石阡不同茶葉中茶多酚的提取工藝及含量對(duì)比分析

陳仕學(xué) 馮影 張萌 姚元勇 潘婷

摘要 為了進(jìn)一步了解石阡苔茶中茶多酚的含量，以石阡苔茶（綠茶）為原料，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)探索其茶多酚的提取工藝條件。結(jié)果表明，石阡綠茶中茶多酚的最佳提取工藝條件為料液比1∶30 g/mL，浸提溫度90 ℃，浸泡水溫70 ℃，浸提時(shí)間75 min，茶多酚提取率為35.54%。此條件下對(duì)石阡紅茶和黑茶中茶多酚含量進(jìn)行測(cè)定，石阡紅茶茶多酚提取率為18.85%，石阡黑茶茶多酚提取率為10.06%。由此可見(jiàn)，按茶多酚含量排名，石阡綠茶>石阡紅茶>石阡黑茶，這表明采用不同處理方式得到的茶葉對(duì)其茶多酚含量影響比較大，這為后期深入研究提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 石阡苔茶；茶多酚；提取工藝；含量測(cè)定

中圖分類(lèi)號(hào) S571.1? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 1007-7731（2023）03-0148-05

Comparative Analysis of Extraction Technology and Content of Tea

Polyphenols from Different Tea Leaves in Shiqian

CHEN Shixue? ?FENG Ying? ?ZHANG Meng? ?YAO Yuanyong? ?PAN Ting

（Institute of Material and Chemical Engineering， Tongren University， Tongren Guizhou 554300）

Abstract In order to further understand the content of tea polyphenols in Shiqian moss tea， this paper took Shiqian moss tea （green tea） as raw material and explored the extraction conditions of tea polyphenols through single factor and orthogonal experiments. The results showed that the optimal extraction conditions of tea polyphenols from Shiqian green tea were as follows： solid-liquid ratio of 1∶30 g/mL， extraction temperature of 90 ℃， water temperature of 70 ℃， extraction time of 75 min. The extraction rate of tea polyphenols was 35.54%. Under these conditions， the content of tea polyphenols in Shiqian black tea and dark tea was determined. The results showed that the extraction rate of Shiqian black tea polyphenols was 18.85% and Shiqian black tea polyphenols was 10.06%. It can be seen that Shiqian green tea>Shiqian black tea>Shiqian black tea， which indicates that the tea obtained by different treatment methods has a relatively large impact on its tea polyphenol content， which provides a certain reference for further research.

Keywords Shiqian moss tea; tea polyphenols; extraction process; content determination

石阡苔茶是中國(guó)貴州省石阡縣各族茶農(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，是中國(guó)屈指可數(shù)的茶樹(shù)良種，抗逆性、適應(yīng)性、產(chǎn)量、品質(zhì)都比外地品種要好，而且栗香持久，滋味醇厚，色澤綠潤(rùn)，湯艷黃綠明亮，葉底鮮活勻整。經(jīng)農(nóng)業(yè)部檢驗(yàn)，該茶致病菌衛(wèi)生指標(biāo)、農(nóng)殘含量均低于歐盟、日本的標(biāo)準(zhǔn)，芳香物質(zhì)含量豐富，如茶多糖、茶多酚、鋅、硒、鉀等。研究表明，茶多酚（tea polyphenols，TP）是一種從茶葉中提取的天然抗氧化劑[2]，是茶葉中多酚類(lèi)物質(zhì)及其衍生物的總稱(chēng)，是茶葉的一種活性成分，主要化學(xué)成分包括黃烷醇類(lèi)、花色苷類(lèi)、黃酮類(lèi)、黃酮醇類(lèi)和酚酸類(lèi)等化合物的復(fù)合體，在干茶葉中的含量為15％～36％[1-5]。其中黃烷醇類(lèi)最為重要，主要包括表兒茶素沒(méi)食子酸酯（ECG）、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（EGCG）、表沒(méi)食子兒茶素（EGC）、表兒茶素（EC）。TP的作用和應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，如作為一種強(qiáng)還原劑與生物機(jī)體發(fā)生氧化還原反應(yīng)，清除體內(nèi)自由基和氧自由基，具有避免引起脂質(zhì)過(guò)氧化、保護(hù)DNA分子免受損傷、抑制衰老等作用[6] 。

目前，國(guó)內(nèi)外茶多酚的提取方法主要有金屬離子沉淀法、超聲波提取法和溶劑提取法[7]等，茶多酚含量測(cè)定方法主要有酒石酸亞鐵比色法、滴定法、福林酚法[8-10]等。因此，筆者以石阡綠茶、紅茶、黑茶為原料，采用酒石酸亞鐵比色法測(cè)定不同茶葉的茶多酚含量，為后期進(jìn)一步研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

