微波輔助提取茶葉黃酮的工藝研究

呂名秀，董雪茹，趙龍濤，強黎明，楊興路

(河南工程學院材料與化學工程學院，河南鄭州 450007)

微波輔助提取茶葉黃酮的工藝研究

呂名秀，董雪茹，趙龍濤，強黎明，楊興路

(河南工程學院材料與化學工程學院，河南鄭州 450007)

探索了茶葉中黃酮的微波輔助提取最佳工藝，并測定了茶葉黃酮抗氧化能力。結果表明，微波功率500 W，提取溫度60℃，提取時間180 s，乙醇濃度70%為茶葉黃酮微波輔助提取的最佳工藝條件，此條件下，黃酮提取量為41.38 mg/g。

微波;茶葉;黃酮

0 前言

黃酮是一種天然產物，它可以預防并治療心腦血管疾病、骨質疏松等疾病，具有抗衰老、抗癌、抗腫瘤、抗菌抗病毒、抗炎止痛、降血糖等藥理作用，還具有免疫調節、抗氧化、抗輻射等生物活性［1-3］。黃酮可以減少自由基形成和清除自由基。目前研究黃酮的抗氧化活性就是以自由基的清除率作為評價指標［4-5］。黃酮還可作為“神造”的添加劑加入食物、化妝品中，可作為色素、抗氧化劑等。微波提取技術作為輔助手段被用來提取天然物中活性成分，是提高提取率的新方法之一。與常規方法相比，微波具有提取法更加簡單易行、高效快速、零噪音、提取溫度較低等特點［6-8］。

茶葉性涼，味甘苦，其中含有500多種物質。其中有機成分主要有有機酸、生物堿、黃酮。許多研究指出，茶葉含有與人體健康密切相關的物質，其中黃酮含量較高［9-10］。目前對茶葉黃酮的提取工藝研究罕見。本文采用單因素試驗和正交試驗優化了茶葉黃酮的微波提取工藝。這將為茶葉黃酮的提取及應用奠定了理論基礎，有利于茶葉的綜合開發利用。

1 材料與方法

1.1 實驗藥品與試劑

鐵觀音茶葉末，購于福建省安溪縣寶隆茶業有限公司。蘆丁標準品，南京蘇朗醫藥科技開發有限公司。亞硝酸鈉、無水乙醇、硝酸鋁、氫氧化鈉、三羥甲基氨基甲烷(Tris)、2，6-二叔丁基對甲基苯酚(BHT)、維生素C、鄰二氮菲、七水合硫酸亞鐵、鹽酸、雙氧水等均為分析純試劑。

1.2 實驗設備與儀器

XH-100A型電腦微波催化合成/萃取儀，北京祥鵠科技發展有限公司;電子天平CP114，奧豪斯儀器(上海)有限公司;UV-3600紫外可見近紅外分光光度計，日本Shimadzu公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 原料處理

稱取干燥后的鐵觀音茶葉于微型萬能試樣粉碎機粉碎至約160 μm(90目)后，密封，在干燥處保存。

1.3.2 蘆丁標準曲線的繪制［11-12］

精密稱取純度為98%的蘆丁標準品10.00 mg，置于10 mL容量瓶中，用60%乙醇溶解，然后用70%乙醇定容至刻度線，搖勻，得到蘆丁標準溶液，濃度1.009 4 g/L。

精密移取蘆丁標準溶液0、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60 mL于10 mL容量瓶中，加入60%的乙醇至2.0 mL，加入5%的NaNO2溶液0.4 mL，搖勻放置6min;然后加入10%的Al(NO3)3溶液0.4 mL，搖勻放置6 min;再加入5%的NaOH溶液4.0 mL;用70%的乙醇定容，搖勻放置10 min;分別在510 nm處測溶液的吸光度A。讀數3次，測其平均值。

圖1 蘆丁標準曲線

1.3.3 微波輔助提取茶葉黃酮工藝

準確稱取干燥的茶葉粉末2.000 0 g，室溫下浸泡30 min，分別考察料液比、浸提時間、微波功率、乙醇濃度、浸提溫度等五個因素對茶葉黃酮的微波輔助提取工藝的影響。所得提取液進行旋轉蒸發，得到茶葉黃酮，定容100 mL，搖勻。以空白試液作為參比溶液，按照1.3.2中方法進行顯色，測定溶液吸光度，根據圖1蘆丁標準曲線計算茶葉黃酮的提取量(mg/g)。

茶葉黃酮提取量計算如下:

