超聲輔助提取都勻毛尖綠茶與紅茶中茶多酚的工藝研究

黃德娜，代虹鏡，李 鋒

（黔南民族師范學院化學化工學院，貴州 都勻 558000）

都勻毛尖，中國十大名茶之一［1］產于貴州省都勻市。1956年由毛澤東主席親筆命名。都勻毛尖茶樹生長必須是在生態環境好的高原地區，對海拔、土壤及光照都有較高的要求。都勻毛尖茶生產有綠茶和紅茶，以綠茶為主，茶葉由純手工炒制而成，外形纖細卷曲似魚鉤，口感柔和、醇滑，具有甘甜感，有提神醒腦、防癌抗癌、預防三高、延緩衰老及美容美顏的功效，其中最重要的保健成分之一來自于茶多酚。茶多酚是茶葉中多酚類物質的總稱，它是形成茶葉色香味的主要成分之一［2］，在醫藥保健、食品等方面都有著廣泛的應用。目前，從茶葉中提取茶多酚的方法有多種，影響提取的因素也較多，為了能提高茶多酚的提取量，探索合適的工藝條件是茶葉的分析及研究中的一個熱門課題，對茶葉的應用與開發有著重要的作用。

本文以都勻毛尖綠茶與紅茶為原料，采用超聲波輔助溶劑法提取都勻毛尖紅茶與綠茶中茶多酚，以影響茶多酚提取率的4個因素（時間、溫度、溶劑濃度、固液比）為單因素試驗的研究對象，結合正交試驗進行分析，比較兩者的最佳提取工藝條件［3］，為都勻毛尖紅茶與綠茶的品質研究與開發利用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 主要儀器

中草藥高速粉碎機（北京科偉永興有限公司）、TU-190雙光束紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）、循環水式多用真空泵、DZF-6020真空干燥箱（上海精宏實驗設備有限公司）、；BS124S電子分析天平（賽多利斯）、超聲波清洗儀（張家港永嘉超聲科技有限公司）。

1.2 試劑與材料

紅茶（都勻毛尖）、綠茶（都勻毛尖）、無水乙醇、硫酸亞鐵、酒石酸鉀鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀，試劑均為分析純，購自國藥化學試劑公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 提取方法

將都勻毛尖紅茶與綠茶置于真空干燥箱中干燥8 h后取出，用粉碎機粉碎后過篩，裝入自封袋中放入冰箱，4℃保存備用。用電子分析天平稱取一定量粉碎后的茶葉樣品分別置于250 mL錐形瓶中，倒入一定濃度乙醇作為為溶劑，震蕩搖勻后，在一定功率及一定溫度下進行超聲提取。提取完成后，趁熱減壓過濾，將濾液轉移至250 mL容量瓶中，待液體冷卻后，用同濃度乙醇稀釋至刻度。

1.3.2 茶多酚提取率測定方法

參考國家標準（GB/T 8313-2002），酒石酸亞鐵比色法［6］。

準確吸取茶多酚提取試液1 mL，注入25 mL容量瓶中，加水4 mL和酒石酸亞鐵溶液5 mL，充分混合，再加 pH 7.5的緩沖液至刻度，用10 mm比色杯，在波長540 nm處以空白溶液作參比，測定吸光度（A）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），M0為試樣的質量（g），m為試樣干物質質量分數（%），A-吸光度。

1.3.3 單因素試驗

取若干250 mL錐形瓶，稱取1.0000 g粉碎后的綠茶樣品置于其中，加入一定量的一定質量分數的乙醇，攪拌后放入超聲波清洗儀中恒溫提取，提取完成后，用TU-190雙光束紫外可見分光光度計在570 nm測定吸光度，計算茶多酚的提取率。分別設計四組實驗，第一組考察提取時間的影響，第二組考察提取溫度的影響，第三組考察乙醇濃度的影響，第四組考察固液比的影響，具體設計見表1。

以上每個樣重復3次測定，取平均值。

取若干250 mL錐形瓶，分別用電子分析天平稱取2.0000 g粉碎后的紅茶樣品置于其中，用上述綠茶同樣的方法處理。

表1 單因素實驗設計（Table 1 Single factor experimental design）

1.3.4 正交試驗

通過單因素試驗結果，進行4因素3水平正交試驗，因素水平見表2。

表2 正交實驗因素水平（Table 2 Levels of orthogonal experimental factors）

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果及分析

2.1.1 超聲提取時間的影響

第一組，根據上述1.3.3實驗設計，紅茶與綠茶采用固液比1∶30，用相同濃度的乙醇，在溫度為60℃條件下，試驗時間分別采用20、30、40、50、60 min，試驗結果如圖1所示。

