茶多酚的提取實驗設計

茶多酚的提取實驗設計（單因素設計） 一、實驗目的和要求掌握超聲波萃取和微波萃取的一般方法，應用茶多酚含量測定實驗的方法測定不同方法提取液茶多酚含量，選取各因素最優(yōu)化的提取工藝，為正交實驗打下基礎。二、實驗原理超聲波提取技術

超聲波是指頻率為20千赫～50兆赫左右的電磁波，它是一種機械波，需要能量載體—介質(zhì)—來進行傳播。超聲波在傳遞過程中存在著的正負壓強交變周期，在正相位時，對介質(zhì)分子產(chǎn)生擠壓，增加介質(zhì)原來的密度；負相位時，介質(zhì)分子稀疏、離散，介質(zhì)密度減小。也就是說，超聲波并不能使樣品內(nèi)的分子產(chǎn)生極化，而是在溶劑和樣品之間產(chǎn)生聲波空化作用，導致溶液內(nèi)氣泡的形成、增長和爆破壓縮，從而使固體樣品分散，增大樣品與萃取溶劑之間的接觸面積，提高目標物從固相轉(zhuǎn)移到液相的傳質(zhì)速率。在工業(yè)應用方面，利用超聲波進行清洗、干燥、殺菌、霧化及無損檢測等，是一種非常成熟且有廣泛應用的技術。

超聲波萃取的原理

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)。主要是主要通過壓電換能器產(chǎn)生的快速機械振動波來減少目標萃取物與樣品基體之間的作用力從而實現(xiàn)固--液萃取分離。

（1）加速介質(zhì)質(zhì)點運動。

（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”，“空化效應”不斷產(chǎn)生無數(shù)內(nèi)部壓力達到上千個大氣壓的微氣穴并不斷“爆破”產(chǎn)生微觀上的強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，其中不屬于植物結構的藥效成分不斷被分離出來。加速植物有效成份的浸出提取。

（3）超聲波的振動勻化（Sonication）使樣品介質(zhì)內(nèi)各點受到的作用一致，使整個樣品萃取更均勻。

.超聲波萃取的特點

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：

（1）無需高溫。在40℃－50℃水溫F超聲波強化萃取，無水煮高溫，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，操作簡單易行，維護保養(yǎng)方便。

（3）萃取效率高。超聲波強化萃取20～40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）超聲波萃取對溶劑和目標萃取物的性質(zhì)（如極性）關系不大。（6）減少能耗。由于超聲萃取無需加熱或加熱溫度低，萃取時間短，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。

