从残次茶中制备茶多酚的关键技术研究

李 甜，朱新荣，田童童，张 建

（石河子大学食品学院，新疆石河子832000）

从残次茶中制备茶多酚的关键技术研究

李 甜，朱新荣，田童童，张 建*

（石河子大学食品学院，新疆石河子832000）

现今对残次茶的利用和茶多酚的提取工艺不完善，以至于造成残次茶的浪费。因此，研究从残次茶中提取茶多酚的关键技术是很有必要也很有意义的。试验以黑毛茶为原料，乙醇为提取溶剂，采用超声辅助提取的方法提取茶多酚，并通过响应面分析得到最佳工艺条件：超声功率70 W，乙醇体积分数70%，浸提温度65℃，浸提时间30 min，料液比1∶25（g∶mL）。在此条件下，茶多酚提取率为7.44%。

残次茶；黑茶；提取；茶多酚

茶叶的提取物具有降血糖、降血脂、抗癌、抗衰老、抗辐射等诸多保健作用，这与茶叶中的有效功能性成分密不可分[1-2]。茶多酚作为茶叶中最主要的功能性成分，是由30多种含酚基的物质组成，其中以儿茶素最为重要[3]。目前已发现茶多酚中主要有6种儿茶素单体化合物，其中表没食子儿茶素没食子酸酯含量最高[4-5]。

茶多酚是一种新型的天然抗氧化剂，具有抗肿瘤、抗衰老、去脂减肥，降低血糖、血脂和胆固醇及抑制艾滋病病毒的作用，还能清除体内过剩的自由基、阻止脂质过氧化、提高机体免疫力、延缓衰老[6-7]。同时，茶多酚还有抑制细菌生长、防止食物腐败变质、消除异臭、水溶性强等特征，因此，在食品、油脂、保健、医药、日化、精细化工等领域都有广泛的应用[8]。

目前国内外茶多酚粗品的提取的方法主要有：溶剂萃取法、离子沉淀法、树脂吸附分离法、超临界流体萃取法、超声波浸提方法、微波浸提法等[9-16]。而现今对残次茶的利用和茶多酚的提取工艺不完善，以至于造成残次茶的浪费。因此，研究从残次茶中提取茶多酚的关键技术是很有必要的，也是很有意义的。

本试验用乙醇为提取溶剂，结合超声浸提技术，利用单因素和响应面分析的方法，从乙醇体积分数、浸提温度、浸提时间和料液比这4个因素来分析得到最佳提取工艺，为进一步开发和利用残次茶以及茶多酚提供参考和依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黑茶：某茶吧回收；无水乙醇：天津登科化学试剂有限公司；酒石酸钾钠：天津市河东区红岩试剂厂；硫酸亚铁：天津市致远化学试剂有限公司；磷酸氢二钠、磷酸二氢钾：廊坊龙兴化工有限公司。

1.2 仪器与设备

FA2004电子天平：上海第二天平仪器厂；VP30 labtech真空收率泵：北京中西远大科技有限公司；KQ-200VDE型超声清洗仪：昆山市超声仪器有限公司；UVmini-1024紫外分光光度仪：岛津仪器（苏州）有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 茶多酚提取

残次茶（低档黑茶）干燥粉碎过60目筛，放置阴凉干燥处备用。称取2.0 g处理过的残次茶于250 mL锥形瓶中，分别调整不同的乙醇体积分数、浸提温度、浸提时间和料液比，在超声波的辅助条件下进行单因素试验。浸提完毕后，立即趁热减压过滤。滤液移入500 mL容量瓶中，残渣用50 mL相同体积分数乙醇溶液洗涤2～3次，并将滤液滤入容量瓶中。冷却后，定容至500 mL[17]。

1.3.2 茶多酚提取率测定

采用酒石酸亚铁比色法测定茶多酚：准确吸取试液1 mL，注入25 mL量瓶中，加水4 mL和酒石酸亚铁溶液（酒石酸亚铁溶液：称取1.0 g硫酸亚铁和5.0 g酒石酸钾钠，用水溶解并定容至1 L）5 mL，充分混合，再加磷酸盐缓冲液（pH 7.5）至刻度，用1 cm比色皿，在波长540 nm处，以试剂空白溶液（不加试液，其他同上述分析溶液的配制过程）作为参比，测定吸光度值，茶叶中茶多酚的提取率以干质量分数表示，按下式计算：

