韓立路，王文淵，黃光文，張蕓蘭，蔣小玲

（1.湖南永州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 永州 425006；2.湖南科技學(xué)院 可再生資源研究所，湖南 永州 425007；3.湖南恒偉藥業(yè)有限公司，湖南 永州 425000）

我國(guó)的竹林資源約占全國(guó)森林總面積的3%，占世界竹林總面積的25%，素有“竹子王國(guó)”之美稱。竹葉中含有茶多酚[1]，茶多酚是一種理想的天然抗氧劑，其抗氧活性高于一般非酚性或單酚羥基類抗氧劑[2-3]，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明：竹葉茶多酚具有調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力、消除疲勞、清除體內(nèi)過(guò)氧化物、抗衰老、保護(hù)肝臟、促進(jìn)新陳代謝、調(diào)節(jié)血脂等功效，可作為功能性食品及食品添加劑[4-6]。最新的皮膚生理學(xué)研究結(jié)果也表明：竹葉中茶多酚類物質(zhì)能抑菌消炎、抗氧化、抑制黑色素合成、促進(jìn)表皮細(xì)胞增殖、修復(fù)皮膚損傷、消斑美白，具有優(yōu)良的抗自由基能力和確鑿的類SOD活性[7]，其清除自由基的能力與銀杏葉具有可比性，這是一種優(yōu)良的天然抗氧化劑和自由基清除劑的新資源[8]。

竹葉是竹材加工或竹材砍伐過(guò)程中的丟棄物，長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的竹葉資源一直未得到有效利用，從竹葉中提取活性成分的相關(guān)文獻(xiàn)也甚少[9]。因此將竹葉中的活性成分進(jìn)行提取精制是林產(chǎn)業(yè)加工利用的重大研究課題。本試驗(yàn)從竹葉中提取茶多酚，為提高竹葉的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，延伸我國(guó)的竹林產(chǎn)業(yè)鏈，提高竹子的附加值提供一定的理論和實(shí)踐參考，將竹葉變廢為寶，進(jìn)行資源再生，也是符合當(dāng)前循環(huán)經(jīng)濟(jì)的需要。

1 儀器與試劑

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

7月上旬采集湖南永州陽(yáng)明山上無(wú)斑點(diǎn)楠竹竹葉，經(jīng)漂洗，自然晾干，于65℃烘干，粉碎，過(guò)40目篩后置干燥器中備用。

1.1.2 試劑

酒石酸鉀鈉、硫酸亞鐵、磷酸氫二納、磷酸二氫鉀、氯化鈉、氫氧化鈉、無(wú)水乙醇等均為分析純；石油醚（國(guó)標(biāo)級(jí)），水為自制二次蒸餾水。

1.2 儀器設(shè)備

KQ3200DV單頻（40KHz）數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；FZ-102微型中草藥植物粉碎機(jī)：上海越磁電子科技有限公司；SENCO-R旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海申生科技有限公司；H1650-W高速離心機(jī)：湘儀儀器有限公司；Mettler AE-240電子天平：梅-托上海儀器有限公司；UV一9200型分光光度計(jì)：北京瑞利分析儀器公司；M-50真空抽濾器：鞏義瑞德儀器有限公司。

2 方法與結(jié)果

2.1 竹葉中茶多酚的提取

準(zhǔn)確稱取10.0 g經(jīng)粉碎過(guò)40目篩后的竹葉粉末置于500 mL三角瓶中，按設(shè)定的料液比加入一定濃度的乙醇溶液，置于超聲波清洗機(jī)中，按設(shè)定好的功率和浸提溫度提取一定的時(shí)間，提取完畢后減壓抽濾，向?yàn)V液中加入石油醚脫除水溶性色素，分液后向水相中加入20 mL 5%氯化鈉溶液鹽析沉淀部分水溶性蛋白和多糖，在不斷攪拌下加入1 mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH為6左右，離心，減壓回收上清液乙醇至溶液僅剩70 mL左右為止，轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，用70%乙醇定容至刻度，即得提取液。

2.2 茶多酚的測(cè)定

茶多酚的測(cè)定采用GB 8313—1987方法[10]。

按以下公式計(jì)算茶多酚的產(chǎn)率：

2.3 竹葉中茶多酚提取的單因素試驗(yàn)

