超声波辅助提取石阡苔茶多糖工艺的优化

陈仕学+王岚+代鸣+王一帆+杨芳

摘要：为了研究超声波辅助提取石阡苔茶[Camellia sinensis （L.） O. Ktze.]多糖的最佳提取工艺，采用单因素和正交试验进行研究，得到了提取石阡苔茶多糖的最佳工艺条件为乙醇体积分数40%，超声功率100 W，浸提时间30 min，料液比1∶40 （g∶mL）。此条件下多糖的平均提取率为4.92%，RSD为0.42%。可见，超声波辅助提取法缩短了浸提时间，节约了材料，提高了石阡苔茶多糖的提取率。

关键词：苔茶[Camellia sinensis （L.） O. Ktze.]；多糖；超声波辅助法；提取率；工艺优化

中图分类号： TQ461 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）15-3609-04

Optimizing the Polysaccharide Extraction Process from Shiqian Moss Tea by Ultrasonic-assisted Method

CHEN Shi-xue，WANG Lan，DAI Ming，WANG Yi-fan，YANG Fang

（Bioscience and Chemistry Department， Tongren University/Key Laboratory of Special Animal and Plant Resource in Fanjing Mountain

/The Search Center of the Conservation and Utilization of Wildlife Resources in Fanjing Mountain，

Tongren 554300， Guizhou， China）

Abstract：The optimal extraction process of polysaccharide from Shiqian Moss Tea[Camellia sinensis （L.） O. Ktze.] was studied with the ultrasonic-assisted method. The single factor and the orthogonal test were adopted. The results showed that its optimal conditions were 40% ethanol， 100 W ultrasonic power， 30 minutes ultrasonic digestion time and 1∶40（g∶mL） solid-liquid ratio. Under these conditions，the avarage extraction rate of the polysaccharide was 4.92% and that of RSD was 0.42%. The ultrasonic-assisted method can greatly shorten the extraction time， save the materials and enhance the extraction rate of Shiqian Moss Teas polysaccharides.

Key words： Moss tea[Camellia sinensis（L.） O. Ktze.]；polysaccharides； ultrasonic-assisted method； extraction rate； process optimization

收稿日期：2014-01-20

基金项目：铜仁市科技计划项目[铜市科研（2012）63号-23]；贵州省教育厅特色实验室建设项目[黔教合KY（2011）232]；贵州省高等学校重点

支持学科项目[黔教合重点支持学科字（2011）232]

作者简介：陈仕学（1976-），女，贵州铜仁人，副教授，硕士，主要从事生化分离及天然产物研究，（电话）13765657367（电子信箱）chenshixue01@163.com。

石阡苔茶[Camellia sinensis （L.） O. Ktze.]是贵州省石阡县当地茶农长期栽培选育形成的一个地方品种，母树属古茶树系列。茶叶中含有多种有益人体健康的有效成分，主要为咖啡碱、茶多酚、茶多糖等[1，2]。多糖是继茶多酚后从茶叶中提取出来的，具有多种生物活性、组分复杂的天然活性物质[3]。具有增强免疫力、降血脂、降血糖、抗辐射等功效，广泛应用于食品、医药、保健等领域[4，5]。目前，关于石阡苔茶的研究主要有成分的分析、茶多酚的提取，而对石阡苔茶多糖的提取研究未见报道。提取多糖的方法较多，有碱提法、水提法、微波法、酶提法和超声波辅助提取法等。与常规提取法相比，超声波辅助提取可缩短提取时间，提高提取效率[6]。因此，本研究采取超声波辅助提取法，对石阡苔茶多糖的提取工艺进行研究，优化工艺参数，为进一步开发利用本地茶叶及后续研究提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

石阡苔茶购于石阡苔茶专卖店，烘干，乙酸乙酯浸泡3.5 h脱脂，用水冲洗至无味，60 ℃烘干备用。

1.2 试剂和仪器

试剂：葡萄糖（天津市恒兴化学试剂制造有限公司）；5%苯酚（称取苯酚100 g，加铝片0.1 g和NaHCO3 0.05 g蒸馏，收集182 ℃馏分。称取该馏分5 g，加水100 mL溶解，置于棕色瓶内放在冰箱备用）[7]；浓硫酸（遵义师范学院化工试剂厂）；无水乙醇（天津市富宇精细化工有限公司）；以上试剂均为国产分析纯，水均为去离子水。endprint

