茶多酚的超声波萃取法

由茶叶提取茶多酚的超声波萃取法摘要：茶多酚是茶叶中的多酚类化合物的总称，是茶叶的主要有效成分。茶多酚的提取方法目前，茶多酚的提取方法主要有溶剂提取法、离子沉淀法、微波浸提法、超声波浸提法、超临界流体萃取法、树脂吸附分离法6种。超声波萃取法超声波辅助提取茶多酚，最佳条件为70oC,lOOW超声辐射下用80％乙醇按料液比1：10提取20min。提取的茶多酚含量较高，防止茶多酚被氧化，保持高品质。工艺过程为：茶叶+乙醇—超声提取—过滤—蒸发浓缩—氯仿萃取—乙酸乙酯萃取—蒸发回收酯—烘干的粗茶多酚--纯化超声波提取茶多酚的工艺简单，尤其是结合溶剂法、沉淀法和树脂吸附法用于提取制备，取得了较好的成效。该方法具有提取温度低、减少浸提所需时间，提高浸提效果，避免茶多酚在长时间高温下氧化的可能，回收率高、氧化损耗小，节时、节能、提取率高等优点，同时避免了有毒溶剂的使用，提取工艺成本低，综合经济效益显著，具有良好的工业推广价值。1.超声波提取技术超声波是指频率为20千赫～50兆赫左右的电磁波，它是一种机械波，需要能量载体—介质—来进行传播。超声波在传递过程中存在着的正负压强交变周期，在正相位时，对介质分子产生挤压，增加介质原来的密度；负相位时，介质分子稀疏、离散，介质密度减小。也就是说，超声波并不能使样品内的分子产生极化，而是在溶剂和样品之间产生声波空化作用，导致溶液内气泡的形成、增长和爆破压缩，从而使固体样品分散，增大样品与萃取溶剂之间的接触面积，提高目标物从固相转移到液相的传质速率。在工业应用方面，利用超声波进行清洗、干燥、杀菌、雾化及无损检测等，是一种非常成熟且有广泛应用的技术。2.超声波萃取的原理超声波萃取中药材的优越性，是基于超声波的特殊物理性质。主要是主要通过压电换能器产生的快速机械振动波来减少目标萃取物与样品基体之间的作用力从而实现固--液萃取分离。（1）加速介质质点运动。（2）空化作用。超声波在液体介质中传播产生特殊的“空化效应”，“空化效应”不断产生无数内部压力达到上千个大气压的微气穴并不断“爆破”产生微观上的强大冲击波作用在中药材上，使其中药材成分物质被“轰击”逸出，并使得药材基体被不断剥蚀，其中不属于植物结构的药效成分不断被分离出来。加速植物有效成份的浸出提取。（3）超声波的振动匀化使样品介质内各点受到的作用一致，使整个样品萃取更均匀。3.超声波萃取的特点适用于中药材有效成份的萃取，是中药制药彻底改变传统的水煮醇沉萃取方法的新方法、新工艺。与水煮、醇沉工艺相比，超声波萃取具有如下突出特点：（1）无需高温。在40℃－50℃水温F超声波强化萃取，无水煮高温，不破坏中药材中某些具有热不稳定，易水解或氧化特性的药效成份。（2）常压萃取，安全性好，操作简单易行，维护保养方便。（3）萃取效率高。超声波强化萃取20～40分钟即可获最佳提取率（4）具有广谱性。适用性广，绝大多数的中药材各类成份均可超声萃取。（5）超声波萃取对溶剂和目标萃取物的性质（如极性）关系不大。（6）减少能耗。由于超声萃取无需加热或加热温度低，萃取时间短，因此大大降低能耗。（7）药材原料处理量大，成倍或数倍提高，且杂质少，有效成分易于分离、净化。（8）萃取工艺成本低，综合经济效益显著。三、实验器材与试剂（一）器材超声波清洗机2台粉碎机1台托盘天平3台离心机（50ml离心管）1台离心管（50ml，具盖）9个/组超声波细胞粉碎机1台吸水纸3卷置物篮2个小烧杯（100ml）9个/组量筒7个/组漏斗（滤纸）3个/组25ml容量瓶9个/组吸量管0.2ml1个/组5ml2个/组具塞试管20ml19个/组15*150试管19个/组滴管2个/组分光光度计（比色皿5付）（二）试剂茶叶150g；酒石酸亚铁溶液600ml；缓冲液1800ml；蒸馏水450ml提取液：30%~80%乙醇；10%~60%丙酮各组自配。每种浓度约150ml，（70%乙醇，40丙酮约500ml）（注：各种试剂多备30%左右）超声波法提取的最佳工艺条件为：以80%乙醇为溶剂，超声波功率260W、超声波时间25min、料液比1∶8、提取级数2次。四因素中，提取级数影响最大，料液比次之，超声波时间和超声波功率则起辅助作用。此工艺下，茶多酚粗品提取率为11.13%，粗品中茶多酚的含量为70.57%。材料与方法材料与仪器茶叶；无水乙醇、乙酸乙醋、氯仿、石油醚、无水硫酸镁：分析纯；紫外分光光度计；循环水式多用真空泵；1000W恒温水浴装置；旋转蒸发器；超声波清洗器；分液漏斗；微型植物试样粉碎机；电子天平等。茶叶的前处理准确称取10g新鲜茶叶样品于250mL烧杯中，加人液氮脆化，在液氮挥发同时捣碎成粉末状，放冰箱备用。