從殘次茶中制備茶多酚的關鍵技術研究

李 甜，朱新榮，田童童，張 建

（石河子大學食品學院，新疆石河子832000）

從殘次茶中制備茶多酚的關鍵技術研究

李 甜，朱新榮，田童童，張 建*

（石河子大學食品學院，新疆石河子832000）

現今對殘次茶的利用和茶多酚的提取工藝不完善，以至于造成殘次茶的浪費。因此，研究從殘次茶中提取茶多酚的關鍵技術是很有必要也很有意義的。試驗以黑毛茶為原料，乙醇為提取溶劑，采用超聲輔助提取的方法提取茶多酚，并通過響應面分析得到最佳工藝條件：超聲功率70 W，乙醇體積分數70%，浸提溫度65℃，浸提時間30 min，料液比1∶25（g∶mL）。在此條件下，茶多酚提取率為7.44%。

殘次茶；黑茶；提取；茶多酚

茶葉的提取物具有降血糖、降血脂、抗癌、抗衰老、抗輻射等諸多保健作用，這與茶葉中的有效功能性成分密不可分[1-2]。茶多酚作為茶葉中最主要的功能性成分，是由30多種含酚基的物質組成，其中以兒茶素最為重要[3]。目前已發現茶多酚中主要有6種兒茶素單體化合物，其中表沒食子兒茶素沒食子酸酯含量最高[4-5]。

茶多酚是一種新型的天然抗氧化劑，具有抗腫瘤、抗衰老、去脂減肥，降低血糖、血脂和膽固醇及抑制艾滋病病毒的作用，還能清除體內過剩的自由基、阻止脂質過氧化、提高機體免疫力、延緩衰老[6-7]。同時，茶多酚還有抑制細菌生長、防止食物腐敗變質、消除異臭、水溶性強等特征，因此，在食品、油脂、保健、醫藥、日化、精細化工等領域都有廣泛的應用[8]。

目前國內外茶多酚粗品的提取的方法主要有：溶劑萃取法、離子沉淀法、樹脂吸附分離法、超臨界流體萃取法、超聲波浸提方法、微波浸提法等[9-16]。而現今對殘次茶的利用和茶多酚的提取工藝不完善，以至于造成殘次茶的浪費。因此，研究從殘次茶中提取茶多酚的關鍵技術是很有必要的，也是很有意義的。

本試驗用乙醇為提取溶劑，結合超聲浸提技術，利用單因素和響應面分析的方法，從乙醇體積分數、浸提溫度、浸提時間和料液比這4個因素來分析得到最佳提取工藝，為進一步開發和利用殘次茶以及茶多酚提供參考和依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑茶：某茶吧回收；無水乙醇：天津登科化學試劑有限公司；酒石酸鉀鈉：天津市河東區紅巖試劑廠；硫酸亞鐵：天津市致遠化學試劑有限公司；磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀：廊坊龍興化工有限公司。

1.2 儀器與設備

FA2004電子天平：上海第二天平儀器廠；VP30 labtech真空收率泵：北京中西遠大科技有限公司；KQ-200VDE型超聲清洗儀：昆山市超聲儀器有限公司；UVmini-1024紫外分光光度儀：島津儀器（蘇州）有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 茶多酚提取

殘次茶（低檔黑茶）干燥粉碎過60目篩，放置陰涼干燥處備用。稱取2.0 g處理過的殘次茶于250 mL錐形瓶中，分別調整不同的乙醇體積分數、浸提溫度、浸提時間和料液比，在超聲波的輔助條件下進行單因素試驗。浸提完畢后，立即趁熱減壓過濾。濾液移入500 mL容量瓶中，殘渣用50 mL相同體積分數乙醇溶液洗滌2～3次，并將濾液濾入容量瓶中。冷卻后，定容至500 mL[17]。

1.3.2 茶多酚提取率測定

采用酒石酸亞鐵比色法測定茶多酚：準確吸取試液1 mL，注入25 mL量瓶中，加水4 mL和酒石酸亞鐵溶液（酒石酸亞鐵溶液：稱取1.0 g硫酸亞鐵和5.0 g酒石酸鉀鈉，用水溶解并定容至1 L）5 mL，充分混合，再加磷酸鹽緩沖液（pH 7.5）至刻度，用1 cm比色皿，在波長540 nm處，以試劑空白溶液（不加試液，其他同上述分析溶液的配制過程）作為參比，測定吸光度值，茶葉中茶多酚的提取率以干質量分數表示，按下式計算：

