茶表沒食子兒茶素沒食子酸酯提取動力學研究

茶表沒食子兒茶素沒食子酸酯提取動力學研究

提取是茶葉生化成分分離的主要環(huán)節(jié)。茶多酚的提取通常采用水提或低脂提，然后進行提取或沉淀。由于茶多酚中最主要的抗氧化成分為表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG),它的含量高低在一定程度上反映了茶多酚的質(zhì)量優(yōu)劣。因此以EGCG作為質(zhì)量指標,研究它的提取動力學規(guī)律,為提取茶多酚最佳參數(shù)的選擇和工程研究提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1材料表面綠茶片(福建安溪),2004年春季生產(chǎn),經(jīng)粉碎過40目。1.2不同提取條件對hplc測定的影響共設(shè)4個處理,每處理重復(fù)5次。其中3個處理各稱茶粉100g,加入茶水比為1:10蒸餾水1000ml,其水溫分別控制在25℃、50℃、80℃,另1處理改用50%乙醇80℃提取。計時每隔15min吸取1ml,稀釋10倍,用0.3μm微孔濾膜過濾后,HPLC測定,HPLC為WATERS公司制造,C18ODS柱4.6mm×250mm,流動相A為0.1%乙酸,流動相B為乙腈,梯度洗脫,280nm檢測。對照EGCG標準峰面積進行濃度換算。1.3提取參數(shù)kt提取實際上是溶質(zhì)由茶葉固定顆粒表面向提取溶液中的傳遞,相間的濃度差是溶質(zhì)擴散的動力,因此隨時間的改變,EGCG提取濃度的變化與平衡濃度和即時濃度的差符合動力學方程:其中ko為總傳質(zhì)系數(shù),A為藥材(溶液)總傳質(zhì)面積,V為溶液體積,C為溶液中的即時濃度,C*為與提取藥材最后的平衡濃度,t為提取時間。取kT=koA/V,可得:對式(2)進行積分,并令t=0時,C=0,則有:現(xiàn)實驗已測得一系的t和C,可利用數(shù)學方法求解方程(3)中的最終平衡濃度C*和傳質(zhì)速率參數(shù)KT,具體方法如下:求下面函數(shù)的最小值:相當于求無約束兩變量函數(shù)最優(yōu)化問題,采用梯度法求解,在具體編程計算中,利用差商來代替偏導。迭代公式如下:最終獲得平衡濃度和傳質(zhì)速率兩個動力學參數(shù)。2結(jié)果2.1提取時間的確定用水提取EGCG的時間和溶液濃度關(guān)系見圖1,圖中數(shù)值為5次實驗的平均值。溶液的濃度隨著時間的增加而增加,而當溫度達到80℃時,溶液的濃度90min左右達到一個極大值后,就開始下降。這說明提取溫度過高,提取時間過長,提取出來的EGCG開始分解。顯然80℃提取曲線不同于其它曲線,它存在分解點。因此將80℃實驗結(jié)果進行二次擬合,用C=a+bt+ct2,其中C為EGCG濃度,t為時間,一次項系數(shù)表示析出速率,二次項系數(shù)表示分解速率。擬合得:C1=0.508+0.0931t–0.0005t2,則最佳的提取時間為:說明水提時間超過93.1min,EGCG開始分解破壞。將50%醇提的EGCG濃度與時間關(guān)系用二次回歸擬合,得:C2=0.4743+0.1056t–0.0005t2,最佳的提取時間為:水的最佳提取時間。80℃水和50%乙醇為提取溶劑比較,結(jié)果見圖2。50%醇提時間超過105.6min,EGCG開始分解破壞。根據(jù)方程中的一次項系數(shù)代表析出速率,二次項系數(shù)為分解速率,EGCG在50%醇溶液中的析出速率比水快(0.1056-0.0931)/0.0931=13.43%,而分解速度和水中相同,故最后用醇溶液提取的濃度高于用水提取的濃度:2.2ecgg的提取符合動力學方程茶葉提取液中的EGCG濃度隨提取時間延長逐漸增大,若不考慮分解(即取數(shù)據(jù)在分解時間點以前),其即時濃度應(yīng)符合動力學方程:分別將25℃水提取、50℃水提取、80℃水提取和80℃50%醇提取時間對應(yīng)濃度值(表1)代入方程,在相同的收斂要求下,得到的各種溫度和溶劑提取下的動力學方程為:25℃水提取:均方差為6.061×10-350℃水提取:均方差為6.666×10-380℃水提取:均方差為1.569×10-280℃50%乙醇提取:均方差為3.079×10-2。由此可見,EGCG的提取較好地符合以上動力學方程。隨著提取溫度的提高,EGCG的最終平衡濃度增大,傳質(zhì)速率也增大;改用50%乙醇提取,其最終平衡濃度比水提高,說明醇提有更大的推動力,但其傳質(zhì)速率并不快,其可能原因是醇對EGCG的溶解度大,但水更易破壞茶葉細胞壁,50%醇先要借助水的破壁作用才能將EGCG溶出,因此其浸出速率沒有水快。3最佳提取時間點的確定茶葉的提取是溶質(zhì)的溶出過程,它符合一定動力學規(guī)律。從實驗結(jié)果中可知,EGCG的提取隨時間延長增加,一定時間后達到飽和點,即使時間再長,其濃度只有少量增加或開始分解下降,這個時間點即是最佳提取時間。50%醇提比水提此時間點推遲,表明醇對EGCG具有一定保護作用,可延遲它的分解時間。EGCG的溶出同其它成分溶出均符合擴散方程,在一定條件(如溫度、溶劑等)下,遵循一定的動力學方程,實驗中80℃以下提取,或最佳提取時間點以前的數(shù)據(jù)分析,得出