超聲波萃取法從茶葉中提取茶多酚

1、 超聲波萃取法從茶葉中提取茶多酚一、背景m茶多酚（Tea Polyphenols）是茶葉中多酚類物質(zhì)的總稱，包括黃烷醇類、花色苷類、黃酮類、黃酮醇類和酚酸類等。其中以黃烷醇類物質(zhì)（兒茶素）最為重要。 茶多酚又稱茶鞣或茶單寧，是形成茶葉色香味的主要成份之一，也是茶葉中有保健功能的主要成份之一。研究表明，茶多酚等活性物質(zhì)具解毒和抗輻射作用，能有效地阻止放射性物質(zhì)侵入骨髓，并可使鍶90和鈷60迅速排出體外，被健康及醫(yī)學(xué)界譽(yù)為“輻射克星”。茶多酚的藥理作用m2.1茶多酚的作用有助于延緩衰老m茶多酚具有很強(qiáng)的抗氧化性和生理活性，是人體自由基的清除劑。1毫克茶多酚清除對(duì)人機(jī)體有害的過(guò)量自由基的效能相當(dāng)于9

2、微克超氧化物歧化酶(SOD)，大大高于其他同類物質(zhì)。茶多酚有阻斷脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，清除活性酶的作用。據(jù)日本奧田拓勇試驗(yàn)結(jié)果，證實(shí)茶多酚的抗衰老效果要比維生素E強(qiáng)18倍。m2.2有助于抑制心血管疾病m人體的膽固醇、三酸甘油脂等含量高，血管內(nèi)壁脂肪沉積，血管平滑肌細(xì)胞增生后形成動(dòng)脈粥樣化斑塊等心血管疾病。茶多酚，尤其是茶多酚中的兒茶素ECG和EGC及其氧化產(chǎn)物茶黃素等，有助于使這種斑狀增生受到抑制，使形成血凝黏度增強(qiáng)的纖維蛋白原降低，凝血變清，從而抑制動(dòng)脈粥樣硬化。茶多酚的藥理作用m2.3茶多酚的作用有助于預(yù)防和抗癌m茶多酚可以阻斷亞硝酸鉸等多種致癌物質(zhì)在體內(nèi)合成，并具有直接殺傷癌細(xì)胞和提高機(jī)體免疫

3、能力的功效。茶葉中的茶多酚(主要是兒茶素類化合物)，對(duì)胃癌、腸癌等多種癌癥的預(yù)防和輔助治療，均有稗益。m2.4有助于預(yù)防和治療輻射傷害m茶多酚及其氧化產(chǎn)物具有吸收放射性物質(zhì)鍶90和鈷60毒害的能力。m2.5有助于抑制和抵抗病毒菌m茶多酚有較強(qiáng)的收斂作用，對(duì)病原菌、病毒有明顯的抑制和殺滅作用，對(duì)消炎止瀉有明顯效果。茶多酚常用的提取方法1.溶劑提取法2.離子沉淀法3.樹脂吸附分離法4.超臨界流體萃取法5.超聲波萃取法超聲波萃取法m超聲波輔助提取茶多酚，最佳條件為70oC,lOOW超聲輻射下用80乙醇按料液比1：10提取20min。提取的茶多酚含量較高，防止茶多酚被氧化，保持高品質(zhì)。工藝過(guò)程為：m茶

4、葉+乙醇超聲提取過(guò)濾蒸發(fā)濃縮氯仿萃取乙酸乙酯萃取蒸發(fā)回收酯烘干的粗茶多酚-純化超聲波萃取法優(yōu)點(diǎn)m超聲波提取茶多酚的工藝簡(jiǎn)單，尤其是結(jié)合溶劑法、沉淀法和樹脂吸附法用于提取制備，取得了較好的成效。該方法具有提取溫度低、減少浸提所需時(shí)間，提高浸提效果，避免茶多酚在長(zhǎng)時(shí)間高溫下氧化的可能，回收率高、氧化損耗小，節(jié)時(shí)、節(jié)能、提取率高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了有毒溶劑的使用，提取工藝成本低，綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有良好的工業(yè)推廣價(jià)值 。超聲波萃取的原理m超聲波萃取中藥材的優(yōu)越性，是基于超聲波的特殊物理性質(zhì)。主要是主要通過(guò)壓電換能器產(chǎn)生的快速機(jī)械振動(dòng)波來(lái)減少目標(biāo)萃取物與樣品基體之間的作用力從而實(shí)現(xiàn)固-液萃取分離。m（

