韓艷麗， 凡軍民， 李 靜， 賈 君

(江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇句容 212400)

果膠酶-微波法提取茶樹花多糖的工藝

韓艷麗， 凡軍民， 李 靜， 賈 君

(江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇句容 212400)

以茶樹花為材料，采用果膠酶-微波法提取茶樹花多糖，研究提取茶樹花多糖的工藝。結(jié)果表明：通過單因素和正交試驗(yàn)，在加酶量1.0%、酶解pH值5.5、酶解時(shí)間2.5 h、酶解溫度50 ℃的條件下，茶樹花多糖提取率最高；茶樹花經(jīng)酶解后，在700 W微波強(qiáng)度下，微波時(shí)間60 s，茶樹花多糖提取率達(dá)4.82%。由結(jié)果可知，果膠酶-微波法明顯提高了茶樹花多糖的提取率。

茶樹花；果膠酶；微波；茶多糖

茶樹花是茶樹的生殖器官之一，其生長周期較長，營養(yǎng)消耗較多，茶農(nóng)多棄之。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，茶樹花中含有與茶葉相似的生物活性成分，如茶多糖[1]。茶多糖是茶葉中含有的一類復(fù)合多糖，具有降血糖、降血脂、輔助治療糖尿病等功效[2-3]。茶多糖的提取方法主要有熱水浸提法、酶法、超聲波法、微波法等[4-6]。其中酶工程技術(shù)方法是近幾年來用于天然植物有效成分提取的一項(xiàng)生物工程技術(shù)。

果膠酶(pectinase)是一類通過不同機(jī)制降解果膠基質(zhì)的酶的總稱，主要作用于茶樹花細(xì)胞壁中的果膠，破壞果膠、半纖維素組成的無定形結(jié)構(gòu)，有助于茶樹花中有效成分的滲出和擴(kuò)散[7]。微波提取法能顯著縮短提取時(shí)間，較大程度地提高茶樹花多糖的提取效率[8]。

本研究主要采取果膠酶-微波提取的方法，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)研究果膠酶提取茶樹花多糖的最佳工藝條件，以期為茶樹花多糖的進(jìn)一步研究提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

茶樹花采于江蘇省句容市江蘇茶博園內(nèi)。摘取新鮮的茶樹花，裝入牛皮紙袋中，放置于干燥箱中，于105 ℃殺青 10 min，然后在70 ℃烘干、粉碎后過60目篩備用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 果膠酶提取茶樹花多糖工藝流程 主要工藝流程：茶樹花粉末→果膠酶處理→滅酶→微波處理→真空抽濾→濃縮→加95%乙醇→離心→醇沉→真空干燥→獲得茶樹花多糖。

1.2.2 果膠酶提取的單因素試驗(yàn) 在預(yù)備試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇酶解時(shí)間、酶解pH值、加酶量和酶解溫度為考察因素，每個(gè)因素設(shè)定4個(gè)水平，即加酶量設(shè)定為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%，酶解pH值設(shè)定為3.5、4.5、5.5、6.5，酶解時(shí)間設(shè)定為1.0、1.5、2.0、2.5 h，酶解溫度設(shè)定為25、35、45、55 ℃，按照上述工藝流程參數(shù)，考察茶樹花多糖提取的最佳工藝。

1.2.3 果膠酶提取的正交試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)酶解pH值為5.5，以加酶量(A)、酶解時(shí)間(B)、酶解溫度(C)為考察因素，設(shè)計(jì)L9(34) 正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)，篩選茶樹花多糖提取的最優(yōu)組合。因素水平設(shè)計(jì)詳見表1。

表1 正交設(shè)計(jì)因素和水平

1.2.4 果膠酶-微波提取試驗(yàn) 茶樹花多糖提取最佳酶解條件試驗(yàn)結(jié)束后，再進(jìn)行微波浸提，考察微波強(qiáng)度(350、490、700W)、微波時(shí)間(30、60、90s)對茶樹花多糖提取率的影響。

1.3 測定方法

1.3.1 茶樹花多糖含量測定 采用蒽酮-硫酸比色法，將上述提取的茶樹花多糖加蒸餾水復(fù)溶、定容至設(shè)定體積，用蒽酮-硫酸顯色后，測加酶量，依據(jù)葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線A=0.007 7C+0.003 2(r2=0.999 92)(A為吸光度，C為葡萄糖質(zhì)量濃度)，計(jì)算葡萄糖質(zhì)量濃度，得到茶樹花多糖含量。