式中：L1為試液的總量，mL；L2為測定時的用液量，mL；M為試樣烘干水分后的質量，g；A為試樣的吸光度值；1.957為用1 cm的比色皿，當A值等于0.5時，每毫升萃取液中所含有的茶多酚相當于1.957 mg[18]。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 乙醇體積分數對茶多酚提取率的影響

稱取2.0 g黑茶于250 mL錐形瓶中，采用料液比1∶25（g∶mL），浸提溫度為60℃，浸提時間為20 min，乙醇體積分數分別為30%、40%、50%、60%、70%進行試驗，每組進行3次平行試驗，其試驗結果如圖1所示。

由圖1可知，當乙醇體積分數升高時，茶多酚的提取率先增加后減少。這可能是由于茶多酚溶于乙醇，隨著乙醇體積分數不斷增大時，茶多酚的溶解度也隨之增大，當乙醇體積分數為60%時，飽和度達到了最大；而當乙醇體積分數＞60%時，可能是由于茶多酚在高濃度的乙醇中發生氧化和分解，造成提取率的下降。因此在本試驗中選擇60%作為最佳乙醇體積分數。

2.1.2 浸提溫度對茶多酚提取率的影響

稱取2.0 g黑茶于250 mL錐形瓶中，采用料液比1∶25（g∶mL），乙醇溶液體積分數為60%，浸提時間為20 min，浸提溫度分別為40℃、50℃、60℃、70℃、80℃進行試驗，每組進行3次平行試驗，其試驗結果如圖2所示。

由圖2可知，茶多酚的提取率隨著浸提溫度升高呈先上升后下降的趨勢。這種現象的原因可能是隨著溫度的升高，有助于茶多酚的溶解，提取率隨之增加；但溫度繼續升高時，由于茶多酚長時間處于溫度較高的環境中，且在空氣中暴露時間過長而變得不穩定，使茶多酚被氧化或降解，所以導致提取率的逐漸下降。當浸提溫度為60℃時，茶多酚的提取率最大。當溫度繼續升高時，隨浸提溫度的上升，茶多酚提取率卻下降。所以，茶多酚的浸提溫度不能過高，本試驗中選擇60℃作為最佳浸提溫度[19]。

2.1.3 浸提時間對茶多酚提取率的影響

稱取2.0 g黑茶于250 mL錐形瓶中，采用料液比1∶25（g∶mL），浸提溫度為60℃，乙醇溶液體積分數為60%，浸提時間分別為10 min、15 min、20 min、25 min、30 min進行試驗，每組進行3次平行試驗，其試驗結果如圖3所示。

由圖3可知，前25 min，隨著浸提時間的延長，茶多酚提取率不斷增加。當浸提時間為25 min時，茶多酚的提取率最大。超過25 min后，茶多酚提取率逐漸下降。這可能是由于浸提時間太短，茶多酚的抽提不充分，但是隨著浸提時間的增長，有效提取成分的溶解度不斷增加，而隨著浸提時間的增加，逐漸達到飽和，傳質的推動力則在減小，而茶葉中的其他成分也可能會被提取出來，則影響到了茶多酚的提取。因此浸提時間不宜過長，本試驗選擇25 min作為最佳浸提時間。

2.1.4 料液比對茶多酚提取率的影響

稱取2.0 g黑茶于250 mL錐形瓶中，浸提溫度為60℃，浸提時間為20 min，乙醇溶液濃度為60%，料液比分別為1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35（g∶mL）進行試驗，每組進行3次平行試驗，其試驗結果如圖4所示。

由圖4可知，隨料液比不斷增加，茶多酚提取率不斷增加。當料液比為1∶25（g∶mL）時，茶多酚的提取率最大；之后隨料液比增加，茶多酚提取率下降。這可能是因為料液比增大時，會使茶多酚的分解速度變大，導致提取率的下降，并且溶劑量太大會給后期處理帶來一定的難度，也會造成試劑不必要的浪費。因此，從茶多酚的提取率、節約試劑以及不需制造不必要的麻煩等方面來考慮，本試驗中選擇1∶25（g∶mL）作為最佳料液比。

