微波辅助提取茶叶黄酮的工艺研究

吕名秀，董雪茹，赵龙涛，强黎明，杨兴路

(河南工程学院材料与化学工程学院，河南郑州 450007)

微波辅助提取茶叶黄酮的工艺研究

吕名秀，董雪茹，赵龙涛，强黎明，杨兴路

(河南工程学院材料与化学工程学院，河南郑州 450007)

探索了茶叶中黄酮的微波辅助提取最佳工艺，并测定了茶叶黄酮抗氧化能力。结果表明，微波功率500 W，提取温度60℃，提取时间180 s，乙醇浓度70%为茶叶黄酮微波辅助提取的最佳工艺条件，此条件下，黄酮提取量为41.38 mg/g。

微波;茶叶;黄酮

0 前言

黄酮是一种天然产物，它可以预防并治疗心脑血管疾病、骨质疏松等疾病，具有抗衰老、抗癌、抗肿瘤、抗菌抗病毒、抗炎止痛、降血糖等药理作用，还具有免疫调节、抗氧化、抗辐射等生物活性［1-3］。黄酮可以减少自由基形成和清除自由基。目前研究黄酮的抗氧化活性就是以自由基的清除率作为评价指标［4-5］。黄酮还可作为“神造”的添加剂加入食物、化妆品中，可作为色素、抗氧化剂等。微波提取技术作为辅助手段被用来提取天然物中活性成分，是提高提取率的新方法之一。与常规方法相比，微波具有提取法更加简单易行、高效快速、零噪音、提取温度较低等特点［6-8］。

茶叶性凉，味甘苦，其中含有500多种物质。其中有机成分主要有有机酸、生物碱、黄酮。许多研究指出，茶叶含有与人体健康密切相关的物质，其中黄酮含量较高［9-10］。目前对茶叶黄酮的提取工艺研究罕见。本文采用单因素试验和正交试验优化了茶叶黄酮的微波提取工艺。这将为茶叶黄酮的提取及应用奠定了理论基础，有利于茶叶的综合开发利用。

1 材料与方法

1.1 实验药品与试剂

铁观音茶叶末，购于福建省安溪县宝隆茶业有限公司。芦丁标准品，南京苏朗医药科技开发有限公司。亚硝酸钠、无水乙醇、硝酸铝、氢氧化钠、三羟甲基氨基甲烷(Tris)、2，6-二叔丁基对甲基苯酚(BHT)、维生素C、邻二氮菲、七水合硫酸亚铁、盐酸、双氧水等均为分析纯试剂。

1.2 实验设备与仪器

XH-100A型电脑微波催化合成/萃取仪，北京祥鹄科技发展有限公司;电子天平CP114，奥豪斯仪器(上海)有限公司;UV-3600紫外可见近红外分光光度计，日本Shimadzu公司。

1.3 实验方法

1.3.1 原料处理

称取干燥后的铁观音茶叶于微型万能试样粉碎机粉碎至约160 μm(90目)后，密封，在干燥处保存。

1.3.2 芦丁标准曲线的绘制［11-12］

精密称取纯度为98%的芦丁标准品10.00 mg，置于10 mL容量瓶中，用60%乙醇溶解，然后用70%乙醇定容至刻度线，摇匀，得到芦丁标准溶液，浓度1.009 4 g/L。

精密移取芦丁标准溶液0、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60 mL于10 mL容量瓶中，加入60%的乙醇至2.0 mL，加入5%的NaNO2溶液0.4 mL，摇匀放置6min;然后加入10%的Al(NO3)3溶液0.4 mL，摇匀放置6 min;再加入5%的NaOH溶液4.0 mL;用70%的乙醇定容，摇匀放置10 min;分别在510 nm处测溶液的吸光度A。读数3次，测其平均值。

图1 芦丁标准曲线

1.3.3 微波辅助提取茶叶黄酮工艺

准确称取干燥的茶叶粉末2.000 0 g，室温下浸泡30 min，分别考察料液比、浸提时间、微波功率、乙醇浓度、浸提温度等五个因素对茶叶黄酮的微波辅助提取工艺的影响。所得提取液进行旋转蒸发，得到茶叶黄酮，定容100 mL，摇匀。以空白试液作为参比溶液，按照1.3.2中方法进行显色，测定溶液吸光度，根据图1芦丁标准曲线计算茶叶黄酮的提取量(mg/g)。

茶叶黄酮提取量计算如下:

式中:c，根据标准曲线得到的茶叶黄酮的质量浓度，mg/L;V，样品配置体积，0.1 L;D，样品稀释倍数;m(茶叶)，提取用的茶叶质量，g。

2 结果与讨论

2.1 浸提时间的影响

以70%的乙醇为溶剂，微波功率为500 W，料液比(质量体积比，g/mL，下同)1∶20，温度60℃下，考察不同浸提时间对茶叶黄酮提取量的影响，结果见图2。在30～210 s内，随着浸提时间的延长，茶叶黄酮的提取量呈现先增大后降低的趋势。当提取时间达到180 s时，黄酮提取量最大，随着时间的进一步延长，黄酮提取量下降。原因可能是随着时间的延长，溶出物增多，但微波提取时间太长，导致黄酮类物质分解，从而检测到的黄酮含量降低。因此选取180 s为茶叶黄酮的提取时间。

