陳仕學(xué)+王嵐+代鳴+王一帆+楊芳
摘要:為了研究超聲波輔助提取石阡苔茶[Camellia sinensis (L.) O. Ktze.]多糖的最佳提取工藝,采用單因素和正交試驗(yàn)進(jìn)行研究,得到了提取石阡苔茶多糖的最佳工藝條件為乙醇體積分?jǐn)?shù)40%,超聲功率100 W,浸提時(shí)間30 min,料液比1∶40 (g∶mL)。此條件下多糖的平均提取率為4.92%,RSD為0.42%??梢?jiàn),超聲波輔助提取法縮短了浸提時(shí)間,節(jié)約了材料,提高了石阡苔茶多糖的提取率。
關(guān)鍵詞:苔茶[Camellia sinensis (L.) O. Ktze.];多糖;超聲波輔助法;提取率;工藝優(yōu)化
中圖分類號(hào): TQ461 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2014)15-3609-04
Optimizing the Polysaccharide Extraction Process from Shiqian Moss Tea by Ultrasonic-assisted Method
CHEN Shi-xue,WANG Lan,DAI Ming,WANG Yi-fan,YANG Fang
(Bioscience and Chemistry Department, Tongren University/Key Laboratory of Special Animal and Plant Resource in Fanjing Mountain
/The Search Center of the Conservation and Utilization of Wildlife Resources in Fanjing Mountain,
Tongren 554300, Guizhou, China)
Abstract:The optimal extraction process of polysaccharide from Shiqian Moss Tea[Camellia sinensis (L.) O. Ktze.] was studied with the ultrasonic-assisted method. The single factor and the orthogonal test were adopted. The results showed that its optimal conditions were 40% ethanol, 100 W ultrasonic power, 30 minutes ultrasonic digestion time and 1∶40(g∶mL) solid-liquid ratio. Under these conditions,the avarage extraction rate of the polysaccharide was 4.92% and that of RSD was 0.42%. The ultrasonic-assisted method can greatly shorten the extraction time, save the materials and enhance the extraction rate of Shiqian Moss Teas polysaccharides.
Key words: Moss tea[Camellia sinensis(L.) O. Ktze.];polysaccharides; ultrasonic-assisted method; extraction rate; process optimization
收稿日期:2014-01-20
基金項(xiàng)目:銅仁市科技計(jì)劃項(xiàng)目[銅市科研(2012)63號(hào)-23];貴州省教育廳特色實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目[黔教合KY(2011)232];貴州省高等學(xué)校重點(diǎn)
支持學(xué)科項(xiàng)目[黔教合重點(diǎn)支持學(xué)科字(2011)232]
作者簡(jiǎn)介:陳仕學(xué)(1976-),女,貴州銅仁人,副教授,碩士,主要從事生化分離及天然產(chǎn)物研究,(電話)13765657367(電子信箱)chenshixue01@163.com。
石阡苔茶[Camellia sinensis (L.) O. Ktze.]是貴州省石阡縣當(dāng)?shù)夭柁r(nóng)長(zhǎng)期栽培選育形成的一個(gè)地方品種,母樹(shù)屬古茶樹(shù)系列。茶葉中含有多種有益人體健康的有效成分,主要為咖啡堿、茶多酚、茶多糖等[1,2]。多糖是繼茶多酚后從茶葉中提取出來(lái)的,具有多種生物活性、組分復(fù)雜的天然活性物質(zhì)[3]。具有增強(qiáng)免疫力、降血脂、降血糖、抗輻射等功效,廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、保健等領(lǐng)域[4,5]。目前,關(guān)于石阡苔茶的研究主要有成分的分析、茶多酚的提取,而對(duì)石阡苔茶多糖的提取研究未見(jiàn)報(bào)道。提取多糖的方法較多,有堿提法、水提法、微波法、酶提法和超聲波輔助提取法等。與常規(guī)提取法相比,超聲波輔助提取可縮短提取時(shí)間,提高提取效率[6]。因此,本研究采取超聲波輔助提取法,對(duì)石阡苔茶多糖的提取工藝進(jìn)行研究,優(yōu)化工藝參數(shù),為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用本地茶葉及后續(xù)研究提供參考依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 材料
