安吉白茶多糖的微波辅助提取及其抗氧化活性＊

于淑池,周俊波,彭忠,丁纯,王梦婕,林静

(湖州师范学院生命科学学院,浙江湖州,313000)

安吉白茶多糖的微波辅助提取及其抗氧化活性＊

于淑池,周俊波,彭忠,丁纯,王梦婕,林静

(湖州师范学院生命科学学院,浙江湖州,313000)

采用微波辅助法从安吉白茶中提取多糖,用硫酸-苯酚法显色,在540 nm处运用分光光度计测其吸光度值,计算多糖提取率;考察微波功率,浸提温度,微波处理时间,浸提时间对多糖提取率的影响,并以正交试验设计优化工艺条件,结果表明:影响安吉白茶多糖提取率因素的主次关系是:微波功率>微波处理时间>浸提温度>浸提时间。正交试验最佳条件:微波功率240 W、微波时间4 min、浸提温度65℃、浸提时间3 h,此条件下的白茶多糖得率为16.23%。安吉白茶多糖能够明显的在体外抑制人血红细胞自氧化和H2O2所致红细胞氧化溶血作用,随着茶多糖浓度的增加抑制红细胞的自氧化溶血作用也逐渐增强。当茶多糖浓度为7 mg/mL,其溶血度为13.691%与相同浓度的Vc溶液相当,当浓度<7 mg/mL时,茶多糖对红细胞溶血的抑制作用比相同浓度下Vc作用弱。7 mg/mL的茶多糖对H2O2对所致红细胞的溶血度为22.781%与3 mg/mL的Vc溶液作用相当,相同浓度下的茶多糖抗氧化活性比Vc溶液弱。

安吉白茶,提取,微波法,茶多糖,正交试验,抗氧化活性

安吉白茶是浙江省名茶之一。从单株发展到面积6000 hm2,年产量达到675 t,产值6.75亿元。茶叶资源十分丰富。每年在生产大量高、中档茶的同时,产生大量的低档茶、粗老茶等副产物。利用好这些茶资源,将具有很高的经济价值和社会价值。近年来的研究发现,茶多糖(tea polysaccharide,TPs)是茶叶中继茶多酚之后发现的又一种重要的生理活性物质,茶多糖具有降血糖、降血脂、抗凝血、抗血栓、降血压、耐缺氧、增加冠状动脉血流量、防辐射、增强机体免疫力、抗炎、抗癌等多种功效[1-6]。茶多糖可望成为预防治疗糖尿病及心血管疾病,增加免疫功能的天然药物。微波提取技术是近年来新发展的一种方法,具有快速、高效、安全和节能等优点,被应用于多种植物成分的提取。植物多糖一般采取热水回流提取或浸提,需要长时间和较多的能耗。本文研究了微波辅助提取安吉白茶多糖的工艺,通过正交设计实验对主要工艺条件进行了优化,采用红细胞自氧化溶血、双氧水诱导红细胞氧化溶血实验来研究茶多糖的抗氧化活性。

1 材料与方法

1.1 材料

安吉白茶:购自安吉县溪龙乡,将安吉白茶在55℃烘箱干燥3 h,用粉碎机将干燥后的安吉白茶粉碎后过60目筛,得到安吉白茶细粉末。

1.2 试剂

三氯甲烷、正丁醇、葡萄糖、浓H2SO4、H2O2、VC、柠檬酸钠、Na2HPO4、NaH2PO4无水乙醇、三氯乙酸、丙酮、乙醚等均为分析纯。

1.3 仪器

TU-1810紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司),微波炉(美的),HH-4型数显恒温水浴锅(国华电器有限公司),101A-3型电热鼓风干燥箱,800-B型台式离心机(上海安亭科学仪器厂),电子天平,固体样品粉碎机(金坛市荣华仪器制造有限公司),SHZ-D循环水式真空泵(巩义市英峪予华仪器厂),RE-52旋转蒸发器(上海安亭电子仪器厂)。

1.4 实验方法

1.4.1 安吉白茶多糖提取工艺流程

安吉白茶→研磨→过60目筛→热水浸提→微波辅助提取→离心取上清液→Sevage法除蛋白→离心取下层澄清液→浓缩→加乙醇沉淀12 h→离心取沉淀→乙醇洗涤→定容显色→测吸光值→计算多糖提取率

