富硒茶中茶多酚和茶多糖的連續提取工藝研究

馮麗琴，楊芙蓮，董文賓，韓瑋

（陜西科技大學食品與生物工程學院，陜西西安710021）

富硒茶中茶多酚和茶多糖的連續提取工藝研究

馮麗琴，楊芙蓮，董文賓，韓瑋

（陜西科技大學食品與生物工程學院，陜西西安710021）

采用紫陽富硒茶的老葉為原料，連續提取茶多酚和茶多糖，并測定其硒含量。以液固比、乙醇濃度、提取溫度，提取時間為單因素試驗的基礎上，通過正交試驗優化提取工藝。結果表明：最佳提取條件是液固比35∶1（mL/g）、乙醇濃度40%、提取溫度65℃、提取時間60 min。其中，茶多酚的提取率為32.56%，純度為43.29%，其硒含量為0.35 μg/g；茶多糖的提取率為26.33%，純度為37.67%，其硒含量為1.75μg/g。

連續提取；茶多酚；茶多糖

紫陽富硒茶產于陜西省紫陽縣天然富硒區，是當今世界上第一個通過科學鑒定具有特種保健功效的優質綠茶。除了具備普通茶葉的功能性成分外，富硒茶最顯著的特點就是富含硒元素，是一種補硒佳品［1］。

茶多酚（Tea polyphenols，TP）是茶葉中多酚類化合物的總稱，主要包括兒茶素類（黃烷醇類）、黃酮及黃酮醇類、花青素和花白素類、酚酸及縮酚酸類，具有抗氧化、抗菌、抗病毒、降血脂，提高人體綜合免疫能力等作用［2］。茶多糖（Tea polysaccharides，TPS）是一種酸性糖蛋白，具有提高免疫力、降血脂、降血糖、抗輻射、抗凝血，抗血栓等功效，且茶多糖在老葉片中的含量高于嫩葉［3］。有文獻［4-6］報道，茶多酚和茶多糖各自的提取方法，但少見茶多酚和茶多糖連續提取的報道。本試驗利用紫陽富硒茶的老葉連續提取茶多酚和茶多糖，可提高茶葉資源的利用，降低主要原料成本，增加茶葉附加值，提高茶葉加工企業的抗風險能力和市場競爭力。

1　材料與方法

1.1試驗材料

富硒茶：由陜西省安康市紫陽縣盤龍天然富硒綠茶有限公司提供。

1.2試驗試劑

福林酚試劑：美國sigma公司；硫酸：西安科洛試劑有限公司；苯酚：天津天士力化工有限公司；沒食子酸：天津市科密歐化學試劑有限公司；氫氧化鈉：紅日化工有限公司；本試驗所用試劑均為分析純。

1.3儀器與設備

UV-2600紫外可見光分光光度計：上海龍尼柯儀器有限公司；超聲波清洗儀：鄭州長城科工貿有限公司；超濾機：上海新拓分析儀器科技有限公司；真空旋轉蒸發儀：西安安泰儀器科技有限公司。

1.4試驗方法

1.4.1分析方法

茶多酚含量的測定參照國標GB/T 8313-2008《茶葉中茶多酚和兒茶素含量的檢測方法》執行；采用苯酚-硫酸法［7］測定茶多糖含量；硒含量的測定參照國標GB 5009.93-2010《食品中硒的測定》執行。

1.4.2工藝路線

工藝路線見圖1。

圖1　茶葉中茶多酚和茶多糖的連續提取工藝Fig.1　Continuous extraction of tea polyphenols and tea polysaccharide

1.4.3連續提取的單因素試驗設計

1.4.3.1液固比的影響

稱取5 g茶粉5份，分別選取液固比10∶1、20∶1、30∶1、40∶1、50∶1（mL/g），以純水為溶劑，70℃，超聲功率200 W，提取時間60 min，提取2次來考察液固比對茶多酚、茶多糖提取率的影響。

1.4.3.2乙醇濃度的影響

稱取5 g茶粉5份，以1.4.3.1所得的最佳液固比，分別采用濃度為15%、30%、45%、60%、75%的乙醇為溶劑，溫度70℃，超聲功率200 W，提取時間60 min，提取2次來考察乙醇濃度對茶多酚、茶多糖提取率的影響。

1.4.3.3提取溫度的影響

稱取5 g茶粉5份，采用1.4.3.1所得的最佳液固比，1.4.3.2所得的最佳溶劑，分別在40、50、60、70、80℃進行提取，超聲功率200 W，提取時間60 min，提取2次來考察提取溫度對茶多酚、茶多糖提取率的影響。

1.4.3.4提取時間的影響：

稱取5 g茶粉5份，采用1.4.3.1所得的最佳液固比，1.4.3.2所得的最佳溶劑，1.4.3.3所得的最佳溫度，分別在20、40、60、80、100 min進行提取，超聲波功率200 W，考察提取時間對茶多酚、茶多糖提取率的影響。

