茶叶多糖的提取与结构分析

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  摘  要:以本地绿茶为研究对象,采用苯酚-硫酸法测定茶叶多糖含量,通过研究不同因素条件下的提取率,确定最佳工艺为:超聲提取功率70W,提取时间1h,提取温度60℃,料液比1∶30,提取次数3次;通过紫外光谱图和红外光谱图,确定多糖中存在特征官能团。
  关键词:茶多糖;超声;提取
  中图分类号 TS272.4 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2019)12-0025-4
  茶叶是世界上几大重要饮料之一,我国茶资源丰富,是最早饮茶的国家,经过几千年的传承和延续,饮茶在我国已经成为一种文化[1],饮茶与人体健康的响应机制是众多学者关注的对象[2,3]。茶叶多糖是茶叶中由大量单糖通过糖苷键连接而成的天然大分子活性物质,具有多种保健效果,是茶叶中的关键性功能成分之一,具有抗氧化、抗衰老、增强免疫力功能。茶叶多糖以降低血糖血压和防治糖尿病成为研究的热点[4,5],较其它保健品具有吸收快、代谢彻底、无残留等优点,基本无毒副作用[6]。本文通过苯酚-硫酸法测定茶叶多糖的浓度,探究改变外在实验条件,研究茶叶多糖提取率,并对茶叶多糖的结构进行分析,为优化茶叶多糖的提取工艺和茶叶多糖的制备提供一定的理论依据。
  1 材料与方法
  1.1 材料与仪器 茶叶购于茶农,把准备好的干茶叶放入粉碎机中粉碎,将粉碎后过30目筛的茶叶粉末装好备用;无水乙醇、正丁醇、浓硫酸、苯酚、三氯乙烷、异戊醇等分析纯,上海国药生产。
  恒温水浴锅(HH-8):金坛市杰瑞电器有限公司;小型超微粉碎机(WK-150A):山东省青州市精诚机械制造有限公司;真空干燥箱(OZF-0690):上海新苗医疗机械制造有限公司;电子天平(FA2104N):上海箐海仪器有限公司;台式低速离心机(TDZ4):湖南赫西仪器有限公司;可见分光光度计(722):上海奥普勒仪器有限公司;傅立叶变换红外光谱仪(Nicolet iS-200):美国。
  1.2 实验步骤
  1.2.1 茶多糖测定方法 用苯酚-硫酸法[7]来测定茶叶多糖的浓度,以葡萄糖为标准品,配制成100mg/L的葡萄糖溶液。
  茶叶多糖的提取率公式:提取率(%)=(C×稀释倍数×V×10-6)/m×100
  式中:C为分光光度计间接测定的茶叶多糖的浓度;单位:mg/L;V为提取液体积;位:mL;m为样品质量;单位:g。
  1.2.2 不同超声功率和时间下提取多糖
  1.2.2.1 不同超声波功率提取多糖 称取待测10.0g茶叶粉5份,加入蒸馏水,在温度为60℃和超声功率分别为0、50、60、70、80W条件下提取1h。提取液用4层纱布过滤后静置3h,抽滤,滤液经离心,然后测定茶叶多糖浓度和提取率。
  1.2.2.2 不同超声时间提取多糖 称取待测10.0g茶叶粉5份,加入蒸馏水,在温度60℃和功率70W条件下提取,超声提取时间分别为0.5、1、1.5、2、2.5h,提取液用4层纱布过滤后静置3h,抽滤,滤液离心,然后测定茶叶多糖浓度和提取率。
  1.2.3 超声条件下单因素实验
  1.2.3.1 温度对提取率的影响 称量10.0g茶叶粉5份,加入蒸馏水,在功率70W条件下,放置于温度不同的同一型号的超声波清洗仪中,设定水温分别为50、60、70、80、90℃,浸提1h,提取液用4层纱布过滤后静置3h,抽滤,滤液离心,然后测定茶叶多糖浓度和提取率。
  1.2.3.2 料液比对提取率的影响 称量10.0g茶叶粉5份,分别加入100、200、300、400、500mL的蒸馏水,在功率70W条件下放置于60℃的超声波清洗仪中,浸提1h,提取液用4层纱布过滤后静置3h,抽滤,滤液离心,然后测定茶叶多糖浓度和提取率。
  1.2.3.3 提取次数对提取率的影响 称量10.0g茶叶粉5份,加入蒸馏水,放置于60℃超声波清洗仪中,在功率70W条件下,分别提取1、2、3、4、5次,一次1h,提取液用4层纱布过滤后静置3h,抽滤,滤液离心,然后测定茶叶多糖浓度和提取率。