5、1）加速介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。 （2）空化作用。超聲波在液體介質(zhì)中傳播產(chǎn)生特殊的“空化效應(yīng)”，“空化效應(yīng)”不斷產(chǎn)生無(wú)數(shù)內(nèi)部壓力達(dá)到上千個(gè)大氣壓的微氣穴并不斷“爆破”產(chǎn)生微觀上的強(qiáng)大沖擊波作用在中藥材上，使其中藥材成分物質(zhì)被“轟擊”逸出，并使得藥材基體被不斷剝蝕，其中不屬于植物結(jié)構(gòu)的藥效成分不斷被分離出來(lái)。加速植物有效成份的浸出提取。 （3）超聲波的振動(dòng)勻化使樣品介質(zhì)內(nèi)各點(diǎn)受到的作用一致，使整個(gè)樣品萃取更均勻。超聲波萃取特點(diǎn)m適用于中藥材有效成份的萃取，是中藥制藥徹底改變傳統(tǒng)的水煮醇沉萃取方法的新方法、新工藝。與水煮、醇沉工藝相比，超聲波萃取具有如下突出特點(diǎn)： m（1）無(wú)需高溫。在4050水溫F超聲波強(qiáng)

6、化萃取，無(wú)水煮高溫，不破壞中藥材中某些具有熱不穩(wěn)定，易水解或氧化特性的藥效成份。（2）常壓萃取，安全性好，操作簡(jiǎn)單易行，維護(hù)保養(yǎng)方便。 （3）萃取效率高。超聲波強(qiáng)化萃取2040分鐘即可獲最佳提取率（4）具有廣譜性。適用性廣，絕大多數(shù)的中藥材各類成份均可超聲萃取。（5）超聲波萃取對(duì)溶劑和目標(biāo)萃取物的性質(zhì)（如極性）關(guān)系不大。（6）減少能耗。由于超聲萃取無(wú)需加熱或加熱溫度低，萃取時(shí)間短，因此大大降低能耗。（7）藥材原料處理量大，成倍或數(shù)倍提高，且雜質(zhì)少，有效成分易于分離、凈化。實(shí)驗(yàn)器材 試劑m超聲波清洗機(jī) 2臺(tái) 粉碎機(jī) 1臺(tái) 托盤天平3臺(tái) 離心機(jī)（50ml離心管）1臺(tái)m離心管（50ml，具蓋）9個(gè)/

7、組 超聲波細(xì)胞粉碎機(jī) 1臺(tái)m吸水紙3卷 置物籃2個(gè) 小燒杯（100ml）9個(gè)/組 量筒7個(gè)/組m漏斗（濾紙） 3個(gè)/組 25ml容量瓶 9個(gè)/組 吸量管0.2ml 1個(gè)/組 5ml 2個(gè)/組 m具塞試管20ml 19個(gè)/組 15*150試管 19個(gè)/組 滴管 2個(gè)/組 分光光度計(jì)（比色皿5付m茶葉150g；酒石酸亞鐵溶液600ml；緩沖液1800ml；蒸餾水450mlm提取液：30%80%乙醇；10%60%丙酮各組自配。每種濃度約150ml，（70%乙醇，40丙酮約500ml）超聲波提取的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)m在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取超聲時(shí)間、超聲功率、料液比、提取級(jí)數(shù)為主要考察因素，以茶多酚吸光度為

8、考察指標(biāo)，進(jìn)行4 因素3 水平超聲波提取。m（1）超聲波功率對(duì)提取率的影響 在處理好的茶葉中加人80%的乙醇80 mL，在不同超聲波功率100、160、260、360、460、560 W 下分別提取25 nim，測(cè)濾液吸光度，在不同的功率下茶多酚吸光度明顯不同，這主要是由超聲波對(duì)不同物質(zhì)的作用差異所致，在超聲波功率為260 W 時(shí)，茶多酚吸光度最高，濃度最大，亦即提取率最高。超聲波提取的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)m（2）超聲波提取時(shí)間對(duì)提取率的影響m 往處理好的茶葉中分別加人80%的乙醇80 mL，在260 W功率下分別提取15、20、25、30、35、40 nim，測(cè)濾液吸光度，提取初期，茶葉細(xì)胞內(nèi)有效成