1.4.4連續提取的條件優化

在單因素提取試驗的基礎上，選取液固比（A）、乙醇濃度（B）、提取溫度（C）和提取時間（D）為考察因素，每個因素選擇3個水平（如表1），按L9（34）進行正交設計，以茶多酚和茶多糖的提取率為指標，進行提取試驗。采用正交助手進行正交統計分析，確定綜合提取的最佳工藝條件。

1.4.5硒含量的測定

利用微波消解-紫外分光光度法［8］測定茶多酚和茶多糖的硒含量。

表1　L9（34）正交試驗因素水平Table 1　Factors and levels in the orthogonal array design

2　結果與分析

2.1液固比對功能性組分提取率的影響

液固比對功能性組分提取率的影響見圖2。

圖2　液固比對茶多酚和茶多糖提取率的影響Fig.2　Effect of liquid-solid ratio on extraction rate of tea polyphenols and tea polysaccharides

由圖2可以知：茶多酚和茶多糖的提取率均隨液固比的增大而提高，但從30∶1（mL/g）后增加的幅度不明顯，考慮到后續的濃縮處理，選30∶1（mL/g）為連續提取茶多酚和茶多糖的最佳液固比。

2.2乙醇濃度對功能性組分提取率的影響

乙醇濃度對功能性組分提取率的影響見圖3。

圖3　乙醇濃度對茶多酚和茶多糖提取率的影響Fig.3　Effect of ethanol concentration on extraction rate of tea polyphenols and tea polysaccharides

由圖3可知：隨著乙醇濃度的增大，茶多酚和茶多糖的提取率先增大后減小，并且在乙醇濃度為60%時，茶多酚提取率最大，乙醇濃度為30%時茶多糖的提取率最大。綜合考慮茶多酚和茶多糖的提取率，選擇乙醇濃度為45%為最佳乙醇濃度。

2.3提取溫度對功能性組分提取率的影響

提取溫度對功能性組分提取率的影響見圖4。

圖4　提取溫度對茶多酚和茶多糖提取率的影響Fig.4　Effect of temperature on extraction rate of tea polyphenols and tea polysaccharides

從圖4可看出：隨著溫度的升高，茶多酚的提取率先增大后減小，60℃時提取率最大；茶多糖的提取率隨溫度升高而增大，但在60℃后增加的幅度不明顯，綜合考慮茶多酚和茶多糖的提取率，選取60℃為最佳提取溫度。

2.4提取時間對功能性組分提取率的影響

提取時間對功能性組分提取率的影響見圖5。

由圖5可知：隨著提取時間的增加，茶多酚提取率先增大后減小，在60 min時提取率最大；茶多糖在40min時提取率最大，隨后提取率開始減小。綜合考慮茶多酚和茶多糖的提取率，選取60min為最佳提取時間。

圖5　提取時間對茶多酚和茶多糖提取率的影響Fig.5　Effect of extraction time on extraction rate of tea polyphenols and tea polysaccharides

由單因素試驗可知，液固比、乙醇濃度、提取溫度、提取時間對茶多酚、茶多糖的連續提取均有一定影響，選取較佳的提取條件液固比30∶1（mL/g），乙醇濃度45%，浸提溫度60℃，提取時間60 min做正交試驗優化工藝條件。

2.5條件優化

以液固比（A）、乙醇濃度（B）、提取溫度（C）、提取時間（D）為考察因素，按L9（34）進行正交設計，結果如表2。

表2　L9（34）正交設計試驗及結果Table 2　L9（34）Orthogonal design experiments and results

表3　茶多酚提取率方差分析Table 3　Tea polyphenols extraction yield variance analysis

表4　茶多糖提取率方差分析Table 4　Tea polysaccharide extraction yield variance analysis

運用直觀分析法，比較極差分析表2中4個因素下茶多酚的極差R值，4個因素下茶多酚的R值分別是：液固比為4.396，乙醇濃度為1.763，提取溫度為1.160，提取時間為0.813。由正交試驗對茶多酚提取率影響的方差分析表3可知，4個因素中乙醇濃度相對于提取溫度是顯著差異，液固比相對于其他因素為極顯著差異。由此，影響茶多酚提取率的因素：為液固比（A）＞乙醇濃度（B）＞提取溫度（C）＞提取時間（D）。正交試驗第9組與均值得出的最佳組合進行驗證，結果顯示茶多酚提取的最佳提取組合為A3B3C2D1，即采用液固比為35∶1，乙醇濃度為50%，60℃水浴提取50 min，效果最佳。

但對于茶多糖而言，根據極差分析表2可知4個因素下茶多糖的極差R值為：液固比為10.150，乙醇濃度為5.283，提取溫度為2.973，提取時間為0.987。由正交試驗對茶多糖提取率影響的方差分析表4可知4個因素中乙醇濃度相對于提取溫度是顯著差異，液固比為極顯著差異。由此，影響茶多糖提取率的因素：為液固比（A）＞乙醇濃度（B）＞提取溫度（C）＞提取時間（D）。正交試驗第7組與均值得出的最佳組合進行驗證，結果顯示茶多酚提取的最佳提取組合為A3B1C3D2，即采用液固比為35∶1，乙醇濃度為40%，65℃水浴提取60 min，效果最佳。

