王 平, 陳成飛, 戴春偉, 蘇為科
(浙江工業(yè)大學藥學院,浙江杭州 310014)
茶多酚(Tea-polyphenols)是茶葉中一類重要的化學成分,含量一般為18% ~36%[1]。茶多酚主要包括兒茶素(黃烷酮類)、黃酮、黃酮醇類、花青素類、花白素、酚酸及縮酚酸類。其中兒茶素是茶多酚的主要成分,包括表兒茶素(EC)、表兒茶素沒食子酸酯(ECG)、表沒食子兒茶素(EGC)、表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)等[1]。茶多酚是一種天然的抗氧化劑,具有很強的消除有害自由基、抗衰老、抗輻射、抗過敏、消炎、抑制癌細胞、抗菌、殺菌和對艾滋病毒的抑制作用[2],現(xiàn)已廣泛應用于食品、糧油、藥品、精細化工等各個領域[3~5]。
茶葉中提取茶多酚主要有三種方法[6-10]:溶劑萃取法,離子沉淀法,樹脂吸附法。近年來,具有高度選擇性的吸附樹脂被廣泛應用于天然產(chǎn)物的提取和純化中,具有提純效率高等優(yōu)點。李冬梅等[11]研究發(fā)現(xiàn)HPD-600大孔吸附樹脂對淫羊藿總黃酮表現(xiàn)出較好的吸附和解吸附性能,而且得到純度高的總黃酮。本實驗選用HPD-600大孔吸附樹脂從茶湯中分離純化茶多酚。
1.1 試劑與儀器 主要試劑與原料:乙醇(工業(yè)級,杭州方亭試劑廠);HPD-600大孔吸附樹脂(河北滄州寶恩化工有限公司);低質(zhì)粗茶葉(產(chǎn)地為福建大田);732PC型紫外分光光度計(上海普光儀器公司)。
1.2 樹脂的預處理[12]將HPD-600大孔吸附樹脂裝入柱子內(nèi),先用2%NaOH浸泡2 h后洗脫,流速為2 mL/min,共洗脫2BV,用純水洗至pH中性,再用4BV乙醇洗脫,再用純水洗至無乙醇味,備用。
1.3 茶葉浸提液的制備 稱取100 g茶葉,置于1 000 mL燒瓶中,加入800 mL的水,在80℃水浴中不斷攪拌,浸提3 h后過濾。濾渣再用500 mL的水浸提1 h后過濾。然后濾渣再用500 mL水浸提30 min后濾過。合并3次濾過所得濾液。將濾液濃縮至原體積的1/3,加入3倍量乙醇,出現(xiàn)大量絮狀沉淀,靜置8 h,濾過,得澄清液。澄清液濃縮至一定體積,得到濃縮液。
1.4 靜態(tài)吸附實驗 稱取一定量樹脂,加入一定體積的濃縮液,隔10 min取1 mL上清液進行檢測。測定茶多酚的吸附率。
1.5 動態(tài)吸附實驗 采用內(nèi)徑為11 mm的25 mL酸式滴定管作為吸附柱,樹脂層高度8 cm,將濃縮液以3 mL/min的平均流速流過吸附柱。吸附后,先用適量的水洗柱,再用一定濃度的乙醇溶液以1.5 mL/min的平均流速洗脫,并用分光光度法測定流出液中的茶多酚濃度。
1.6 分析測定方法
1.6.1 國標法[13]準確稱取樣品0.1 g樣品(精確至0.000 1 g),置100 mL量瓶中,用蒸餾水溶解,稀釋至刻度,搖勻。準確吸取試液1 mL,置于25 mL量瓶中,加蒸餾水4 mL和酒石酸亞鐵溶液5 mL,充分混勻,再用pH7.5的磷酸緩沖液定容,以試劑空白液作參比,用10 mL比色杯于540 nm測定吸光度(A)。
A:吸光度;
M:樣品重量(G);
m:樣品干物率(%);L1:樣品的總量(mL);
L2:測定時的用液量(mL);
1.6.2 高效液相法[14]采用HPLC法定量分析茶多酚和咖啡堿,其檢測條件為,反相色譜柱:ZORBA×SB-Aq(3.0×150 mm),流動相:乙腈-水(體積比為8∶92,用磷酸調(diào)pH值為2.55),檢測波長:280 nm,流速:1 mL/min。分別配制不同濃度的茶多酚和咖啡堿的標準溶液,作HPLC分析測定,得到茶多酚和咖啡堿溶液濃度與相應HPLC峰面積的線性關系式如下:
