铁观音茶叶中茶多酚提取工艺条件的优化

却志群，陈继鹏，张运良

（宜春学院生命科学与资源环境学院，江西 宜春336000）

茶多酚（tea polyphenols，简写成TP）是茶叶中的重要组成部分，由花青素类、黄烷醇类、黄酮类和酚酸类等成分组成，其中黄烷类（儿茶素）所占比例最大[1]。茶多酚是茶叶中主要的生理活性物质，功效众多。在医药保健方面，茶多酚可抑制亚硝酸化反应，对化学致癌物导致的癌变有较好的预防作用；可清除人体内多余的自由基，增加人体抗衰老的能力；还有降低血压、防治艾滋病等作用。在食品领域里，因其抗氧化作用可作为日用化妆品的功能型添加剂[2]；另外，茶多酚还有稳定色素的功效，护色效果较好，可作为天然的食品护色剂。此外，茶多酚在农业领域也有重要应用。有报道称，儿茶素可用于烟草花叶病毒的防治[3]。

然而，充分利用茶多酚各种功效的前提是，将茶多酚从茶叶中提取出来，这个提取过程受诸多因素的影响。因此，拟通过正交试验设计，对液固比（浸提液体积数）、浸提时间和提取温度3个因素对茶多酚提取效果进行研究，从而探究茶多酚提取的最佳工艺条件，为茶多酚的充分利用以及其生物学活性研究奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试茶叶为市售的铁观音，产地为福建安溪。试验试剂有硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）、酒石酸钾钠、磷酸氢二钠（Na2HPO4·12H2O）、磷酸二氢钠（NaH2PO4·2H2O），无水乙醇，均为分析纯。试验仪器有UV-2000 紫外分光光度计（北京莱伯泰科仪器股份有限公司）、HH-4 数显恒温水浴锅（江苏金坛环宇科学仪器厂）、FZ102 微型植物试样粉碎机（上海京工实业有限公司）、BT223S 电子天平（河南郑州南北仪器公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 铁观音茶多酚提取的单因素试验 用电子天平准确称取0.25 g 磨碎到适宜程度的若干份茶叶样品备用。以不同体积的50%乙醇为提取溶剂[4]，按表1 的因素及水平进行单因素试验。考查固液比的影响时，浸提温度为60℃，浸提时间为10 m in；考查浸提时间的影响时，浸提温度为60℃，液固比为120︰1；考查提取温度的影响时，液固比为120︰1，浸提时间为30 m in。

表1 试验考查因素及水平

1.2.2 铁观音茶多酚提取的正交试验 根据单因素试验的结果，以固液比（A）、提取温度（B）、浸提时间（C）为因素设计L9（33）正交试验（表2），以茶多酚含量为考查指标，研究不同因素对茶多酚提取的贡献率，从而确定茶多酚提取的最佳工艺条件。

1.2.3 茶多酚含量的测定 准确吸取待测液1 m L，加入5 m L 酒石酸铁溶液和4 m L 蒸馏水，充分摇匀，用pH 值7.5 的磷酸缓冲液定容至25 m L。以蒸馏水替换待测液加入同样的试剂作为空白对照，于540 nm 波长处测定吸光度[5]。茶叶中茶多酚质量分计算公式如下：W（%）=A×3.913×1/Va×Vb×1/1000×1/m×100%，式中：A 为样液的吸光度值，Va 为吸取试液量（m L），Vb 为供试液总量（m L），m 为样品质量（g），3.913 为当吸光度等于1.0 时，每毫升试样液中含茶多酚相当于3.913 mg。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 不同液固比对铁观音茶多酚提取的影响 由图1可知，液固比不同，浸提液中的茶多酚含量有差异，说明液固比对铁观音茶多酚提取有一定的影响。在浸提温度和浸提时间一定的情况下，当液固比从80︰1 增加到120︰1 时，茶多酚含量提高了1.6个百分点；当液固比从120︰1 增加到160︰1 时，茶多酚含量减少了1.0个百分点；液固比增加到200︰1 时，溶液中的茶多酚含量继续减少。这表明铁观音茶多酚提取的最适液固比范围为120︰1～200︰1 之间。

图1 不同液固比的浸提液中茶多酚含量的比较

2.1.2 不同浸提温度对铁观音茶多酚提取的影响 由图2 可知，浸提液中的茶多酚含量表现出随浸提温度的提高而增加的趋势。当浸提温度为60℃时，浸提液中茶多酚含量较低，仅13.1%；温度上升到70℃时，茶多酚含量提高了0.6个百分点；当温度升高到80℃时，浸提液中的茶多酚含量增加0.9个百分点；当温度升高到90℃时，茶多酚含量提高了0.6个百分点；当温度升高到100℃时，茶多酚含量提高了0.3个百分点，上升为15.5%。这表明铁观音茶多酚提取的最佳温度范围在80～100℃之间。

