绿茶中茶多酚提取工艺的优化

（辽宁石油化工大学，辽宁抚顺113001）

茶是我国传统饮料，先人很早就发现了茶的优点，并开始利用，陆羽的《茶经》记载：“茶之为饮，发乎神农氏，闻于周鲁公”。随着茶文化的传播，越来越多的国内外学者对茶叶的有效成分进行了深入的研究。茶多酚是茶叶的主要有效成分，其主要化学成分为儿茶素（黄烷醇）、黄酮及黄酮醇、花青素、聚合酚、酚酸及缩酚酸等。茶多酚是一种很好的天然抗氧化剂，能清除有害自由基，阻断脂质的过氧化过程，提高人体内酶的活性，具有抗突变、抗癌等功效，广泛应用于食品、油脂、保健、医药、日化、精细化工等领域。

我国茶叶生产消费量巨大，若能从生产过程产生的废料及陈茶中有效提取出茶多酚，经济效益将十分可观。为此，作者采用有机溶剂提取绿茶中的茶多酚，并对提取工艺进行了优化，拟为绿茶的综合利用及茶多酚提取方法的完善［1－2］提供帮助。

1 实验

1.1 材料、试剂与仪器

绿茶，市售。

无水乙醇，蒸馏水，Na2CO3，CaCl2，酒石酸亚铁溶液，磷酸缓冲溶液（pH 值7.5）。所用试剂均为分析纯。

加热套、YXYQ 型循环水式多用真空泵，山东城华鲁电热仪器有限公司；CS101型电热鼓风干燥箱，重庆设备厂；FA224型分析天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；酸度计－pH 测定仪，江苏大地自动化仪器厂；UV－7502PC型紫外分光光度仪，上海仪电物理光学仪器有限公司；减压蒸馏装置、回流装置，自制。

1.2 方法

1.2.1 绿茶中茶多酚的提取

将茶叶洗净、烘干、粉碎，过30目筛。以乙醇水溶液作为提取溶剂，在一定料液比、一定温度下提取一定时间，过滤，滤液减压回收乙醇，浓缩液即为茶多酚提取液。

1.2.2 茶多酚提取液的沉淀

取茶多酚提取液，加入一定量的CaCl2，待溶解均匀后，用1 mol·L－1的Na2CO3溶液调节pH 值，过滤，抽提，得到茶多酚和钙盐沉淀。

1.2.3 提取条件及沉淀条件的优化

首先以茶多酚提取率为考核指标，以提取温度、提取次数、乙醇体积分数、提取时间、料液比为考察因素进行正交实验，确定最优提取条件；然后考察pH 值和CaCl2添加量对沉淀的影响，确定最优的沉淀条件。

1.3 茶多酚含量的测定

参照GB／T 8313－2002［3］，用紫外分光光度法测定茶多酚含量。测定原理：茶多酚与亚铁离子在溶液中会形成蓝紫色的络合物，利用该络合物的吸光性来测定茶多酚含量。

2 结果与讨论

2.1 提取条件的优化

采用正交实验优化绿茶中茶多酚的提取条件。正交实验因素与水平见表1，结果与分析见表2。

表1 正交实验因素与水平Tab.1 Factors and levels of orthogonal experiment

由表2可知，各因素对茶多酚提取率的影响大小依次为C＞B＞E＞A＞D，最优条件为A3B3C4D3E3，即：提取温度70 ℃、提取3次、每次40min、乙醇体积分数65%、料液比1∶20（g∶mL，下同）。各因素对茶多酚提取率的影响效应曲线见图1。

由图1可以看出：

（1）提取温度升高，有利于茶多酚的提取。但茶多酚为多羟基酚类物质，热稳定性不好，高温下易氧化，造成损失。从图1a可看出，提取温度从60 ℃升高到70 ℃，提取率显著上升，超过70 ℃后，提取率略微下降。综合考虑提取时间和能耗，提取温度以70 ℃为宜。

表2 正交实验的结果与分析Tab.2 Results and analysis of orthogonal experiment

图1 各因素对茶多酚提取率的影响Fig.1 Effects of different factors on extraction rate of tea polyphenols

（2）在一定范围内，随着提取次数的增加，茶多酚提取率上升。从图1b可看出，提取3次的提取率达到最高；继续提取，由于茶多酚含量低、提取液体积增大，加上过滤浓缩操作中造成的损失，茶多酚提取率反而下降。因此，提取次数以3次为宜。

