從竹葉中同步提取多糖、茶多酚和黃酮的研究

王文淵，張航航，周振華，2，楊春華，張蕓蘭

(1.湖南永州職業技術學院，湖南永州 425100;2.中南大學 藥學院，湖南 長沙 410013)

竹葉中含有竹葉黃酮、茶多酚、多糖、特種氨基酸以及活性肽、錳、鋅、曬等微量元素。竹葉茶多酚、黃酮和竹葉多糖具有抗氧化、抗衰老、防輻射、抗癌變、增強免疫力、降血脂和膽固醇、抗動脈硬化以及抑菌等多種生理功能和作用［1］，是醫藥、食品、保健品及日化用品等優質安全的基料或功能性添加劑［2］，應用前景廣闊，竹葉也因此被國家衛生部批準列入藥食兩用的天然植物名單。

從竹葉中提取這些活性成分，目前大都采用溶劑浸提、超聲提取或超臨界萃取等方法，但這些方法存在原料利用率低、生產周期長、能耗高或溶劑殘留等問題，妨礙了竹葉中各種功能性成分的高效開發與利用。高壓脈沖電場技術作為一種高效節能的非熱處理技術，通過細胞膜穿孔效應來增大細胞膜的通透性，從而促進生物活性成分的滲出，具有溫升小、能耗低、傳遞快速、均勻、安全等特點。

本文采用高壓脈沖電場技術，成功地從竹葉中同步提取了竹葉黃酮、竹葉茶多酚和竹葉多糖3種活性成分，為充分利用竹葉中的生物活性成分，實現竹葉資源的綜合利用和效益最大化提供指導。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

竹葉，自采，經永州市藥檢所王明榮教授鑒定為楠竹葉，采后漂洗晾干、烘干、粉碎，過250 μm篩后于4℃冷藏備用;蘆丁對照品(中國藥品生物制品檢定所);葡萄糖對照品(上海士鋒生物科技公司);其他試劑均為分析純。

LDT-100/4-25型中藥高壓脈沖電場提取裝置;SY-MU2010超濾/微濾系統;FZ-102微型中草藥植物粉碎機;2-16PK高速冷凍離心機;UV1601-PC紫外-可見分光光度計;M-50真空抽濾器。

1.2 實驗方法

竹葉中竹葉黃酮、多酚和多糖的提取工藝見圖1。

圖1 竹葉黃酮、多酚和多糖的提取工藝流程圖Fig.1 Process flow diagram on extraction

1.3 分析方法

茶多酚的測定采用 GB 8313—1987方法［3］，總黃酮含量的測定按文獻［4］的方法，多糖的測定采用文獻［5］的方法。各提取成分的提取率按下式計算:提取率=(提取成分的質量/竹葉粉末質量)×100%。

2 結果與討論

2.1 電場強度對提取率的影響［6］

在脈沖數為8，料液比1∶12(g/mL)，EDTA緩沖液pH 8.5的條件下，電場強度對竹葉黃酮、茶多酚與多糖提取率的影響見圖2。

圖2 電場強度對竹葉黃酮、茶多酚和多糖提取率的影響Fig.2 Influence of electric field intensity on extraction

由圖2可知，當脈沖電場強度從12 kV/cm增加到24 kV/cm時，竹葉黃酮、茶多酚和多糖的提取率均逐漸增大，這是因為電場強度增強，細胞膜的通透性提高，活性成分釋放能力增強。電場強度超過24 kV/cm后，黃酮提取率趨于穩定，說明細胞膜、細胞壁已經被不可逆擊穿，黃酮類成分滲出趨于完全，而茶多酚和多糖的提取率開始有所下降。因此電場強度選定24 kV/cm較為適宜。

2.2 EDTA緩沖液pH對提取率的影響［7］

在脈沖數為8，料液比1∶12(g/mL)，電場強度24 kV/cm，改變提取介質EDTA緩沖液的pH，進行高壓脈沖電場提取，測定竹葉黃酮、茶多酚與多糖的提取率，結果見圖3。