图2 浸提时间对茶叶黄酮提取量的影响

2.2 料液比的影响

以70%的乙醇为溶剂，微波功率为500 W，提取时间180 s，温度60℃下，考察不同料液比对茶叶黄酮提取量的影响，结果见图3。

图3 料液比对茶叶黄酮提取量的影响

固定茶叶2.0 g，改变溶剂的量，随着溶剂量的增加，茶叶黄酮提取量呈现先增大后减小的趋势，料液比为1∶20时，茶叶黄酮的提取量达到最大值。当料液比太大时会增大成本，使后期的浓缩过程变得较为复杂;另外溶剂量增加，溶出物也会增多，其中某些成分影响茶叶黄酮含量的测定。因此，选择1∶20为茶叶黄酮提取料液比。

2.3 微波功率的影响

以70%的乙醇为溶剂，提取时间180 s，料液比1∶20，温度60℃下，考察微波功率对茶叶黄酮提取量的影响，结果见图4。茶叶黄酮的提取量随着微波功率的增加呈现出先增大后减小的变化趋势，500 W时，茶叶黄酮的提取量最大。可能由于微波功率较高时，易造成提取体系温度升高，温度太高易造成溶剂乙醇挥发，部分黄酮类物质分解，进而黄酮的提取量下降。

图4 微波功率对黄酮提取量的影响

2.4 乙醇浓度的影响

微波功率500 W，料液比1∶20，温度60℃下提取180 s，考察不同乙醇浓度(体积分数，下同)对茶叶黄酮提取量的影响，结果见图5。随乙醇浓度的增大，茶叶黄酮的提取量先增大后减小，当乙醇浓度为70%时，提取量最大。乙醇浓度过大，茶叶中一些脂溶性物质、色素等物质溶出，从而减少茶叶黄酮的溶出量。故选择70%乙醇为溶剂。

图5 乙醇浓度对茶叶黄酮提取量的影响

2.5 浸提温度的影响

以70%的乙醇为溶剂，料液比1∶20，微波功率500 W，提取180 s，考察不同提取温度下茶叶黄酮的提取率，结果见图6。茶叶中黄酮类化合物的提取量随温度的升高先增加后减小，温度60℃时，茶叶黄酮类化合物的提取量达到最大值。温度太高时，黄酮类化合物会分解，从而使检测到的黄酮提取量减少。因此，选择温度60℃为的提取温度。

图6 浸提温度对茶叶黄酮提取量的影响

2.6 茶叶黄酮微波辅助提取的正交试验

根据单因素试验结果，选择乙醇浓度、微波功率、浸提时间及料液比作为考察因素，以得到的茶叶总黄酮提取量为考察指标，按照L9(34)正交表进行正交试验，获得茶叶黄酮微波辅助提取的最佳工艺。因素水平表如表1所示，正交试验结果与数据分析见表2。

表1 正交实验因素及水平数

表2 正交试验结果分析

正交试验结果说明，茶叶中黄酮的微波提取最佳工艺为:A2B3C2D2，即微波功率为500 W，提取时间为180 s，乙醇浓度为70%，浸提温度为60℃。各因素对茶叶黄酮提取量的影响大小为:提取时间＞乙醇浓度＞微波功率＞浸提温度。

为了确定优化提取工艺的稳定性，在该工艺条件下进行3组平行实验，测得茶叶黄酮的提取率为41.38 mg/g，此条件为茶叶黄酮的最佳提取工艺。

2.7 茶叶黄酮提取方法比较

在相同的条件下进行微波辅助提取、超声波辅助提取，溶剂提取。

提取结果如表3所示。

表3 微波提取与其他提取方法的比较

由表3可知，与超声波辅助提取法、溶剂提取法相比，微波提取法大大缩短了提取时间，而且提取率远远高于超声波辅助法，与溶剂法提取率相当。因此，微波辅助法在茶叶黄酮提取中具有高效、节能、省时等优点，适用于大规模的工业化生产。

3 结论

通过单因素试验和正交试验对茶叶黄酮的提取工艺进行验证对比，分析得出茶叶黄酮的最佳提取工艺为:乙醇浓度为70%，微波功率500 W，温度为60℃，浸提时间为180 s，此时黄酮的提取量达到最大值为41.38 mg/g。在相同条件下，与超声波辅助法和溶剂法相比，微波辅助法提取茶叶黄酮具有高效、省时、节能等特点。茶叶在我国资源丰富，微波辅助提取茶叶黄酮，工艺简单、快速，且安全性好，茶叶黄酮含量高，展开对茶叶黄酮的研究将为医用黄酮和抗氧化剂提供新的原料。

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Study on Microwave-assisted Extraction of Flavonoids in Tea

LV Mingxiu，DONG Xueru，ZHAO Longtao，QIANG Liming，YANG Xinglu
(School of Material and Chemical Engineering，Henan University of Engineering，Zhengzhou 450007，China)

The extraction technology of flavonoids in tea by microwave are discussed，the antioxidant activity is determined.The results show that the optimum extraction conditons are microwave power 500 W，extracting temperature 60℃，extracting time 180 s，ethanol concentration 70%，and the extraction yield of tea flavonoids is 41.38 mg/g.

microwave;tea;flavonoids

O658.9

A

1003-3467(2017)02-0020-04

2016-12-13

河南省基础与前沿技术研究计划项目(132300410307);河南省科技攻关项目(112102310544);河南省教育厅自然科学研究计划项目(2011A150006、2011A150007)

吕名秀(1982-)，女，讲师，从事天然产物化学、化学生物学方面的研究及教学工作，E-mail:rettyking@163.com。