石阡苔茶購(gòu)于石阡苔茶專賣店,烘干,乙酸乙酯浸泡3.5 h脫脂,用水沖洗至無(wú)味,60 ℃烘干備用。
1.2 試劑和儀器
試劑:葡萄糖(天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司);5%苯酚(稱取苯酚100 g,加鋁片0.1 g和NaHCO3 0.05 g蒸餾,收集182 ℃餾分。稱取該餾分5 g,加水100 mL溶解,置于棕色瓶?jī)?nèi)放在冰箱備用)[7];濃硫酸(遵義師范學(xué)院化工試劑廠);無(wú)水乙醇(天津市富宇精細(xì)化工有限公司);以上試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純,水均為去離子水。endprint
儀器: T6新世紀(jì)型紫外分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司);SG5200HPT型臺(tái)式超聲波清洗器(上海冠特超聲儀器有限公司);HH-S6型電熱恒溫水浴鍋(北京科偉永興儀器有限公司);小型高速粉碎機(jī);101-3型電熱鼓風(fēng)干燥箱(北京科偉永興儀器有限公司);SHZ-D(Ⅲ)型循環(huán)水式真空泵(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司);AR124CN型電子天平(奧豪斯儀器上海有限公司);80-2型離心沉淀機(jī)(江蘇金壇市中大儀器廠)。
1.3 方法
選材 →脫脂 →烘干 →粉碎 →過(guò)篩 →超聲浸提
→抽濾 →脫蛋白(氯仿∶正丁醇=3∶1) →離心取上清液 →活性炭脫色→抽濾 →定容 →測(cè)定吸光度[8]。
1.3.1 樣品溶液的制備 準(zhǔn)確稱取茶粉1.000 0 g,置于100 mL錐形瓶中,加入一定量乙醇,用超聲波輔助法提取一定時(shí)間,在常溫下真空抽濾,取濾液用氯仿-正丁醇混合液脫蛋白,3 000 r/min離心20 min取上清液,活性炭脫色,過(guò)濾,濾液定容備用。
1.3.2 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液配制 準(zhǔn)確稱取經(jīng)105 ℃干燥至恒重的葡萄糖20 mg,加去離子水溶解,定容至200 mL, 即可得到濃度為0.1 mg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液。準(zhǔn)確吸取0.1 mg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液0.05、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8 mL分別置于20 mL試管中,用去離子水補(bǔ)足至2.0 mL,然后加入1.0 mL 5%苯酚,在冰浴中加入濃硫酸6.0 mL,搖勻,置于沸水浴中加熱20 min,立即轉(zhuǎn)入冷水浴冷卻至室溫。以去離子水為空白,用分光光度計(jì)在490 nm處測(cè)其OD值。以葡萄糖含量為橫坐標(biāo),吸光度為縱坐標(biāo)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線[9]。進(jìn)行3次平行試驗(yàn),求平均值,根據(jù)回歸方程計(jì)算茶多糖的提取率。計(jì)算公式如下:
提取率=[(A-0.001)/15.39×V/M/1 000]×100%
式中,A為吸光度;M為稱取的茶粉重量(g),V 為浸提液體積(mL)。
1.3.3 單因素試驗(yàn) 分別準(zhǔn)確稱取過(guò)60目篩干燥茶粉1.000 0 g,以乙醇為浸提劑進(jìn)行以下單因素試驗(yàn)[10,11]。料液比(茶粉∶乙醇)1∶35、1∶40、1∶45、1∶50、1∶55(m∶V,g∶mL;下同);乙醇體積分?jǐn)?shù)35%、40%、45%、50%、55%;浸提時(shí)間10、20、30、40、50、60 min;超聲功率60、80、100、120、140 W。
1.3.4 正交試驗(yàn) 為了確定在提取過(guò)程中各因素影響的大小,對(duì)超聲波提取石阡苔茶多糖的4個(gè)單因素,即乙醇體積分?jǐn)?shù)(A)、浸提時(shí)間(B)、超聲功率(C)和料液比(D),采用L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn),得出超聲波輔助提取茶多糖的最佳工藝參數(shù)。正交試驗(yàn)因素和水平見(jiàn)表1。
1.4 數(shù)據(jù)分析
采用Microsoft Excel 2007和SPSS 16.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制。
2 結(jié)果與分析
2.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
以葡萄糖含量為橫坐標(biāo),吸光度為縱坐標(biāo)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示,得到的回歸方程為Y=15.39X+0.001,R2=0.999。
2.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果