（8）萃取工藝成本低，綜合經(jīng)濟效益顯著。微波萃取機理微波萃取的機理可從兩方面考慮，一方面微波輻射過程是高頻電磁波穿透萃取介質(zhì)，到達物料的內(nèi)部維管束和腺胞系統(tǒng)。由于吸收微波能，細胞內(nèi)部溫度迅速上升，使其細胞內(nèi)部壓力超過細胞壁膨脹承受能力，細胞破裂。細胞內(nèi)有效成分自由流出，在較低的溫度條件下萃取介質(zhì)捕獲并溶解。通過進一步過濾和分離，便獲得萃取物料。另一方面，微波所產(chǎn)生的電磁場加速被萃取部分成分向萃取溶劑界面擴散速率，用水作溶劑時，在微波場下，水分子高速轉(zhuǎn)動成為激發(fā)態(tài)，這是一種高能量不穩(wěn)定狀態(tài)，或者水分子汽化，加強萃取組分的驅(qū)動力；或者水分子本身釋放能量回到基態(tài)，所釋放的能量傳遞給其他物質(zhì)分子，加速其熱運動，縮短萃取組分的分子由物料內(nèi)部擴散到萃取溶劑界面的時間，從而使萃取速率提高數(shù)倍，同時還降低了萃取溫度，最大限度保證萃取的質(zhì)量。微波萃取優(yōu)點傳統(tǒng)熱萃取是以熱傳導、熱輻射等方式由外向里進行，而微波萃取是通過偶極子旋轉(zhuǎn)和離子傳導兩種方式里外同時加熱。傳統(tǒng)熱萃取和傳統(tǒng)熱萃取相比，微波萃取具有以下特點：ａ、質(zhì)量高，可有效地保護食品、藥品以及其他化工物料中的功能成分；ｂ、產(chǎn)量大；ｃ、對萃取物具有高選擇性；ｄ、省時，可節(jié)省50％～90％的時間；ｅ、溶劑用量少（可較常規(guī)方法少50％～90％）；ｆ、低耗能。微波輻射技術在食品萃取工業(yè)和化學工業(yè)上的應用研究雖然起步只有短短幾年的時間，但已有的研究成果和應用成果已足以顯示其以下優(yōu)越性：ａ、反應或萃取快；ｂ、產(chǎn)率高，產(chǎn)品質(zhì)量好；ｃ、后處理方便；ｄ、安全；ｅ、無污染，屬于綠色工程；f、生產(chǎn)線組成簡單，節(jié)省投資；微波萃取技術是食品和中藥有效成分提取的一項新技術。本實驗利用超聲波清洗機和微波萃取茶多酚，設計單因素實驗，通過溶劑萃取所得的萃取液中茶多酚含量的測定，并對實驗數(shù)據(jù)進行分析，選擇一組優(yōu)化的提取方法，為進一步實驗做好準備。三、實驗器材與試劑器材超聲波清洗機2臺微波爐1臺粉碎機1臺 托盤天平3臺 離心機（50ml離心管） 1臺 離心管（50ml，具蓋）9個/組超聲波細胞粉碎機1臺吸水紙3卷 置物籃2個 小燒杯（100ml） 9個/組量筒 7個/組漏斗（濾紙）3個/組25ml容量瓶9個/組吸量管0.2ml1個/組5ml2個/組具塞試管20ml19個/組15*150試管19個/組滴管2個/組分光光度計（比色皿5付）（二）試劑茶葉150g；酒石酸亞鐵溶液600ml；緩沖液1800ml；蒸餾水450ml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）（注：各種試劑多備30%左右）四、操作方法材料準備取一定量的茶葉，用粉碎機粉碎，備用。（二）超聲波和微波萃取單因素實驗 1.稱取1g粉碎后的茶葉（每組先稱取1g/份*18），于50ml離心管，加入適量溶劑，稱重放入超聲波清洗機或微波爐，按下表具體操作，每個處理重復3次。2.過濾收集上清液，（每組得濾液2到3ml即可）。以酒石酸亞鐵分光光度法測定上清液中茶多酚含量，按下式技術茶多酚的提取收率，結果記錄于試驗表中。茶多酚提取收率=（提取液中茶多酚含量*加入溶劑體積）/茶葉總質(zhì)量*100%數(shù)據(jù)分析，判斷最優(yōu)化條件及各因素的影響。找出相對優(yōu)化的條件。單因素實驗數(shù)據(jù)表格序列號123456123平均實驗設計方案：四人一組，一到五組超聲波提取，六組不同機器處理。（每梯度重復三次，三梯度9管同時進行。）一組料液比1：20；提取時間10*2min；0%和30%~70%乙醇六個梯度。二組料液比1：20；提取時間10*2min；0%和20%~60%丙酮六個梯度。三組70%乙醇料液比1：20提取時間10*2min20*2min30*2min（注：第四組提取液為40%丙酮，其余和第三組相同）三四組，20min提取的，放置一小時后，再次測定茶多酚含量（與前處理同），檢驗放置時間對茶多酚的影響。五組70%乙醇料液比1：10提取時間10*2min1：201：3040%丙酮料液比1：10提取時間10*2min1：201：30六組超聲波清洗機；超聲波細胞粉碎機分別按如下處理：水料液比1:2050%乙醇時間3min40%丙酮微波提?。海ㄓ?00ml三角燒瓶處理,此步提取我做。）料液比1:20水50%乙醇時間3min40%丙酮（注：第6組實驗數(shù)據(jù)記錄和處理有些難度。）各組長