（食品科学专业论文）茶树花的综合利用—茶树花中多糖和香气成分的提取与分析.pdf

摘要 摘要 茶树花富含营养成分和活性物质，是一类具有很大开发价值的潜在资源，开发前景 广阔。我国的茶树花资源丰富，每年生产的茶树花于花总量可达到2 5 3 5 - - 5 0 7 万吨， 且采摘茶树花可以提高来年春茶品质。本文从茶树花多糖和茶树花精油两个角度入手， 对茶树花多糖的提取、分离、纯化和茶树花香气成分的萃取、精油的制取进行了研究。 茶树花多糖的提取主要包括茶树花皂素的脱除、茶树花多糖提取条件的优化。采用 单因素实验，得到了脱除皂素的最佳条件为1 0 倍体积的6 0 乙醇处理。茶树花多糖的 提取以水为溶剂浸提脱皂素后的茶树花，乙醇沉淀，真空干燥。采用单因素和正交试验 确定了茶树花多糖的最佳提取条件：温度9 0 ，时间1 3 h ，液固比为1 0 ：l 。 茶树花多糖的纯化采用s e v a g e 法除蛋白，d e a e 纤维素进行脱色和初分离， s e p h a c r y l 分级纯化。s e v a g e 法除蛋白后的茶树花粗多糖经d e a e 初分离，可以得到纯 度为8 7 的茶树花多糖1 ( ，r f p s l ) 和茶树花多糖2 ( t f p s 2 ) ，t f p s 2 经s e p h a c r y l 分离可得到多糖组分t l 。高效液相凝胶色谱法分析茶树花多糖t 1 ，得到其峰位分子量 为7 9 6 1 5 ，通过峰面积计算表明该多糖的纯度比较高。多糖的初步分析显示，t 1 是水溶 性、微溶于热水、非淀粉、非酚类物质，不含还原糖、蛋白质、核酸、多肽的白色网状 多糖，其单糖组成是甘露糖：核糖：鼠李糖：半乳糖醛酸：葡萄糖：半乳糖：阿拉伯糖 - - 2 0 9 ：o 7 0 ：8 5 6 ：2 6 5 ：1 0 0 7 ：3 9 9 4 ：3 5 9 8 。 茶树花精油的研究主要包括石油醚浸提条件的优化、原料加热干燥方式对茶树花香 气成分的影响。石油醚浸提的单因素实验发现：液固比越高，浸膏得率越高；回流时间 在1 h 时，浸膏得率最高；浸提次数越多，浸膏得率越高。实验时采用 石油醚】 茶花】 为1 5 ：l 、l h 提取、回流三次来进行；生产中建议使用索氏抽提原理的提取器，或通过 缩短浸提时间、增加浸提次数来提高浸膏得率。使用上述条件分别对三种茶树花香气成 分进行研究。结果显示：常温干燥的茶树花中富含酯类成分，更为芳香；1 2 0 过热蒸 汽干燥的茶树花中醇类含量高，带有茶香气；1 0 0 烘箱干燥的茶树花中烷烃类含量最 高，无突出香型。 关键词：茶树花多糖提取纯化茶树花香气 a b s t r a c t a b s t r a c t t e af l o w e 瑙c o n t a i nm a n yn u t r i e n t sa n da r er i c hi nb i o a c t i v es u b s t a n c e su n d e r l i n i n gt h e i r g r e a tp o t e n t i a la n dd e v e l o p m e n tp r o s p e c t si nt h ef u n c t i o n a lf o o di n d u s t r y c h i n ai sam a i o rt e a p r o d u c i n gc o u n t r yw i t ha na n n u a ld r i e dt e af l o w e rp r o d u c t i o no f2 5 3 5 5 0 7m i l l i o nt o n s t h eu s eo ft e af l o w e r sh a sb e e np r o p o s e dt oi m p r o v et h eq u a l i t yo fs p r i n gt e a t l l i st h e s i s f o c u s e sm a i n l yo nt e af l o w e rp o l y s a c c h a i d e s ( t f p s ) a n dt e af l o w e rf r a g a n c e ，i n v e s t i g a t i n g t h ee x t r a c t i o n ，s e p a r a t i o na n dp u r i f i c a t i o no ft