式中:c为茶多糖浓度(mg/mL);V为茶多糖提取液的体积(mL);m为安吉白茶粉末质量(mg)。

1.4.2 多糖含量测定

本实验采用苯酚-硫酸比色法测定总糖含量[7-9],葡萄糖溶液为标准,以葡萄糖浓度(g/L)为横坐标,以吸光度值为纵坐标,得回归方程:y=0.143x+0.0225,拟合度 R2=0.9726。

1.4.3 正交试验

在单因素试验的基础上,选取微波功率、浸提温度、微波时间、浸提时间为正交试验的影响因素,以安吉白茶多糖提取量为指标进行正交试验,选用标准L9(34)正交试验表进行试验方案设计,其因素与水平设计见表 1。

表1 正交试验因素水平设计

1.4.4 安吉白茶多糖对红细胞自氧化及 H2O2所致红细胞氧化溶血的影响

试验按着王德洁等[10]的方法进行。其中红细胞自氧化溶血度计算参照文献[10]。

式中:A,测试管吸光度值;A0,对照管吸光度值。

1.4.5 统计学处理

应用 SPSS17.0软件对数据进行方差分析,数据用平均值 ±标准误表示(X±SE),P<0.05为有显著性差异,应用 Origin 7.5软件对数据进行做图。实验组与对照组进行 T检验。

2 结果与讨论

2.1 正交试验结果

以微波功率、浸提温度、微波作用时间、浸提时间为正交试验的影响因素进行正交试验及数据处理如下表:

表2 L9(34)正交试验及极差分析

续表2

由极差分析得出影响效果为:A>B>C>D,进一步根据各水平的均值比较,确定微波辅助提取安吉白茶中茶多糖的最佳工艺参数为 A3B1C3D3,即微波功率 240 W、微波时间4min、浸提温度 85℃、浸提时间4 h。

表3 正交试验的方差分析结果

由方差分析法可知,A微波功率和B微波时间对得率的影响最大,C浸提温度其次,D浸提时间相对最小,且由配对比较得知:C3(85℃)和 C1(65℃)无显著差异(P>0.05)、D3(4 h)和 D2(3 h)无显著差异(P>0.05)。因为茶多糖热稳定较差,故选择浸提温度 C1(65℃)水平,从省时节能方面考虑,选择浸提时间 D2(3 h)水平,综合以上 2种分析结果,可得微波辅助提取安吉白茶多糖的最佳工艺为:微波功率240 W、微波时间4min、浸提温度 65℃、浸提时间3h。

此得率比孙慕芳[12]等的微波辅助提取信阳毛尖茶多糖得率 14.241%、安卫征[13]等的超声波提取普洱茶多糖得率 6.51%,杨泱等[14]的超声波提取普洱茶多糖得率 3.784%和卢金珍[15]等是水法提取得率2.39%都有了很大的提高,表明微波的辅助大大提高了白茶多糖的提取量,提高了原材料的利用率。与传统多糖提取技术相比,微波辅助提取技术可以大大缩短提取时间,具有节能、提取效率高等优点,为提取安吉白茶多糖的开发提供了可靠的实验依据。

2.2 验证试验

在最佳工艺条件下进行提取多糖的验证实验,重复2次,得率分别为16.12%、16.34%,则平均得率为16.23%。

2.3 安吉白茶多糖对红细胞溶血的抑制作用

对照组与试验组经37℃水浴24 h后,出现明显的溶血现象,1500 r/min离心10 min,于540 nm处测定各组吸光值,以对照组为100%溶血,计算溶血度。结果见表4,图1。

表4 茶多糖对红细胞溶血度的影响

由表4可知,不同浓度的茶多糖溶液均可抑制红细胞的自氧化溶血作用。茶多糖浓度的增加抗氧化活性也随之增加,但是当茶多糖浓度小于3mg/mL时,其抗氧化活性变化不大。经T检验,茶多糖及Vc各剂量组与对照组比较均有极显著性差异(P<0.01)。把表4的结果转变为直观的柱形图,见图1。

图1 茶多糖对红细胞溶血度的影响

由图1可知,茶多糖及Vc对抑制红细胞自氧化呈现一定的趋势,随着含量的增加溶血度逐渐降低,Vc所呈现的趋势较为规律,茶多糖在浓度为1～3 mg/mL时,溶血度下降趋势平缓,当浓度大于3 mg/mL时溶血度迅速下降,抗氧化活性迅速上升,当茶多糖浓度达到7 mg/mL时与相同浓度的Vc抗氧化活性相近。