圖3 緩沖液pH、茶多酚和多糖提取率的影響Fig.3 Influence of buffer solution pH on extraction

由圖3可知，緩沖液pH從5.0提高至9.0時，竹葉黃酮、茶多酚與多糖的提取率均隨緩沖液pH的增大而增加。竹葉茶多酚和竹葉多糖的提取率分別在pH 8.0和9.0處達到最大值，竹葉黃酮的提取率在pH 9.0之后仍呈上升趨勢，但增加緩慢。故EDTA緩沖液的pH選擇8.0～9.0。

2.3 料液比對提取率的影響

在脈沖數為8，電場強度24 kV/cm，緩沖液pH 8.5的條件下，料液比對竹葉黃酮、茶多酚與多糖提取率的影響見圖4。

圖4 料液比對竹葉黃酮、茶多酚和多糖提取率的影響Fig.4 Influence of solid/liquid ratio on extraction

由圖4可知，竹葉黃酮、茶多酚與多糖的提取率均隨著料液比的增大而提高，料液比超過1∶16，竹葉黃酮與竹葉茶多酚的提取率緩慢攀升;因為竹葉多糖的溶出性能較好，料液比達到1∶12時，提取率已趨于穩定，所以料液比以1∶12～1∶16為宜。

2.4 脈沖數對提取率的影響［8］

在電場強度24 kV/cm，EDTA緩沖液pH 8.5，料液比1∶14(g/mL)的條件下，脈沖數對竹葉黃酮、茶多酚與多糖提取率的影響見圖5。

圖5 脈沖數對竹葉黃酮、茶多酚和多糖提取率的影響Fig.5 Influence of pulse number on extraction

由圖5可知，脈沖數由2增至8時，竹葉黃酮的提取率快速提高并達到最大值，而茶多酚提取率在脈沖數為10時達到最大，之后隨著脈沖數的進一步增大，黃酮與茶多酚的提取率都開始減小。這可能是脈沖頻率太大，容易導致被提取物結構的破壞，從而使得提取率降低［9］。但竹葉多糖的提取率一直隨著脈沖數的增大呈上升趨勢，脈沖數＞10時，提取率提高緩慢。綜合考慮，脈沖數以8～10個為宜。

2.5 正交實驗

根據單因素實驗的結果，對電場強度、脈沖數、緩沖液pH、料液比4個因素進行L9(34)正交實驗，水平設計及實驗結果見表1。

表1 正交實驗結果Table 1 Results of L9(34)orthogonal test

續表

由表1可知，影響黃酮提取率的因素主次為電場強度＞料液比＞緩沖液pH＞脈沖數，提取黃酮的工藝以A3B3C3D3組合最佳;影響多糖提取的各因素主次為電場強度＞緩沖液pH＞料液比＞脈沖數，提取多糖條件以A3B2C3D3組合最佳;影響茶多酚提取的各因素主次順序為電場強度＞緩沖液pH＞脈沖數＞料液比，提取茶多酚以A3B3C2D3組合工藝最優;各因素對提取總量的影響大小依次為電場強度＞緩沖液pH＞料液比＞脈沖數，從提取總量出發，提取工藝以A3B2C3D3組合最佳。可是竹葉黃酮、茶多酚和多糖以及總提取率的最佳提取條件在9個實驗號中都未出現，故于各自的最佳組合工藝條件下進行3次平行實驗，取平均值，結果見表2。

表2 最佳組合工藝條件下的實驗結果Table 2 Results under optimum condition combination process

由表2可知，按各自的最佳工藝進行提取，竹葉黃酮、多糖和茶多酚的提取率以及總提取率均比正交實驗中最優值高。因此，可以確定高壓脈沖電場提取竹葉中各活性成分的最優工藝條件。提取黃酮的最優工藝是電場強度26 kV/cm，脈沖數10個，料液比1∶16(g/mL)，緩沖液pH 9.0;提取多糖的最優工藝是電場強度26 kV/cm，脈沖數9個，料液比1∶16(g/mL)，緩沖液pH 9.0;提取竹葉茶多酚的最優工藝是電場強度26 kV/cm，脈沖數10個，料液比1 ∶14(g/mL)，緩沖液 pH 9.0。