f p s ，e x t r a c t i o no fe s s e n t i a lo i la n dm a k i n go f e s s e n c e s t h eb e s tc o n d i t i o n st or e m o v es a p o n i nw e r et ou s e10t i m e sv o l u m eo f6 0 e t h a n o l a c c o r d i n gt os i n g l ef a c t o re x p e r i m e n t t og e tt f p s ：w a t e rw a su s e da st h ee x t r a c t i o ns o l v e n t e t h a n o lf o rp r e c i p i t a t i o n ，a n dv a c u u mo v e nf o rd r y i n g u s i n gs i n g l e f a c t o ro r t h o g o n a lt r i a l ，w e c o n f i r m e dt h a tt h eb e s te x t r a c t i o nc o n d i t i o n so ft f p sw e r e ：t e m p e r a t u r e9 0 f o r1 3 h o u r s 1 i q u i d s o l i d r a t i oo f1o ：1 t e af l o w e rp o l y s a c c h a r i d ew a sp u r i f i e da sf o l l o w s ：t h ep r o t e i n sw e r er e m o v e df i r s tb y t h es e v a g em e t h o d ，t h e nt h ep o l y s a c c h a r i d ew a sb l e a c h e da n ds e p a r a t e db yd e a e c e l l u l o s e ，a n dc l a s s i f i e du s i n gs e p h a c r y ls 3 0 0 b yd e a ep r e m i l i n a r ys e p a r a t i o n ，w eo b t a i n e d t f p s1w i t hap u r l t yo f8 7 a n da n o t h e rt f p s 2 。w h i c hw a st h e nc l a s s i f i e db ys e p h a c r y l s 3 0 0t og e tt 1 a n a l y s i so fh i g h p e r f o r m a n c eg e l f i l t e rc h r o m a t o g r a p h ys h o w e dt h a tt h e m o l e c u l a rw e i g h to ft lw a s7 9 6 l5a n di t sp u r i t yw a sh i g h p r e l i m i n a r ya n a l y s i ss h o w e dt h 【a t tlw a sak i n do fw a t e r - s o l u b l ew h i t em e s hp o l y s a c c h a r i d e i n d i s s o l u b l ei nw a r m w a t e r , w i t h o u ts t a r c h ，p h e n o l i cm a t e r i a l ，p r o t e i n , r e d u c i n gs u g a r , n u c l e i ca c i da n dp e p t i d ei n i t i tw a s c o m p o s e d a s f o l l o w s ：m a n n o s e ：r i b o s e ：r h a n m o s e ：g a l a c t u r o n i c a c i d ：g l u c o s e ：g a l a c t o s e ：a r a bs u g a r = 2 