茶條槭葉沒食子酸的提取工藝優(yōu)化及其穩(wěn)定性研究

邱 亮，于華忠，劉建蘭，高 夢，鄭紅巖

（吉首大學(xué)林產(chǎn)化工工程湖南省重點實驗室，湖南 張家界42700）

茶條槭（Acerginnala Maxim）為槭樹科槭樹屬，落葉小喬木或灌木植物[1]。長期以來因其葉形清秀，樹形優(yōu)美，主要用于園林樹種。嫩葉可加工制成茶葉，具有生津止渴，退熱明目之功效[2]。近年來隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)其葉中含有多種功效成分，其中沒食子酸（Gallic acid，GA）在葉中含量高達(dá)20%[3]。沒食子酸，化學(xué)名稱為3,4,5-三羥基苯甲酸，通常以沒食子單寧的形式存在植物中，沒食子單寧是沒食子酸與多元醇生成的酯，可以在酸、堿、酶作用下生成沒食子酸和多元醇[4]。茶條槭葉中含有的槭樹單寧為遠(yuǎn)志糖醇沒食子酸酯，它經(jīng)水解后生成兩分子沒食子酸[5]。沒食子酸是一種重要的精細(xì)化工產(chǎn)品，具有抗腫瘤、抗氧化、抗輻射等多種生物學(xué)活性[6]，在生物、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用[7]。由于工業(yè)生產(chǎn)原料的限制，沒食子酸在國內(nèi)外市場上供不應(yīng)求。近些年來對生產(chǎn)沒食子酸的原料研究只局限于五倍子和塔拉，關(guān)于使用茶條槭提取沒食子酸的研究國內(nèi)鮮有報道。本研究以茶條槭葉為原料進(jìn)行沒食子酸提取工藝研究，并考察了沒食子酸的穩(wěn)定性，以期為茶條槭沒食子酸提取工藝及沒食子酸的貯存和應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

UV757CRT 紫外可見分光光度計（上海精科儀器公司）；HH 數(shù)顯恒溫水浴鍋（江蘇金城國勝實驗儀器廠）；FA224B 萬分之一天平（上海佑科儀器公司）；十萬分之一分析天平（日本島津公司）；GZX-9146 MBE 數(shù)顯鼓風(fēng)干燥機(jī)（上海博迅有限公司醫(yī)療設(shè)備廠）。

茶條槭樹葉采自吉林省長春市中東商場廣場，烘干粉碎后備用；NaOH、HCl、結(jié)晶CaCl2、FeSO4·7H2O、CuSO4·5H2O、Mg（NO3）2·6H2O、MnSO4·H2O均為分析純。

1.2 檢測方法的建立

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)品溶液的配制 精密稱取沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品14.03 mg，置50 mL 容量瓶中，加80℃熱水溶解并定容，即得標(biāo)準(zhǔn)品溶液。

1.2.2 最大吸收波長的確定 配置一定濃度的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品溶液，采用紫外分光光度計在200～400 nm 波長范圍內(nèi)掃描，結(jié)果在266 nm 處有最大吸收值，所以選擇266 nm 為檢測波長。

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 精密吸取標(biāo)準(zhǔn)品溶液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL，用蒸餾水分別定容至25 mL。在266 nm 處測定吸光度，以吸光度A 為縱坐標(biāo)、濃度C（mg/mL）為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程A=44.34 C-0.026 2，R2=0.999 8。

1.2.4 樣品溶液的制備 稱取茶條槭干葉1.0 g 于錐形瓶中，按設(shè)定的條件進(jìn)行加熱提取，提取液進(jìn)行過濾，濾液定容至一定體積，分別取0.5 mL 定容后濾液置于50 mL 容量瓶中，蒸餾水定容，在266 nm 處進(jìn)行吸光度測定。

1.3 單因素試驗

按照各個因素不同參數(shù)進(jìn)行提取，將提取液按“1.2.4”制備成樣品溶液，測定吸光度，計算沒食子酸的提取量。

1.4 沒食子酸穩(wěn)定性研究

配置一定濃度的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品溶液，分別考察不同溫度、pH 值和不同種類、濃度的金屬離子對其穩(wěn)定性的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 提取溫度的選擇 稱取茶條槭干葉1.0 g，按料液比（g/mL）1∶40 加入4 mol/L 鹽酸分別在70、80、90 和100℃下加熱提取3 h，沒食子酸提取量分別為152.698、179.694、182.403 和197.601 mg。

可見，隨著溫度的升高，沒食子酸的提取量增加。茶條槭葉中沒食子酸主要是葉中單寧酸分解所得產(chǎn)物，溫度高有助于茶條槭葉中單寧酸水解生成沒食子酸，試驗中提取劑為鹽酸水溶液，因此100℃為最佳提取溫度。

2.1.2 料液比的選擇 稱取茶條槭干葉1.0 g，按不同料液比加入4 mol/L 鹽酸，沸水浴提取3 h。在料液比分別為1∶20、1∶40、1∶60、1∶80 時，沒食子酸提取量分別為 201.962、222.551、225.423、197.995 mg。可見茶條槭葉中提取出來的沒食子酸的量隨著料液比的增加而增加，但當(dāng)料液比達(dá)到1∶40 后再增加料液比提取量沒有明顯提高，當(dāng)料液比為1∶80時，提取量出現(xiàn)下降趨勢。這可能是葉中的沒食子酸已基本提取完全，料液比增加使得其他雜質(zhì)提取出來，導(dǎo)致提取試劑對沒食子酸溶解度下降。所以料液比應(yīng)選擇1∶40 為最佳。