2.2.1 料液比對(duì)石阡苔茶多糖提取率的影響 由圖2可知,隨著料液比中乙醇用量的增加,石阡苔茶多糖提取率呈上升趨勢(shì),當(dāng)料液比為1∶45時(shí), 多糖提取率達(dá)到最大,之后隨著料液比中乙醇用量的繼續(xù)增加,多糖提取率反而下降。這可能是多糖的溶出量已達(dá)到平衡,過(guò)多的溶劑會(huì)造成多糖的損失。故選擇1∶45為最佳料液比。
2.2.2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)石阡苔茶多糖提取率的影響 由圖3可知,當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)較小時(shí),石阡苔茶多糖提取率較低,當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)為40%時(shí),多糖提取率達(dá)到最大。之后隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加,多糖提取率呈下降趨勢(shì)。這是因?yàn)殡S著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加,茶多糖的溶解度增加,當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)超過(guò)40%時(shí),由于溶液極性增強(qiáng)導(dǎo)致茶多糖的溶解度開(kāi)始下降。故選擇40%乙醇為宜。
2.2.3 浸提時(shí)間對(duì)石阡苔茶多糖提取率的影響 由圖4可知,隨著浸提時(shí)間的延長(zhǎng),石阡苔茶多糖提取率逐漸增大,當(dāng)浸提時(shí)間為30 min時(shí),多糖提取率達(dá)到最大。之后隨著浸提時(shí)間的延長(zhǎng),多糖提取率有所下降。這可能是由于浸提時(shí)間太短多糖提取不充分,浸提時(shí)間太長(zhǎng),又導(dǎo)致多糖降解。故選擇30 min為最佳浸提時(shí)間。
2.2.4 超聲功率對(duì)石阡苔茶多糖提取率的影響 由圖5可知,當(dāng)超聲功率較低時(shí),隨著超聲功率的增大,石阡苔茶多糖提取率逐漸增加,當(dāng)超聲功率為100 W時(shí),多糖提取率達(dá)到最大。以后隨著超聲功率的增大,提取率開(kāi)始下降,可能由于超聲波功率過(guò)高,多糖會(huì)發(fā)生降解作用。故選擇100 W為最佳超聲功率。
2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果
由表2極差分析結(jié)果可知,4個(gè)因素對(duì)石阡苔茶多糖提取率的影響依次為:乙醇體積分?jǐn)?shù)、超聲功率、浸提時(shí)間、料液比。正交優(yōu)化條件為A2B2C2D1,即乙醇體積分?jǐn)?shù)為40%、超聲功率為100 W、浸提時(shí)間為30 min、料液比為1∶40。
2.4 驗(yàn)證性試驗(yàn)
為了考察上述工藝的穩(wěn)定性,按超聲波輔助提取石阡苔茶多糖的最佳工藝條件進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),5次重復(fù)。結(jié)果表明,在此工藝條件下,得到的石阡苔茶多糖提取率分別為4.90%、4.95%、4.91%、4.92%、4.90%,平均提取率為4.92%,優(yōu)于正交試驗(yàn)中各組合,RSD為0.42%,說(shuō)明該工藝穩(wěn)定、可行。
2.5 常規(guī)提取法與超聲波提取法效果比較
在最佳工藝條件下,將常規(guī)提取法與超聲波提取法的效果進(jìn)行比較,結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知,在各自的最佳提取工藝的條件下提取石阡苔茶多糖,結(jié)果表明,2種方法提取所需的乙醇體積分?jǐn)?shù)相同,均為40%;浸提時(shí)間、料液比和提取率均有所不同,常規(guī)提取法所需的時(shí)間長(zhǎng)、料液比大,超聲波法所需時(shí)間較短。因此,提取石阡苔茶多糖時(shí)最好選用超聲波法,可縮短時(shí)間、節(jié)省材料。endprint
3 結(jié)論
通過(guò)單因素和正交試驗(yàn),采用超聲波輔助法對(duì)石阡苔茶多糖的提取工藝進(jìn)行研究,并用苯酚-硫酸法[12,13],通過(guò)回歸方程計(jì)算多糖提取率,表明超聲波輔助提取的最佳工藝條件為A2B2C2D1,即乙醇體積分?jǐn)?shù)40%,浸提時(shí)間30 min,超聲功率100 W,料液比1∶40, 在此工藝條件下,得到的多糖平均提取率為4.92%,RSD為0.42%,與常規(guī)方法比較,該提取工藝穩(wěn)定、重復(fù)性良好、耗時(shí)較短、提取率高,可以廣泛用于工業(yè)上石阡苔茶多糖的生產(chǎn)。
參考文獻(xiàn):
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通過(guò)單因素和正交試驗(yàn),采用超聲波輔助法對(duì)石阡苔茶多糖的提取工藝進(jìn)行研究,并用苯酚-硫酸法[12,13],通過(guò)回歸方程計(jì)算多糖提取率,表明超聲波輔助提取的最佳工藝條件為A2B2C2D1,即乙醇體積分?jǐn)?shù)40%,浸提時(shí)間30 min,超聲功率100 W,料液比1∶40, 在此工藝條件下,得到的多糖平均提取率為4.92%,RSD為0.42%,與常規(guī)方法比較,該提取工藝穩(wěn)定、重復(fù)性良好、耗時(shí)較短、提取率高,可以廣泛用于工業(yè)上石阡苔茶多糖的生產(chǎn)。
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