①材料。石阡苔茶（綠茶、紅茶、黑茶）購(gòu)于石阡苔茶芊指嶺茶業(yè)店；原材料預(yù)處理：茶葉粉碎，過(guò)60目篩，備用。②試劑。磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉、硫酸亞鐵、酒石酸甲鈉均為分析純，上海麥克林生化科技有限公司；茶多酚，上海源葉生物科技有限公司。③儀器。759S紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海棱光科技有限公司；BSA224S分析天平，北京賽多利斯科學(xué)儀器；EYELA n1100d旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海愛(ài)朗儀器有限公司，KQ-50B超聲波清洗機(jī)，寧波新藝超聲波設(shè)備有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 茶多酚最大吸收波長(zhǎng)確定。①酒石酸亞鐵溶液配制。稱(chēng)取0.1 g FeSO4和0.5 g NaKC4H4O6放入燒杯中，加入一定蒸餾水用超聲輔助溶解，再轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，用蒸餾水溶解并定容（低溫保存可用10 d）。②pH=7.5磷酸鹽緩沖液配制。準(zhǔn)確稱(chēng)取2.387 7 g Na2HPO4和0.907 8 g KH2PO4，分別放入燒杯中，加入一定蒸餾水用超聲輔助溶解，再轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶，用蒸餾水溶解并定容。取Na2HPO4溶液85 mL和 KH2PO4溶液15 mL于100 mL容量瓶中，混合均勻即得pH 7.5的磷酸鹽緩沖液（現(xiàn)配現(xiàn)用）。③茶多酚溶液配制。準(zhǔn)確稱(chēng)取茶多酚標(biāo)準(zhǔn)品0.5 g，加入蒸餾水用超聲輔助溶解，再將所得溶液轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中用蒸餾水定容至刻度線(xiàn)。④最大波長(zhǎng)確定。用移液槍精密移取0.50 mL茶多酚溶液于25 mL容量瓶中加蒸餾水定容至10 mL，再向其加入酒石酸亞鐵溶液5 mL，混勻后加緩沖液至刻度，混勻，放置10 min。以空白溶劑作為參比，在波長(zhǎng)為500、510、520、530、540、550、560、570 nm下進(jìn)行掃描，確定最大吸收波長(zhǎng)。

1.2.2 茶多酚標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)制作。稱(chēng)取0.5 g茶多酚，用蒸餾水定容至100 mL。分別取0、0.1、0.2、0.3、0.4和0.5 mL配制好的茶多酚溶液加蒸餾水至10 mL，再向其加入酒石酸亞鐵溶液5 mL，混勻后加pH 7.5的緩沖液至刻度，混勻。放置10 min，在最大波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。

1.2.3 茶多酚提取工藝條件優(yōu)化。

1.2.3.1 單因素試驗(yàn)。①料液比選擇。稱(chēng)取綠茶粉1 g共5份，常溫（16 ℃）浸泡茶葉30 min，在浸提溫度為50 ℃和冷凝回流提取15 min的條件下，探索料液比為1∶10、1∶20、1∶30、1∶40和1∶50對(duì)其茶多酚提取率的影響。②浸提溫度選擇。稱(chēng)取綠茶粉1 g共5份，常溫（16 ℃）浸泡茶葉30 min，冷凝回流提取15 min和最佳料液比的條件下，探索浸提溫度為50、60、70、80和90 ℃對(duì)其茶多酚提取率的影響。③浸泡水溫選擇。稱(chēng)取綠茶粉1 g共5份，在最佳料液比和最佳浸提溫度下，冷凝回流提取15 min，探索浸泡水溫為50、60、70、80和90 ℃對(duì)其茶多酚提取率的影響。④冷凝回流提取時(shí)間選擇。稱(chēng)取綠茶粉1 g共7份，在最佳料液比、最佳浸提溫度和最佳浸泡水溫的條件下，探索冷凝回流提取時(shí)間為15、30、45、60、75、90和105 min對(duì)其茶多酚提取率的影響。

1.2.3.1 正交試驗(yàn)。在單因素（料液比、浸提溫度、浸泡水溫、冷凝回流時(shí)間）的最佳條件下，利用正交設(shè)計(jì)出L9（34）四因素三水平的正交試驗(yàn)（表1），根據(jù)試驗(yàn)方案進(jìn)行試驗(yàn)，探索出茶多酚提取的最佳工藝組合條件。

