竹叶中活性茶多酚成分的提取研究

韩立路，王文渊，黄光文，张芸兰，蒋小玲

（1.湖南永州职业技术学院，湖南 永州 425006；2.湖南科技学院 可再生资源研究所，湖南 永州 425007；3.湖南恒伟药业有限公司，湖南 永州 425000）

我国的竹林资源约占全国森林总面积的3%，占世界竹林总面积的25%，素有“竹子王国”之美称。竹叶中含有茶多酚[1]，茶多酚是一种理想的天然抗氧剂，其抗氧活性高于一般非酚性或单酚羟基类抗氧剂[2-3]，现代医学研究表明：竹叶茶多酚具有调节机体免疫力、消除疲劳、清除体内过氧化物、抗衰老、保护肝脏、促进新陈代谢、调节血脂等功效，可作为功能性食品及食品添加剂[4-6]。最新的皮肤生理学研究结果也表明：竹叶中茶多酚类物质能抑菌消炎、抗氧化、抑制黑色素合成、促进表皮细胞增殖、修复皮肤损伤、消斑美白，具有优良的抗自由基能力和确凿的类SOD活性[7]，其清除自由基的能力与银杏叶具有可比性，这是一种优良的天然抗氧化剂和自由基清除剂的新资源[8]。

竹叶是竹材加工或竹材砍伐过程中的丢弃物，长期以来，我国的竹叶资源一直未得到有效利用，从竹叶中提取活性成分的相关文献也甚少[9]。因此将竹叶中的活性成分进行提取精制是林产业加工利用的重大研究课题。本试验从竹叶中提取茶多酚，为提高竹叶的经济价值，延伸我国的竹林产业链，提高竹子的附加值提供一定的理论和实践参考，将竹叶变废为宝，进行资源再生，也是符合当前循环经济的需要。

1 仪器与试剂

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

7月上旬采集湖南永州阳明山上无斑点楠竹竹叶，经漂洗，自然晾干，于65℃烘干，粉碎，过40目筛后置干燥器中备用。

1.1.2 试剂

酒石酸钾钠、硫酸亚铁、磷酸氢二纳、磷酸二氢钾、氯化钠、氢氧化钠、无水乙醇等均为分析纯；石油醚（国标级），水为自制二次蒸馏水。

1.2 仪器设备

KQ3200DV单频（40KHz）数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；FZ-102微型中草药植物粉碎机：上海越磁电子科技有限公司；SENCO-R旋转蒸发仪：上海申生科技有限公司；H1650-W高速离心机：湘仪仪器有限公司；Mettler AE-240电子天平：梅-托上海仪器有限公司；UV一9200型分光光度计：北京瑞利分析仪器公司；M-50真空抽滤器：巩义瑞德仪器有限公司。

2 方法与结果

2.1 竹叶中茶多酚的提取

准确称取10.0 g经粉碎过40目筛后的竹叶粉末置于500 mL三角瓶中，按设定的料液比加入一定浓度的乙醇溶液，置于超声波清洗机中，按设定好的功率和浸提温度提取一定的时间，提取完毕后减压抽滤，向滤液中加入石油醚脱除水溶性色素，分液后向水相中加入20 mL 5%氯化钠溶液盐析沉淀部分水溶性蛋白和多糖，在不断搅拌下加入1 mol/L氢氧化钠溶液调节pH为6左右，离心，减压回收上清液乙醇至溶液仅剩70 mL左右为止，转移至100 mL容量瓶中，用70%乙醇定容至刻度，即得提取液。

2.2 茶多酚的测定

茶多酚的测定采用GB 8313—1987方法[10]。

按以下公式计算茶多酚的产率：

2.3 竹叶中茶多酚提取的单因素试验

从影响竹叶中茶多酚提取的因素中选取乙醇浓度（体积分数）、浸提温度、超声时间、超声功率、料液比（g/mL）5个因素，分别单独考察各因素水平的变化对茶多酚提取产率的影响。