綜上所述分別分析了同一個正交試驗對茶多酚和茶多糖提取率的影響。因為本試驗是要對茶多酚和茶多糖進行連續提取，所以要綜合考慮其提取工藝。由極差分析表可知正交試驗4個因素對茶多酚與茶多糖的影響順序一致，均為液固比（A）＞乙醇濃度（B）＞提取溫度（C）＞提取時間（D），即影響茶多酚茶多糖提取率的主要因素液固比和乙醇濃度。從連續提取的角度考慮，在A3條件下2者提取率均偏高故A3為理想條件；因素B對2者提取率影響較大，尤其對茶多糖影響最大，因此選取最優條件時應著重考慮B對茶多糖提取率的影響。雖然在B3條件下的茶多酚提取率高于B2和B1但差別并不顯著。而B1條件下的茶多糖提取率則顯著高于B2和B3，因此，綜合考慮選取B1為最優條件；因素C在對兩個指標的影響基本一致，因此選擇C3為最佳條件；因素D在對兩個指標的影響因素中都位于末位，根據茶多酚提取率變化不顯著而茶多糖提取率變化顯著因此D2為最佳條件。則連續提取最佳條件為A3B1C3D2，即功能性組分綜合提取的最優工藝為液固比為35∶1（mL/g），乙醇濃度為40%，提取溫度為65℃提取時間為60 min。

2.6硒含量測定結果

硒含量測定結果見表5。

表5　硒含量測定結果Table 5　Determination of selenium content

從表5中可看出茶多酚和茶多糖均含有硒，且茶多糖中硒含量高于茶多酚中的硒含量。

3　結論

利用紫陽富硒茶的粗老茶葉為原料，同時提取茶多酚和茶多糖，可對于原料充分利用，進一步提高茶葉深加工的附加值。本實驗采用超聲波輔助提取，在最佳條件下，茶多酚的提取率為32.56%，純度為43.29%，其硒含量為0.35 μg/g；茶多糖的提取率為26.33%，純度為37.67%，其硒含量為1.75 μg/g。該提取工藝簡單易行，對設備要求不高，具有成本低、充分利用茶葉資源的優點。本提取工藝所得到的是粗產品，對茶多酚和茶多糖的精制純化我們將在下一個實驗組進行。

［1］李永菊．淺談富硒茶的保健作用［J］．茶葉通報，2009，31（1）：18-20

［2］李葉云.茶多酚的生理活性及藥理學研究進展［J］.安徽中醫學院學報，2002，21（5）：57-59

［3］謝明勇，聶少平．茶葉多糖的研究進展［J］．食品與生物技術學報，2006，25（2）：107-115

［4］易鳳英，劉素純，李佳蓮，等．茶多糖的提取方法及生理功能研究［J］．安徽農業科學，2010，38（6）：2911-2913

［5］張慶云．茶多酚提取方法的進展［J］．中國茶葉，2013（1）：16-17

［6］陳海霞．茶多糖不同提取工藝的比較研究［J］．食品工業科技，2001，22（2）：18-19

［7］傅博強，謝明勇，聶少平，等．茶葉中多糖含量的測定［J］．食品科學，2001，26（11）：70-73

［8］王婭，彭藝升．紫外-可見分光光度法測定干薇菜中鐵和硒的含量［J］．貴州化工，2008，33（4）：28-30

Continuous Extraction of Polyphenols and Tea Polysaccharide from Selenium-rich Tea

FENG Li-qin，YANG Fu-lian，DONG Wen-bin，HAN Wei
（School of Food&Biological Engineering，Shaanxi University of Science&Technology，Xi'an 710021，Shaanxi，China）

This paper used old leaves of ziyang tea as raw materials，continuous extraction of tea polyphenous and tea polysaccharide，and determination of selenium content of both.Considering liquid-solid ratio，ethanol concentration，extraction temperature，extraction time as the single factor，the process parameters of extraction were optimized by orthogonal experime.Best of continuous extraction conditions：liquid-solid ratio was 35∶1（mL/g），ethanol concentration was 40%，extraction temperature was 65℃，extraction time was 60 min.The results showed that the extraction rate of tea polyphenols was 32.56%，the purity was 43.29%，the selenium content was 0.35 μg/g；the extraction rate of tea polysaccharide was 26.33%，the purity was 37.67%，the selenium content was 1.75 μg/g.

continuous extraction；tea polyphenols；tea polysaccharide

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.21.007

陜西省科技統籌創新工程項目（2013KTZB02-01-04）；西安市技術轉移促進工程項目（CXY1434-3）；陜西省教育廳產業化培育項目（14JF002）

馮麗琴（1991—），女（漢），碩士在讀，研究方向：食品新材料制備與分析檢測技術。

2015-12-20