從影響竹葉中茶多酚提取的因素中選取乙醇濃度（體積分?jǐn)?shù)）、浸提溫度、超聲時(shí)間、超聲功率、料液比（g/mL）5個(gè)因素，分別單獨(dú)考察各因素水平的變化對(duì)茶多酚提取產(chǎn)率的影響。

2.3.1 提取溫度對(duì)茶多酚產(chǎn)率的影響

在超聲波功率70 W、乙醇濃度（體積分?jǐn)?shù)）60%、超聲提取時(shí)間40 min、料液比為1∶18（g/mL）的條件下，比較不同超聲提取溫度對(duì)提取茶多酚產(chǎn)率的影響見(jiàn)圖1。

圖1 提取溫度對(duì)茶多酚產(chǎn)率的影響Fig.1 Effect of extracting temperature on extraction of Teapolyphenols by Ultrasonic

從圖1可以看出，溫度在75℃之下茶多酚產(chǎn)率隨溫度的升高而增加，超過(guò)75℃產(chǎn)率不再增加反而呈現(xiàn)緩慢降低趨勢(shì)，因?yàn)樵谳^高溫度下茶多酚會(huì)發(fā)生氧化分解或降解[4]，影響茶多酚的產(chǎn)率，因此提取溫度因素水平選定在65℃～75℃之間。

2.3.2 超聲時(shí)間對(duì)茶多酚產(chǎn)率的影響

在超聲波功率50 W、乙醇濃度75%、超聲提取溫度為50 ℃、料液比為1∶16（g/mL）的條件下，比較不同超聲提取時(shí)間對(duì)提取茶多酚產(chǎn)率的影響見(jiàn)圖2。

圖2 超聲時(shí)間對(duì)茶多酚產(chǎn)率的影響Fig.2 Effect of extracting time on extraction of Tea-polyphenols by Ultrasonic

試驗(yàn)結(jié)果表明：在開(kāi)始的30 min內(nèi)，隨著提取溫度的升高，茶多酚的產(chǎn)率明顯增大。繼續(xù)延長(zhǎng)提取時(shí)間，茶多酚產(chǎn)率并無(wú)明顯增加。從經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮，提取時(shí)間因素水平選定在30 min～40 min之間。

2.3.3 超聲功率對(duì)茶多酚產(chǎn)率的影響

在乙醇濃度80%、超聲波提取時(shí)間40 min、超聲波提取溫度60 ℃、料液比為1∶20（g/mL）的條件下，比較不同超聲波功率對(duì)提取中茶多酚產(chǎn)率的影響見(jiàn)圖3。

圖3表明：超聲功率越大，茶多酚的產(chǎn)率越高，當(dāng)超聲功率達(dá)到80 W時(shí)，茶多酚產(chǎn)率達(dá)到最大值0.628%，繼續(xù)增大功率，茶多酚產(chǎn)率有所降低，可能是超聲功率過(guò)大對(duì)酚類化合物的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞作用所致[11]。

2.3.4 料液比對(duì)茶多酚產(chǎn)率的影響

在超聲波功率60 W、乙醇濃度70%、超聲波提取時(shí)間35 min，超聲波提取溫度70℃條件下，比較不同料液比對(duì)提取中茶多酚產(chǎn)率的影響見(jiàn)圖4。

圖3 超聲波功率對(duì)茶多酚產(chǎn)率的影響Fig.3 Effect of Ultrasonic power on extraction of Teapolyphenols by Ultrasonic

圖4 料液比對(duì)茶多酚產(chǎn)率的影響Fig.4 Effect of solid-liquid ratio on extraction of Teapolyphenols

從圖4中可以看出，隨著料液比的增加，茶多酚產(chǎn)率明顯增大，當(dāng)料液比為1∶22（g/mL）時(shí)，茶多酚產(chǎn)率達(dá)到0.584%，繼續(xù)增大料液比，茶多酚產(chǎn)率增加緩慢。因此，提取過(guò)程中料液比因素水平選定在1∶18（g/mL）～1∶22（g/mL）之間。