2.3.1 提取温度对茶多酚产率的影响

在超声波功率70 W、乙醇浓度（体积分数）60%、超声提取时间40 min、料液比为1∶18（g/mL）的条件下，比较不同超声提取温度对提取茶多酚产率的影响见图1。

图1 提取温度对茶多酚产率的影响Fig.1 Effect of extracting temperature on extraction of Teapolyphenols by Ultrasonic

从图1可以看出，温度在75℃之下茶多酚产率随温度的升高而增加，超过75℃产率不再增加反而呈现缓慢降低趋势，因为在较高温度下茶多酚会发生氧化分解或降解[4]，影响茶多酚的产率，因此提取温度因素水平选定在65℃～75℃之间。

2.3.2 超声时间对茶多酚产率的影响

在超声波功率50 W、乙醇浓度75%、超声提取温度为50 ℃、料液比为1∶16（g/mL）的条件下，比较不同超声提取时间对提取茶多酚产率的影响见图2。

图2 超声时间对茶多酚产率的影响Fig.2 Effect of extracting time on extraction of Tea-polyphenols by Ultrasonic

试验结果表明：在开始的30 min内，随着提取温度的升高，茶多酚的产率明显增大。继续延长提取时间，茶多酚产率并无明显增加。从经济效益的角度考虑，提取时间因素水平选定在30 min～40 min之间。

2.3.3 超声功率对茶多酚产率的影响

在乙醇浓度80%、超声波提取时间40 min、超声波提取温度60 ℃、料液比为1∶20（g/mL）的条件下，比较不同超声波功率对提取中茶多酚产率的影响见图3。

图3表明：超声功率越大，茶多酚的产率越高，当超声功率达到80 W时，茶多酚产率达到最大值0.628%，继续增大功率，茶多酚产率有所降低，可能是超声功率过大对酚类化合物的结构产生破坏作用所致[11]。

2.3.4 料液比对茶多酚产率的影响

在超声波功率60 W、乙醇浓度70%、超声波提取时间35 min，超声波提取温度70℃条件下，比较不同料液比对提取中茶多酚产率的影响见图4。

图3 超声波功率对茶多酚产率的影响Fig.3 Effect of Ultrasonic power on extraction of Teapolyphenols by Ultrasonic

图4 料液比对茶多酚产率的影响Fig.4 Effect of solid-liquid ratio on extraction of Teapolyphenols

从图4中可以看出，随着料液比的增加，茶多酚产率明显增大，当料液比为1∶22（g/mL）时，茶多酚产率达到0.584%，继续增大料液比，茶多酚产率增加缓慢。因此，提取过程中料液比因素水平选定在1∶18（g/mL）～1∶22（g/mL）之间。

2.3.5 乙醇浓度对茶多酚产率的影响

水与乙醇都是茶多酚的良好溶剂，由于乙醇能与水以任意比例混合，对细胞穿透力强，而且乙醇大部分可回收循环利用，安全无毒，所以采用乙醇溶液做浸提溶剂。

在保持超声波功率70 W、超声提取时间35 min，浸提温度70 ℃、料液比为1∶22（g/mL）的条件下，比较不同乙醇浓度对提取茶多酚产率的影响见图5。

图5 乙醇浓度对茶多酚产率的影响Fig.5 Effect of ethanol concentration on extraction of Teapolyphenols

可以看出，随着乙醇浓度的增大，茶多酚产率明显增大，当乙醇浓度达到80%时，茶多酚产率达到0.604%，继续增大料液比，茶多酚产率增加缓慢甚至略有下降，综合考虑成本因素，乙醇浓度因素水平选定在75%～85%之间。