9、分含量呈現(xiàn)過(guò)飽和狀態(tài)，濃度為提取溫度下茶多酚的飽和濃度。隨著提取的進(jìn)行，茶葉細(xì)胞內(nèi)的茶多酚含量逐漸向非飽和狀態(tài)過(guò)渡，而提取介質(zhì)中茶多酚含量卻逐漸增大。在圖中提取曲線后期，茶葉細(xì)胞內(nèi)茶多酚濃度與提取介質(zhì)中茶多酚的濃度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，此外，提取過(guò)程中茶多酚長(zhǎng)時(shí)間處于高溫下，造成部分氧化。因此，提取率略有下降。超聲波提取的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)m（3）料液比對(duì)提取率的影響m 在處理好的茶葉中分別加人80%的乙醇40、60、80、100、120、140 mL，在260 W 功率下分別提取25 min，測(cè)濾液吸光度，由圖4 可知，隨著乙醇水溶液體積用量的增加，茶多酚吸光度先增加后減少，在保證一定提取率基礎(chǔ)并從經(jīng)濟(jì)技

10、術(shù)角度考慮，溶劑用量越少越好. 這樣可降低成本，減少提取液體積，減輕后序工作，故選擇加入80 mL 乙醇，即料液比為18為宜。m（4）提取級(jí)數(shù)對(duì)提取率的影響m在處理好的茶葉中加人80%的乙醇80 mL，在260 W 功率下超聲提取25 nim，抽濾得濾液，按上述方法反復(fù)提取5 次，測(cè)吸光度由表2 可知：經(jīng)過(guò)2 次浸提后，茶多酚已基本被提出，茶多酚提取量隨著提取次數(shù)的增加而增加，超聲波提取的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)但次數(shù)過(guò)多，所消耗溶劑的量增大，綜合考慮，選擇提取2 次為宜。超聲波提取的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果超聲波提取的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果按表1 的設(shè)計(jì)進(jìn)行茶多酚的超聲波提取正交試驗(yàn)，由表3 可知，4 個(gè)主要因素對(duì)茶多酚提取

11、的影響順序?yàn)镈CAB，即提取級(jí)數(shù)影響最大，其次為料液比，超聲波提取時(shí)間和超聲波功率的影響較小。這說(shuō)明在超聲波法提取茶多酚工藝中，該提取液和溶劑有利于提取，而超聲波時(shí)間和超聲波功率則起輔助作用。最優(yōu)的水平組合為A1B2C2D2，即超聲波功率260 W、超聲波提取時(shí)間25 min、料液比18、提取級(jí)數(shù)2 次。茶多酚含量測(cè)定m用紫外分光光度法測(cè)定茶多酚的含量m測(cè)定波長(zhǎng)的選擇準(zhǔn)確稱取制備好的茶多酚標(biāo)準(zhǔn)樣品0.1000 g，加蒸餾水溶解后移人100mL 的容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖晃使其濃度均一，取該溶液10.00 mL 置于100 mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度得0.1000 mg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)溶液

12、。量取10.00 mL 的標(biāo)準(zhǔn)溶液于50 mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度，在190700 nm 波長(zhǎng)范圍內(nèi)，用紫外可見分光光度計(jì)掃描，可知其在274 nm 處有最大吸收峰，選取=274 nm 作為測(cè)定的波長(zhǎng)。m標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制分別量取0、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL 濃度為0.1000 mg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)樣液于6 只50 mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度，以蒸餾水為參比，在波長(zhǎng)274 nm 處測(cè)定吸光度，根據(jù)濃度與吸光度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，回歸出曲線方程。應(yīng)用前景m1989年我國(guó)批準(zhǔn)使用茶多酚作為抗氧化劑。茶多酚分子中帶有多個(gè)活性酚羥基(-OH)可終止人體中自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng),清

13、除超氧離子,類似SOD之功效,茶多酚對(duì)過(guò)氧化氫和超氧陰離子自由基的消除率達(dá)98%以上,呈顯著的量效關(guān)系,其效果優(yōu)于維生素E和C;茶多酚對(duì)細(xì)胞膜等有保護(hù)作用,對(duì)脂質(zhì)過(guò)氧化自由基的消除作用十分明顯。茶多酚還有抑菌、殺菌作用。能有效降低大腸對(duì)膽固醇的吸收,防治動(dòng)脈粥樣硬化,是艾滋病毒(HIV)逆轉(zhuǎn)酶的強(qiáng)抑制物,有增強(qiáng)機(jī)體免疫能力、抗腫瘤、抗輻射作用,毒理學(xué)研究證實(shí),茶多酚安全、無(wú)毒,可以作為食品天然抗氧劑、化妝品和日用化學(xué)品的優(yōu)良添加劑,在醫(yī)藥上可以作為一些疾病患者的輔助藥品和保健藥品的原料。目前,茶多酚的應(yīng)用已遍及食品、醫(yī)藥、精細(xì)化工等領(lǐng)域。參考文獻(xiàn)m1、梁斌，萬(wàn)福成粗陳茶葉中茶多酚的提取與應(yīng)用農(nóng)