2.4 安吉白茶多糖对H2O2所致红细胞溶血的抑制作用

正常组、对照组及实验组于37℃水浴恒温1h后,出现明显的溶血现象,1500 r/min离心10 min,于415 nm处测定各吸光光度值,计算溶血度。结果见表5、图2。

由表5可知,不同浓度的茶多糖溶液均可抑制H2O2所致红细胞的溶血。当茶多糖浓度为7 mg/mL时,抑制H2O2对红细胞溶血的作用与3 mg/mL的Vc相近,浓度越高茶多糖对H2O2所致红细胞的溶血抑制作用也越强。经T检验显示,茶多糖茶多糖各剂量组与对照组比较均有极显著性差异(P<0.01)。把表5的结果转变为直观的柱形图,如图2所示。

表5 茶多糖对H2O2所致红细胞溶血度的影响

图2 茶多糖对H2O2所致红细胞溶血度的影响

由图2可知,相同浓度下茶多糖的抗氧化活性比Vc要弱,浓度越高茶多糖对H2O2所致红细胞的溶血抑制作用也越接近Vc。茶多糖浓度为1～3 mg/mL时,溶血度下降趋势平缓,当浓度>3 mg/mL时,红细胞溶血度迅速下降,茶多糖抗氧化活性迅速上升。

3 结论

(1)本实验采用微波技术对安吉白多糖的提取工艺进行了研究,由单因素和正交试验得出优化提取工艺条件为:微波功率240 W,微波时间4 min,浸提温度65℃,浸提时间3 h,多糖得率为16.23%。

(2)安吉白茶多糖对红细胞溶血的抑制作用的实验表明,当浓度>3 mg/mL时溶血度迅速下降,抗氧化活性迅速上升,当茶多糖浓度达到7 mg/mL时与相同浓度的Vc抗氧化活性相近。茶多糖对H2O2所致红细胞溶血的抑制作用的实验中,当浓度>3 mg/mL时,红细胞溶血度迅速下降,茶多糖抗氧化活性迅速上升,7 mg/mL的茶多糖与3 mg/mLVc溶液的抗氧化作用相近。2个抗氧化实验都显示,当茶多糖浓度>3 mg/mL时,茶多糖的抗氧化活性不明显,当>3 mg/mL茶多糖抗氧化活性迅速上升,浓度越高与Vc的抗氧化活性越接近。

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ABSTRACTMicrowave-assisted extraction is adopted to extract polysaccharide from AnjiWhite Tea.sulphuric acid-phenolmethodwas used for coloration,and the contentofpolysaccharidewas determined by the spectrophotometer at 540 nm.The effects ofMicrowave intensity,temperature of extraction,Microwave-treating time and the influence ofMicrowave-treating time were studied.Itwas found that the order of elements influencing the extraction was:KV ofMicrowave﹥Microwave-treating time﹥temperature of extraction﹥t ime of extraction.The optimized condition for the extraction was:KV 240W,Microwave-treating time:4 min;extracting at 65℃for3h.Under the above conditions the extracting yield of polysaccharide was 16.23%.AnjiWhite Tea polysaccharide exhibits a significant potency in inhibiting the hemolysisof red blood cells itself and H2O2induced hemolysis.W ith the increase of polysaccharide’s concentration,the inhibition of auto-oxidation of red blood cell hemolysis increased gradually.When the concentration was up to 7mg/mL,the hemolysis was 13.691%which equals to Vc with same Concentration.When the TPswas less than 7 mg/mL,its inhibition of hemolysis of red blood cellswasweaker than Vc in same concentration.The inhibition of hemolysis due to H2O2by 7 mg/mL TPs was 22.781%which equals to 3mg/mL of Vc.The antioxidant of TPswas not as good as the same concentration of Vcsolution.

Key wordsAnjiwhite tea,extraction,microwave-assisted,tea polysaccharide(TPs),orthogonal exper iment,antioxidant activity

Study on M icrowave-assisted Extraction Technology of Anji W hite Tea Polysaccharides and Its Anti-oxidant Activity

Yu Shu-chi,Zhou Jun-bo,Peng Zhong,Ding Chun,WangMeng-jie,Lin Jing
(School of Life Sciences,Huzhou Teachers College,Huzhou 313000,China)

硕士,副教授。

＊浙江省教育厅科研项目(Y200803515);浙江省大学生科技活动计划项目(新苗人才计划)

2010-02-05,改回日期:2010-04-27