紅茶和綠茶的茶多酚提取工藝探討

潘榕群 蔣健軒 蔣文峰

【摘 要】文章以紅茶和綠茶為例，從浸提溫度、固液比、時(shí)間及溶劑濃度方面對(duì)茶多酚提取影響進(jìn)行深入的探討與研究，總結(jié)紅茶與綠茶的茶多酚提取工藝，以供參考。

【關(guān)鍵詞】紅茶；綠茶；茶多酚提取工藝

【中圖分類號(hào)】S571.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）06-0067-02

0 前言

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多人追捧天然生物制品，同時(shí)也將如何利用天然資源的話題帶入了人們的生活。在我國(guó)，茶具有重要的功效，也是人們的休閑飲品，歷史悠久。除此以外，茶葉的保健功能也得到了諸多人的認(rèn)可，茶葉當(dāng)中含有茶多酚及嘌呤堿類咖啡堿成分。到目前為止，在茶葉中鑒定出450種以上的有機(jī)成分及15種以上的無(wú)機(jī)元素，占據(jù)了總量的94%，比如茶多酚占15%～30%，茶色素占15%左右，蛋白類占20%～30%，咖啡因占3%～5%，氨基酸占1%～5%，維生素占1%，還有少量的芳香類、酯類和有機(jī)酸等，對(duì)茶葉色香味的情況及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的指標(biāo)都有直接影響。在相關(guān)學(xué)者的研究中發(fā)現(xiàn)，茶葉還有抗癌、抗衰老、降低血糖等功能，而與這些功能有直接關(guān)系的元素就是茶多酚，因此對(duì)其進(jìn)行研究就具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

茶多酚屬于天然的食品抗氧化劑，更多地應(yīng)用在一些含油性食品的抗氧化變質(zhì)功能上。有研究結(jié)果顯示[1]，其抗氧化能力是人工合成抗氧化劑BHA、BHT的5倍左右，不少研究者在其著作中已證實(shí)了BHA、BHT可能對(duì)人的酶系統(tǒng)有損害，目前美國(guó)、日本等國(guó)家已經(jīng)禁用。但茶多酚在食品色素、維生素的保護(hù)上有著重要的作用，可以保持食物長(zhǎng)時(shí)間的營(yíng)養(yǎng)色澤，預(yù)防腐敗，清除異味，應(yīng)用在食物保鮮和防腐上有重要意義，因此有重要的研究?jī)r(jià)值。

與一般樹(shù)葉、花草、菜葉不同，茶葉有較長(zhǎng)的保存期，確保不會(huì)變質(zhì)，這是因?yàn)椴瓒喾拥膿饺耄娱L(zhǎng)儲(chǔ)存期，預(yù)防食品褪色，也提高纖維素的穩(wěn)定，保存各種營(yíng)養(yǎng)成分不丟失[2]。所以，未來(lái)的生活生產(chǎn)中開(kāi)發(fā)與利用天然抗氧化劑是非常重要的發(fā)展趨勢(shì)，而從生物醫(yī)學(xué)、衛(wèi)生保健、日用化工和食品衛(wèi)生領(lǐng)域的角度來(lái)看，茶多酚有非常廣闊的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值，如何提取茶葉中的茶多酚成為當(dāng)前非常重要的課題。長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累得知，從茶葉中提取茶多酚有以下幾種方法。

（1）溶劑提取法。這種方法包括有機(jī)溶劑提取法和水提取法，前者更多采用乙醇作為溶劑，以提高茶多酚產(chǎn)品安全性，后者則因?yàn)門(mén)P僅有5%左右的提取率而在應(yīng)用中受到一定限制。

（2）離子沉淀法。由于茶多酚在中性或堿性的條件下能與多種離子產(chǎn)生絡(luò)合沉淀，而這些物質(zhì)具備水下低溶解度，因此在進(jìn)行沉淀和離心的基礎(chǔ)上能夠與其他成分物質(zhì)分離，并產(chǎn)生富集茶多酚的作用。將有機(jī)溶劑法與這種方法相比，它還能確保在離子常溫下進(jìn)行操作，不需要反復(fù)和長(zhǎng)時(shí)間的加熱過(guò)程，也不需要使用有毒有機(jī)溶劑，所以具備較強(qiáng)選擇性的優(yōu)勢(shì)。但是這種方法的沉淀劑很多都是重金屬堿式鹽，對(duì)產(chǎn)品的安全性有威脅，而且沉淀劑的價(jià)格也比較貴。比如，Ca（OH）2的成本不高，但是是強(qiáng)堿，茶多酚就會(huì)因?yàn)閺?qiáng)堿被氧化，導(dǎo)致TP氧化大量流失，而在應(yīng)用較多的Al3+時(shí)，又很容易導(dǎo)致食用者患上老年癡呆癥。