（3）茶多酚是白色无定形粉末，在水、乙醇、甲醇、丙酮和乙酸等溶剂中溶解度较高，不溶于氯仿。选择乙醇作为茶多酚的提取溶剂，提高乙醇体积分数可以提高茶多酚的提取率。从图1c可看出，当乙醇体积分数为65%时，提取率最高。

（4）在一定范围内，随着提取时间的延长，茶多酚提取率上升。但茶多酚热稳定性不好，提取时间过长，易发生氧化，导致提取率下降。从图1d可看出，在提取40min时提取率达到最高，继续延长提取时间，茶多酚提取率反而下降。因此，提取时间以40 min 为宜。

（5）从图1e可看出，减小料液比，即增加提取溶剂用量有利于提取出更多的茶多酚；但料液比达到1∶20后，继续增加提取溶剂用量，提取率反而下降。因此，料液比以1∶20为宜。

2.2 沉淀条件的优化

2.2.1 pH 值对沉淀的影响

茶多酚可与金属盐作用生成络合物形成沉淀，该络合物的生成受pH 值的影响。理论上最佳pH 值为8.5，但由于茶多酚在碱性条件下易氧化，所以操作过程比较严格。pH 值对沉淀的影响见表3。

表3 pH 值对沉淀的影响Tab.3 Effect of pH value on precipitation

由表3可知：茶多酚含量（吸光度）随pH 值的升高先增加后减少，在pH 值为8.0 时，茶多酚含量最多。这是因为，当pH 值较低时，茶多酚钙盐沉淀量少，茶多酚含量相应较少；当pH 值升高时，沉淀量增加，茶多酚含量相应增加；但当pH 值继续升高时，氧化反应加剧，导致吸光度降低，茶多酚含量减少。因此，pH 值以8.0较为适宜。

2.2.2 CaCl2添加量对沉淀的影响（表4）

由表4可知，茶多酚含量（吸光度）随CaCl2添加量的增加先增加后减少，在CaCl2添加量为2.0g时，茶多酚含量最多。这是因为，CaCl2添加量较少，有部分茶多酚没有形成络合物沉淀；CaCl2添加量过多则对茶多酚的提纯有影响，使产品品质下降，且CaCl2添加量过多对pH 值也会产生一定影响。因此，CaCl2添加量以2.0g较为适宜。

表4 CaCl2 添加量对沉淀的影响Tab.4 Effect of CaCl2amount on precipitation

2.3 验证实验

在70 ℃、料液比为1∶20、乙醇体积分数为65%的条件下提取3次，每次40min，加入2.0g CaCl2，在pH 值为8.0条件下进行沉淀，茶多酚提取率可达到25.24%。

3 结论

采用有机溶剂提取绿茶中的茶多酚，通过正交实验确定最优提取工艺为：以体积分数为65%的乙醇为提取溶剂，在料液比为1∶20（g∶mL）、提取温度为70 ℃的条件下提取3次，每次40min，在提取液中加入2.0g CaCl2在pH 值为8.0时进行沉淀，茶多酚提取率可达到25.24%。有机溶剂提取与沉淀相结合提取绿茶中的茶多酚是一条有效途径，提取率较高，与文献［4－8］报道的微波及超声波提取法差距不大。该方法操作简单、成本低、提取率高，对工业生产具有一定指导意义。

［1］刘慧.绿茶及茶多酚药理作用研究进展［J］.安徽农业科学，2014，42（28）：9926－9927，9929.

［2］郭宇姝，张沂，朱新生.茶多酚的提取分离与含量测定方法进展［J］.解放军药学学报，2007，23（2）：121－124.

［3］GB／T 8313－2002，茶多酚测定［S］.

［4］何泊为，赵培城.龙井绿茶茶多酚提取工艺研究［J］.江苏调味副食品，2009，26（6）：11－14.

［5］何晓梅，曹伟.茶多酚超声波辅助提取工艺条件优化研究［J］.湖南农业科学，2009，（9）：111－113.

［6］邵云飞，傅力，许明君，等.速溶凤凰单丛茶超声波辅助浸提工艺优化［J］.食品与机械，2013，29（2）：113－116.

［7］邓雪，黄惠华.微波辅助萃取中茶多酚的传质机理和非热效应的初步研究［J］.现代食品科技，2011，27（6）：626－629.

［8］叶兆伟，李洵，李尽哲.信阳毛尖夏茶鲜叶中茶多酚的微波提取及抑菌活性［J］.贵州农业科学，2014，42（6）：164－167.