圖1 茶多酚提取率與超聲提取時間（Fig.1 Extraction rate of tea polyphenols and time of ultrasonic extraction）

由圖1可知，綠茶與紅茶提取過程中，前面隨著提取時間的增長，提取率有所升高，當提取時間超過50 min后，提取率反而下降了，因此，超聲提取時間并不是越長越好。引起茶多酚提取率下降的原因可能是由于提取時間的增加，部分茶多酚被氧化或發生降解反應。所以綠茶的最佳提取時間為30 min，紅茶的為40 min。

2.1.2 提取溫度的影響

第二組，綠茶采用固液比1∶30，用相同濃度的乙醇，溫度條件分別采用40、50、60、70、80℃，提取時間為30 min。紅茶提取時間為40 min，其他試驗條件與綠茶相同。試驗結果如圖2所示。

圖2 提取溫度對茶多酚提取率的影響（Fig.2 Effect of extraction temperature on extraction rate of tea polyphenols）

由于高溫條件下茶多酚容易被氧化，所以茶多酚提取溫度不宜過高。由圖2可知毛尖綠茶在60℃茶多酚提取率最高，毛尖紅茶在70℃茶多酚提取率最高。

2.1.3 溶劑濃度的影響

第三組，綠茶采用固液比1∶30，用蒸餾水、20%、40%、60%、80% 的乙醇水溶液在溫度為60℃的條件下超聲提取30min。紅茶在固液比和乙醇濃度與綠茶相同的條件下，在70℃ 超聲提取40 min。結果如圖3所示。

圖3 溶劑濃度對茶多酚提取率的影響（Fig.3 Effect of solvent concentration on extraction rate of tea polyphenols）

由圖3得到，溶劑分別采用蒸餾水和乙醇時，乙醇的提取效果更好，且乙醇的濃度對茶多酚的提取效果也有明顯影響，乙醇濃度并不是越高越好。因此綠茶提取時選擇40%乙醇較好，紅茶選擇60%乙醇提取較好。

2.1.4 固液比的影響

第四組，綠茶分別采用固液比1∶10、1∶20、1∶30、1∶40，用40%的乙醇水溶液，溫度條件為60℃，超聲提取時間為30 min進行試驗。紅茶進行實驗時固液比與綠茶的相同，乙醇濃度選擇60%，在溫度為70℃的條件下超聲提取40 min。結果如圖4所示。

從提取率與固液比的關系圖（圖4）得到，當料液比從1∶10增加到1∶30時，提取率明顯升高；且達到最大，隨后開始降低。因此紅茶與綠茶都選擇1∶30作為最佳的料液比。

圖4 提取溶劑用量對茶多酚提取率的影響（Fig.4.Effect of solvent dosage on extraction rate of tea polyphenols）

2.2 正交試驗結果分析

通過各自分析影響茶多酚提取量的4個單因素，選取其中茶多酚提取率較高的3組水平，按照1.3.4的設計進行正交試驗，結果見表3表4。

表3 都勻毛尖綠茶正交實驗結果（Table 3 Orthogonal experimental results of Duyun Maojian green tea）

表4 都勻毛尖紅茶正交試驗結果（Table 4 Orthogonal Test of Duyun Maojian Black Tea）

從都勻毛尖綠茶的正交試驗結果分析來看，各因素對茶多酚的提取率影響主次順序為CDBA，最優水平組合為溶劑濃度40%（C2），固液比（D3）1∶40，溫度70℃（B2），超聲時間50 min（A3）。

從都勻毛尖紅茶的正交試驗結果分析來看，各因素對茶多酚的提取率影響主次順序為CABD，最優水平組合為溶劑濃度60%（C3），超聲時間50 min（A3），溫度70℃（B2），固液比1∶20（D1）。

3 結論

在4個單因素試驗基礎上，建立了4因素3水平正交試驗關系，對都勻毛尖紅茶與綠茶中茶多酚的提取工藝進行優化及對比，方法有效。在優化條件下：都勻毛尖紅茶提取工藝優化條件為固液比1∶20，用濃度為60%的乙醇，在70℃條件下超聲波輔助提取50min，茶多酚的提取率可達14.98%。都勻毛尖綠茶提取工藝優化條件為固液為1∶40，用濃度為40%的乙醇，在70℃條件下超聲波輔助提取50min，茶多酚的提取率可達24.93%，茶多酚提取率較高。試驗以都勻毛尖紅茶和綠茶為原料，用超聲波輔助溶劑法提取茶多酚，利用超聲波的機械破碎作用，減少了有機溶劑的用量，操作溫度低，保持了茶多酚的活性，實驗方法簡便，提取效率較高，旨在為都勻毛尖紅茶與綠茶的品質研究與開發利用提供一定參考依據。