儿茶素提取新工艺

刘坤，孙来娣，高华，伏圣青，梁惠，于兹东

（1.青岛大学医学院 药学系，山东 青岛 266021；2.青岛大学医学 院医学营养研究所，山东 青岛 266021）

儿茶素是以A2苯基苯并吡喃为结构基础的类黄酮化合物,是茶叶中主要的一类生物活性成分[1]，具有强抗氧化[2]、预防癌症等多种功能[3]。随着对茶儿茶素类化合物保健功能研究的不断深入，茶叶提取物在医药、食品和日用化工中的使用量也与日俱增；同时，人们对茶提取物的安全性、儿茶素类的纯度，尤其是主要功能性成分提出了更高的要求，因此它的开发应用前景十分美好[4-6]。

目前提取儿茶素最常用的方法是溶剂萃取法[7-8]，该法工艺提取条件简单易行，但由于在提取过程中儿茶素易受提取条件的变化而被氧化降解，从而导致产品颜色深，且得率大大降低。本研究首次发现pH对提取液中茶儿茶素的稳定性有显著影响，通过控制提取液的pH可使儿茶素的收率大大提高，进一步探讨溶剂萃取法提取儿茶素的优化条件，建立了溶剂萃取法提取儿茶素的新工艺。同时本实验利用儿茶素与香草醛的羟醛缩合反应生成红色产物，用香草醛—浓盐酸比色法[9-10]测定儿茶素的含量，这为快速、简便的测定儿茶素提供了基础，使得实验既经济又便捷。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

茶叶:崂山绿茶等（市购）；儿茶素（95%纯）：杭州禾田生物股份有限公司；无水乙醇、香草醛、浓盐酸等；723N型分光光度计：上海精密科学仪器有限公司；旋转蒸发仪、可控恒温水浴锅：上海爱郎仪器有限公司；离心沉淀机：上海医用分析仪器厂；AL104电子天平：梅特勒—托利多仪器上海有限公司；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。

1.2 方法

1.2.1 儿茶素提取工艺流程

取茶叶粉末10 g，按一定料液比（g/mL）加入乙醇溶剂，加酸调pH，于设定温度下恒温提取一定时间，离心分离后取上层清液于旋转蒸发仪减压浓缩，然后经真空干燥得儿茶素粗提物，测定其儿茶素含量。

1.2.2 儿茶素含量测定

采用香草醛-浓盐酸法[11]。该法的原理是：在酸催化作用下，儿茶素分子中的间苯二酚或间苯三酚与香草醛发生缩合反应而形成有色的正碳离子。

2 结果与讨论

2.1 加入抗氧化剂及调pH对儿茶素得率的影响

儿茶素在提取过程中易被氧化变色，导致提取率大大降低。表1为通过加入不同抗氧化剂及调pH值对儿茶素得率的影响。

表1 抗氧化剂及pH值对儿茶素得率的影响（n＝3）Table 1 Anti－oxidant and pH value on the yield of catechin（n＝3）

表1可以看出，加入抗氧剂和调pH均能不同程度的提高儿茶素的提取率，其中调pH影响最大，这是因为儿茶素在中性或碱性条件下不稳定，易被氧化降解，而当其在pH<4的酸性条件下则相当稳定[12]。但随着酸度的提高其得率有所降低，这可能是由于酸度过高破坏了其分子中的基团。从表1还可以得出用盐酸调pH比用柠檬酸调pH效果好。

2.2 纯水及不同乙醇浓度对儿茶素得率的影响

由于茶叶的目标浸提物儿茶素中含有多种亲水性物质，如：糖、蛋白质、果胶等。儿茶素类物质浸出过程中需要与这些物质脱离，由于乙醇浓度的不同，从而导致了这些物质在乙醇中的溶解度不同[13]，如表2所示。

表2 纯水及乙醇浓度对儿茶素得率的影响（n＝3）Table 2 Pure water and different ethanol concentration on the yield of catechin（n＝3）

由表2可知：一方面在高浓度的乙醇（>70%）中，亲水性物质不易溶解，因而影响浸提液对茶叶的浸润，导致提取率下降；另一方面乙醇浓度过低儿茶素类物质不能被充分地浸提出来同样导致提取率下降。表2显示的是不同乙醇浓度对提取率的影响：60%乙醇>70%乙醇>80%乙醇>50%乙醇，综合考虑以上因素用60%的乙醇即可达到最佳提取效果。

2.3 不同温度对儿茶素得率的影响

温度对儿茶素提取有两方面的作用，温度升高，可加速传质过程，有利于有效成分的溶出，短时间内即可达固液相平衡，提高儿茶素的得率；另一方面，温度的升高也会加速儿茶素的氧化，降低其得率[14]。表3为在不同温度下的提取效果。

表3 不同温度对儿茶素得率的影响（n＝3）Table 3 Different temperature on the yield of catechin（n＝3）

表3可以看出，在一定范围内（40℃～60℃）随着温度的升高儿茶素得率增大，但随后儿茶素得率随温度升高而有所降低。由于本实验中通过调pH值使得儿茶素稳定性大大提高，所以即使温度高于70℃任然有较好得率。综合考虑各因素温度控制在50℃～60℃即可。

