超声辅助提取都匀毛尖绿茶与红茶中茶多酚的工艺研究

黄德娜，代虹镜，李 锋

（黔南民族师范学院化学化工学院，贵州 都匀 558000）

都匀毛尖，中国十大名茶之一［1］产于贵州省都匀市。1956年由毛泽东主席亲笔命名。都匀毛尖茶树生长必须是在生态环境好的高原地区，对海拔、土壤及光照都有较高的要求。都匀毛尖茶生产有绿茶和红茶，以绿茶为主，茶叶由纯手工炒制而成，外形纤细卷曲似鱼钩，口感柔和、醇滑，具有甘甜感，有提神醒脑、防癌抗癌、预防三高、延缓衰老及美容美颜的功效，其中最重要的保健成分之一来自于茶多酚。茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称，它是形成茶叶色香味的主要成分之一［2］，在医药保健、食品等方面都有着广泛的应用。目前，从茶叶中提取茶多酚的方法有多种，影响提取的因素也较多，为了能提高茶多酚的提取量，探索合适的工艺条件是茶叶的分析及研究中的一个热门课题，对茶叶的应用与开发有着重要的作用。

本文以都匀毛尖绿茶与红茶为原料，采用超声波辅助溶剂法提取都匀毛尖红茶与绿茶中茶多酚，以影响茶多酚提取率的4个因素（时间、温度、溶剂浓度、固液比）为单因素试验的研究对象，结合正交试验进行分析，比较两者的最佳提取工艺条件［3］，为都匀毛尖红茶与绿茶的品质研究与开发利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 主要仪器

中草药高速粉碎机（北京科伟永兴有限公司）、TU-190双光束紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）、循环水式多用真空泵、DZF-6020真空干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）、；BS124S电子分析天平（赛多利斯）、超声波清洗仪（张家港永嘉超声科技有限公司）。

1.2 试剂与材料

红茶（都匀毛尖）、绿茶（都匀毛尖）、无水乙醇、硫酸亚铁、酒石酸钾钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾，试剂均为分析纯，购自国药化学试剂公司。

1.3 试验方法

1.3.1 提取方法

将都匀毛尖红茶与绿茶置于真空干燥箱中干燥8 h后取出，用粉碎机粉碎后过筛，装入自封袋中放入冰箱，4℃保存备用。用电子分析天平称取一定量粉碎后的茶叶样品分别置于250 mL锥形瓶中，倒入一定浓度乙醇作为为溶剂，震荡摇匀后，在一定功率及一定温度下进行超声提取。提取完成后，趁热减压过滤，将滤液转移至250 mL容量瓶中，待液体冷却后，用同浓度乙醇稀释至刻度。

1.3.2 茶多酚提取率测定方法

参考国家标准（GB/T 8313-2002），酒石酸亚铁比色法［6］。

准确吸取茶多酚提取试液1 mL，注入25 mL容量瓶中，加水4 mL和酒石酸亚铁溶液5 mL，充分混合，再加 pH 7.5的缓冲液至刻度，用10 mm比色杯，在波长540 nm处以空白溶液作参比，测定吸光度（A）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），M0为试样的质量（g），m为试样干物质质量分数（%），A-吸光度。

1.3.3 单因素试验

取若干250 mL锥形瓶，称取1.0000 g粉碎后的绿茶样品置于其中，加入一定量的一定质量分数的乙醇，搅拌后放入超声波清洗仪中恒温提取，提取完成后，用TU-190双光束紫外可见分光光度计在570 nm测定吸光度，计算茶多酚的提取率。分别设计四组实验，第一组考察提取时间的影响，第二组考察提取温度的影响，第三组考察乙醇浓度的影响，第四组考察固液比的影响，具体设计见表1。

以上每个样重复3次测定，取平均值。

取若干250 mL锥形瓶，分别用电子分析天平称取2.0000 g粉碎后的红茶样品置于其中，用上述绿茶同样的方法处理。

表1 单因素实验设计（Table 1 Single factor experimental design）

1.3.4 正交试验

通过单因素试验结果，进行4因素3水平正交试验，因素水平见表2。

表2 正交实验因素水平（Table 2 Levels of orthogonal experimental factors）

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果及分析

2.1.1 超声提取时间的影响

第一组，根据上述1.3.3实验设计，红茶与绿茶采用固液比1∶30，用相同浓度的乙醇，在温度为60℃条件下，试验时间分别采用20、30、40、50、60 min，试验结果如图1所示。