（3）超臨界萃取法。它是一種新型的分離技術(shù)，主要從溫度和壓力方面應(yīng)用與之接近甚至超出臨界點(diǎn)的方式，將處于液體和氣體之間的物質(zhì)作為萃取劑，萃取固體或液體中的高沸點(diǎn)與熱敏性，實(shí)現(xiàn)提純與分離的目的[3]。

（4）微波提取法。這是通過(guò)對(duì)偶極子旋轉(zhuǎn)和離子傳導(dǎo)的利用，并確保同時(shí)進(jìn)行內(nèi)外部加熱的方式實(shí)現(xiàn)細(xì)胞破裂、有效成分溢出的目標(biāo)。這種方法具有經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單和省時(shí)省力的優(yōu)勢(shì)，也不會(huì)導(dǎo)致茶葉有效成分被破壞，但不宜大規(guī)模生產(chǎn)，這是因?yàn)榻橘|(zhì)屬于無(wú)毒的二氧化碳，對(duì)產(chǎn)品不會(huì)產(chǎn)生毒素，更適合應(yīng)用在醫(yī)藥及食品添加劑當(dāng)中[4]。以下為筆者所應(yīng)用的提取工藝，對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的分析與總結(jié)。

1 材料與方法

（1）實(shí)驗(yàn)材料。①儀器：主要包括HHS型電熱恒溫水浴鍋、可見(jiàn)分光光度計(jì)、循環(huán)水式多用真空泵SHB-Ⅲ、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、電子天平。②試劑：紅茶、綠茶、蒸餾水、硫酸亞鐵、磷酸氫二鈉等。

（2）方法。利用酒石酸亞鐵比色法（GB 8318—2002）對(duì)茶及茶多酚開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。首先是乙醇提取物的制作。選擇種類不同的茶葉試樣進(jìn)行磨碎，取一定量試樣放置在500 mL的瓶中，結(jié)合提取時(shí)間、溫度、濃度等指標(biāo)分析單因素的試驗(yàn)。浸提完成后，盡快進(jìn)行減壓并進(jìn)行過(guò)濾，將濾液移入500 mL容量瓶當(dāng)中，采用50 mL濃度相同的乙醇溶液洗滌殘?jiān)瑸V出濾液到以上的容量瓶中。其次是應(yīng)用測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定。吸取1 mL的上述試液，注入25 mL的容量瓶中，將4 mL的水和5 mL的酒石酸亞鐵倒入，確保混合充分以后，加入pH7.5緩沖液，直到到達(dá)要求的刻度值，對(duì)比空白溶液，每毫升茶含茶多酚約1.957 mg，通過(guò)以下公式測(cè)定吸光度A，茶多酚%=（A×1.957×2）/100×L1（L2×M）。其中L1是試液的總量，單位為mL，L2是測(cè)定時(shí)用液量，單位是mL；M表示試液的質(zhì)量，單位是g，m（%），A分別表示試樣的干物質(zhì)含量和試樣吸光度。再次進(jìn)行乙醇提取茶多酚單因素的試驗(yàn)。要求利用1.0 g紅茶和0.5 g綠茶葉，磨碎試樣的2種茶葉，將其倒入不同的錐形瓶中，提前做好恒溫水浴浸提乙醇的工作，再趁熱用減壓乙醇進(jìn)行過(guò)濾。完成后將其倒入原來(lái)的容量瓶，而剩余的殘?jiān)€可再次通過(guò)乙醇進(jìn)行洗滌，持續(xù)2～3次，再次濾出，整合到容量瓶當(dāng)中，最后直到冷卻將其稀釋，倒入原有的標(biāo)準(zhǔn)刻度值容量瓶。再取1.0 g紅茶葉與0.5 g綠茶葉，采用1∶80固相比、60 ℃溫度、60%乙醇濃度分別在10、20、30、40、50、60 min時(shí)間中實(shí)驗(yàn)。再取1.0 g紅茶葉與0.5 g綠茶葉采用1∶80固化比，40 min浸潤(rùn)時(shí)間和60%乙醇濃度，分別在30、40、50、60、70、80 ℃浸潤(rùn)溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。再取1.0 g紅茶葉與0.5 g綠茶葉，以40 min為浸潤(rùn)時(shí)間，60 ℃為浸提溫度，60%的乙醇濃度，分別在1∶40、1∶80、1∶120、1∶160和1∶320的固液比中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。取1.0 g紅茶葉與0.5 g綠茶葉，采用40 min的浸潤(rùn)時(shí)間，60 ℃的浸提溫度和1∶80的固液比，再次在逐層上升的乙醇濃度條件下開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，直到濃度值達(dá)到100%。最后通過(guò)乙醇提取茶多酚。這個(gè)實(shí)驗(yàn)主要應(yīng)用正交試驗(yàn)法，將紅茶、綠茶當(dāng)中的茶多酚提取出來(lái)，同時(shí)觀察記錄和分析固液比、浸提劑濃度、浸提溫度、浸提時(shí)間4項(xiàng)指標(biāo)，記錄相關(guān)的條件與時(shí)間，以及對(duì)應(yīng)的茶多酚浸出的效果，以確定有效的條件。