2.2 響應面試驗

2.2.1 響應面分析的因素和水平

根據單因素試驗結果，選取乙醇體積分數（50%、60%、70%），浸提溫度（50℃、60℃、70℃），浸提時間（20 min、25 min、30 min），料液比（1∶20、1∶25、1∶30）（g∶mL）作為自變量設計響應面分析試驗，以茶多酚提取率（Y）為響應值。因素和水平見表1。

2.2.2 試驗結果

根據Box-Behnken的中心組合的設計原理，4因素3水平的響應面分析試驗點為29個，試驗結果見表2。

利用Design expert軟件對表2試驗數據進行二次多項回歸擬合。各試驗因子對響應值的影響可用以下函數表示：

2.2.3 試驗設計方差分析及模型檢驗

模型的方差分析和可信度分析結果見表3和表4。

由表3可知，模型的P＜0.000 1即模型極顯著，模型失擬項P值為0.098 6＞0.05，即模型失擬項不顯著，說明模型擬合度良好。由方差分析可以看出，浸提溫度和料液比對提取率的影響極顯著，乙醇體積分數和浸提時間對提取率的影響顯著，則提取率影響效果排序為浸提溫度＞料液比＞浸提時間＞乙醇體積分數。

模型可信度分析統計檢驗結果（表4）顯示，復相關系數R2=0.983 0，說明模型相關性良好，校正決定系數AdjR2= 0.965 9，表明96.59%的試驗數據的變異性可用此回歸模型來解釋。通常情況下變異系數（coefficient of variation，CV）越低，試驗的可信度和精確度越高，CV值等于2.31%，表示試驗的可信度和精確度較高；精密度是有效信號與噪聲的比值（信噪比），高于4.0即可視為合理，本模型精密度達到26.757，說明模型可用于預測。

2.2.4 試驗模型及分析

根據回歸模型做出相應的響應曲面圖見圖5。

從圖5可以看出，在每組交互作用的作用下，茶多酚的提取率均有最大值，因此說明各組交互作用均對茶多酚的提取率有影響。

2.2.5 模型預測及驗證試驗

通過對模型進行求導和解逆矩陣，可以得到模型的極值點，在乙醇體積分數70%，浸提溫度65.19℃，浸提時間27.55 min，料液比1∶26.03（g∶mL）條件下，模型預測的最大響應值為7.38%。根據模型預測條件，結合試驗條件的可行性進行驗證試驗。在乙醇體積分數70%，浸提溫度65℃，浸提時間30 min，料液比1∶25（g∶mL）條件下，提取率為7.44%。試驗值與理論預測值較近，說明模型可以預測一定范圍內茶多酚提取的最優條件。

3 結論

本試驗以乙醇為溶劑浸提黑茶中的茶多酚，先進行單因素試驗，再根據單因素試驗結果，每個因素選擇3個水平進行響應面分析試驗，根據單因素試驗和響應面分析試驗結果得出茶多酚提取的最佳條件為乙醇體積分數70%，浸提溫度65℃，浸提時間30 min，料液比1∶25（g∶mL），在此條件下茶多酚提取率為7.44%。

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Key technology of tea polyphenols extraction from defective tea

LI Tian,ZHU Xinrong,TIAN Tongtong,ZHANG Jian*
(College of Food Science,Shihezi University,Shihezi 832000,China)

Nowadays,the extraction processes of tea polyphenols are not perfect,which leads to prodigious waste of defective tea.Accordingly,the study of the key technology of tea polyphenols extraction from defective tea is of great significance.Using raw dark green tea as raw material,and alcohol as solvent,the tea polyphenols were extracted by ultrasonic-assisted extraction using response surface analysis.At the condition of ultrasonic power 70 W,the optimum technology conditions were ethanol concentration 70%,temperature 65℃,time 30 min,solid to liquid ratio 1:25(g:ml). Under this condition,the extraction rate of tea polyphenols was 7.44%.

defective tea;dark tea;extraction;tea polyphenols

TS202.3

A

0254-5071（2015）06-0094-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.06.021

2015-05-04

石河子大學青年骨干教師培訓（3152SPXY01027）

李甜（1991-），女，碩士研究生，研究方向為食品工程。

*通訊作者：張建（1979-），男，副教授，博士，研究方向為食品生物化學。