式中：L1为试液的总量，mL；L2为测定时的用液量，mL；M为试样烘干水分后的质量，g；A为试样的吸光度值；1.957为用1 cm的比色皿，当A值等于0.5时，每毫升萃取液中所含有的茶多酚相当于1.957 mg[18]。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 乙醇体积分数对茶多酚提取率的影响

称取2.0 g黑茶于250 mL锥形瓶中，采用料液比1∶25（g∶mL），浸提温度为60℃，浸提时间为20 min，乙醇体积分数分别为30%、40%、50%、60%、70%进行试验，每组进行3次平行试验，其试验结果如图1所示。

由图1可知，当乙醇体积分数升高时，茶多酚的提取率先增加后减少。这可能是由于茶多酚溶于乙醇，随着乙醇体积分数不断增大时，茶多酚的溶解度也随之增大，当乙醇体积分数为60%时，饱和度达到了最大；而当乙醇体积分数＞60%时，可能是由于茶多酚在高浓度的乙醇中发生氧化和分解，造成提取率的下降。因此在本试验中选择60%作为最佳乙醇体积分数。

2.1.2 浸提温度对茶多酚提取率的影响

称取2.0 g黑茶于250 mL锥形瓶中，采用料液比1∶25（g∶mL），乙醇溶液体积分数为60%，浸提时间为20 min，浸提温度分别为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃进行试验，每组进行3次平行试验，其试验结果如图2所示。

由图2可知，茶多酚的提取率随着浸提温度升高呈先上升后下降的趋势。这种现象的原因可能是随着温度的升高，有助于茶多酚的溶解，提取率随之增加；但温度继续升高时，由于茶多酚长时间处于温度较高的环境中，且在空气中暴露时间过长而变得不稳定，使茶多酚被氧化或降解，所以导致提取率的逐渐下降。当浸提温度为60℃时，茶多酚的提取率最大。当温度继续升高时，随浸提温度的上升，茶多酚提取率却下降。所以，茶多酚的浸提温度不能过高，本试验中选择60℃作为最佳浸提温度[19]。

2.1.3 浸提时间对茶多酚提取率的影响

称取2.0 g黑茶于250 mL锥形瓶中，采用料液比1∶25（g∶mL），浸提温度为60℃，乙醇溶液体积分数为60%，浸提时间分别为10 min、15 min、20 min、25 min、30 min进行试验，每组进行3次平行试验，其试验结果如图3所示。

由图3可知，前25 min，随着浸提时间的延长，茶多酚提取率不断增加。当浸提时间为25 min时，茶多酚的提取率最大。超过25 min后，茶多酚提取率逐渐下降。这可能是由于浸提时间太短，茶多酚的抽提不充分，但是随着浸提时间的增长，有效提取成分的溶解度不断增加，而随着浸提时间的增加，逐渐达到饱和，传质的推动力则在减小，而茶叶中的其他成分也可能会被提取出来，则影响到了茶多酚的提取。因此浸提时间不宜过长，本试验选择25 min作为最佳浸提时间。

2.1.4 料液比对茶多酚提取率的影响

称取2.0 g黑茶于250 mL锥形瓶中，浸提温度为60℃，浸提时间为20 min，乙醇溶液浓度为60%，料液比分别为1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35（g∶mL）进行试验，每组进行3次平行试验，其试验结果如图4所示。

由图4可知，随料液比不断增加，茶多酚提取率不断增加。当料液比为1∶25（g∶mL）时，茶多酚的提取率最大；之后随料液比增加，茶多酚提取率下降。这可能是因为料液比增大时，会使茶多酚的分解速度变大，导致提取率的下降，并且溶剂量太大会给后期处理带来一定的难度，也会造成试剂不必要的浪费。因此，从茶多酚的提取率、节约试剂以及不需制造不必要的麻烦等方面来考虑，本试验中选择1∶25（g∶mL）作为最佳料液比。