仪器： T6新世纪型紫外分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）；SG5200HPT型台式超声波清洗器（上海冠特超声仪器有限公司）；HH-S6型电热恒温水浴锅（北京科伟永兴仪器有限公司）；小型高速粉碎机；101-3型电热鼓风干燥箱（北京科伟永兴仪器有限公司）；SHZ-D（Ⅲ）型循环水式真空泵（巩义市予华仪器有限责任公司）；AR124CN型电子天平（奥豪斯仪器上海有限公司）；80-2型离心沉淀机（江苏金坛市中大仪器厂）。

1.3 方法

选材 →脱脂 →烘干 →粉碎 →过筛 →超声浸提

→抽滤 →脱蛋白（氯仿∶正丁醇=3∶1） →离心取上清液 →活性炭脱色→抽滤 →定容 →测定吸光度[8]。

1.3.1 样品溶液的制备 准确称取茶粉1.000 0 g，置于100 mL锥形瓶中，加入一定量乙醇，用超声波辅助法提取一定时间，在常温下真空抽滤，取滤液用氯仿-正丁醇混合液脱蛋白，3 000 r/min离心20 min取上清液，活性炭脱色，过滤，滤液定容备用。

1.3.2 葡萄糖标准溶液配制 准确称取经105 ℃干燥至恒重的葡萄糖20 mg，加去离子水溶解，定容至200 mL， 即可得到浓度为0.1 mg/mL的葡萄糖标准溶液。准确吸取0.1 mg/mL的葡萄糖标准溶液0.05、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8 mL分别置于20 mL试管中，用去离子水补足至2.0 mL，然后加入1.0 mL 5%苯酚，在冰浴中加入浓硫酸6.0 mL，摇匀，置于沸水浴中加热20 min，立即转入冷水浴冷却至室温。以去离子水为空白，用分光光度计在490 nm处测其OD值。以葡萄糖含量为横坐标，吸光度为纵坐标制作标准曲线[9]。进行3次平行试验，求平均值，根据回归方程计算茶多糖的提取率。计算公式如下：

提取率=[（A-0.001）/15.39×V/M/1 000]×100%

式中，A为吸光度；M为称取的茶粉重量（g），V 为浸提液体积（mL）。

1.3.3 单因素试验 分别准确称取过60目筛干燥茶粉1.000 0 g，以乙醇为浸提剂进行以下单因素试验[10，11]。料液比（茶粉∶乙醇）1∶35、1∶40、1∶45、1∶50、1∶55（m∶V，g∶mL；下同）；乙醇体积分数35%、40%、45%、50%、55%；浸提时间10、20、30、40、50、60 min；超声功率60、80、100、120、140 W。

1.3.4 正交试验 为了确定在提取过程中各因素影响的大小，对超声波提取石阡苔茶多糖的4个单因素，即乙醇体积分数（A）、浸提时间（B）、超声功率（C）和料液比（D），采用L9（34）进行正交试验，得出超声波辅助提取茶多糖的最佳工艺参数。正交试验因素和水平见表1。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 16.0 软件进行数据处理和图表绘制。

2 结果与分析

2.1 葡萄糖标准曲线的绘制

以葡萄糖含量为横坐标，吸光度为纵坐标制作标准曲线。葡萄糖标准曲线如图1所示，得到的回归方程为Y=15.39X+0.001，R2=0.999。

2.2 单因素试验结果

2.2.1 料液比对石阡苔茶多糖提取率的影响 由图2可知，随着料液比中乙醇用量的增加，石阡苔茶多糖提取率呈上升趋势，当料液比为1∶45时， 多糖提取率达到最大，之后随着料液比中乙醇用量的继续增加，多糖提取率反而下降。这可能是多糖的溶出量已达到平衡，过多的溶剂会造成多糖的损失。故选择1∶45为最佳料液比。

2.2.2 乙醇体积分数对石阡苔茶多糖提取率的影响 由图3可知，当乙醇体积分数较小时，石阡苔茶多糖提取率较低，当乙醇体积分数为40%时，多糖提取率达到最大。之后随着乙醇体积分数的增加，多糖提取率呈下降趋势。这是因为随着乙醇体积分数的增加，茶多糖的溶解度增加，当乙醇体积分数超过40%时，由于溶液极性增强导致茶多糖的溶解度开始下降。故选择40%乙醇为宜。