0 9 ：0 7 0 ：8 5 6 ：2 6 5 ：1 0 0 7 ：3 9 9 4 ：3 5 9 8 s t u d yo ff r a g r a n c eo ft h et e af l o w e ri n c l u d e dt h ee f f e c to fh e a t i n go nt h ec o m p o n e n t so f t e af l o w e re s s e n t i a lo i l o p t i m i z a t i o no ft h ep e t r o l e u me x t r a c t i o nc o n d i t i o n sa n d e x p l o r a t i o n t oc d e m b e d i n g s i n g l ef a c t o ra n a l y s i so fp e t r o l e u me x t r a c t i o no fe s s e n t i a lo i ls h o w e dt h a t ： t h eh i g h e rt h el i q u i d ：s o l i dr a t i o t h eh i g h e rt h ey i e l do fe s s e n t i a lo i l ；e x t r a c t i o nw a sh i g h e s ti n o n eh o u r ；e x t r a c t i o ny i e l dw a sd i r e c t l yp r o p o r t i o n a lt oe x t r a c t i o nt i m e s w br e c o m m e n dt h e u s eo fe x t r a c t i o na p p a r a t u sw h i c hi sd e v i s e db yc a b l e e x t r a c t i o np r i n c i p l e ，s h o r t e nt h e e x t r a c t i o nt i m ea n di n c r e a s et h et i m e so fe x t r a c t i o nt oi n c r e a s ep r o d u c t i v i t y b u ti n e x p e r i m e n t t h eb e s tc o n d i t i o n sw e r et oe x t r a c tt h et e af l o w e r s 、析t ll5t i m e so fp e t r o le t h e rf o r 3t i m e sw i t h1h o u rp e rt i m e t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ：t e af l o w e rd r i e da tr o o mt e m p e r a t u r e w a sr i c hi ne s t e r sw i t hh i g h e ra r o m a ：t e af l o w e r sd r i e db y12 0 h o ts t e a mw a sr i c hi n a l c o h o lc o n t e n t ；t e af l o w e rd r i e da tl0 0 i na na i ro v e nc o n t a i n e dt h em o s ta l k a n e s a n d w a sn o tf i tt om a k ee s s e n c e k e y w o r d s ： t e af l o w e rp o l y s a c c h a r i d e ，e x t r a c t i o n ，p u r i f i c a t i o n ，1 e af l o w e re s s e n c e l i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是苯人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意 签 名：日 期： 上。