石阡不同茶叶中茶多酚的提取工艺及含量对比分析_陈仕学.pdf

安徽农学通报2023年03期农产品质量 检测 加工 销售石阡不同茶叶中茶多酚的提取工艺及含量对比分析陈仕学冯影张萌姚元勇潘婷（铜仁学院材料与化学工程学院，贵州铜仁 554300）摘要为了进一步了解石阡苔茶中茶多酚的含量，以石阡苔茶（绿茶）为原料，通过单因素和正交试验探索其茶多酚的提取工艺条件。结果表明，石阡绿茶中茶多酚的最佳提取工艺条件为料液比1 30 g/mL，浸提温度90，浸泡水温70，浸提时间75 min，茶多酚提取率为35.54%。此条件下对石阡红茶和黑茶中茶多酚含量进行测定，石阡红茶茶多酚提取率为18.85%，石阡黑茶茶多酚提取率为10.06%。由此可见，按茶多酚含量排名，石阡绿茶石阡红茶石阡黑茶，这表明采用不同处理方式得到的茶叶对其茶多酚含量影响比较大，这为后期深入研究提供一定的参考依据。关键词石阡苔茶；茶多酚；提取工艺；含量测定中图分类号S571.1文献标识码A文章编号1007-7731（2023）03-0148-05Comparative Analysis of Extraction Technology and Content of TeaPolyphenols from Different Tea Leaves in ShiqianCHEN Shixue FENG Ying ZHANG Meng YAO Yuanyong PAN Ting（Institute of Material and Chemical Engineering,Tongren University,Tongren Guizhou 554300）AbstractIn order to further understand the content of tea polyphenols in Shiqian moss tea,this paper tookShiqian moss tea（green tea）as raw material and explored the extraction conditions of tea polyphenols through singlefactor and orthogonal experiments.The results showed that the optimal extraction conditions of tea polyphenols fromShiqian green tea were as follows:solid-liquid ratio of 1 30 g/mL,extraction temperature of 90,water temperature of70,extraction time of 75 min.The extraction rate of tea polyphenols was 35.54%.Under these conditions,the contentof tea polyphenols in Shiqian black tea and dark tea was determined.The results showed that the extraction rate ofShiqian black tea polyphenols was 18.85%and Shiqian black tea polyphenols was 10.06%.It can be seen that Shiqiangreen teaShiqian black teaShiqian black tea,which indicates that the tea obtained by different treatment methods hasa relatively large impact on its tea polyphenol content,which provides a certain reference for further research.KeywordsShiqian moss tea;tea polyphenols;extraction process;content determination石阡苔茶是中国贵州省石阡县各族茶农长期栽培选育形成的一个地方品种，母树属古茶树系，是中国屈指可数的茶树良种，抗逆性、适应性、产量、品质都比外地品种要好，而且栗香持久，滋味醇厚，色泽绿润，汤艳黄绿明亮，叶底鲜活匀整。