  1.2.4 茶叶多糖脱蛋白 把多糖溶于20mL的蒸馏水中,并用三氯甲烷和正丁醇(4∶1)配制4份各10mL的sevag试剂,分别加入到多糖溶液中。充分振荡30min后放入到离心机上以3000r/min的速度离心1min。然后留下上清液,继续加入相当于多糖溶液1/3体积的sevag试剂,重复上述操作3次。向剩下的多糖溶液中加入2倍的无水乙醇,冷藏静置2h,然后离心3min,用水洗涤沉淀后,加入丙酮脱水,真空冷冻干燥12h,得到除掉蛋白的多糖。
  1.2.5 红外与紫外实验 取少量除去蛋白的多糖,加蒸馏水溶解,在200~700nm的波长范围内进行紫外实验,保存所得光谱。取2mg精糖放入研钵中,并加入200mgKBr在研钵中充分研磨压片,然后在4000~400cm-1处进行红外光谱实验。
  2 结果与分析
  2.1 标准曲线 依据分光光度法在波长490nm处测定吸光度A490,绘制出标准曲线,如图1所示,得回归方程为:A=0.0128C-0.0547,R=0.9987。
  2.2 不同因素对多糖提取率的影响
  2.2.1 不同超声波功率对提取率的影响 由图2可知,随着超声波功率的增加,茶叶多糖提取率也呈现上升趋势,当超声波功率大于70W之后,提取率增加不明显,没有超声情况下提取率最低。
  2.2.2 不同超声时间对提取率的影响 由图3可知,茶叶多糖提取率随着超声浸提时间的增加而逐渐升高,1h后,提取率增加缓慢,而随着时间的延长生产成本会增加,因此浸提时间应选在1h适宜。超声波可在液体中产生空穴作用,空穴作用产生的冲击波和射流可破坏植物细胞和细胞膜结构,从而增加细胞内溶物通过[8,9]。经过超声浸提比不经过超声浸提得到的多糖要多,而且超声提取的时间加长会增加多糖的提取,因此可以推断出超声在一定程度上有利于茶叶多糖的提取。   2.2.3 超声提取温度与提取率的关系 由图4可知,伴随温度的升高,多糖的提取率渐渐升高,这表明温度愈高对茶叶细胞的破坏作用愈大,有益于多糖的浸出。但在90℃左右時,虽然提取率达到1.63%,但茶叶提取液的粘度变得过大,这也许是因为:一是茶叶细胞在高温下会处于“崩溃”、溶解的状况;二是茶叶多糖中含有的淀粉在90℃时会处于糊化的状态,茶叶提取液就形成一种粘稠的糊状,而这种高黏的液体对固液分离不利[10,11]。所以在茶叶多糖的工业化生产中,提取温度不得超过90℃,在60℃时提取的多糖与在70℃时提取的多糖质量相差不大,随着提取温度的升高,分子热运动会变得更为剧烈,多糖提取率也会随之增加。由于多糖是活性物质,温度过高易破坏其结构,影响其生物活性,会对后面试验造成不利影响,所以初步推出60℃和70℃为最佳浸提温度。
  2.2.4 料液比对提取率的影响 由图5可知,随着料液比的增加,多糖的提取率也会渐渐增加,但当料液比到达1∶30后,多糖的提取率的增加就变得迟缓。而体积的增加会延长浓缩时间,生产成本增加,所以料液比选择在1∶30较好。
  2.2.5 提取次数对提取率的影响 由图6可知提取次数对多糖提取率的影响也较为突显,当提取次数从1到3次时,多糖提取率增加快速,从3到5次时,多糖提取率上升相当迟缓。所以,从节约成本和提高效率方面考虑提取次数选择3次适宜。
  2.3 茶叶多糖的红外表征 图7是茶叶多糖在4000~400cm-1的波长范围内的红外光谱图,对照以上结果可知3650~3150cm-1处的较宽吸收峰是O—H和N—H伸缩振动峰,在2910cm-1周围存在的峰为甲基(—CH3)和次甲基(—CH2)的C—H伸缩振动的信号,1650cm-1处的峰是多糖水合吸收振动吸收峰,是由糖环上的糖苷键和酰氨基上的C[]O伸缩振动引起的,1360cm-1处的吸收峰是C—H键的变角振动,1240cm-1处的峰是C—O—C非对称伸缩振动峰[12]。887cm-1是吡喃糖苷的特征吸收峰,652cm-1出现吸收峰,表明茶多糖结构中存在酰胺基。