双j 9 i 彩 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致 保密的学位论文在解密后也遵守此规定 签名： 导师签名：日期：湫8 第一章绪论 第一章绪论 1 1 茶树花的概况 茶树花在我国分布极广( c a m e l l i as i n e n s i s ( l ) ok u n t z e t h e as i n e n s i sl ) ，属完全 花，两性。虫媒花，主要依靠昆虫传播花粉。茶树花着生于茶树新梢叶腋间，单生或数 朵丛生，由短花梗、花托、花萼、花瓣、雄蕊群和雌蕊组成。茶树花一般由5 9 片花 瓣组成，花瓣中有2 0 0 3 0 0 个雄蕊，雌蕊位于雄蕊群的中央”。 图卜1 茶树花 f i g u r e l 一1t e a f l o w e r 茶树花是茶树贡献给人类的又一珍贵礼物。茶树花中所含成分与茶叶基本相同，含 有蛋白质、多糖、多酚、氨基酸、维生素、超氧化物歧化酶( s o d ) 和过氧化氢酶( c a t ) 等有益成分和活性物质。茶树花水分占总鲜重的8 2 5 4 ，有机物占1 7 4 6 ，并且蛋白质、 茶多糖含量明显高于茶叶的平均水平，如表i 一1 。 表卜1 茶树鲜花营养成分袁1 2 】 t a b i e l 一ln l en u t r i e n t s to f t e 8f 1 0 孵f 茶树花具有“寿命短、花期长、结实少”的特点。茶树花寿命一般为2 7 天，开 放后2 天没有受精，茶树花便自动脱落。茶树于每年5 月开始花芽分化，开花时间因茶 树品种和种植地区而异，一般于每年9 1 2 月陆续开放。“青裙玉面初相识，九月茶花 满路开”，描述的就是茶树开花的情景。1 0 月中下旬至1 1 月中旬为盛花期，我国南部茶 区茶树花期则更长，可延续至翌年2 3 月，个别地区甚至全年可见茶花开放。茶树矮 小，花朵又受层层叶片遮掩，风和昆虫传媒机会极少所以能得到授粉的花朵一般仅有 2 5 。 江南大学硕士学位论文 1 1 1 茶树花的历史及我国茶树花资源 茶树花的历史与茶叶的历史相同。中国是喝茶历史最悠久的国家，“茶之为饮，发 乎神农氏”( 引自茶经) ，证明饮茶早在几千年前就已经存在。中国是茶历史最为悠 久的国家，影响了世界上许多国家的饮茶习俗。如日本、韩国以及欧洲的很多国家。日 本的“遗唐史 在把中国的政治、军事、宗教、诗词绘画等文化带回日本的同时，也带 去了中国的饮茶文化。中国茶文化茶道，是一种根植于民族文化基础上，吸收了儒、 道、佛文化精华的饮茶方式。茶文化在一个地区或民族的不同文化下，世代相传，既有 传承性，又有特异性，是一种既十分古老，又时尚的生活方式。 在茶叶饮用的年代，茶树花一向是困扰茶农的一个问题。茶树花的开放、结果，会 耗去次年新茶萌发所需要的营养，影响新茶的质量。因而，茶农通常会通过各种方法来 除去茶树花，比如喷洒除花的农药等，但效果都不好，还会造成茶树花资源的严重浪费。 近年的研究结果表明，茶树花中重金属和农残含量远远低于欧盟标准，相对于茶叶而言 反而是一种更加健康的绿色食品原料。 茶树花在我国的产量十分可观。茶树是木本多年生、多次开花结果的植物。一般来 说，茶树的花芽萌发率比叶芽高，无性系茶园的花果更多。通常一株5 0 c m 以上的茶树 每年要生长2 0 0 0 多个叶芽、萌发3 0 0 0 - - 4 0 0 0 个花芽。我国有近2 0 个省、市、自治区 产茶，年产量超过1 0 万吨的有福建省、浙江省；在5 - - - , 1 0 万吨之间有云南省、湖北省、 湖南省、四川省。按照茶园面积统计，种植面积在6 7 万公顷以上的除了上述六个省外 还有安徽省。这七个省的茶树种植面积占全国面积的7 5 9 ，产量占全国8 0 4 。资料 调查显示，成年茶园每亩可产鲜花7 5 - - 1 5 0 公斤( 多的可达2 0 0 公斤) ，按照常规1 ：6 的比例可加工干花15 - 2 0 k g 。据2 0 0 5 年统计资料表明：全国茶园总播种面积为2 0 2 8 万亩，这样每年的茶树花产量可达到1 5 2 1 3 0 4 2 万吨，干花总量可达到2 5 3 5 , - , , 5 0 7 万吨，是全年茶叶产量的2 7 , - , 5 4 1 3 1 。 1 1 2 茶树花的国内外研究现状 茶树花产业化开发在国内外尚属空白。历史上对于茶树的研究，主要集中在茶叶的 种植、生产、活性成分和香气上，茶树花作为一种新兴的食品原料，人们对其研究还处 于探索性阶段。 国内茶树花的研究包括组成成分、干燥方法和活性成分提取。而国外尚未有相关文 献的报道。 