经农业部检验，该茶致病菌卫生指标、农残含量均低于欧盟、日本的标准，芳香物质含量丰富，如茶多糖、茶多酚、锌、硒、钾等。研究表明，茶多酚（tea polyphenols，TP）是一种从茶叶中提取的天然抗氧化剂2，是茶叶中多酚类物质及其衍生物的总称，是茶叶的一种活性成分，主要化学成分包括黄烷醇类、花色苷类、黄酮类、黄酮醇类和酚酸类等化合物的复合体，在干茶叶中的含量为15361-5。其中黄烷醇类最为重要，主要包括表儿茶素没食子酸酯（ECG）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、表没食子儿茶素（EGC）、表儿基金项目贵州省教育厅创新群体重大研究项目（省教办涵2021030）；省级大学生创新创业训练项目（S202110665049）。作者简介陈仕学（1976），女，贵州铜仁人，硕士，教授，从事天然产物提取及应用研究工作。收稿日期2022-04-26-148DOI:10.16377/ki.issn1007-7731.2023.03.025茶素（EC）。TP的作用和应用领域十分广泛，如作为一种强还原剂与生物机体发生氧化还原反应，清除体内自由基和氧自由基，具有避免引起脂质过氧化、保护DNA分子免受损伤、抑制衰老等作用6。目前，国内外茶多酚的提取方法主要有金属离子沉淀法、超声波提取法和溶剂提取法7等，茶多酚含量测定方法主要有酒石酸亚铁比色法、滴定法、福林酚法8-10等。因此，笔者以石阡绿茶、红茶、黑茶为原料，采用酒石酸亚铁比色法测定不同茶叶的茶多酚含量，为后期进一步研究奠定基础。1材料与方法1.1材料、试剂与仪器材料。石阡苔茶（绿茶、红茶、黑茶）购于石阡苔茶芊指岭茶业店；原材料预处理：茶叶粉碎，过60目筛，备用。试剂。磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、硫酸亚铁、酒石酸甲钠均为分析纯，上海麦克林生化科技有限公司；茶多酚，上海源叶生物科技有限公司。仪器。759S紫外可见分光光度计，上海棱光科技有限公司；BSA224S分析天平，北京赛多利斯科学仪器；EYELA n1100d旋转蒸发仪，上海爱朗仪器有限公司，KQ-50B超声波清洗机，宁波新艺超声波设备有限公司。1.2试验方法1.2.1茶多酚最大吸收波长确定。酒石酸亚铁溶液配制。称取 0.1 g FeSO4和 0.5 g NaKC4H4O6放入烧杯中，加入一定蒸馏水用超声辅助溶解，再转入100 mL容量瓶中，用蒸馏水溶解并定容（低温保存可用10 d）。pH=7.5磷酸盐缓冲液配制。准确称取2.387 7 g Na2HPO4和0.907 8 g KH2PO4，分别放入烧杯中，加入一定蒸馏水用超声辅助溶解，再转入 100 mL 容量瓶，用蒸馏水溶解并定容。取Na2HPO4溶液85 mL和 KH2PO4溶液15 mL于100 mL容量瓶中，混合均匀即得 pH 7.5 的磷酸盐缓冲液（现配现用）。茶多酚溶液配制。准确称取茶多酚标准品 0.5 g，加入蒸馏水用超声辅助溶解，再将所得溶液转入 100 mL 容量瓶中用蒸馏水定容至刻度线。最大波长确定。用移液枪精密移取0.50 mL茶多酚溶液于25 mL容量瓶中加蒸馏水定容至10 mL，再向其加入酒石酸亚铁溶液5 mL，混匀后加缓冲液至刻度，混匀，放置10 min。以空白溶剂作为参比，在波长为500、510、520、530、540、550、560、570 nm下进行扫描，确定最大吸收波长。1.2.2茶多酚标准曲线制作。称取0.5 g茶多酚，用蒸馏水定容至100 mL。分别取0、0.1、0.2、0.3、0.4和0.5mL配制好的茶多酚溶液加蒸馏水至10 mL，再向其加入酒石酸亚铁溶液5 mL，混匀后加pH 7.5的缓冲液至刻度，混匀。放置10 min，在最大波长处测定吸光度，绘制标准曲线。1.2.3茶多酚提取工艺条件优化。1.2.3.1单因素试验。料液比选择。称取绿茶粉1 g共5份，常温（16）浸泡茶叶30 min，在浸提温度为50 和冷凝回流提取 15 min 的条件下，探索料液比为1 10、1 20、1 30、1 40和1 50对其茶多酚提取率的影响。浸提温度选择。称取绿茶粉1 g共5份，常温（16）浸泡茶叶30 min，冷凝回流提取15 min和最佳料液比的条件下，探索浸提温度为50、60、70、80和90 对其茶多酚提取率的影响。