2.2.3 浸提时间对石阡苔茶多糖提取率的影响 由图4可知，随着浸提时间的延长，石阡苔茶多糖提取率逐渐增大，当浸提时间为30 min时，多糖提取率达到最大。之后随着浸提时间的延长，多糖提取率有所下降。这可能是由于浸提时间太短多糖提取不充分，浸提时间太长，又导致多糖降解。故选择30 min为最佳浸提时间。

2.2.4 超声功率对石阡苔茶多糖提取率的影响 由图5可知，当超声功率较低时，随着超声功率的增大，石阡苔茶多糖提取率逐渐增加，当超声功率为100 W时，多糖提取率达到最大。以后随着超声功率的增大，提取率开始下降，可能由于超声波功率过高，多糖会发生降解作用。故选择100 W为最佳超声功率。

2.3 正交试验结果

由表2极差分析结果可知，4个因素对石阡苔茶多糖提取率的影响依次为：乙醇体积分数、超声功率、浸提时间、料液比。正交优化条件为A2B2C2D1，即乙醇体积分数为40%、超声功率为100 W、浸提时间为30 min、料液比为1∶40。

2.4 验证性试验

为了考察上述工艺的稳定性，按超声波辅助提取石阡苔茶多糖的最佳工艺条件进行验证试验，5次重复。结果表明，在此工艺条件下，得到的石阡苔茶多糖提取率分别为4.90%、4.95%、4.91%、4.92%、4.90%，平均提取率为4.92%，优于正交试验中各组合，RSD为0.42%，说明该工艺稳定、可行。

2.5 常规提取法与超声波提取法效果比较

在最佳工艺条件下，将常规提取法与超声波提取法的效果进行比较，结果见表3。由表3可知，在各自的最佳提取工艺的条件下提取石阡苔茶多糖，结果表明，2种方法提取所需的乙醇体积分数相同，均为40%；浸提时间、料液比和提取率均有所不同，常规提取法所需的时间长、料液比大，超声波法所需时间较短。因此，提取石阡苔茶多糖时最好选用超声波法，可缩短时间、节省材料。endprint

3 结论

通过单因素和正交试验，采用超声波辅助法对石阡苔茶多糖的提取工艺进行研究，并用苯酚-硫酸法[12，13]，通过回归方程计算多糖提取率，表明超声波辅助提取的最佳工艺条件为A2B2C2D1，即乙醇体积分数40%，浸提时间30 min，超声功率100 W，料液比1∶40， 在此工艺条件下，得到的多糖平均提取率为4.92%，RSD为0.42%，与常规方法比较，该提取工艺稳定、重复性良好、耗时较短、提取率高，可以广泛用于工业上石阡苔茶多糖的生产。

参考文献：

[1] 鲁道旺，沈正雄，李 鑫，等.石阡苔茶茶多酚醇提工艺的优化[J].贵州农业科学，2012，40（1）：132-134.

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[13] 浦跃武，王金全.超声波提取玛咖多糖的工艺研究[J].食品科技，2010，35（3）：174-177.endprint

3 结论

通过单因素和正交试验，采用超声波辅助法对石阡苔茶多糖的提取工艺进行研究，并用苯酚-硫酸法[12，13]，通过回归方程计算多糖提取率，表明超声波辅助提取的最佳工艺条件为A2B2C2D1，即乙醇体积分数40%，浸提时间30 min，超声功率100 W，料液比1∶40， 在此工艺条件下，得到的多糖平均提取率为4.92%，RSD为0.42%，与常规方法比较，该提取工艺稳定、重复性良好、耗时较短、提取率高，可以广泛用于工业上石阡苔茶多糖的生产。

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3 结论

通过单因素和正交试验，采用超声波辅助法对石阡苔茶多糖的提取工艺进行研究，并用苯酚-硫酸法[12，13]，通过回归方程计算多糖提取率，表明超声波辅助提取的最佳工艺条件为A2B2C2D1，即乙醇体积分数40%，浸提时间30 min，超声功率100 W，料液比1∶40， 在此工艺条件下，得到的多糖平均提取率为4.92%，RSD为0.42%，与常规方法比较，该提取工艺稳定、重复性良好、耗时较短、提取率高，可以广泛用于工业上石阡苔茶多糖的生产。

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[13] 浦跃武，王金全.超声波提取玛咖多糖的工艺研究[J].食品科技，2010，35（3）：174-177.endprint