1.3.2 茶樹花多糖提取率計(jì)算 多糖提取率計(jì)算公式：

式中：C為葡萄糖質(zhì)量濃度，mg/mL；D為多糖的稀釋倍數(shù)；f為換算因子，f=4.220；m為供試茶樹花的質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 果膠酶提取的單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 加酶量對茶樹花多糖提取率的影響 由圖1可知，隨著加酶量的增加，茶樹花多糖的提取率呈逐漸升高的趨勢；當(dāng)加酶量在0.5%～1.0%時(shí)，隨著加酶量的增大，多糖提取率明顯提高；但是，當(dāng)加酶量為1.0%～2.0%時(shí)，多糖提取率提高不明顯。這可能是酶濃度達(dá)到一定值時(shí)，酶分子過于飽和，與底物結(jié)合機(jī)會較少的緣故。結(jié)合節(jié)約成本的原則，果膠酶的最佳添加量以1.0%為宜。

2.1.2 酶解pH值對茶樹花多糖提取率的影響 由圖2可見，隨著酶解pH值的升高，茶樹花多糖在pH值3.5～4.5范圍內(nèi)提取率提高緩慢；在pH值4.5～5.5范圍內(nèi)，提取率明顯提高，其中以pH值為5.5時(shí)茶樹花多糖的提取率最高；在pH值 5.5～6.5范圍內(nèi)茶樹花多糖提取率呈逐漸下降的趨勢。因此，選擇pH值為5.5為最佳酶解pH值。

2.1.3 酶解時(shí)間對茶樹花多糖提取率的影響 由圖3可知，隨著酶解時(shí)間的增加，茶樹花多糖的提取率呈逐漸提高的趨勢；在酶解時(shí)間為1.0～2.0 h范圍內(nèi)，茶樹花多糖提取率提高明顯，這是由于隨著時(shí)間的延長，酶與底物結(jié)合機(jī)會增加，酶解比較充分；當(dāng)酶解時(shí)間大于2.0 h時(shí)，茶樹花多糖提取率增加緩慢，這可能是由于酶解時(shí)間過長，溶劑中多糖濃度越來越高，使擴(kuò)散速度減慢，達(dá)到平衡后，多糖的提取率增速緩慢。

由圖4可知，隨著酶解溫度的增加，茶樹花多糖的提取率呈先提高后降低的趨勢，當(dāng)酶解溫度為45 ℃時(shí)，多糖提取率最高。由于在一定的溫度范圍內(nèi)，果膠酶活性隨溫度的升高而增強(qiáng)，但溫度過高時(shí)，抑制了果膠酶的活性，從而使茶多糖提取率下降。

2.2 果膠酶提取的正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2正交數(shù)據(jù)極差分析結(jié)果可知，各因素對茶樹花多糖提取率影響力排序?yàn)锳>B>C，即加酶量對茶樹花多糖提取率的影響最大，酶解時(shí)間次之，而酶解溫度對提取率影響最小。以茶樹花多糖提取率為考察各因素的指標(biāo)，A可取A2、A3，B可取B3，C可取C3，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，最終確定茶樹花多糖提取最佳工藝組合為A2B3C3，即加酶量1.0%、酶解時(shí)間2.5 h、酶解溫度50 ℃。

表2 果膠酶提取茶樹花多糖的正交試驗(yàn)結(jié)果

由表3方差分析結(jié)果可以看出，加酶量對茶樹花多糖提取率有顯著性影響(P<0.1)，即在90%的概率水平上，加酶量是顯著影響茶樹花多糖提取率的主要因素，其余因素如酶解時(shí)間與酶解溫度影響均不顯著。

