南昆山毛叶茶花色苷提取优化工艺研究

陈 琼，陈忠正，陆瑞琼，李 斌

（华南农业大学食品学院，广东广州510642）

南昆山毛叶茶花色苷提取优化工艺研究

陈 琼，陈忠正，陆瑞琼，李 斌*

（华南农业大学食品学院，广东广州510642）

为优化超声辅助提取南昆山毛叶茶紫芽花色苷的工艺，本研究对主要提取工艺参数进行三因素三水平实验设计，采用二次回归旋转组合实验，确定超声辅助提取优化条件。研究结果表明，在实验范围内，各因素对南昆山毛叶茶紫芽提取量影响程度从大到小依次为超声提取时间、超声功率、料液比，确定超声波提取的最佳工艺条件为超声时间25min，超声功率158W，料液比1∶33（g/mL），在此条件下，花色苷提取量为8.092mg/g。

南昆山毛叶茶，花色苷，提取，响应面法

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

南昆山毛叶茶 广东省南昆山采集春夏季毛叶茶紫芽1芽2～3叶，微波干燥固样；酸性甲醇溶液 85mL无水甲醇加15mL 1.5mol/L盐酸混匀，分析纯。

SB-5200DTD型超声辅助提取仪 宁波新芝生物科技股份有限公司；UV1200型紫外分光光度计HITACHI公司。

1.2 实验方法

1.2.1 南昆山毛叶茶紫芽花色苷的提取 取3.0g茶粉，按一定料液比加入1%盐酸甲醇溶液浸提1h。置于超声发生装置中进行超声处理，摇床振荡10min（60r/min）后，过滤除滤渣，取上清液4mL，用1%盐酸甲醇溶液定容至10mL，平衡30min后，在535nm处测定其吸光值。以1%盐酸甲醇为对照样，参考茶叶中花色苷量测定方法[6]，确定花色苷提取量。

式中：A：试液吸光值；V：吸取上清液量，mL；X：液料比；W：样品干重，g；A对照：用1%盐酸甲醇代替试样测定；101.83：换算系数；50：稀释倍数。

1.2.2 南昆山毛叶茶紫芽花色苷提取工艺二次回归旋转组合设计实验 根据前期单因素实验结果，以影响南昆山毛叶茶紫芽花色苷量的主要因素为输入变量，以花色苷提取量为指标，采用二次回归旋转组合实验设计优化提取工艺。

1.2.3 响应面实验因素及编码水平 选择提取温度30℃，选用对花色苷溶出影响较大的料液比、超声波提取时间、超声波功率共3个因素，进行二次回归旋转组合实验，各因素水平及编码按表1所示。

表1 响应面实验因素水平编码表Table 1 Coded variables and their coded levels in response surface analysis

1.2.4 数据分析 实验数据用Design Expert 8.0软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 响应面实验设计及结果

采用响应面法对提取工艺参数进行三因素三水平实验设计，具体实验设计及结果如表2所示。

表2 响应面实验方案设计及结果Table 2 Experimental design and corresponding results for response surface analysis

2.2 回归方程的建立与检验

利用Design Expert软件对表2中数据进行二次多元回归拟合，得到南昆山毛叶茶花色苷提取量预测值对编码自变量A、B和C的二次多项回归方程：

对上述回归模型进行方差分析（见表3），结果表明，模型是显著的（p＜0.0001），回归模型的决定系数为0.9887，说明该模型能够解释98.87%的变化，因此可用此模型对南昆山毛叶茶紫芽花色苷提取量进行分析和预测，对实践具有指导意义。

2.3 各因素影响程度和因素间交互作用分析

由表3的方差分析结果可知，模型的一次项对南昆山毛叶茶紫芽花色苷提取的线性效应极显著，二次项A2、C2对南昆山毛叶茶花色苷提取的曲面效应极显著，B2项对南昆山毛叶茶花色苷提取的曲面效应不显著，交互项BC交互效应较显著，交互项AB、AC交互效应不显著，各因素对紫芽花色苷提取量的影响从大到小依次为提取时间、超声功率、料液比。

表3 响应面试验结果的方差分析Table 3 Analysis variance of the constructed regression equation

超声功率和超声时间对花色苷提取量的影响响应曲面见图1。由图1可知，提取时间与超声功率的交互作用显著，在料液比为1∶30，超声功率为90W时，要得到较高含量的花色苷，提取时间要大于25min，而当超声功率为150W时，提取时间只需20min。这表明在本实验水平范围内，适当提高超声功率有利于花色苷的溶出并缩短提取时间。

图1 超声功率和超声时间对花色苷提取量的影响响应曲面Fig.1 Response surface maps of the changes of anthocyanins with ultrasonic power and time

超声功率和料液比对花色苷提取量的影响见图2。由图2可知，在提取时间为20min时，超声功率与料液比对南昆山毛叶茶紫芽花色苷提取量的交互作用不显著。在料液比一定的情况下，紫芽花色苷的提取量含量先随着超声功率的增大而增加，当功率大于150W时，继续增大超声功率，提取量下降。当超声功率一定时，花色苷提取量随料液比增大呈先增加后降低的趋势，过高的超声功率会导致花色苷的分解，造成损失。因此，当料液比、提取时间和超声功率合理搭配时才能获得较好的提取效果。

图2 超声功率和料液比对花色苷提取量的影响响应曲面Fig.2 Response surface maps of the changes of anthocyanins with ultrasonic power and solid-liquid ratio

料液比和超声时间对花色苷提取量的影响响应曲面见图3。由图3可知，在本实验水平范围内，在超声功率为150W时，提取时间与料液比对南昆山毛叶茶紫芽花色苷提取量的交互作用不显著。在一定的料液比范围内，随着料液比的增大，花色苷的提取量增加，料液比超过一定范围后，花色苷的提取量反而下降。当料液比一定时，花色苷提取量随着超声时间的增加而增大。当提取时间一定时，适当加大料液比，能提高紫芽花色苷的提取量。