14、技服務(wù)，2008m2、劉偉，蒲曉林茶多酚的制備，牙膏工業(yè)，2008 m3、陶阿麗，孫維礦，楊光，詹妮，張國(guó)升.茶多酚的提取及應(yīng)用研究進(jìn)展現(xiàn)代企業(yè)教育，2011m4、何曉梅，劉體云，魏夢(mèng)潔，韋傳寶AI3+沉淀法制備茶多酚工藝研究安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2011 謝謝觀賞提取工藝對(duì)比m溶劑提取法m優(yōu)點(diǎn)是：(1)容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，整個(gè)操作工藝流程可以為間歇或者連續(xù)生產(chǎn)且穩(wěn)定可靠；(2)有機(jī)溶劑可以回收利用。m缺點(diǎn)主要有：(1)得率較低，往往采用其他手段來(lái)提高其得率；(2)較高溫度的浸提條件使得產(chǎn)品在提取過(guò)程中易氧化，產(chǎn)品純度也比較低； (3)茶多酚中咖啡堿的含量是一項(xiàng)很重要的指標(biāo)，氯仿在工藝中用作咖啡堿的脫除，氯

15、仿等有毒的有機(jī)溶劑的使用影響到茶多酚的質(zhì)量和應(yīng)用范圍(如不能用于食品工業(yè))，同時(shí)大量有毒、易燃的有機(jī)溶劑對(duì)生產(chǎn)安全產(chǎn)生一定隱患；(4)萃取工藝一般采用多級(jí)萃取操作，溶劑回收需要進(jìn)行多級(jí)蒸餾，工藝操作復(fù)雜，能耗大。提取工藝對(duì)比m離子沉淀法m優(yōu)點(diǎn)在于：(1)產(chǎn)品純度高；(2)減少了大量有機(jī)萃取劑的使用，減少一定量的能耗；(3)工藝流程上來(lái)看，包含了有機(jī)溶劑以及沉淀劑的回收利用，工藝簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，沉淀劑等輔料成本較低。m缺點(diǎn)在于：(1)金屬離子的使用限制了茶多酚的應(yīng)用范圍，某些殘留在茶多酚中有毒金屬離子含量較高，其產(chǎn)品不能為醫(yī)藥行業(yè)所接受；(2)在生產(chǎn)過(guò)程中大量廢渣的產(chǎn)生無(wú)疑對(duì)環(huán)境造成巨大壓力；(3)

16、轉(zhuǎn)溶過(guò)程中程序較為繁瑣，導(dǎo)致部分多酚被氧化，降低得率； (4)生產(chǎn)設(shè)備條件要求苛刻，對(duì)生產(chǎn)裝臵，輔助設(shè)備以及管路的耐腐蝕性有較高的要求。提取工藝對(duì)比m樹脂吸附分離法m優(yōu)點(diǎn)為：(1)選擇茶多酚產(chǎn)物中一種或幾種的兒茶素目標(biāo)性強(qiáng)，可以有選擇地進(jìn)行吸附分離目標(biāo)兒茶素； (2)純度高，同時(shí)對(duì)咖啡堿的脫除率高；(3)產(chǎn)品的應(yīng)用范圍廣；(4)樹脂吸附一解吸過(guò)程一般都在比較溫和的溫度下進(jìn)行，避免了茶多酚的損失；(5)過(guò)程中避免了有毒有機(jī)溶劑的使用并且容易回收，此方法是目前茶多酚清潔化生產(chǎn)的主要研究趨勢(shì)。m缺點(diǎn)為：(1)樹脂再生的重復(fù)使用率限制了樹脂吸附法生產(chǎn)茶多酚的規(guī)模，因此往往只能適合小規(guī)模的生產(chǎn)；(2)樹脂的價(jià)格昂貴給生產(chǎn)成本造成了壓力；(3)整個(gè)過(guò)程中使用了大量的有機(jī)溶劑，脫附過(guò)程往往較繁瑣