2 結(jié)果與分析

（1）乙醇提取茶多酚因素試驗(yàn)結(jié)果分析。在乙醇浸提時(shí)間方面，浸提時(shí)間對(duì)茶多酚提取率有直接的影響，筆者在取1.0 g紅茶葉和0.5 g綠茶葉進(jìn)行的研究中發(fā)現(xiàn)，如果固液比為1∶80，對(duì)應(yīng)的溫度為60 ℃，而乙醇濃度為60%時(shí)，前30 min茶多酚浸提率會(huì)伴隨時(shí)間的增加而增加，在浸提時(shí)間超出30 min以后，浸提率達(dá)到最大值，并逐漸呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢(shì)。影響原因可能是在浸提時(shí)間的逐漸推移下，暴露于空氣中的茶多酚因時(shí)間的延長(zhǎng)和高溫的影響導(dǎo)致內(nèi)部出現(xiàn)了氧化反應(yīng)或降解反應(yīng)，直接影響了浸出率，使其下降。由此可以看出，茶多酚浸提的時(shí)間以30 min為最佳。

從浸提溫度來(lái)看，固液比為1∶80，浸提時(shí)間為40 min，乙醇濃度為60%時(shí)，茶多酚提取率伴隨溫度的增加而增加，當(dāng)溫度為60 ℃時(shí)，提取率為最高值，一旦超過(guò)60 ℃，提取率就會(huì)隨之而逐漸下降。因此，我們可以得出結(jié)論，溫度在一定的范圍內(nèi)不斷升高時(shí)，有效成分溶解度也會(huì)隨之增加，而提取液茶多酚提高后，對(duì)其產(chǎn)生的推動(dòng)力會(huì)逐漸減小，那么在高溫的條件下茶多酚氧化的程度就會(huì)增加，所以60 ℃是適宜溫度。

從浸提溶劑用量來(lái)看，如果浸提時(shí)間為40 min，溫度為60 ℃，乙醇濃度為60%，那么茶多酚提取率會(huì)隨固液比的逐漸減小而逐漸增加，當(dāng)這個(gè)比值達(dá)到1∶80時(shí)，對(duì)應(yīng)的提取率就會(huì)出現(xiàn)最大值，如果比值超出了這個(gè)值，那么提取率的增速變緩，而伴隨容劑量的增大后續(xù)的實(shí)驗(yàn)難度也就加大，所以要達(dá)到節(jié)約溶劑的標(biāo)準(zhǔn)，可將1∶80列為最佳料液比。

從浸提溶劑濃度來(lái)看，如果浸提時(shí)間為40 min，溫度為60 ℃，固液比為1∶80，那么乙醇體積百分含量在40%向60%增加的過(guò)程中對(duì)應(yīng)的浸提率逐漸下降，出現(xiàn)這個(gè)結(jié)果的原因是高濃度乙醇使得茶葉中蛋白質(zhì)物質(zhì)變形，所以可以判斷60%的乙醇溶液是最佳的濃度。

（2）最優(yōu)提取條件小結(jié)。綜合考慮上述結(jié)果，以茶多酚提取率為主要控制指標(biāo)，紅茶較優(yōu)提取工藝條件是固液比為1∶80，乙醇濃度為60%，浸提溫度為50%，浸提時(shí)間為30 min，對(duì)應(yīng)的茶多酚提取率為20.35%。綠茶中，優(yōu)質(zhì)的提取工藝條件為固液比、乙醇濃度、浸提溫度、時(shí)間、提取率分別為1∶80、50%、50%、40 min及25.44%。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在以紅茶和綠茶為原料的研究中，溶劑法提取茶多酚是最佳手段。其中，紅茶提取茶多酚影響因素由大到小分別是固液比、浸提時(shí)間、浸提溫度、浸提劑濃度；綠茶則為浸提溫度、浸提劑濃度、固液比、浸提時(shí)間。對(duì)紅茶和綠茶的茶多酚提取工藝進(jìn)行探討與研究，能夠確定最經(jīng)濟(jì)合理的工藝路線，確保有更高的紅茶和綠茶提取率，且保證較小的能耗，安全可靠。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]何健，印偉.茶葉中茶多酚的提取工藝及其含量測(cè)定[J].制劑技術(shù)，2011，20（13）：31-33.

[2]劉萍.紅茶和綠茶中茶多酚提取工藝研究[J].天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，17（4）：39-42.

[3]帥建軍，李睿.茶多酚的分離提取及其性質(zhì)研究[J].江蘇教育學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，25（4）：26-31.

[4]趙衛(wèi)星，王燕.天然抗氧化劑——茶多酚提取、分離和鈍化方法[J].廣東化工，2010，37（8）：7-8.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]