1.2.4 不同茶葉中茶多酚含量對(duì)比。在上述綠茶茶多酚提取的最佳工藝條件下，測(cè)定不同茶葉中茶多酚的吸光值，根據(jù)回歸方程計(jì)算其含量，進(jìn)行對(duì)比分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶多酚最大吸收波長(zhǎng)確定

由圖1可以看出，在500～540 nm隨著波長(zhǎng)增大，吸光值增大，540 nm后隨波長(zhǎng)增大，吸光值減小，由此看出，綠茶茶多酚在波長(zhǎng)540 nm處的吸光度最大。因此，確定540 nm為該茶多酚溶液的最大吸收波長(zhǎng)。

2.2 茶多標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)制作

由圖2可知，回歸方程為[y=0.823 7x+0.020 9]，式中y為吸光度值，x為茶多酚濃度，相關(guān)系數(shù)R2=0.999，說(shuō)明茶多酚濃度與吸光度有良好的線(xiàn)性關(guān)系。

TP提取率（％）=[[（y-0.020 9）÷0.823 7×25×V÷（M×1 000）]×100]

式中，Y為吸光度，V為浸提液的體積（mL），M為稱(chēng)取的石阡茶葉質(zhì)量（g）。

2.3 茶多酚提取工藝條件優(yōu)化

2.3.1 單因素試驗(yàn)。（1）料液比選擇。根據(jù)茶多酚提取的單因素試驗(yàn)①的操作，結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3可知，在1∶10～1∶30（g/mL），隨著料液比的增大，提取率逐漸增大，1∶30 g/mL后隨著料液比增大，提取率反而減小。原因可能是增大溶劑體積會(huì)在一定程度上使得細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)濃度差增大，從而讓茶多酚從茶葉細(xì)胞向溶劑中擴(kuò)散的能力提高，但當(dāng)料液比使擴(kuò)散接近飽和時(shí)，再增大料液比反而會(huì)降低茶多酚的浸出率[11]。因此，確定最佳料液比為1∶30 g/mL。

（2）浸提溫度選擇。根據(jù)茶多酚提取的單因素試驗(yàn)②的操作，結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4可知，在50～80 ℃，隨著溫度的增大，提取率逐漸增大，在80 ℃后隨著溫度增大，提取率反而減小。原因可能是隨著溫度的升高，茶多酚類(lèi)物質(zhì)在溶劑中的溶解度也隨之增大，使得提取率變大，但茶多酚類(lèi)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)在高溫下容易被破壞，因此當(dāng)溫度達(dá)到一定程度后，再增大溫度，會(huì)使提取率減小。因此，確定最佳浸提溫度為80 ℃。

（3）浸泡水溫選擇。根據(jù)茶多酚提取的單因素試驗(yàn)③的操作，結(jié)果見(jiàn)圖5。

由圖5可知，80 ℃后隨著溫度增大，提取率反而減小。原因可能是茶多酚結(jié)構(gòu)在高溫下容易被破壞，從而降低提取率，因此確定浸泡水溫為80 ℃。

（4）冷凝回流時(shí)間選擇。根據(jù)單因素試驗(yàn)④的操作，結(jié)果見(jiàn)圖6。

由圖6可知，在15～75 min，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，提取率逐漸增大，在75 min后隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，提取率反而減小。原因可能是浸提時(shí)間越長(zhǎng)茶葉中茶多酚的溶出量越多，但由于茶多酚的不穩(wěn)定性，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定冷凝回流時(shí)間后，再延長(zhǎng)時(shí)間會(huì)使茶多酚被破壞，從而導(dǎo)致提取率降低。因此，確定冷凝回流時(shí)間為75 min。

2.3.2 正交試驗(yàn)。根據(jù)正交試驗(yàn)的操作，結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知，影響石阡綠茶茶多酚提取率的4個(gè)因素主次為B>A>C>D，即浸提溫度>料液比>冷凝回流時(shí)間>浸泡水溫；提取的最優(yōu)方案為A2B3C1D2，即料液比為1∶30 g/mL，浸提溫度為90 ℃，浸泡水溫為70 ℃，冷凝回流時(shí)間為75 min。

2.3.3 驗(yàn)證試驗(yàn)。為了考察上述工藝的穩(wěn)定性，在最佳工藝（料液比1∶30 g/mL，浸提溫度90 ℃，浸泡水溫70 ℃，冷凝回流時(shí)間75 min）條件下，進(jìn)行5次重復(fù)試驗(yàn)，測(cè)定綠茶TP提取率，計(jì)算RSD，結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，在最佳工藝條件下重復(fù)試驗(yàn)5次，綠茶TP平均提取率為35.66％，高于正交試驗(yàn)中任意一組，RSD為2.29％，說(shuō)明正交試驗(yàn)穩(wěn)定可靠。