田国政 2 1 、黄阿根 4 1 等对茶树花中营养成分进行了研究。结果发现：茶树花每6 6 7 m 2 的产量可达1 1 4 8 5 , - - - , 1 4 6 6 1 k g ，且茶树花含有丰富的茶多酚、蛋白质、茶多糖、可溶性 糖、v c 、氨基酸、水分。茶树花多酚主要由表没食子儿茶素( e g c ) 、表没食子儿茶素 没食子酸酯( e g c g ) 、表儿茶素( e c ) 、没食子儿茶素没食子酸酯( g c g ) 、表儿茶素 没食子酸酯( e c g ) 儿茶素类化合物组成。茶树花总糖含量为2 0 9 7 - - - , 3 3 6 0 ，多糖 含量为1 0 4 - - - , 1 8 4 。花蕊所含的活性成分稍高于花瓣。分析结果表明茶树花含多酚 和多糖，并可以开发利用作为营养保健品。 2 第一章绪论 王振康等【5 】研究了干燥方式对茶树花主要成分的影响。实验发现，微波杀青处理能 较好地保留茶树花的水浸出物、茶多酚和游离氨基酸的含量。微波杀青的水浸出物、茶 多酚含量显著高于热力杀青处理，热力杀青的水溶性糖含量显著高于微波杀青。 董瑞建【6 】研究常规水浴浸提和超声波辅助浸提对茶树花多酚的提取，结果显示，超 声波辅助浸提具有用时短，温度低的优点。影响超声波辅助浸提各因素的主次顺序为液 固比、温度、浸提时间，超声波辅助浸提最佳工艺为：温度5 0 、提取时间1 0 m i n 、液 固比l ：3 0 ，在此工艺条件下多酚浸提得率7 5 1 3m g g - 1 干花。为茶树花资源深度研究开 发提供依据。 陈小萍，张卫明等 7 1 将茶树花多糖作为研究重点，以茶树花多糖的提取率为指标， 正交实验法对茶树花多糖水提过程中的提取温度( a ) 、提取次数( b ) 、提取时间( c ) 及液固比( d ) 4 因素进行优选研究，分别对茶树花多糖不同脱色、脱蛋白方法效果进 行对比：最后u v 检测和凝胶层析鉴定纯度，得到了具有高度均一性的糖蛋白复合体茶 树花多糖。 除了以上对于茶树花中主成份的研究以外，还有少量茶树花应用的文献。 邬龄盛等【8 】以茶树花为主要基质，配伍其他药食兼融的材料，组合成培养基，接入 功能性真菌，经过人工调控培养，加工培养基而制作成生物菌体茶。 邬龄盛等【9 l 以新鲜茶树花为原料，添加糖、水作为培养基接菌发酵，再过滤、勾兑、 陈酿得到茶树花酒。所得茶树花酒色泽清亮透明，橙色，无沉淀；具有茶树花固有的香 气，且口感醇和稍带茶味。 1 2 多糖的国内外研究现状 1 2 1 多糖及茶多糖的介绍 多糖( p o l y s a c c h a r i d e s ) 是由二十多个到上万个单糖组成的天然高分子化合物，广泛存 在于动植物和微生物体内。生物体内多糖除以游离状态存在外，也以结合的方式存在。 结合型多糖包括蛋白多糖( 与蛋白质结合在一起) 和脂多糖( 与脂质结合在一起) 。 天然多糖按照来源主要分为微生物多糖( 真菌与细菌多糖) 、动物多糖和植物多糖， 其中的植物多糖包括低等植物多糖( 藻类为主) 和高等植物多糖。据报道，现已从天然产 物中分离出3 0 0 多种多糖类化合物，包括近1 0 0 种植物多糖。 多糖传统意义上的两种重要功能，即作为机体组织细胞的结构物质与能量物质。自 2 0 世纪4 0 年代人类发现真菌多糖具有抗癌作用以来，大量的药理和临床研究发现，天 然多糖具有增强免疫、抗氧化、降血糖、抗病毒等多种生物活性，从而对多糖功能的认 识逐渐突破了传统观念，使得多糖的研究已成为目前生命科学中最活跃的研究领域之 一，对天然多糖活性及作用机理的研究已从一般药理作用研究发展到细胞、分子水平， 从药品向食品、从治疗向保健方向发展。 茶多糖是一种相对分子质量约为l x l 0 4 一- 5 x 1 0 4 水溶性复合蛋白多糖，主要成分有葡 萄糖、阿拉伯糖、核糖、半乳糖、甘露糖、木糖及果糖等。茶多糖对人体具有重要生理 3 江南大学硕士学位论文 功能。研究表明，茶多糖具有防辐射、抗凝血、降血糖、增强免疫功能、降血压、耐缺 氧、增加冠状动脉血流量和降血脂等作用。 1 2 2 多糖的提取及纯化 1 2 2 1 溶剂提取法 茶叶多糖的溶剂提取分为水浸提法、水加酶提取法。用水作溶剂来提取多糖，可以 用热水浸煮提取，也可以用冷水浸提。水提取的多糖多是中性多糖。该法所得多糖提取 液可直接或离心除去不溶物；或者利用多糖不溶于高浓度乙醇的性质，用高浓度乙酵沉 淀提纯多糖。 王伟华等i l o 】以普洱茶为研究材料，以水为溶剂，研究固液比、浸提温度、浸提时间、 浸提次数4 个因素对茶多糖提取率的影响。