2.2 响应面试验

2.2.1 响应面分析的因素和水平

根据单因素试验结果，选取乙醇体积分数（50%、60%、70%），浸提温度（50℃、60℃、70℃），浸提时间（20 min、25 min、30 min），料液比（1∶20、1∶25、1∶30）（g∶mL）作为自变量设计响应面分析试验，以茶多酚提取率（Y）为响应值。因素和水平见表1。

2.2.2 试验结果

根据Box-Behnken的中心组合的设计原理，4因素3水平的响应面分析试验点为29个，试验结果见表2。

利用Design expert软件对表2试验数据进行二次多项回归拟合。各试验因子对响应值的影响可用以下函数表示：

2.2.3 试验设计方差分析及模型检验

模型的方差分析和可信度分析结果见表3和表4。

由表3可知，模型的P＜0.000 1即模型极显著，模型失拟项P值为0.098 6＞0.05，即模型失拟项不显著，说明模型拟合度良好。由方差分析可以看出，浸提温度和料液比对提取率的影响极显著，乙醇体积分数和浸提时间对提取率的影响显著，则提取率影响效果排序为浸提温度＞料液比＞浸提时间＞乙醇体积分数。

模型可信度分析统计检验结果（表4）显示，复相关系数R2=0.983 0，说明模型相关性良好，校正决定系数AdjR2= 0.965 9，表明96.59%的试验数据的变异性可用此回归模型来解释。通常情况下变异系数（coefficient of variation，CV）越低，试验的可信度和精确度越高，CV值等于2.31%，表示试验的可信度和精确度较高；精密度是有效信号与噪声的比值（信噪比），高于4.0即可视为合理，本模型精密度达到26.757，说明模型可用于预测。

2.2.4 试验模型及分析

根据回归模型做出相应的响应曲面图见图5。

从图5可以看出，在每组交互作用的作用下，茶多酚的提取率均有最大值，因此说明各组交互作用均对茶多酚的提取率有影响。

2.2.5 模型预测及验证试验

通过对模型进行求导和解逆矩阵，可以得到模型的极值点，在乙醇体积分数70%，浸提温度65.19℃，浸提时间27.55 min，料液比1∶26.03（g∶mL）条件下，模型预测的最大响应值为7.38%。根据模型预测条件，结合试验条件的可行性进行验证试验。在乙醇体积分数70%，浸提温度65℃，浸提时间30 min，料液比1∶25（g∶mL）条件下，提取率为7.44%。试验值与理论预测值较近，说明模型可以预测一定范围内茶多酚提取的最优条件。

3 结论

本试验以乙醇为溶剂浸提黑茶中的茶多酚，先进行单因素试验，再根据单因素试验结果，每个因素选择3个水平进行响应面分析试验，根据单因素试验和响应面分析试验结果得出茶多酚提取的最佳条件为乙醇体积分数70%，浸提温度65℃，浸提时间30 min，料液比1∶25（g∶mL），在此条件下茶多酚提取率为7.44%。

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Key technology of tea polyphenols extraction from defective tea

LI Tian,ZHU Xinrong,TIAN Tongtong,ZHANG Jian*
(College of Food Science,Shihezi University,Shihezi 832000,China)

Nowadays,the extraction processes of tea polyphenols are not perfect,which leads to prodigious waste of defective tea.Accordingly,the study of the key technology of tea polyphenols extraction from defective tea is of great significance.Using raw dark green tea as raw material,and alcohol as solvent,the tea polyphenols were extracted by ultrasonic-assisted extraction using response surface analysis.At the condition of ultrasonic power 70 W,the optimum technology conditions were ethanol concentration 70%,temperature 65℃,time 30 min,solid to liquid ratio 1:25(g:ml). Under this condition,the extraction rate of tea polyphenols was 7.44%.

defective tea;dark tea;extraction;tea polyphenols

TS202.3

A

0254-5071（2015）06-0094-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.06.021

2015-05-04

石河子大学青年骨干教师培训（3152SPXY01027）

李甜（1991-），女，硕士研究生，研究方向为食品工程。

*通讯作者：张建（1979-），男，副教授，博士，研究方向为食品生物化学。