2.4 不同種類(lèi)茶葉茶多酚含量對(duì)比

根據(jù)1.2.4的操作，結(jié)果見(jiàn)圖7。

由圖7可知，在相同的工藝條件下，綠茶中茶多酚含量最高，紅茶次之，黑茶最少，這可能與茶葉的加工過(guò)程是否發(fā)酵和發(fā)酵程度有關(guān)。發(fā)酵過(guò)程中，在微生物和茶葉自身氧化酶的作用下，茶多酚經(jīng)過(guò)羥基的偶聯(lián)，氧化反應(yīng)生成茶紅素、茶黃素等物質(zhì)[12]，茶多酚含量會(huì)減少。隨著茶葉發(fā)酵程度的不斷增大，茶多酚的含量也不斷減少，綠茶屬于未發(fā)酵茶，因此茶多酚含量最多；紅茶屬于全發(fā)酵茶，因此茶多酚含量較少；黑茶是后發(fā)酵茶，發(fā)酵程度比紅茶還高，因此茶多酚含量最少。

3 結(jié)論

本文以水為溶劑，采用冷凝回流的浸提方法來(lái)研究3種茶葉在不同提取工藝條件下茶多酚的提取率情況，利用酒石酸亞鐵比色法測(cè)定3種茶葉中茶多酚的含量，并進(jìn)行對(duì)比分析。以綠茶為例對(duì)料液比、浸提溫度、浸泡水溫和冷凝回流時(shí)間4個(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)和正交優(yōu)化試驗(yàn)，得出提取的最優(yōu)方案：料液比1∶30 g/mL，浸提溫度90 ℃，浸泡水溫70 ℃，冷凝回流時(shí)間75 min。在此條件下對(duì)3種茶葉中茶多酚含量進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明3種茶葉中茶多酚含量排名為：綠茶（35.54％）>紅茶（18.85％）>黑茶（10.06％），原因是茶葉發(fā)酵程度和方式會(huì)對(duì)茶葉中茶多酚的含量產(chǎn)生影響，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知：未發(fā)酵茶>全發(fā)酵茶>后發(fā)酵茶。因此，在選擇茶葉類(lèi)飲品時(shí)，可以選擇茶多酚含量高且價(jià)格實(shí)惠的綠茶作為健康飲品，且綠茶是茶多酚功能應(yīng)用研究的首選原料。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 王聰慧，張星星，孫莉穎，等. 茶多酚藥理作用研究進(jìn)展[J].中國(guó)藥業(yè)，2010，19（4）：62-63.

[2] 蔣勤.茶多酚的藥理作用[J]. 中國(guó)藥師，2006，9（1）：63-64.

[3] 孫志棟，顧富強(qiáng)，梁月榮，等. 茶多酚提取優(yōu)化工藝研究[J].天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā)，2007，19（11）：490-493.

[4] 劉蒙佳，陳錦屏. 茶多酚提取方法的研究進(jìn)展[J]. 現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2006，6（7）：70-72.

[5] 高海榮，黃振旭，李華敏. 16種中國(guó)茶葉中茶多酚含量對(duì)比研究[J]. 食品研究與開(kāi)發(fā)，2016，37（7）：33-36.

[6] 趙磊，高民，馬燕芬. 茶多酚的抗氧化作用及其機(jī)制[J].動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)，2017，29（6）：1861-1865.

[7] 趙衛(wèi)星，姜洪波，王艷，等. 天然抗氧化劑-茶多酚提取、分離和純化方法[J].廣東化工，2010，37（8）：7-8.

[8] 劉蒙佳，陳錦屏. 茶多酚提取方法的研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2006，6（7）：70-72.

[9] 安徽農(nóng)學(xué)院.茶葉生物化學(xué)：第2版[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1980.

[10] 游見(jiàn)明，曹新志. 福林酚法測(cè)定茶樹(shù)中茶多酚的分布水平[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，52（10）：2417-2419.

[11] 李娟，牟小鳳. 熱浸提法提取茶葉中茶多酚的方法優(yōu)化[J].綿陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2022，41（2）：50-55.

[12] 陳金娥，豐慧君，張海容. 紅茶、綠茶、烏龍茶活性成分抗氧化性研究[J].食品科學(xué)，2009，30（3）：62-66.

（責(zé)編：王 菁）

基金項(xiàng)目 貴州省教育廳創(chuàng)新群體重大研究項(xiàng)目（省教辦涵[2021]030）；省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（S202110665049）。

作者簡(jiǎn)介 陳仕學(xué)（1976—），女，貴州銅仁人，碩士，教授，從事天然產(chǎn)物提取及應(yīng)用研究工作。

收稿日期 2022-04-26