2.4 超声辅助提取条件优化

2.4.1 正交试验设计与结果分析

在对超声提取温度、提取时间、料液比、乙醇浓度以及超声功率单因素试验的基础上，根据单因素试验的结果，综合考虑超声功率对酚类化合物结构和茶多酚产率的影响，选定超声波功率70 W，以茶多酚产率为指标，采用L9（34）正交试验来确定浸提温度、超声时间、料液比、乙醇浓度度4个因素对茶多酚产率的综合影响，每个因素设定3个水平见表1，以确定超声辅助提取竹叶中茶多酚的最佳工艺参数见表2、表3。

表1 正交试验因素水平表Table 1 Experimental factors and levels

表2 超声提取正交设计及试验结果Table 2 The results of ethanol ultrasonic extracting orthogonal test

表3 方差分析表Table 3 Analysis of variance

表3的方差分析结果表明，因素A（提取温度）对茶多酚产率有显著影响（p＜0.05），而因素B（提取时间）、因素C（料液比）和因素D（乙醇体积百分数）三因素的影响均无统计学差异（p＞0.05），在试验选择的因素水平范围内，提取温度的影响最大，提取时间的影响次之，料液比和乙醇体积分数的影响比较小。

2.4.2 验证试验

为验证正交设计结果的可靠性，试验按照上述最优提取条件平行进行三次超声辅助提取茶多酚试验，3次试验得到的茶多酚平均产率为0.6317%，与理论预测值的相对误差为1.19%，说明正交试验筛选出来的提取工艺参数准确可靠，具有使用价值。

3 结论

超声波辅助从竹叶中提取茶多酚，是借助超声的强烈振动产生强大的冲击波和剪切力，加速植物细胞组织的破碎而释放出胞内物，从而加速茶多酚向溶剂扩散的速率。同时，因为超声浸提法具有提取时间短、温度较低，可避免高温下茶多酚的氧化和异构化，最大限度地避免茶多酚的损失，提高了产率[12]。

通过正交试验获得采用超声辅助提取竹叶中茶多酚的最佳提取条件为：超声功率70W，浸提温度75℃，超声时间40 min，料液比1∶20（g/mL），乙醇体积百分数75%，此条件下茶多酚提取产率为0.6243%。

我国竹叶资源丰富，取材容易，成本低廉，采用超声辅助提取技术，从竹叶中提取茶多酚对环境亦无污染，因而具有广阔的应用前景。

[1]夏玉红，董晋文，钟耕.竹叶提取物的研究开发现状[J].中国食品添加剂，2009(2)：77-81

[2]姜守刚.茶多酚的提取分离和分析鉴定研究[J].药学进展，2005，29(2)：71-77

[3]方元超，尹宁.茶多酚的应用及前景[J].中国食品添加剂，1999(4)：35-39

[4]杨贤强.茶多酚化学[M].上海：科学技术出版社，2003

[5]杨抚林，邓放明，黄群，等.竹叶提取物中功能性成分及效用[J].中国食物与营养，2004(5):53-55

[6]Tanizawa H，Toda，S Sazuka Y，et al.Natural antioxidants.I.Antioxidative components of tea leaf(Thea sinensis L.)[J].Chem Pharm Bul1,1984，32 ：2011-2014

[7]张英.天然功能性添加剂-竹叶提取物[J].精细与专用化学品，2002(7)：7-10

[8]罗样萍,刘德臣.竹叶提取物在化妆品中的应用[J].北京日化，2009(3)：8-10

[9]宋仲容，江相兰，李树伟，等.竹叶提取物的抗氧化活性研究[J].化学研究与应用，2006，18(1):67-69

[10]全国文献工作标准化技术委员会第七分委员会.GB8313-87茶多酚测定[S].北京：中国标准出版社：1-3

[11]刘渠道，王建中，许诺.响应面法优化超声波辅助提取茶多酚的工艺研究[J].中国食物与营养，2008(9)：40-44

[12]王文渊，张芸兰，龙红萍，等.分子蒸馏技术分离纯化橘皮油中苧烯的研究[J].香精香料化妆品，2010(3)：9-12