根據(jù)果膠酶提取茶樹花多糖最佳工藝組合重復(fù)試驗(yàn)3次，提取茶樹花多糖的平均提取率為(3.62±0.42)%。

表3 多糖提取條件的正交試驗(yàn)方差分析

注：“*”表示影響顯著(P<0.1)。

2.3 果膠酶-微波提取試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 微波功率對茶樹花多糖提取率的影響 茶樹花粉經(jīng)酶解、滅酶后，分別用350、490、700 W微波處理30 s后提取茶樹花多糖，測定茶樹花多糖含量。如圖5所示，隨著微波強(qiáng)度的增大，茶樹花多糖提取率呈逐漸提高趨勢，350～490 W階段增長較快，490～700 W階段增長較為平緩，微波強(qiáng)度為700 W時(shí)，茶樹花多糖提取率最高，達(dá)4.51%。

2.3.2 微波時(shí)間對茶樹花多糖提取率的影響 茶樹花粉經(jīng)酶解、滅酶后，再用700 W微波分別處理30、60、90 s后，提取茶樹花多糖并測定其含量。由圖6可知，隨著微波處理時(shí)間的延長，茶樹花多糖提取率呈先提高后降低的趨勢，這可能由于微波時(shí)間過長，多糖分解而造成損失，微波時(shí)間為60 s時(shí)，茶樹花多糖提取率最高。

3 結(jié)論

茶樹花具有豐富的營養(yǎng)成分，茶樹花多糖因具有降血糖、降血脂、降血壓、增強(qiáng)免疫力、減慢心率、增加冠脈流量、抗凝血、抗血栓等作用而受到人們的重視。本試驗(yàn)采用果膠酶-微波法提取茶樹花多糖，進(jìn)行果膠酶單因素和正交試驗(yàn)，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行微波提取試驗(yàn)，得出果膠酶-微波法提取茶樹花多糖的最佳工藝條件：加酶量1.0%，酶解pH值5.5，酶解時(shí)間2.5 h，酶解溫度50 ℃，微波強(qiáng)度700 W，微波時(shí)間 60 s，此條件下茶樹花多糖提取率達(dá)到4.82%，比單純微波提取時(shí)的2.61%[8]高85%。

果膠酶-微波法具有耗能少、提取快、提取率高等優(yōu)點(diǎn)，這可能是因?yàn)楣z酶降解了茶樹花中的果膠、纖維素，從而破壞了細(xì)胞壁，增大細(xì)胞的通透性，加速了多糖的溶出[9]。

[1]崔曉明，喻云春，張廣成，等. 茶樹花的化學(xué)成分及開發(fā)利用研究進(jìn)展[J]. 黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012(1)：139-143.

[2]畢彩虹，楊 堅(jiān)，王立波. 茶多糖的保健作用研究進(jìn)展[J]. 蠶桑茶葉通訊，2007(2)：18-20.

[3]曹鵬飛. 茶多糖提取工藝條件的正交試驗(yàn)研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35(14)：4287-4287，4322.

[4]聶少平，謝明勇，羅 珍. 微波技術(shù)提取茶多糖的研究[J]. 食品科學(xué)，2005，26(11)：103-107.

[5]蘇冰霞，葛會林，段 云，等. 山苦茶多糖提取工藝及其部分成分分析[J]. 食品科學(xué)，2013，34(12)：51-55.

[6]王元鳳，金征宇. 酶法提取茶多糖工藝的研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005(3)：122-124.

[7]龔玉雷，魏 春，王芝彪，等. 生物酶在茶葉提取加工技術(shù)中的應(yīng)用研究[J]. 茶葉科學(xué)，2013，33(4)：311-321.

[8]韓艷麗，凡軍民，李 靜，等. 茶樹花多糖微波輔助提取工藝[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43(2)：273-275.

[9]李亞輝，馬艷弘，黃開紅，等. 響應(yīng)面法優(yōu)化復(fù)合酶提取蘆薈多糖工藝及其抗氧化活性分析[J]. 食品科學(xué)，2014，35(18)：63-68.

10.15889/j.issn.1002-1302.2017.02.050

2015-11-19

江蘇省自然科學(xué)基金(編號：BK20131243)。

韓艷麗(1979—)，女，江蘇銅山人，碩士，副教授，從事食品分析與檢驗(yàn)技術(shù)研究。Tel：(0511)87290302；E-mail：45600134@qq.com。

TS201.1；TQ281

A

1002-1302(2017)02-0166-03

韓艷麗，凡軍民，李 靜，等. 果膠酶-微波法提取茶樹花多糖的工藝[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45(2)：166-168.