2.4 不同料液比对儿茶素得率的影响

表4为不同料液比对儿茶素得率的影响。

由表4可知，随着料液比的增加，儿茶素的得率也随之增加，但当料液比达到1∶17之后，其得率增加并不显著，综合考虑各因素，选用1∶17的料液比即可。

2.5 不同提取时间对儿茶素得率的影响

表5为不同提取时间对儿茶素得率的影响。

由表5可知在10 min～30 min内随着提取时间的增加，儿茶素的得率也随之增加，随后随着时间的增加儿茶素得率有所降低，这是由于随着时间的延长儿茶素逐渐被氧化，因此综合考虑各因素提取时间为30 min为宜。

表4 不同料液比对儿茶素得率的影响（n＝3）Table 4 Different ratio of material to solvent on the yield of catechin（n＝3）

表5 不同提取时间对儿茶素得率的影响（n＝3）Table 5 Different time on the yield of catechin（n＝3）

2.6 提取条件的优化

以提取液中儿茶素的得率为指标，对pH（A）、提取温度（B）、乙醇浓度（C）、料液比（D）、浸提时间（E），设计L16（45）正交试验结果见表6。

表6 正交试验设计及结果Table 6 Orthogonal experimental design and results

结果表明，从茶叶中提取儿茶素的最佳提取条件为A2B2C2D2E4，即pH值为4，提取温度为60℃，乙醇浓度为60%，料液比为1∶15（g/mL），提取时间为90 min。影响儿茶素含量的因素依次为：A＞C＞E＞D＞B，即pH＞乙醇浓度＞浸提时间＞料液比＞提取温度。由于最优条件下时间较长90 min，而影响不是特别显著，所以从实际出发一般选择30 min即可达到较好得率。而这些条件与前面单因素水平试验几乎达到一致，这充分证实了前面单因素试验对提取儿茶素的可靠性。

2.7 优化条件测定各种茶叶中儿茶素的得率

分别以崂山旧绿、崂山新绿、日照绿茶、福建铁观音、福建茉莉花茶、福建乌龙、云南普洱、安徽红茶为材料，在上述优化条件下分别提取儿茶素，结果见表7。

表7 优化条件测定各种茶叶中儿茶素的得率（n＝3）Table 7 Determining catechin yield of various tea under the optima conditions（n＝3）

表7可以看出，不同产地的绿茶其得率有所不同，即使是同一产地的绿茶，去年采收和今年采收其得率任然有所差距，这可能与采收季节、采收时间及其其它因素有关。表7中云南普洱和安徽红茶中儿茶素得率极低，福建铁观音儿茶素得率稍偏低，这是由于云南普洱和安徽红茶是全发酵茶，福建铁观音是半发酵茶，其中的儿茶素不同程度地被氧化降解，从而导致儿茶素得率大大降低或部分降低。

3 结论

利用乙醇溶液可以有效的提取茶叶中儿茶素成分，影响实验的主要因素依次为pH、乙醇浓度、浸提时间、料液比、提取温度；结合正交试验结果以及从各方面考虑得到优化条件为：pH值为4，提取温度为60℃，乙醇浓度为60%，料液比为1∶15（g/mL），提取时间为30 min。同时采取香草醛—浓盐酸法测定茶叶中总儿茶素既经济又方便，适合于探索性实验的大批量快速进行。

[1]朱斌，陈晓光，宋航，等.茶多酚制备高纯度EGCG的工艺研究[J].食品研究与开发，2009，30(4)：7-9

[2]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，2007，19：490-493

[3]陈宗懋.茶多酚类化合物抗癌的生物化学和分子生物学基础[J].茶叶科学，2003，23(2)：83-93

[4]Thangapazham RL，Singh A K，Sharma A，et a1.Green tea polyphenols and its constituent epigall0catechin gallate inhibits proliferation of human breast cancer cells in vitro and in vivo[J].Cancer Lett(Amsterdam Netherlands)，2007，245(1/2)：232-241

[5]Yamada H，Watanabe Hi.Tea polyphenols in preventing cardiovascular diseases[J].Cardiovasc Res，2007，73(2)：439

[6]宿迷菊，王岳飞，骆耀平，等.茶多酚抗炎作用研究进展[J].茶叶，2006，32(1)：10-13

[7]MASUDA MUNEYUKI，WEINSTEIN L BERNARD.Effects of green tea catechin on EGFR signaing pathways[J].Otdaryngology-Head and Neck Surgery，2003，129(2)：168-174

[8]黄秋森.有机溶剂提取萃取法生产茶多酚工业试验[J].现代化工，2006，26(9)：49-51

[9]魏毅，王娟，罗杰英，等.茶多酚口含片中总儿茶素的含量测定[J].湖南中医学院学报，1998，18(1)：13-14

[10]李春阳，徐时婴，王璋，等.香草醛-盐酸法测定葡萄籽、梗中原花青素含量的研究[J].食品科学，2004，25(2)：157-160

[11]黄河宁，赖文忠，周文富，等.分光光度法测定茶制品中儿茶素含量的研究[J].绍兴文理学院学报，2003，23(9)：25-28

[12]陈利燕，屠幼英，梁慧玲，等.儿茶素在酸性环境中的稳定性研究[J].茶叶，2002，28(2)：86-88

[13]罗晓明，周春山，钟世安，等.茶多酚浸提工艺研究[J].食品工业科技，2002，23(3)：41-43

[14]范新年，宋航，兰先秋，等.温度和pH对儿茶素萃取平衡的影响[J].食品科技，2006(4)：34-37