图3 料液比和超声时间对花色苷提取量的影响响应曲面Fig.3 Response surface maps of the changes of anthocyanins with time and ultrasonic power

2.4 工艺参数的优化及验证

通过对南昆山毛叶茶紫芽花色苷提取量的二次项数学模型解逆矩阵，得出南昆山毛叶茶紫芽中花色苷最优组合方案的提取条件为：料液比1∶33（g/mL），超声功率158W，超声时间25min。按最优组合方案进行验证实验3次，由表4验证性实验可知，该条件下的最大提取含量预测值为7.876mg/g，在最优条件下，验证花色苷提取量为8.092mg/g，与理论预测值的相对误差为2.7%。在此条件下的花色苷提取量比单因素得出的最佳提取条件下的产量高出6.03%。说明基于响应面法所得优化工艺参数可靠，具有实用价值。

表4 验证试验结果Table 4 Verifying test results

3 结论与讨论

本实验曾对提取溶剂浓度、超声提取温度、超声功率、提取时间、料液比等单因素进行考察，结果发现，甲醇提取效果优于乙醇，甲醇浓度增大有利于南昆山毛叶茶紫芽花色苷的提取，而且加入少量盐酸有利于花色苷的稳定，但盐酸浓度较大时，浓缩蒸发时浓度过高，会降解花色苷，不利于提取，因此选用1%盐酸甲醇作为提取溶剂。最终确定超声功率、提取时间、料液比作为响应面设计实验的考察因素。由于花色苷对高温和光照较为敏感，因此提取过程适宜在室温下避光进行。

本实验采用响应面分析法进行南昆山毛叶茶紫芽花色苷提取工艺的研究，三因素对花色苷提取含量的影响程度大小依次为提取时间、超声功率、料液比，确定超声波提取的最佳工艺条件为料液比1∶33（g/mL），超声功率158W，超声时间25min，在该优化条件下，花色苷提取量为8.092mg/g。该工艺提取得量高、操作简便，为南昆山毛叶茶紫芽花色苷的提取提供了实验依据。

[1]李斌，陈国本，陈娟，等.茶树天然无咖啡碱珍稀种质资源的研究[J].广东茶叶，2000（4）：6-10.

[2]叶创新，兴新强，袁长春，等.无咖啡因茶树新资源可可茶研究综述[J].广东农业科学，2001（2）：12-15.

[3]文海涛.南昆山毛叶茶天然低咖啡碱代谢分子机理研究[D].广州：华南农业大学，2008.

[4]萧力争，苏晓倩，李勤，等.紫芽品种茶树芽叶多酚类物质组成特征[J].湖南农业大学学报：自然科学版，2008，34（1）：77-79.

[5]谭胜兵.超声波技术在天然产物提取中的应用[J].食品工程，2007（2）：47-50.

[6]黄易欢.茶学实验技术[M].中国农业出版社，1995：125-126.

Study on optimizing conditions for anthocyanins extraction from Camellia ptilophylla chang

CHEN Qiong，CHEN Zhong-zheng，LU Rui-qiong，LI Bin*
（College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China）

In this experiment，optimization for anthocyanins extraction from purple leaves of Camellia ptilophylla chang was investigated using response surface methodology.The optimization strategy used was a threefactor three-level quadratic regression rotary combination design.The importance of three process parameters affecting extraction yield of anthocyanins in the order from highest to lowest was：ultrasonic treatment time，ultrasonic power，liquid-to-solid ratio.Ultrasonic treatment time of 25min，ultrasonic power 158W，liquid-tosolid ratio 1∶33（g/mL）were found optimum for anthocyanins extraction from Camellia ptilophylla chang.Under the optimum technology，the extraction of anthocyanins was 8.092mg/g.

Camellia ptilophylla chang；anthocyanins；extraction；response surface methodology

TS272

B

1002-0306（2012）22-0309-03

南昆山毛叶茶（Camellia ptilophylla chang）是20世纪80年代初，中山大学著名植物分类学家张宏达教授在中国广东境内发现的一种天然无或低咖啡碱的茶树品种资源[1-2]。该茶树体内生物碱的组成由3%～6%的可可碱替代了3%～5%的咖啡碱，在药理和生理功能上，避免了咖啡碱引起的不适症状，具有强心，保护缺氧心肌，提高机体动态耐力，抗肿瘤等特殊的功能活性，是珍稀的天然茶树品种资源[2]。除了特殊的生物碱代谢模式外，南昆山毛叶茶红紫色芽叶发生率高达60%～70%，花色苷含量远高于黄绿色芽叶[3]。在传统的茶叶加工中，紫色芽叶由于滋味苦涩、色泽深暗等不良品质被剔除[4]。然而，随着植物花色苷在抗炎、调节血脂、改善胰岛素抵抗、抗肿瘤等一系列生物活性研究的不断深入，茶叶紫色芽叶的研究开始受到关注。超声波辅助提取技术与传统的浸提法相比，大大缩短了提取时间，提高了提取效率，而且不会改变被浸泡的化学成分的结构和性质，在提取花色苷类热敏性物质时显示出优越的性能[5]。本研究拟采用响应面法优化超声波辅助提取南昆山毛叶茶紫芽花色苷的工艺参数，旨在为南昆山毛叶茶这一特色种质资源的深入研究及开发利用奠定技术基础。

2012-08-17 *通讯联系人

陈琼（1974-），女，在读博士，研究方向：食品生物技术。

现代农业产业技术体系建设专项资金资助（CARS-23）。