研究課題。本試驗從竹葉中提取茶多酚，為提高竹葉的經濟價值，延伸我國的竹林產業鏈，提高竹子的附加值提供一定的理論和實踐參考，將竹葉變廢為寶，進行資源再生，也是符合當前循環經濟的需要。

1 儀器與試劑

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

7月上旬采集湖南永州陽明山上無斑點楠竹竹葉，經漂洗，自然晾干，于65℃烘干，粉碎，過40目篩后置干燥器中備用。

1.1.2 試劑

酒石酸鉀鈉、硫酸亞鐵、磷酸氫二納、磷酸二氫鉀、氯化鈉、氫氧化鈉、無水乙醇等均為分析純；石油醚（國標級），水為自制二次蒸餾水。

1.2 儀器設備

KQ3200DV單頻（40KHz）數控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；FZ-102微型中草藥植物粉碎機：上海越磁電子科技有限公司；SENCO-R旋轉蒸發儀：上海申生科技有限公司；H1650-W高速離心機：湘儀儀器有限公司；Mettler AE-240電子天平：梅-托上海儀器有限公司；UV一9200型分光光度計：北京瑞利分析儀器公司；M-50真空抽濾器：鞏義瑞德儀器有限公司。

2 方法與結果

2.1 竹葉中茶多酚的提取

準確稱取10.0 g經粉碎過40目篩后的竹葉粉末置于500 mL三角瓶中，按設定的料液比加入一定濃度的乙醇溶液，置于超聲波清洗機中，按設定好的功率和浸提溫度提取一定的時間，提取完畢后減壓抽濾，向濾液中加入石油醚脫除水溶性色素，分液后向水相中加入20 mL 5%氯化鈉溶液鹽析沉淀部分水溶性蛋白和多糖，在不斷攪拌下加入1 mol/L氫氧化鈉溶液調節pH為6左右，離心，減壓回收上清液乙醇至溶液僅剩70 mL左右為止，轉移至100 mL容量瓶中，用70%乙醇定容至刻度，即得提取液。

2.2 茶多酚的測定

茶多酚的測定采用GB 8313—1987方法[10]。

按以下公式計算茶多酚的產率：

2.3 竹葉中茶多酚提取的單因素試驗

從影響竹葉中茶多酚提取的因素中選取乙醇濃度（體積分數）、浸提溫度、超聲時間、超聲功率、料液比（g/mL）5個因素，分別單獨考察各因素水平的變化對茶多酚提取產率的影響。

2.3.1 提取溫度對茶多酚產率的影響

在超聲波功率70 W、乙醇濃度（體積分數）60%、超聲提取時間40 min、料液比為1∶18（g/mL）的條件下，比較不同超聲提取溫度對提取茶多酚產率的影響見圖1。

圖1 提取溫度對茶多酚產率的影響Fig.1 Effect of extracting temperature on extraction of Teapolyphenols by Ultrasonic

從圖1可以看出，溫度在75℃之下茶多酚產率隨溫度的升高而增加，超過75℃產率不再增加反而呈現緩慢降低趨勢，因為在較高溫度下茶多酚會發生氧化分解或降解[4]，影響茶多酚的產率，因此提取溫度因素水平選定在65℃～75℃之間。

2.3.2 超聲時間對茶多酚產率的影響

在超聲波功率50 W、乙醇濃度75%、超聲提取溫度為50 ℃、料液比為1∶16（g/mL）的條件下，比較不同超聲提取時間對提取茶多酚產率的影響見圖2。

圖2 超聲時間對茶多酚產率的影響Fig.2 Effect of extracting time on extraction of Tea-polyphenols by Ultrasonic

試驗結果表明：在開始的30 min內，隨著提取溫度的升高，茶多酚的產率明顯增大。繼續延長提取時間，茶多酚產率并無明顯增加。從經濟效益的角度考慮，提取時間因素水平選定在30 min～40 min之間。

2.3.3 超聲功率對茶多酚產率的影響

在乙醇濃度80%、超聲波提取時間40 min、超聲波提取溫度60 ℃、料液比為1∶20（g/mL）的條件下，比較不同超聲波功率對提取中茶多酚產率的影響見圖3。

圖3表明：超聲功率越大，茶多酚的產率越高，當超聲功率達到80 W時，茶多酚產率達到最大值0.628%，繼續增大功率，茶多酚產率有所降低，可能是超聲功率過大對酚類化合物的結構產生破壞作用所致[11]。