茶多酚提取的单因素实验将处理好的茶叶碎末置于烧杯中，加人80%乙醇溶剂，混匀，按提取温度、提取时间、料液比、提取级数设定单因素实验，按料液比、超声功率、超声时间、提取级数设定单因素实验，进行超声波提取；按冷却至室温，抽滤得滤液，测吸光度。茶多酚的萃取和干燥分别将抽滤的滤液用旋转蒸发器在40～50℃下减压蒸馏回收乙醇，待乙醇基本除去后，再用乙酸乙酯萃取茶多酚。然后将萃取液过滤，得到的滤液用旋转蒸发器在40～50℃下减压蒸馏出乙酸乙酯，再用石油醚除去色素等。将粗产物冷冻后于-45℃，真空度为2×10－6Pa的环境下真空冷冻干燥31h后得粗产品TP。超声波提取的正交实验设计在单因素试验基础上，选取超声时间、超声功率、料液比、提取级数为主要考察因素，以茶多酚吸光度为考察指标，进行4因素3水平，超声波提取超声波功率对提取率的影响在处理好的茶叶中加人80%的乙醇80mL，在不同超声波功率100、160、260、360、460、560W下分别提取25nim，测滤液吸光度，实验结果见图2。在不同的功率下茶多酚吸光度明显不同，这主要是由超声波对不同物质的作用差异所致，在超声波功率为260W时，茶多酚吸光度最高，浓度最大，亦即提取率最高。超声波提取时间对提取率的影响往处理好的茶叶中分别加人80%的乙醇80mL，在260W功率下分别提取15、20、25、30、35、40nim，测滤液吸光度，提取初期，茶叶细胞内有效成分含量呈现过饱和状态，浓度为提取温度下茶多酚的饱和浓度。随着提取的进行，茶叶细胞内的茶多酚含量逐渐向非饱和状态过渡，而提取介质中茶多酚含量却逐渐增大。在图中提取曲线后期，茶叶细胞内茶多酚浓度与提取介质中茶多酚的浓度达到动态平衡，此外，提取过程中茶多酚长时间处于高温下，造成部分氧化。因此，提取率略有下降。由图3可知，应选25min作为最佳提取时间。料液比对提取率的影响在处理好的茶叶中分别加人80%的乙醇40、60、80、100、120、140mL，在260W功率下分别提取25min，测滤液吸光度，由图4可知，随着乙醇水溶液体积用量的增加，茶多酚吸光度先增加后减少，在保证一定提取率基础并从经济技术角度考虑，溶剂用量越少越好.这样可降低成本，减少提取液体积，减轻后序工作，故选择加入80mL乙醇，即料液比为1∶8为宜。提取级数对提取率的影响在处理好的茶叶中加人80%的乙醇80mL，在260W功率下超声提取25nim，抽滤得滤液，按上述方法反复提取5次，测吸光度由表2可知：经过2次浸提后，茶多酚已基本被提出，茶多酚提取量随着提取次数的增加而增加，但次数过多，所消耗溶剂的量增大，综合考虑，选择提取2次为宜。超声波提取的正交实验结果按表1的设计进行茶多酚的超声波提取正交试验，由表3可知，4个主要因素对茶多酚提取的影响顺序为D＞C＞A＞B，即提取级数影响最大，其次为料液比，超声波提取时间和超声波功率的影响较小。这说明在超声波法提取茶多酚工艺中，该提取液和溶剂有利于提取，而超声波时间和超声波功率则起辅助作用。最优的水平组合为A1B2C2D2，即超声波功率260W、超声波提取时间25min、料液比1∶8、提取级数2次。超声波法利用超声波的机械破碎和空化作用，使植物细胞组织更易破碎，从而加速茶多酚浸提物从茶叶向溶剂的扩散速率。茶多酚含量测定用紫外分光光度法测定茶多酚的含量。测定波长的选择准确称取制备好的茶多酚标准样品0.1000g，加蒸馏水溶解后移人100mL的容量瓶中，用水稀释至刻度，摇晃使其浓度均一，取该溶液10.00mL置于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度得0.1000mg/mL的标准溶液。量取10.00mL的标准溶液于50mL容量瓶中，用水稀释至刻度，在190～700nm波长范围内，用紫外可见分光光度计扫描，可知其在274nm处有最大吸收峰，选取λ=274nm作为测定的波长。标准曲线的绘制分别量取0、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mL浓度为0.1000mg/mL的标准样液于6只50mL容量瓶中，用水稀释至刻度，以蒸馏水为参比，在波长274nm处测定吸光度，根据浓度与吸光度绘制标准曲线，回归出曲线方程。茶多酚粗品中茶多酚的含量的测定准确称取0.1000g提取样品，加蒸馏水溶解后移入100mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。取上述溶液10.00mL置于100mL容量瓶中，并稀释至刻度。取10.00mL稀释后溶液置于50mL容量瓶中，再用水稀释至刻度，然后用紫外分光光度计在274nm下，测出茶多酚粗品试液的吸光度，参照标准曲线并根据试液配制情况，计算茶多酚粗品中茶多酚的含量。