式中:c，根據標準曲線得到的茶葉黃酮的質量濃度，mg/L;V，樣品配置體積，0.1 L;D，樣品稀釋倍數;m(茶葉)，提取用的茶葉質量，g。

2 結果與討論

2.1 浸提時間的影響

以70%的乙醇為溶劑，微波功率為500 W，料液比(質量體積比，g/mL，下同)1∶20，溫度60℃下，考察不同浸提時間對茶葉黃酮提取量的影響，結果見圖2。在30～210 s內，隨著浸提時間的延長，茶葉黃酮的提取量呈現先增大后降低的趨勢。當提取時間達到180 s時，黃酮提取量最大，隨著時間的進一步延長，黃酮提取量下降。原因可能是隨著時間的延長，溶出物增多，但微波提取時間太長，導致黃酮類物質分解，從而檢測到的黃酮含量降低。因此選取180 s為茶葉黃酮的提取時間。

圖2 浸提時間對茶葉黃酮提取量的影響

2.2 料液比的影響

以70%的乙醇為溶劑，微波功率為500 W，提取時間180 s，溫度60℃下，考察不同料液比對茶葉黃酮提取量的影響，結果見圖3。

圖3 料液比對茶葉黃酮提取量的影響

固定茶葉2.0 g，改變溶劑的量，隨著溶劑量的增加，茶葉黃酮提取量呈現先增大后減小的趨勢，料液比為1∶20時，茶葉黃酮的提取量達到最大值。當料液比太大時會增大成本，使后期的濃縮過程變得較為復雜;另外溶劑量增加，溶出物也會增多，其中某些成分影響茶葉黃酮含量的測定。因此，選擇1∶20為茶葉黃酮提取料液比。

2.3 微波功率的影響

以70%的乙醇為溶劑，提取時間180 s，料液比1∶20，溫度60℃下，考察微波功率對茶葉黃酮提取量的影響，結果見圖4。茶葉黃酮的提取量隨著微波功率的增加呈現出先增大后減小的變化趨勢，500 W時，茶葉黃酮的提取量最大。可能由于微波功率較高時，易造成提取體系溫度升高，溫度太高易造成溶劑乙醇揮發，部分黃酮類物質分解，進而黃酮的提取量下降。

圖4 微波功率對黃酮提取量的影響

2.4 乙醇濃度的影響

微波功率500 W，料液比1∶20，溫度60℃下提取180 s，考察不同乙醇濃度(體積分數，下同)對茶葉黃酮提取量的影響，結果見圖5。隨乙醇濃度的增大，茶葉黃酮的提取量先增大后減小，當乙醇濃度為70%時，提取量最大。乙醇濃度過大，茶葉中一些脂溶性物質、色素等物質溶出，從而減少茶葉黃酮的溶出量。故選擇70%乙醇為溶劑。

圖5 乙醇濃度對茶葉黃酮提取量的影響

2.5 浸提溫度的影響

以70%的乙醇為溶劑，料液比1∶20，微波功率500 W，提取180 s，考察不同提取溫度下茶葉黃酮的提取率，結果見圖6。茶葉中黃酮類化合物的提取量隨溫度的升高先增加后減小，溫度60℃時，茶葉黃酮類化合物的提取量達到最大值。溫度太高時，黃酮類化合物會分解，從而使檢測到的黃酮提取量減少。因此，選擇溫度60℃為的提取溫度。

圖6 浸提溫度對茶葉黃酮提取量的影響

2.6 茶葉黃酮微波輔助提取的正交試驗

根據單因素試驗結果，選擇乙醇濃度、微波功率、浸提時間及料液比作為考察因素，以得到的茶葉總黃酮提取量為考察指標，按照L9(34)正交表進行正交試驗，獲得茶葉黃酮微波輔助提取的最佳工藝。因素水平表如表1所示，正交試驗結果與數據分析見表2。

表1 正交實驗因素及水平數

表2 正交試驗結果分析

正交試驗結果說明，茶葉中黃酮的微波提取最佳工藝為:A2B3C2D2，即微波功率為500 W，提取時間為180 s，乙醇濃度為70%，浸提溫度為60℃。各因素對茶葉黃酮提取量的影響大小為:提取時間＞乙醇濃度＞微波功率＞浸提溫度。

為了確定優化提取工藝的穩定性，在該工藝條件下進行3組平行實驗，測得茶葉黃酮的提取率為41.38 mg/g，此條件為茶葉黃酮的最佳提取工藝。

2.7 茶葉黃酮提取方法比較

在相同的條件下進行微波輔助提取、超聲波輔助提取，溶劑提取。

提取結果如表3所示。

表3 微波提取與其他提取方法的比較

由表3可知，與超聲波輔助提取法、溶劑提取法相比，微波提取法大大縮短了提取時間，而且提取率遠遠高于超聲波輔助法，與溶劑法提取率相當。因此，微波輔助法在茶葉黃酮提取中具有高效、節能、省時等優點，適用于大規模的工業化生產。