2.3.4 料液比對茶多酚產率的影響

在超聲波功率60 W、乙醇濃度70%、超聲波提取時間35 min，超聲波提取溫度70℃條件下，比較不同料液比對提取中茶多酚產率的影響見圖4。

圖3 超聲波功率對茶多酚產率的影響Fig.3 Effect of Ultrasonic power on extraction of Teapolyphenols by Ultrasonic

圖4 料液比對茶多酚產率的影響Fig.4 Effect of solid-liquid ratio on extraction of Teapolyphenols

從圖4中可以看出，隨著料液比的增加，茶多酚產率明顯增大，當料液比為1∶22（g/mL）時，茶多酚產率達到0.584%，繼續增大料液比，茶多酚產率增加緩慢。因此，提取過程中料液比因素水平選定在1∶18（g/mL）～1∶22（g/mL）之間。

2.3.5 乙醇濃度對茶多酚產率的影響

水與乙醇都是茶多酚的良好溶劑，由于乙醇能與水以任意比例混合，對細胞穿透力強，而且乙醇大部分可回收循環利用，安全無毒，所以采用乙醇溶液做浸提溶劑。

在保持超聲波功率70 W、超聲提取時間35 min，浸提溫度70 ℃、料液比為1∶22（g/mL）的條件下，比較不同乙醇濃度對提取茶多酚產率的影響見圖5。

圖5 乙醇濃度對茶多酚產率的影響Fig.5 Effect of ethanol concentration on extraction of Teapolyphenols

可以看出，隨著乙醇濃度的增大，茶多酚產率明顯增大，當乙醇濃度達到80%時，茶多酚產率達到0.604%，繼續增大料液比，茶多酚產率增加緩慢甚至略有下降，綜合考慮成本因素，乙醇濃度因素水平選定在75%～85%之間。

2.4 超聲輔助提取條件優化

2.4.1 正交試驗設計與結果分析

在對超聲提取溫度、提取時間、料液比、乙醇濃度以及超聲功率單因素試驗的基礎上，根據單因素試驗的結果，綜合考慮超聲功率對酚類化合物結構和茶多酚產率的影響，選定超聲波功率70 W，以茶多酚產率為指標，采用L9（34）正交試驗來確定浸提溫度、超聲時間、料液比、乙醇濃度度4個因素對茶多酚產率的綜合影響，每個因素設定3個水平見表1，以確定超聲輔助提取竹葉中茶多酚的最佳工藝參數見表2、表3。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Experimental factors and levels

表2 超聲提取正交設計及試驗結果Table 2 The results of ethanol ultrasonic extracting orthogonal test

表3 方差分析表Table 3 Analysis of variance

表3的方差分析結果表明，因素A（提取溫度）對茶多酚產率有顯著影響（p＜0.05），而因素B（提取時間）、因素C（料液比）和因素D（乙醇體積百分數）三因素的影響均無統計學差異（p＞0.05），在試驗選擇的因素水平范圍內，提取溫度的影響最大，提取時間的影響次之，料液比和乙醇體積分數的影響比較小。

2.4.2 驗證試驗

為驗證正交設計結果的可靠性，試驗按照上述最優提取條件平行進行三次超聲輔助提取茶多酚試驗，3次試驗得到的茶多酚平均產率為0.6317%，與理論預測值的相對誤差為1.19%，說明正交試驗篩選出來的提取工藝參數準確可靠，具有使用價值。

3 結論

超聲波輔助從竹葉中提取茶多酚，是借助超聲的強烈振動產生強大的沖擊波和剪切力，加速植物細胞組織的破碎而釋放出胞內物，從而加速茶多酚向溶劑擴散的速率。同時，因為超聲浸提法具有提取時間短、溫度較低，可避免高溫下茶多酚的氧化和異構化，最大限度地避免茶多酚的損失，提高了產率[12]。

通過正交試驗獲得采用超聲輔助提取竹葉中茶多酚的最佳提取條件為：超聲功率70W，浸提溫度75℃，超聲時間40 min，料液比1∶20（g/mL），乙醇體積百分數75%，此條件下茶多酚提取產率為0.6243%。

我國竹葉資源豐富，取材容易，成本低廉，采用超聲輔助提取技術，從竹葉中提取茶多酚對環境亦無污染，因而具有廣闊的應用前景。

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