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(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，貴州 都勻 558000）

都勻毛尖，中國(guó)十大名茶之一［1］產(chǎn)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(shù)生長(zhǎng)必須是在生態(tài)環(huán)境好的高原地區(qū)，對(duì)海拔、土壤及光照都有較高的要求。都勻毛尖茶生產(chǎn)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(xì)卷曲似魚(yú)鉤，口感柔和、醇滑，具有甘甜感，有提神醒腦、防癌抗癌、預(yù)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(lái)自于茶多酚。茶多酚是茶葉中多酚類物質(zhì)的總稱，它是形成茶葉色香味的主要成分之一［2］，在醫(yī)藥保健、食品等方面都有著廣泛的應(yīng)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(gè)熱門(mén)課題，對(duì)茶葉的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)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(gè)因素（時(shí)間、溫度、溶劑濃度、固液比）為單因素試驗(yàn)的研究對(duì)象，結(jié)合正交試驗(yàn)進(jìn)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(zhì)研究與開(kāi)發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要儀器

中草藥高速粉碎機(jī)（北京科偉永興有限公司）、TU-190雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）、循環(huán)水式多用真空泵、DZF-6020真空干燥箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)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(wú)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(gòu)自國(guó)藥化學(xué)試劑公司。

1.3 試驗(yàn)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(jī)粉碎后過(guò)篩，裝入自封袋中放入冰箱，4℃保存?zhèn)溆谩Ｓ秒娮臃治鎏炱椒Q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(jìn)行超聲提取。提取完成后，趁熱減壓過(guò)濾，將濾液轉(zhuǎn)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(cè)定方法

參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 8313-2002），酒石酸亞鐵比色法［6］。

準(zhǔn)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(zhǎng)540 nm處以空白溶液作參比，測(cè)定吸光度（A）按下式計(jì)算：

式中：L1為試液的總量（mL），L2為測(cè)定時(shí)的用液量（mL），M0為試樣的質(zhì)量（g），m為試樣干物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%），A-吸光度。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(jiàn)分光光度計(jì)在570 nm測(cè)定吸光度，計(jì)算茶多酚的提取率。分別設(shè)計(jì)四組實(shí)驗(yàn)，第一組考察提取時(shí)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(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

以上每個(gè)樣重復(fù)3次測(cè)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（Table 1 Single factor experimental design）

1.3.4 正交試驗(yàn)

通過(guò)單因素試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行4因素3水平正交試驗(yàn)，因素水平見(jiàn)表2。

表2 正交實(shí)驗(yàn)因素水平（Table 2 Levels of orthogonal experimental factors）

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1.1 超聲提取時(shí)間的影響

第一組，根據(jù)上述1.3.3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，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(yàn)時(shí)間分別采用20、30、40、50、60 min，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 茶多酚提取率與超聲提取時(shí)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(guò)程中，前面隨著提取時(shí)間的增長(zhǎng)，提取率有所升高，當(dāng)提取時(shí)間超過(guò)50 min后，提取率反而下降了，因此，超聲提取時(shí)間并不是越長(zhǎng)越好。引起茶多酚提取率下降的原因可能是由于提取時(shí)間的增加，部分茶多酚被氧化或發(fā)生降解反應(yīng)。所以綠茶的最佳提取時(shí)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(shí)間為30 min。紅茶提取時(shí)間為40 min，其他試驗(yàn)條件與綠茶相同。試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 提取溫度對(duì)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(guò)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(jié)果如圖3所示。

圖3 溶劑濃度對(duì)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(shí)，乙醇的提取效果更好，且乙醇的濃度對(duì)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(shí)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(shí)間為30 min進(jìn)行試驗(yàn)。紅茶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)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(jié)果如圖4所示。

從提取率與固液比的關(guān)系圖（圖4）得到，當(dāng)料液比從1∶10增加到1∶30時(shí)，提取率明顯升高；且達(dá)到最大，隨后開(kāi)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(duì)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(yàn)結(jié)果分析

通過(guò)各自分析影響茶多酚提取量的4個(gè)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(shè)計(jì)進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3表4。

表3 都勻毛尖綠茶正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果（Table 3 Orthogonal experimental results of Duyun Maojian green tea）

表4 都勻毛尖紅茶正交試驗(yàn)結(jié)果（Table 4 Orthogonal Test of Duyun Maojian Black Tea）

從都勻毛尖綠茶的正交試驗(yàn)結(jié)果分析來(lái)看，各因素對(duì)茶多酚的提取率影響主次順序?yàn)镃DBA，最優(yōu)水平組合為溶劑濃度40%（C2），固液比（D3）1∶40，溫度70℃（B2），超聲時(shí)間50 min（A3）。

從都勻毛尖紅茶的正交試驗(yàn)結(jié)果分析來(lái)看，各因素對(duì)茶多酚的提取率影響主次順序?yàn)镃ABD，最優(yōu)水平組合為溶劑濃度60%（C3），超聲時(shí)間50 min（A3），溫度70℃（B2），固液比1∶20（D1）。

3 結(jié)論

在4個(gè)單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，建立了4因素3水平正交試驗(yàn)關(guān)系，對(duì)都勻毛尖紅茶與綠茶中茶多酚的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化及對(duì)比，方法有效。在優(yōu)化條件下：都勻毛尖紅茶提取工藝優(yōu)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(dá)14.98%。都勻毛尖綠茶提取工藝優(yōu)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(dá)24.93%，茶多酚提取率較高。試驗(yàn)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(jī)械破碎作用，減少了有機(jī)溶劑的用量，操作溫度低，保持了茶多酚的活性，實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)便，提取效率較高，旨在為都勻毛尖紅茶與綠茶的品質(zhì)研究與開(kāi)發(fā)利用提供一定參考依據(jù)。