图1 茶多酚提取率与超声提取时间（Fig.1 Extraction rate of tea polyphenols and time of ultrasonic extraction）

由图1可知，绿茶与红茶提取过程中，前面随着提取时间的增长，提取率有所升高，当提取时间超过50 min后，提取率反而下降了，因此，超声提取时间并不是越长越好。引起茶多酚提取率下降的原因可能是由于提取时间的增加，部分茶多酚被氧化或发生降解反应。所以绿茶的最佳提取时间为30 min，红茶的为40 min。

2.1.2 提取温度的影响

第二组，绿茶采用固液比1∶30，用相同浓度的乙醇，温度条件分别采用40、50、60、70、80℃，提取时间为30 min。红茶提取时间为40 min，其他试验条件与绿茶相同。试验结果如图2所示。

图2 提取温度对茶多酚提取率的影响（Fig.2 Effect of extraction temperature on extraction rate of tea polyphenols）

由于高温条件下茶多酚容易被氧化，所以茶多酚提取温度不宜过高。由图2可知毛尖绿茶在60℃茶多酚提取率最高，毛尖红茶在70℃茶多酚提取率最高。

2.1.3 溶剂浓度的影响

第三组，绿茶采用固液比1∶30，用蒸馏水、20%、40%、60%、80% 的乙醇水溶液在温度为60℃的条件下超声提取30min。红茶在固液比和乙醇浓度与绿茶相同的条件下，在70℃ 超声提取40 min。结果如图3所示。

图3 溶剂浓度对茶多酚提取率的影响（Fig.3 Effect of solvent concentration on extraction rate of tea polyphenols）

由图3得到，溶剂分别采用蒸馏水和乙醇时，乙醇的提取效果更好，且乙醇的浓度对茶多酚的提取效果也有明显影响，乙醇浓度并不是越高越好。因此绿茶提取时选择40%乙醇较好，红茶选择60%乙醇提取较好。

2.1.4 固液比的影响

第四组，绿茶分别采用固液比1∶10、1∶20、1∶30、1∶40，用40%的乙醇水溶液，温度条件为60℃，超声提取时间为30 min进行试验。红茶进行实验时固液比与绿茶的相同，乙醇浓度选择60%，在温度为70℃的条件下超声提取40 min。结果如图4所示。

从提取率与固液比的关系图（图4）得到，当料液比从1∶10增加到1∶30时，提取率明显升高；且达到最大，随后开始降低。因此红茶与绿茶都选择1∶30作为最佳的料液比。

图4 提取溶剂用量对茶多酚提取率的影响（Fig.4.Effect of solvent dosage on extraction rate of tea polyphenols）

2.2 正交试验结果分析

通过各自分析影响茶多酚提取量的4个单因素，选取其中茶多酚提取率较高的3组水平，按照1.3.4的设计进行正交试验，结果见表3表4。

表3 都匀毛尖绿茶正交实验结果（Table 3 Orthogonal experimental results of Duyun Maojian green tea）

表4 都匀毛尖红茶正交试验结果（Table 4 Orthogonal Test of Duyun Maojian Black Tea）

从都匀毛尖绿茶的正交试验结果分析来看，各因素对茶多酚的提取率影响主次顺序为CDBA，最优水平组合为溶剂浓度40%（C2），固液比（D3）1∶40，温度70℃（B2），超声时间50 min（A3）。

从都匀毛尖红茶的正交试验结果分析来看，各因素对茶多酚的提取率影响主次顺序为CABD，最优水平组合为溶剂浓度60%（C3），超声时间50 min（A3），温度70℃（B2），固液比1∶20（D1）。

3 结论

在4个单因素试验基础上，建立了4因素3水平正交试验关系，对都匀毛尖红茶与绿茶中茶多酚的提取工艺进行优化及对比，方法有效。在优化条件下：都匀毛尖红茶提取工艺优化条件为固液比1∶20，用浓度为60%的乙醇，在70℃条件下超声波辅助提取50min，茶多酚的提取率可达14.98%。都匀毛尖绿茶提取工艺优化条件为固液为1∶40，用浓度为40%的乙醇，在70℃条件下超声波辅助提取50min，茶多酚的提取率可达24.93%，茶多酚提取率较高。试验以都匀毛尖红茶和绿茶为原料，用超声波辅助溶剂法提取茶多酚，利用超声波的机械破碎作用，减少了有机溶剂的用量，操作温度低，保持了茶多酚的活性，实验方法简便，提取效率较高，旨在为都匀毛尖红茶与绿茶的品质研究与开发利用提供一定参考依据。