式中C為濃度(mg/mL),A為HPLC峰的積分峰面積。
2.1 HPD-600大孔吸附樹脂對茶多酚的吸附性能
2.1.1 靜態(tài)吸附方法,用該樹脂對不同比重的濃縮液中茶多酚進行靜態(tài)吸附,以國標法分析測定茶多酚。
2.1.1.1 靜態(tài)吸附量的考察 配置比重為1.1 g/mL的濃縮液,分別按照濃縮液體積與樹脂質(zhì)量比為4∶1,4∶2,4∶4,4 ∶8,4∶16進行考察。結(jié)果見圖1。
圖1 濃縮液體積與樹脂質(zhì)量比
由圖1可知,4∶2(樹脂量:上樣體積)比例的吸附率仍超過95%,說明此時的吸附效果較好;4∶2為較佳上樣比例。
2.1.1.2 茶湯上樣液比重的考察 在6 mL比重為1.1 g/mL的濃縮液中分別加入0,0.67,1.5,2.5 mL的濃縮液使其比重分別為 1.1,1.09,1.08,1.07 g/mL 及比重為 1.12 g/mL和1.15 g/mL的濃縮液,然后吸取適量的試液于2 g樹脂內(nèi),進行靜態(tài)吸附試驗,靜置一夜。結(jié)果見圖2。
圖2 上樣液比重對吸附的影響
由圖2可知,比重為1.12 g/mL、1.15 g/mL與1.1 g/mL的茶多酚含量差不多,而且比重高于1.1 g/mL的濃縮液有一定黏度,影響上樣效果。綜上兩點,吸附比重為1.1 g/mL較好。
2.1.1.3 吸附時間的考察 稱取20 g樹脂,加入20 mL比重為1.1 g/mL的濃縮液,隔10 min取上清液檢測。結(jié)果見圖3(由于吸光度值偏大,換算成茶多酚含量值太大,直接用吸光度值表示)。
圖3 吸附時間的影響
由圖3可知:30 min后吸附基本上無變化,認為樹脂已經(jīng)吸附飽和。所以,建議吸附時間為30 min。
2.1.2 動態(tài)吸附量的考察 將比重為1.1 g/mL的濃縮液上柱(裝樹脂20 g),做泄漏曲線,共收集6管,共60 mL。用分光光度計測定。結(jié)果見圖4(由吸光度值偏大,換算成茶多酚含量值太大,直接用吸光值表示)。
圖4 動態(tài)吸附量的考查
由圖4顯示可知:收集量達到10 mL的時已有泄漏,綜合考慮靜態(tài)吸附試驗結(jié)果,確定上樣體積比樹脂質(zhì)量為4∶2(即2∶1)。
2.2 不同乙醇濃度洗脫對茶多酚含量的影響 考察用一定濃度的乙醇洗脫及其對洗脫能力的影響,由實驗可知,洗脫率隨著乙醇濃度的提高而增大,但是當乙醇濃度達到80%后,洗脫率增加緩慢,且高濃度乙醇洗脫會有更多的雜質(zhì)出現(xiàn)。張效林等[14]研究也發(fā)現(xiàn)用一定酸性的10%乙醇溶液對咖啡堿有較好的選擇洗脫能力,故在洗脫之前用一定酸性的10%乙醇溶液進行處理。而且我們也證實在洗脫茶多酚之前用一定酸性的10%乙醇溶液進行處理,可以得到咖啡堿含量小于7%的茶多酚產(chǎn)品。
2.3 按較佳條件處理所得最終產(chǎn)品的HPLC檢測結(jié)果 圖5為茶多酚產(chǎn)品HPLC分析測定結(jié)果,表明通過HPD-600大孔吸附樹脂吸附解吸后,可以有效去除部分咖啡堿,組分EGCG含量為40%,咖啡堿殘余量為7%。
圖5 最終茶多酚產(chǎn)品的HPLC色譜
3.1 本工藝上柱前用一定濃度的乙醇,先除去茶湯濃縮液中的雜質(zhì)和茶多糖,增加了樹脂的使用壽命,降低生產(chǎn)成本。
3.2 HPD-600大孔吸附樹脂易吸附茶多酚,而且茶多酚容易被解吸。用80%乙醇洗脫,得到的茶多酚純度達95%,其中EGCG含量大于40%,而且咖啡堿殘余量小于7%。
3.3 本工藝避免使用氯仿等溶劑,基本無污染。而且咖啡堿與茶多酚的分離分步進行,有利于咖啡堿的回收利用。
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