结果表明，茶多糖提取工艺的最佳条件为固 液比l ：1 5 ，浸提温度8 0 。c ，浸提时间为1 h ，浸提次数1 次。 吴晓鹏等【l l j 以多糖提取率为指标，采用单因素实验和正交实验对苦丁茶多糖的提取 工艺条件进行优化，确定最佳提取工艺为：水料比2 0 ：1 、8 0 、提取5 0 m i n 。在此条件 下，苦丁茶多糖提取率为2 4 3 。 1 2 2 2 酶法提取 酶法是通过酶反应将原料组织分解，加速有效成分的释放和提取，选择适宜条件将 影响提取的杂质分解去除，促进某些极性低的脂溶性成分转化成糖苷类易溶于水的成 分，降低提取的难度。 酶法提取中常用的酶有蛋白酶、纤维素酶、果胶酶等。由于酶具有专一性和选择性 的特点，应用时多采用复合酶。需要注意的是一组酶之间的协同关系、底物、抑制剂和 酶的浓度，还要注意酶解设备与工艺参数，如粉碎、粉碎设备、p h 、温度和时间等。 周小玲等1 1 2 j 采用果胶酶、胰蛋白酶以及复合酶等3 种提取法和不加酶水浸提法为对 照，提取崂山粗老绿茶中的茶多糖( t p s ) 。复合酶提取法的提取率最高，达到5 1 7 + 0 1 7 ， 4 种工艺对提取的t p s 的单糖组成种类影响不大，但对各单糖组分之间的比例稍有影响。 王元凤等【1 3 l 探讨了茶多糖的提取工艺，研究了一次热水提取后的茶渣采用热水提 取、复合酶提取、果胶酶提取对茶多糖提取效果的影响，并对酶法提取工艺进行了优化。 结果表明，热水提取后的茶渣采用复合酶提取的最佳工艺参数是温度4 0 、p h 值5 5 、 加酶量0 5 、提取时间3 h ，最佳条件下茶多糖的提取率为3 2 9 ，是水提法的2 7 0 倍； 采用果胶酶单独提取茶多糖的提取率为2 2 1 ，是水提法的1 8 1 倍。采用第一次水提结 合第二次复合酶提的提取率，是热水二次提取的1 5 5 倍。 傅博强等【1 4 j 为了保持茶多糖的活性，采用低温水提、酶提二次结合法提取茶多糖， 相对水提法，酶法的多糖提取率分别增加6 3 3 和9 8 9 ，多糖总提取率达2 9 7 ，粗 多糖( 干重) 的总提取率为7 9 3 ，采用酶法提取的茶多糖具有较强抑制a 淀粉酶活力 的能力。 1 2 2 3 超声波提取 超声提取法主要应用超声波强化提取媒质的有效成分。超声波对媒质能产生独特的 机械振动作用和空化作用。当超声波振动时能产生并传递强大的能量，引起媒质质点以 4 第一章绪论 大的速度和加速度进入振动状态，使媒质结构发生变化，促使有效成分进入溶剂中。同 时在液体中还会产生空化作用，即在有相当大的破坏应力的作用下，液体内形成空化泡 的现象。在水中当超声波辐射面上的强度达到0 3 w c m - 2 时就会产生空化。 根据空化泡的变化，超声空化分为稳态空化和瞬态空化，两种空化现象在液体中几 乎同时存在，且在一定条件下稳态空化可转化成瞬态空化。稳态空化是指声强度小于1 0 w c m 也时产生的空化，有规律而缓和。瞬态空化是指声强度大于1 0w c m 五时产生的空 化，短暂而剧烈；空化泡在瞬问迅速涨大并破裂，破裂时把吸收的声场能量在极短的时 间和极小的空间内释放出来，形成高温和高压的环境，同时伴随有强大的冲击波和微声 流，从而破坏细胞壁结构，使其在瞬间破裂，植物细胞内的有效成分得以释放、直接进 入溶剂并充分混合，从而提高提取率【l 引。 超声波的工作原理除了上述空化作用以外，还包括热力学机理、机械作用机理等。 当介质吸收超声波、产生内摩擦消耗时，分子之间产生剧烈震动，将超声波的机械能转 化为介质的内能，引起介质温度升高，瞬间使溶液内部温度升高。超声波的辐射压强可 以引起简单的骚动效应、溶剂和悬浮体之间的摩擦。骚动可能引起蛋白质变性和细胞组 织变形，摩擦则能断开碳碳双键，使生物分子解体，使细胞壁上的有效成分溶解于溶剂 中。除上述三种作用原理外，还发现超声波能使悬浮于气体或液体中的微粒聚集成较大 颗粒而沉淀，凝聚作用对提高提取率和缩短提取时间均起重要作用。凝聚作用与超声作 用的时间、强度和频率有关。声强高时，可在较短的时间取得好的凝聚效果。此外还与 粒子的大小、性质和浓度有关1 1 6 j 。 黄永春等【1 7 】研究发现超声波提取茶多糖，能够提高茶多糖得率，但同时对茶多糖产 生降解作用。 巩发永等【1 8 】发现，超声波辅助提取对清除茶多糖o h 的作用不显著，而对清除茶多 糖0 2 。有较好的增强作用。 孙素兰等【1 9 1 应用超声波技术对灵芝袋泡茶多糖的提取工艺进行多因素研究，改进了 水煮酒沉袋泡原灵芝茶多糖生产工艺。