浸泡水温选择。称取绿茶粉1 g共5份，在最佳料液比和最佳浸提温度下，冷凝回流提取15min，探索浸泡水温为50、60、70、80和90 对其茶多酚提取率的影响。冷凝回流提取时间选择。称取绿茶粉1 g共7份，在最佳料液比、最佳浸提温度和最佳浸泡水温的条件下，探索冷凝回流提取时间为15、30、45、60、75、90和105 min对其茶多酚提取率的影响。1.2.3.1正交试验。在单因素（料液比、浸提温度、浸泡水温、冷凝回流时间）的最佳条件下，利用正交设计出L9（34）四因素三水平的正交试验（表1），根据试验方案进行试验，探索出茶多酚提取的最佳工艺组合条件。表1正交因素水平水平123因素A料液比/(gmL-1)1 201 301 40B浸提温度/708090C浸泡水温/708090D冷凝回流时间/min607590陈仕学等：石阡不同茶叶中茶多酚的提取工艺及含量对比分析-149安徽农学通报2023年03期农产品质量 检测 加工 销售1.2.4不同茶叶中茶多酚含量对比。在上述绿茶茶多酚提取的最佳工艺条件下，测定不同茶叶中茶多酚的吸光值，根据回归方程计算其含量，进行对比分析。2结果与分析2.1茶多酚最大吸收波长确定0.3700.3750.3800.3850.3900.3950.4000.405490500510520530540550560570580Ab/(au.)波长/nm图1茶多酚溶液的最大吸收波长由图1可以看出，在500540 nm随着波长增大，吸光值增大，540 nm后随波长增大，吸光值减小，由此看出，绿茶茶多酚在波长540 nm处的吸光度最大。因此，确定540 nm为该茶多酚溶液的最大吸收波长。2.2茶多标准曲线制作0.00.10.20.30.40.50.00.10.20.30.40.5Ab/(a.u.)浓度/mLy=0.823 7x+0.020 9R2=0.999图2茶多酚标准曲线由图2可知，回归方程为y=0.823 7x+0.020 9，式中y为吸光度值，x为茶多酚浓度，相关系数R2=0.999，说明茶多酚浓度与吸光度有良好的线性关系。TP提取率（）=（y-0.0209)0.8237 25 V (M 1 000)100式中，Y为吸光度，V为浸提液的体积（mL），M为称取的石阡茶叶质量（g）。2.3茶多酚提取工艺条件优化2.3.1单因素试验。（1）料液比选择。根据茶多酚提取的单因素试验的操作，结果见图3。101214161820221:101:201:301:401:50TP 提取率/%料液比/(gmL-1)图3料液比对茶多酚提取率的影响由图3可知，在1 101 30（g/mL），随着料液比的增大，提取率逐渐增大，1 30 g/mL后随着料液比增大，提取率反而减小。原因可能是增大溶剂体积会在一定程度上使得细胞内外物质浓度差增大，从而让茶多酚从茶叶细胞向溶剂中扩散的能力提高，但当料液比使扩散接近饱和时，再增大料液比反而会降低茶多酚的浸出率11。因此，确定最佳料液比为1 30 g/mL。（2）浸提温度选择。根据茶多酚提取的单因素试验的操作，结果见图4。TP提取率/%浸提温度/14161820222426284550556065707580859095图4浸提温度选择由图4可知，在5080，随着温度的增大，提取率逐渐增大，在80 后随着温度增大，提取率反而减小。原因可能是随着温度的升高，茶多酚类物质在溶剂中的溶解度也随之增大，使得提取率变大，但茶多酚类物质的结构在高温下容易被破坏，因此当温度达到一定程度后，再增大温度，会使提取率减小。因此，确定最佳浸提温度为80。（3）浸泡水温选择。根据茶多酚提取的单因素-150试验的操作，结果见图5。TP提取率/%浸泡水温/1214161820224550556065707580859095图5浸泡水温对茶多酚提取率的影响由图5可知，80 后随着温度增大，提取率反而减小。原因可能是茶多酚结构在高温下容易被破坏，从而降低提取率，因此确定浸泡水温为80。（4）冷凝回流时间选择。根据单因素试验的操作，结果见图6。TP提取率/%冷凝回流时间/min202224262830320153045607590105120图6冷凝回流时间对茶多酚提取率的影响由图6可知，在1575 min，随着时间的延长，提取率逐渐增大，在75 min后随着时间的延长，提取率反而减小。原因可能是浸提时间越长茶叶中茶多酚的溶出量越多，但由于茶多酚的不稳定性，当到达一定冷凝回流时间后，再延长时间会使茶多酚被破坏，从而导致提取率降低。