表3 總提取率的方差分析Table 3 Variance analysis for orthogonal test

由表3可知，電場強度、EDTA緩沖液pH和料液比對總提取率均有顯著影響，而脈沖數無顯著影響，從能耗和成本考慮，脈沖數可取B1水平。因此，從提取總量來考慮，最佳提取工藝是A3B1C3D3，即電場強度26 kV/cm，脈沖數8個，料液比1∶16(g/mL)，緩沖液 pH 9.0。

2.6 與傳統水浸提法的比較

高壓脈沖電場法與傳統水浸提法單獨提取竹葉多糖、乙醇超聲浸提茶多酚［10］、微波輔助提取竹葉黃酮［11］比較，竹葉黃酮與竹葉多糖的提取率分別提高了25.1%和31.6%，但竹葉多酚的提取率則降低了2.4%，這與王白娟等［12］的實驗結果趨于一致，原因是酚酸類成分經過高壓脈沖電場處理，部分結構破壞，致使有小部分的損失。

3 結論

高壓脈沖電場法提取竹葉黃酮、竹葉茶多酚與竹葉多糖，各成分提取的最優工藝條件是:黃酮:電場強度26 kV/cm，脈沖數10個，料液比1∶16，緩沖液pH 9.0;多糖:電場強度26 kV/cm，脈沖數9個，料液比1∶16，緩沖液 pH 9.0;茶多酚:電場強度26 kV/cm，脈沖數10個，料液比1∶14，緩沖液 pH 9.0;提取總量:電場強度26 kV/cm，脈沖數8個，料液比1 ∶16，緩沖液pH 9.0。

［1］李飛躍，喻國光，陳金珠，等.竹葉主要化學成分分析及其生物活性研究現狀［J］.江西林業科技，2006(4):34-36.

［2］王文淵，唐守勇，黃光文，等.茶多酚的超濾分離及其在化妝品中的應用［J］.日用化學工業，2011，41(2):109-112.

［3］全國食品工業標準化技術委員會.GB 8313—87茶多酚測定［S］.北京:中國標準出版社，1987.

［4］李建，王四維.楠竹葉中黃酮類化合物分離純化工藝研究［J］.糧油食品科技，2009，17(4):29-32.

［5］周躍斌，王偉，周向榮，等.毛竹竹葉多糖分離與純化技術研究［J］.食品科學，2008，29(7):156-159.

［6］殷涌光，金哲雄，王春利，等.茶葉中茶多糖茶多酚茶咖啡堿的高壓脈沖電場快速提取［J］.食品與機械，2007，23(2):12-14.

［7］王欣，陳慶華，李元瑞.大蒜超臨界CO2萃取物成分分析［J］.食品與機械，2003(6):44-45.

［8］孫建華，韋澤沼，劉斌，等.響應面法優化高壓脈沖電場提取匙羹藤總皂苷［J］.廣西大學學報:自然科學版，2011，36(3):363-367.

［9］殷涌光，閆琳娜，陶柳.高壓脈沖電場法提取干松針總黃酮及其體外抗氧化性檢測［J］.天然產物研究與開發，2009，21(6):1032-1035.

［10］王文淵，黃光文，龍紅萍，等.竹葉中茶多酚的提取及其抗氧化性研究［J］.香料香精化妝品，2011(2):24-28.

［11］陳瑛，王文淵.微波輔助提取竹葉黃酮的研究［J］.食品工程，2011(1):30-33.

［12］王白娟，蔣明忠，白玉艷.高壓脈沖電場對普洱茶中茶多酚含量的影響［J］.西南農業學報，2013，26(3):1207-1210.