2.1.3 不同浸提时间对铁观音茶多酚提取的影响 由图3 可知，浸提时间对浸提液中的茶多酚含量也有较为显著的影响。在浸提温度和液固比不变的情况下，当浸提时间为10 m in 时，浸提液中茶多酚含量为12.1%；浸提时间延长至20 m in 时，茶多酚含量提高了0.6个百分点；当浸提时间延长至30 m in 时，茶多酚的含量继续增加，达到最大值13.1%；当浸提时间延长至40 min 时，茶多酚含量下降到12.3%；当浸提时间长达50 m in 时，茶多酚含量继续下降，且降幅较大。这说明茶多酚的提取时间最好控制在20～40 m in 之间。

图2 不同浸提温度下浸提液中茶多酚含量的比较

图3 不同浸提时间的浸提液中茶多酚含量的比较

2.2 正交试验结果

从各因素极值（R）可以看出（表2），各因素对铁观音茶多酚提取的贡献由大到小排列依次为A（液固比）＞C（浸提时间）＞B（浸提温度），但这3个因素对茶多酚含量影响的差异不显著（表3）；最佳提取工艺条件为A1B3C2，即：液固比120︰1、浸提温度100℃、浸提时间30 min，在该条件下茶多酚的含量最高，达15.5%。

表2 L9（33）正交试验设计及结果

表3 正交试验结果的方差分析

3 结论与讨论

该试验研究了不同的液固比、浸提温度、浸提时间等对铁观音茶叶中茶多酚提取的影响，结果表明，这3个因素对铁观音茶叶中茶多酚提取均有一定程度的影响，最佳的提取工艺条件为：液固比120︰1、浸提温度100℃、浸提时间30 m in，在该条件下茶多酚的含量最高，达15.5%。

不同浸提液体积对茶多酚含量的影响主要考虑的是溶剂量的多少，固液要有充分的接触，茶叶中的茶多酚才能充分地溶于浸提液中；而浸提过程主要是物质的物理扩散过程，增加溶剂量可以在一定程度上加大细胞内外物质浓度差，从而提高茶多酚从茶叶细胞向溶液中扩散的能力[6]；但当液固比使扩散趋于饱和时，再增加溶剂量便会降低溶液中茶多酚的质量分数。

茶叶中茶多酚的溶解需要一定的时间，在一定时间范围内，其溶解量会随着时间的延长而增加，但随着时间的延长，可能会导致浸提液中一部分茶多酚被氧化，从而降低溶液中茶多酚的含量[7]。

而浸提温度的影响则主要表现在：随着温度的增加，分子运动加剧，分子扩散变快，茶叶中茶多酚的溶解速度和溶解量都将随之增加。但当温度增加到一定程度，茶多酚已完全浸出，即使温度继续增加，茶多酚含量也将维持在恒定水平。

方差分析结果表明，提取的液固比、浸提温度、浸提时间对铁观音茶叶中茶多酚提取效果影响的差异不显著，其原因可能是试验误差导致的，也可能是因为误差的自由度太小，掩盖了考查因素的显著性[8]。极差分析表明，液固比是对铁观音茶叶中茶多酚提取贡献最大的因素，这与段红星等[9]得出的影响茶多酚提取的最大因素是温度的结论有所不同。

[1]王 栋，康 健.茶多酚的功效、提取和应用前景[J].新疆大学学报（自然科学版），2007，24（2）：217-221.

[2]桑红源，王 蕾.茶多酚的提取与应用[J].天津化工，2008，22（3）：42-43.

[3]方元超，伊 宁.茶多酚的应用及前景[J].中国食品添加剂，1999，（4）：35-39.

[4]谢宗波，姜国芳，刘成佐，等.茶叶中茶多酚浸提条件的研究[J].化工时刊，2005，19（8）：28-30.

[5]王福荣.生物工程分析与检验[M].中国轻工业出版社，2005.249-250.

[6]龚志华，李 丽，陈大海，等.绿茶无热浸提技术研究[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2009，5（5）：558-561.

[7]刘 佳，焦士蓉，唐远谋，等.苦丁茶多酚的提取及抗氧化活性[J].食品科学，2011，（32）：134-138.

[8]潘 鸿，张小宇，吴勇民.应用统计学[M].北京：人民邮电出版社，2011.

[9]段红星，周春娥，李家华.不同溶剂对普洱茶（熟茶）茶多酚提取的影响研究[J]．云南农业大学学报，2014，29（2）：246-250.