2.1.3 鹽酸濃度的選擇 稱取茶條槭1.0 g，按料液比1∶40 分別加入不同濃度鹽酸，沸水浴提取3 h。鹽酸濃度分別為1、2、3、4 mol/L 時，沒食子酸提取量分別為 185.359、187.488、196.505、196.504 mg。可見，隨著鹽酸濃度的增大，沒食子酸的提取量也在提高。沒食子酸主要是單寧水解后的產(chǎn)物，加酸有助于單寧水解生成沒食子酸。試驗表明當(dāng)鹽酸濃度達(dá)到3 mol/L 時再增加鹽酸的濃度，沒食子酸的提取量趨于平穩(wěn)。所以鹽酸濃度應(yīng)選擇3 mol/L為最佳提取濃度。

2.1.4 提取時間的選擇 稱取茶條槭干葉1.0 g，按料液比1∶40 加入4 mol/L 鹽酸，沸水浴中分別提取2、3、4、5、6 h，沒食子酸提取量分別為201.072、205.600、200.762、213.611、216.939 mg。

可見，隨著提取時間的增加，沒食子酸的提取量也在增加，當(dāng)提取時間達(dá)5 h 以后再延長提取時間沒食子酸的提取量沒有明顯提高，這可能是因為葉中單寧已被完全水解。因此，提取時間應(yīng)選擇5 h為最佳提取時間。

2.2 正交試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選擇鹽酸濃度、料液比、提取時間作為考察酸水解法提取沒食子酸的3 個因素，每個因素3 個水平，因素水平表見表1。以茶條槭葉中沒食子酸提取量作為指標(biāo)，選擇L9（34）正交表進(jìn)行正交試驗，正交試驗結(jié)果見表2。

表1 正交試驗因素水平表

表2 正交試驗結(jié)果

由表2 可知各因素對沒食子酸提取量影響大小為B>A>C，酸水解法提取沒食子酸的最優(yōu)條件為A3B3C3，即料液比1:60、鹽酸濃度4 mol/L、沸水浴水解6 h，由于酸水解時間因素在正交試驗中差異性不顯著，從節(jié)約成本角度考慮，最佳提取工藝選擇A3B3C1，即料液比1:60、鹽酸濃度4 mol/L、沸水浴水解4 h，此條件下沒食子酸提取量為210.314 mg。

2.3 不同因素時沒食子酸穩(wěn)定性的影響

2.3.1 溫度對沒食子酸穩(wěn)定性的影響 沒食子酸溶液放置不同溫度下12 h 后結(jié)果見表3。由表3 可知，隨著溫度的升高沒食子酸的降解率有小幅度的增大，70℃加熱12 h，沒食子酸的降解率為2.556%，100℃加熱12 h 沒食子酸的降解率為6.570%，僅為相同條件下70℃降解率的2.570 倍。可見沒食子酸在高溫（<100℃）條件下相對穩(wěn)定。

表3 溫度對沒食子酸穩(wěn)定性的影響

2.3.2 酸堿度（pH）對沒食子酸穩(wěn)定性的影響 不同酸堿度沒食子酸水溶液置于室溫下4 h 后進(jìn)行吸光度測定，結(jié)果見表4。由表可知，pH 值在2～3間沒食子酸穩(wěn)定性良好，當(dāng)pH 值>4 沒食子酸降解速度加快。這主要是因為沒食子酸是酸性物質(zhì)，在強(qiáng)酸性條件下可保持穩(wěn)定，遇堿會發(fā)生降解反應(yīng)。

2.3.3 金屬離子對沒食子酸穩(wěn)定性的影響 取已配置濃度為0.575 mg/mL 沒食子酸溶液2 mL，用不同濃度的Fe2+、Mn2+、Ca2+、Cu2+、Mg2+離子分別定容到100 mL，室溫放置一段時間后，在266 nm 處測定其吸光度。由表5 可知，幾種金屬離子中Fe2+對沒食子酸的穩(wěn)定性影響最大，試驗過程中發(fā)現(xiàn)沒食子酸與Fe2+反應(yīng)生成深藍(lán)色沉淀，Mn2+、Mg2+、Ca2+、Cu2+對沒食子酸的穩(wěn)定性影響很小，當(dāng)Cu2+濃度>40×10-4mol/L 時，對沒食子酸的穩(wěn)定性有很大影響，24 h 內(nèi)降解率達(dá)到19.194%。

表4 pH 值對沒食子酸穩(wěn)定性的影響

表5 金屬離子對沒食子酸穩(wěn)定性的影響

3 討 論

茶條槭葉中沒食子酸主要是以槭單寧的形式存在，茶條槭葉中游離的沒食子酸含量相對很小，使用傳統(tǒng)的溶劑提取，提取的大部分只是游離的沒食子酸，前期嘗試的最優(yōu)溶劑提取工藝，沒食子酸提取量也只有39.210 mg/g。采用酸水解的最佳提取工藝，即料液比1∶60，鹽酸濃度4 mol/L，沸水水浴4 h，沒食子酸提取量為210.314 mg/g。此方法較傳統(tǒng)的溶劑提取和先水提后酸解方法工藝簡單且提取效率高，可為工業(yè)化生產(chǎn)提供試驗依據(jù)。

沒食子酸穩(wěn)定性的試驗表明：沒食子酸對溫度及強(qiáng)酸穩(wěn)定性較好，和堿容易發(fā)生反應(yīng)，在應(yīng)用時應(yīng)避免在堿性條件下使用；Mn2+、Mg2+、Ca2+、Cu2+（濃度<40×10-4mol/L）對沒食子酸的穩(wěn)定性影響很小，F(xiàn)e2+對沒食子酸的穩(wěn)定性影響很大，所以在沒食子酸的貯存和應(yīng)用時盡量避免與鐵質(zhì)容器直接接觸。

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