  2.4 茶叶多糖的紫外表征 由图8~11用紫外扫描仪在200~700nm波长范围内进行扫描得到的结果可知:该紫外吸收光谱图在200~280nm波长处有吸收峰,说明其中含有肽键,表明多糖内含有蛋白质和核酸[13]。在图4中,温度升高会增加多糖的产量,但是温度过高会破坏多糖结构影响其活性,而且60℃和70℃下提取出的多糖相差很少,从节约能源的角度看,60℃为最佳浸提温度。在图7中可以看出,红外光谱的在1650cm-1左右出现吸收峰,这是多糖中C[]O伸缩振动引起的,但同时也是酰氨基上的C[]O伸缩振动引起的,这说明多糖中有蛋白质的存在[14]。由图8,图9,图10,图11可以看出,207nm处为茶多糖的特征吸收峰,274nm处为蛋白质吸收峰,无超声情况下,50℃和60℃时蛋白质的吸收峰较低,但是在70℃时蛋白质的吸收峰较高,说明温度增加了蛋白质的提取,在该温度下超声提取时,蛋白质的吸收峰明显降低,可能是超声引起了蛋白质的变性,从而引起蛋白质溶解度降低,说明超声对蛋白质提取有抑制作用。
  4 结论
  本实验对茶多糖提取工艺进行研究,通过对超声提取功率、提取时间、提取温度、料液比、提取次数进行单因素实验,得出最佳提取功率是70W,提取时间为1h,提取温度是60℃,料液比为1∶30,提取次数为3次。通过红外光谱和紫外光谱实验确定多糖中存在特征官能团,确定茶多糖是一种含有吡喃环和糖醛酸的蛋白多糖复合物[15]。
  参考文献
  [1]陈艺瑞,王川.“中国藏茶”的饮茶礼仪及饮茶程序[J].历史教学(下半月刊),2017(07):50-53.
  [2]刘凤琼,鄢灵君,陈法,等.饮茶与牙龈癌发病关系的病例对照研究[J].肿瘤防治研究,2017,44(02):138-141.
  [3]Chen K,Chen D,Lan C,et al. Does green tea consumption increase urinary oxalate excretion? Results of a prospective trial in healthy men[J]. International Urology and Nephrology,2017(3):1-5.
  [4]Cao H. Polysaccharides from Chinese tea: recent advance on bioactivity and function[J]. International Journal of Biological Macromolecules,2013,62(11):76-79.
  [5]Chen G,Yuan Q,Saeeduddin M,et al. Recent advances in tea polysaccharides: Extraction,purification,physicochemical characterization and bioactivities[J]. Carbohydrate Polymers,2016,153:663-678.
  [6]黄谦,朱明扬,罗林根,等.基于主成分分析法的茶叶多糖提取工艺优化[J]. 食品工业科技,2018(17):206-211.
  [7]谢普军,黄立新,张彩虹,等.蒲公英茶与叶的化学成分测定分析[J].食品工业科技,2014,35(15):346-351.
  [8]余婉莎.桑枝多糖提取与结构分析及生物活性探究[D].重庆:西南大学,2018.
  [9]李英.超声波辅助制备稻秆羧甲基纤维素及其吸附性能的研究[D].无锡:江南大学,2018.
  [10]许子竞,石谦,罗树常.金花茶叶多糖的分离纯化及组成分析[J].天然产物研究与开发,2017,29(07):1148-1153.
  [11]曲伟,刘庄,张照康,等.毛尖茶叶多糖的提取分离及其活性测定[J].天然产物研究与开发,2016(8):1262-1265.
  [12]刘芳,赵声兰,陈朝银.质谱分析多糖结构的方法学进展[J].药物分析杂志,2011,31(8):1612-1618.
  [13]谢明勇,聂少平.天然产物活性多糖结构与功能研究进展[J].中国食品学报,2010,10(2):1-11.
  [14]高小荣,刘培勋.多糖结构分析研究进展[J].天津药学,2003,15(6):68-72.
  [15]张艳.茶多糖的分离纯化及其含片的制备工艺研究[D].合肥:安徽农业大学,2014.
  (责编:王慧晴)
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