2.3.5 乙醇濃度對(duì)茶多酚產(chǎn)率的影響

水與乙醇都是茶多酚的良好溶劑，由于乙醇能與水以任意比例混合，對(duì)細(xì)胞穿透力強(qiáng)，而且乙醇大部分可回收循環(huán)利用，安全無(wú)毒，所以采用乙醇溶液做浸提溶劑。

在保持超聲波功率70 W、超聲提取時(shí)間35 min，浸提溫度70 ℃、料液比為1∶22（g/mL）的條件下，比較不同乙醇濃度對(duì)提取茶多酚產(chǎn)率的影響見(jiàn)圖5。

圖5 乙醇濃度對(duì)茶多酚產(chǎn)率的影響Fig.5 Effect of ethanol concentration on extraction of Teapolyphenols

可以看出，隨著乙醇濃度的增大，茶多酚產(chǎn)率明顯增大，當(dāng)乙醇濃度達(dá)到80%時(shí)，茶多酚產(chǎn)率達(dá)到0.604%，繼續(xù)增大料液比，茶多酚產(chǎn)率增加緩慢甚至略有下降，綜合考慮成本因素，乙醇濃度因素水平選定在75%～85%之間。

2.4 超聲輔助提取條件優(yōu)化

2.4.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析

在對(duì)超聲提取溫度、提取時(shí)間、料液比、乙醇濃度以及超聲功率單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，綜合考慮超聲功率對(duì)酚類化合物結(jié)構(gòu)和茶多酚產(chǎn)率的影響，選定超聲波功率70 W，以茶多酚產(chǎn)率為指標(biāo)，采用L9（34）正交試驗(yàn)來(lái)確定浸提溫度、超聲時(shí)間、料液比、乙醇濃度度4個(gè)因素對(duì)茶多酚產(chǎn)率的綜合影響，每個(gè)因素設(shè)定3個(gè)水平見(jiàn)表1，以確定超聲輔助提取竹葉中茶多酚的最佳工藝參數(shù)見(jiàn)表2、表3。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Experimental factors and levels

表2 超聲提取正交設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果Table 2 The results of ethanol ultrasonic extracting orthogonal test

表3 方差分析表Table 3 Analysis of variance

表3的方差分析結(jié)果表明，因素A（提取溫度）對(duì)茶多酚產(chǎn)率有顯著影響（p＜0.05），而因素B（提取時(shí)間）、因素C（料液比）和因素D（乙醇體積百分?jǐn)?shù)）三因素的影響均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p＞0.05），在試驗(yàn)選擇的因素水平范圍內(nèi)，提取溫度的影響最大，提取時(shí)間的影響次之，料液比和乙醇體積分?jǐn)?shù)的影響比較小。

2.4.2 驗(yàn)證試驗(yàn)

為驗(yàn)證正交設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性，試驗(yàn)按照上述最優(yōu)提取條件平行進(jìn)行三次超聲輔助提取茶多酚試驗(yàn)，3次試驗(yàn)得到的茶多酚平均產(chǎn)率為0.6317%，與理論預(yù)測(cè)值的相對(duì)誤差為1.19%，說(shuō)明正交試驗(yàn)篩選出來(lái)的提取工藝參數(shù)準(zhǔn)確可靠，具有使用價(jià)值。

3 結(jié)論

超聲波輔助從竹葉中提取茶多酚，是借助超聲的強(qiáng)烈振動(dòng)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波和剪切力，加速植物細(xì)胞組織的破碎而釋放出胞內(nèi)物，從而加速茶多酚向溶劑擴(kuò)散的速率。同時(shí)，因?yàn)槌暯岱ň哂刑崛r(shí)間短、溫度較低，可避免高溫下茶多酚的氧化和異構(gòu)化，最大限度地避免茶多酚的損失，提高了產(chǎn)率[12]。

通過(guò)正交試驗(yàn)獲得采用超聲輔助提取竹葉中茶多酚的最佳提取條件為：超聲功率70W，浸提溫度75℃，超聲時(shí)間40 min，料液比1∶20（g/mL），乙醇體積百分?jǐn)?shù)75%，此條件下茶多酚提取產(chǎn)率為0.6243%。

我國(guó)竹葉資源豐富，取材容易，成本低廉，采用超聲輔助提取技術(shù)，從竹葉中提取茶多酚對(duì)環(huán)境亦無(wú)污染，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。

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