1前言
茶多酚又名茶單寧、茶鞣質(zhì),是茶葉中所含的一類多羥基酚類化合物的總稱。其主要成分為兒茶素類(黃烷醇類)、黃酮、黃酮醇類、花青素類、酚酸、縮酚酸類及聚合酚類等。其中兒茶素類化合物為茶多酚的主體成分,約占茶多酚總量的65-98。兒茶索類化合物主要包括表兒茶素、表沒食子兒茶素、表兒茶素沒食子酸酯和沒食子兒茶素沒食子酸酯四種物質(zhì)。其結(jié)構(gòu)式可表示為
式中:
則為左旋表沒食子兒茶素沒食子酸酯;R1OH、R2一H則為左旋表沒食子兒茶素;
則為左旋表兒茶素沒食子酸酯;R1一H、R2一H則為左旋表兒茶素。
茶葉作為中華民族的傳統(tǒng)保健飲料已有四、五千年的歷史,喝茶有助于健康的理念已被廣大人民所接受,喝茶可以預(yù)防一些疾病也被流行病學(xué)所證實。過去人們認(rèn)為喝茶有助于健康是因為茶葉中含有維生素和一些微量元素,但是這一看法并不全面。近來研究表明,茶葉中對身體健康最有益的物質(zhì)是具有很強(qiáng)抗氧化能力的茶多酚。為了比較自然萃取和微波萃取的優(yōu)缺點,在萃取劑為乙酸乙酯時,本文對二者進(jìn)行了對比實驗。其結(jié)果見表1。
表1自然萃取和微波萃取后所得提取率的比較
由表1可見,以乙酸乙酯作為溶劑時自然浸泡茶葉12h后,得到的茶多酚的萃取率為3.86%,而在其它條件相同情況下,用微波輻射3min樣品溶液后,提取率即可達(dá)到l6.56%。由此可見,微波萃取確實能夠大大地節(jié)約萃取時間,提高目標(biāo)物質(zhì)的萃取效率。
從茶葉中提取茶多酚的傳統(tǒng)方法有沉淀萃取法和有機(jī)溶劑直接萃取法。這兩種方法在操作工藝上都比較復(fù)雜,并且所耗時間長,所需原材料較多。近年來,用微波萃取法提取茶葉中的茶多酚正在成為研究熱點。在微波條件下,要求溶劑吸收微波的能力較強(qiáng),即溶劑需具極性,因此微波可以加快茶葉中的茶多酚向溶劑中溶解的速度和效率。影響微波提取過程的主要因素包括:微波加熱功率、提取溶劑的種類、萃取時間、溶劑用量以及潤濕水量等。
2實驗部分
2.1實驗裝置
萃取系統(tǒng)由一臺家用微波爐改裝而成(格蘭仕公司的WD-700型),工作頻率為2450MHZ,最大功率為700W,一個長60CM的冷凝管連接到盛放溶劑和樣品的容器口(磨口),整個系統(tǒng)是開放式的(如圖1),在常壓下工作;
圖1微波萃取裝置示意
756型分光光度計:上海光譜儀器有限公司;AI204型電子秤:METTIERTOLEDO公司。
2.2藥品及原料
湖北英山玉峰苦丁茶;
水:AR級;
乙酸乙酯:AR級;
乙醇:AR級;
丙酮:AR級;
氯仿:AR級;
含兒茶索98%的茶多酚標(biāo)樣:CP級。
2.3聚焦微波輔助提取
將lg左右的茶葉樣品裝到萃取容器中,加入適量的溶劑,當(dāng)冷卻水通過冷凝管時,樣品在微波輻射下處理一到三次,輻射一冷卻一輻射,輻射時間為2-10min,將處理后得到的溶液用抽濾瓶過濾,然后將所得萃取液送氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用儀分析。
表2乙酸乙酯溶解茶多酚的結(jié)果
2.4標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
分別量取40mI的乙酸乙酯溶液置于十一個帶磨口瓶塞的錐形瓶中,錐形瓶的規(guī)格相同,分別命名為1#一11#,再稱取不同量的茶多酚(純度98%)1l份,將其分別溶解在這l1個錐形瓶中,分別測定其吸光度,可得到茶多酚含量與吸光度的關(guān)系。將這十一個點的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合可以得到一個擬合的直線方程,該方程可近似地描述乙酸乙酯與茶多酚的溶解關(guān)系(見圖2)。
圖2乙酸乙酯溶解茶多酚的擬合方程
3結(jié)果及討論
3.1萃取條件的預(yù)測試
在實驗中,有許多因素都會影響到茶多酚的提取效率。對所有參數(shù)均進(jìn)行具體研究既費(fèi)時叉無必要。我們僅討論了影響萃取效率的主要因子。因此,有四個因素是本文討論的重點:微波功率、輻射時間、溶劑用量和浸潤水的用量。表3為因子一水平表。
表3影響因子和水平
我們采用L9(3⒋)正交表(表4)進(jìn)行實驗,茶多酚的萃取效率見表4。
表1L3⒋)(n=3)正交實驗結(jié)果
3.2影響萃取效果的因素
以27的微波功率、6min的輻射時間、45mi的溶劑和5ml的淮濕水用量作為基準(zhǔn),然后改變四個因子中的一個,其余三個因子不變,可以得到不同因子對萃取率的影響。
3.2.1微波功率對萃取率的影響
隨著微波功率釣逐漸增大,茶多酚的萃取率也顯著增加,但增加到一定程度后會下降,這是因為隨著微波功率的增大溫度會上升,因此在高功率條件下茶多酚容易被氧化,茶多酚氧化引起的損失導(dǎo)致提取擎降低,因此選擇合適的微波功率可以得到較理想的萃取率,如匿3所示。
圖3微波功率對萃取率的影響
3.2.2時間對萃取率的影響
在剛開始的一段時間,萃取率會隨著時間的增加而顯著增加,但到一定時間后,茶多酚的萃取率提高就不很明顯,甚至沒有增加。如圖4所示。
圖4時間對萃取率的影響
3.2.3溶劑用量對萃取率的影響
用茶葉1g左右,所用的溶劑在4OmI/g以前時萃取率增加較為明顯,從40ml/g增加到50ml/g,茶多酚的提取率不再增加,說明茶多酚的提取已經(jīng)趨于完全。如圖5所示。
圖5溶劑用量對萃取率的影響
3.2.4潤濕水對萃取率的影響
不加潤濕水或加潤濕水較少時,茶多酚的提取率較低,這是因為乙酸乙酯對茶葉的潤濕效果較差,而且其偶極性較弱,用微波萃取的效率就低;而茶葉用水浸潤后茶多酚的提取率就明顯增加,但是浸潤水的用量須適量,也不可太多,5mL/g的用量較為合適。因為加入適量水剛好被茶葉完全吸收后,水就成為茶葉與乙酸乙酯進(jìn)行物質(zhì)和能量交換的微觀介質(zhì),在微波輻射條件下,茶多酚和熱量就被迅速轉(zhuǎn)移到乙酸乙酯中。如圖6所示。
4結(jié)論
綜合以上各種影響因素對萃取效率的影響得知:最佳的萃取工藝條件為27%的微波輻射,萃取時間為3min、溶劑用量為45mL/g、浸潤水的用量為6mL/g,此時的道德萃取效率為16.56%。
圖6潤濕水用量對萃取效率的影響