因此，确定冷凝回流时间为75 min。2.3.2正交试验。根据正交试验的操作，结果见表2。表2正交试验结果及极差分析1234567111222312312311232313123312226.7432.5132.5128.2632.2035.2427.04因素ABCDTP提取率/89k1k2k3R3330.5931.9030.891.312327.3532.7133.325.971231.8030.9930.581.223130.3831.5931.391.2133.4232.20续表2正交试验结果及极差分析因素ABCDTP提取率/由表2可知，影响石阡绿茶茶多酚提取率的4个因素主次为BACD，即浸提温度料液比冷凝回流时间浸泡水温；提取的最优方案为A2B3C1D2，即料液比为1 30 g/mL，浸提温度为90，浸泡水温为70，冷凝回流时间为75 min。2.3.3验证试验。为了考察上述工艺的稳定性，在最佳工艺（料液比1 30 g/mL，浸提温度90，浸泡水温70，冷凝回流时间75 min）条件下，进行5次重复试验，测定绿茶 TP 提取率，计算 RSD，结果见表3。表3验证试验结果样品12345样品质量/g1.000 21.000 11.000 11.000 31.000 0TP提取率/36.1535.2435.5436.7534.63平均数/35.66RSD/2.29由表3可知，在最佳工艺条件下重复试验5次，绿茶TP平均提取率为35.66，高于正交试验中任意一组，RSD为2.29，说明正交试验稳定可靠。2.4不同种类茶叶茶多酚含量对比根据1.2.4的操作，结果见图7。TP提取率/%茶叶种类35.5418.8510.060510152025303540绿茶红茶黑茶图7不同种类茶叶茶多酚含量对比由图7可知，在相同的工艺条件下，绿茶中茶多陈仕学等：石阡不同茶叶中茶多酚的提取工艺及含量对比分析-151安徽农学通报2023年03期农产品质量 检测 加工 销售酚含量最高，红茶次之，黑茶最少，这可能与茶叶的加工过程是否发酵和发酵程度有关。发酵过程中，在微生物和茶叶自身氧化酶的作用下，茶多酚经过羟基的偶联，氧化反应生成茶红素、茶黄素等物质12，茶多酚含量会减少。随着茶叶发酵程度的不断增大，茶多酚的含量也不断减少，绿茶属于未发酵茶，因此茶多酚含量最多；红茶属于全发酵茶，因此茶多酚含量较少；黑茶是后发酵茶，发酵程度比红茶还高，因此茶多酚含量最少。3结论本文以水为溶剂，采用冷凝回流的浸提方法来研究3种茶叶在不同提取工艺条件下茶多酚的提取率情况，利用酒石酸亚铁比色法测定3种茶叶中茶多酚的含量，并进行对比分析。以绿茶为例对料液比、浸提温度、浸泡水温和冷凝回流时间4个因素进行单因素试验和正交优化试验，得出提取的最优方案：料液比 1 30 g/mL，浸提温度 90，浸泡水温70，冷凝回流时间75 min。在此条件下对3种茶叶中茶多酚含量进行对比分析，结果表明3种茶叶中 茶 多 酚 含 量 排 名 为：绿 茶（35.54）红 茶（18.85）黑茶（10.06），原因是茶叶发酵程度和方式会对茶叶中茶多酚的含量产生影响，根据试验结果可知：未发酵茶全发酵茶后发酵茶。因此，在选择茶叶类饮品时，可以选择茶多酚含量高且价格实惠的绿茶作为健康饮品，且绿茶是茶多酚功能应用研究的首选原料。4参考文献1 王聪慧，张星星，孙莉颖，等.茶多酚药理作用研究进展J.中国药业，2010，19（4）：62-63.2 蒋勤.茶多酚的药理作用J.中国药师，2006，9（1）：63-64.3 孙志栋，顾富强，梁月荣，等.茶多酚提取优化工艺研究J.天然产物研究与开发，2007，19（11）：490-493.4 刘蒙佳，陈锦屏.茶多酚提取方法的研究进展J.现代生物医学进展，2006，6（7）：70-72.5 高海荣，黄振旭，李华敏.16种中国茶叶中茶多酚含量对比研究J.食品研究与开发，2016，37（7）：33-36.6 赵磊，高民，马燕芬.茶多酚的抗氧化作用及其机制J.动物营养学报，2017，29（6）：1861-1865.7 赵卫星，姜洪波，王艳，等.天然抗氧化剂-茶多酚提取、分离和纯化方法J.广东化工，2010，37（8）：7-8.8 刘蒙佳，陈锦屏.茶多酚提取方法的研究进展J.现代生物医学进展，2006，6（7）：70-72.9 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