3 結論

通過單因素試驗和正交試驗對茶葉黃酮的提取工藝進行驗證對比，分析得出茶葉黃酮的最佳提取工藝為:乙醇濃度為70%，微波功率500 W，溫度為60℃，浸提時間為180 s，此時黃酮的提取量達到最大值為41.38 mg/g。在相同條件下，與超聲波輔助法和溶劑法相比，微波輔助法提取茶葉黃酮具有高效、省時、節能等特點。茶葉在我國資源豐富，微波輔助提取茶葉黃酮，工藝簡單、快速，且安全性好，茶葉黃酮含量高，展開對茶葉黃酮的研究將為醫用黃酮和抗氧化劑提供新的原料。

［1］ 宋秋華，張 磊，梁 飛，等.黃酮類化合物提取和純化工藝研究進展［J］.山西化工，2007，27(4):24-27.

［2］ 張勝幫，趙玲玲.黃酮類化合物的提取純化研究進展［J］.溫州大學學報:自然科學版，2007，28(5):25-29.

［3］ 楊 青，敦彩清，油繼輝，等.黃酮類物質的生理功能及應用發展動態［J］.貴州農業科學，2007，35(2): 143-146.

［4］ 汪秋安，周 冰，單 楊.天然黃酮類化合物的抗氧化活性和提取技術研究進展［J］.化工生產與技術，2004，11(5):30-33.

［5］ 王基云，姚 瑤，肖 旭，等.沙棗花黃酮成分含量測定及其藥理作用的初步研究［J］.時珍國醫國藥，2010，21(4):812-814.

［6］ 鄧 容，劉 新.微波輔助萃取在中藥提取中的應用［J］.中國醫學理論與實踐，2005，15(6):950-951.

［7］ 張夢軍，金建鋒，李伯玉，等.微波輔助提取甘草黃酮的研究［J］.中成藥，2002，24(5):334-336.

［8］ 許麗璇.微波提取百合總黃酮及抗氧化性研究［J］.時珍國醫國藥.2010，21(8):2069-2071.

［9］ 宛曉春，李大祥，張正竹，等.茶葉生物化學研究進展［J］.茶葉科學，2015，35(1):1-10.

［10］ 李 娟，活 潑，楊海燕.茶葉功效成分研究進展［J］.浙江科技學院學報，2005，17(4):285-289.

［11］ 劉峙嶸，俞自由，方裕勛，等.微波萃取銀杏葉黃酮類化合物［J］.東華理工學院學報，2005，28(2):151-154.

［12］ 嚴 靜，陳錦屏.復合酶酶解法提取青柿子落果中黃酮類化合物的研究［J］.食品工業科技，2011，32(6): 315-317.

［13］ 劉海鷗，虎春艷，趙聲蘭，等.滇黃芩總黃酮酶解超聲提取工藝及抗氧化活性研究［J］.中國釀造，2016，35 (1):110-114.

［14］ 李加興，陳 選，鄧佳琴，等.黃秋葵黃酮的提取工藝和體外抗氧化活性研究［J］.食品科學，2014，35 (10):121-125.

［15］ 付曉丹，湯春豐，劉壤蓮，等.枇杷葉黃酮提取物的抗氧化作用研究［J］.食品工業科技，2015，36(1): 135-139.

［16］ Gavin N M，Durako M J.Localization and antioxidant capacity of flavonoids from intertidal and subtidal Halophila johnsonii and Halophila decipiens［J］.Aquatic Botany，2011，95(3):242-247.

Study on Microwave-assisted Extraction of Flavonoids in Tea

LV Mingxiu，DONG Xueru，ZHAO Longtao，QIANG Liming，YANG Xinglu
(School of Material and Chemical Engineering，Henan University of Engineering，Zhengzhou 450007，China)

The extraction technology of flavonoids in tea by microwave are discussed，the antioxidant activity is determined.The results show that the optimum extraction conditons are microwave power 500 W，extracting temperature 60℃，extracting time 180 s，ethanol concentration 70%，and the extraction yield of tea flavonoids is 41.38 mg/g.

microwave;tea;flavonoids

O658.9

A

1003-3467(2017)02-0020-04

2016-12-13

河南省基礎與前沿技術研究計劃項目(132300410307);河南省科技攻關項目(112102310544);河南省教育廳自然科學研究計劃項目(2011A150006、2011A150007)

呂名秀(1982-)，女，講師，從事天然產物化學、化學生物學方面的研究及教學工作，E-mail:rettyking@163.com。