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)。
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)。
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。
1.3.1 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)
2.1.1 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)
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)。
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)。