通过多因素考察超声波法提取灵芝袋泡茶多糖的 实验条件，结果显示灵芝袋泡茶在p h 2 0 的条件下超声波提取0 5 - - 一l h 得到的灵芝多糖 的含量与未处理多糖含量相比，超声波提取可使得率增加1 0 - - - - 2 0 。 1 2 2 4 微波提取 微波技术应用于提高提取得率主要因为以下两点：热效应和细胞收缩。提取过程中， 微波辐射导致植物细胞内的极性物质，尤其是水分子，产生大量热量，使得细胞内的温 度迅速上升，液态水汽化产生的压力将细胞膜和细胞壁冲破，形成微小的孔洞，进一步 加热，导致细胞内部和细胞壁水分减小，细胞收缩，表面出现裂纹。由于孔洞和裂纹的 存在，胞外溶剂容易进入细胞内，溶解并释放胞内多糖。微波的频率很高，能深入渗透 物体，对细胞的结构有较大作用。微波加热的热效率高，温度升高快速而均匀，因此， 应用微波加热提取手段，能够显著缩短萃取时间，较大程度地提高多糖的萃取效率。 江南大学硕士学位论文 微波技术应用于t p s 提取具有短时、高效、节能等优点。与乙醇水提取相比，微波 联合水浴提取，不仅能提高t p s 得率，而且在降低成本的同时也减少污染；微波联合水 浴提取法有效地弥补乙醇提取成本高，沸水提取时间长，有效成分破坏大的不足。 聂少平等【2 0 】为了保持茶多糖的生物活性，提高得率，采用微波技术提取茶多糖。与 其它提取方法比较，微波提取方法时间短，得率高，是茶多糖提取的一种优选方法。同 时，通过对a 淀粉酶酶活抑制效果试验可以看出，微波对茶多糖抑制a 淀粉酶酶活的活 性无影响。 孙慕芳等【2 1 】利用微波技术提取信阳毛尖中的茶多糖，发现浸提时间、浸提温度、液 固比和提取功率4 个因素对茶多糖提取率均达到显著影响，利用二次响应面回归分析， 得出微波提取茶多糖的最优工艺参数：提取时间为7 0 m i n ，提取温度为5 5 ，液固比为 1 0 ：l ，提取功率为6 5 0 w 。 1 2 3 荼多糖的相对分子量测定 多糖的相对分子质量只代表相似链长的平均分布。同一多糖，其量均分子量( m w ) 和数均相对分子质量( m n ) 不同，通常文献报道的相对分子质量是量均分子量。目前测定 多糖相对分子质量的方法很多，主要有：渗透压法、蒸汽压法、端基法、光散射法、粘 度法、超过滤法、聚丙烯酰胺凝胶电泳法、凝胶过滤法、高效液相凝胶渗透色谱法等。 由于多糖的微观不均一性，采用不同的方法测定同一多糖样品的相对分子质量，其结果 往往存在一定的差异。用渗透压法、蒸汽压渗透计法和端基法测得的相对分子质量属于 数均摩尔质量( m n ) ；用光散射法测得的为量均分子量( m w ) 。而用粘度法测得的相对分 子质量为粘均摩尔质量( m v ) 。高效凝胶渗透色谱法测定多糖类复合物的相对分子质量具 有快速、高分辨和重现性好的优点，在国内外己得到广泛应用。 茶多糖相对分子质量约为lx 1 0 4 1 0 x 1 0 4 ，茶叶原料不同，测量方法不同，分子量 也相差很大。汪东风等【2 2 】采用凝胶过滤 法( s e p h a d e x g 2 0 0 ) 测定从粗老茶中提取出的茶叶 多糖的相对分子质量为1 0 7 0 0 ，而用高效凝胶渗透色谱法测得则为11 0 0 0 。陈海霞等四j 利用高效凝胶渗透色谱法测定富硒茶中提取出的茶叶多糖的重均相对分子质量( m w ) 为 1 1 7 0 0 0 。周鹏等1 2 4 j 采用高效液相色谱一电喷雾质谱法( h p l c 2 e s l 2 m s ) 测定了从江西分宜 粗老绿茶中分离纯化出的茶叶多糖的相对分子质量为5 1 5 0 0 。黄永春等u7 j 使用g p c 测 定粗老绿茶水提糖蛋白的平均相对分子质量为6 6 4 3 9 ，而超声波提取得到的糖蛋白的平 均分子量为4 7 4 4 7 。 1 3 植物精油 植物精油是植物体内的次生代谢物质，由分子量相对较小的简单化合物组成，常温 下为能挥发的油状液体，具有一定芳香气味。植物精油所含化学成分比较复杂，按化学 结构可分为脂肪族、芳香族和萜类3 大类化合物以及它们的含氧衍生物如醇、醛、酮、 酸、醚、酯、内酯等，此外还有含氮和含硫的化合物【8 j 。 植物精油的应用范围很广。在医学领域，植物精油在去痛、降压、消炎、提高免疫 活力、保健等方面得到了广泛的应用。在化妆品方面，植物精油被广泛的应用于香水、 6 第一章绪论 香皂、洗面奶、护肤露等各种化妆品。此外植物精油在饲料和食品添加剂等方面也有广 泛的应用。 美国专利通过大量事例介绍了柑桔属精油的萜烯部分( 主要含柠檬稀) 可用于制取各 类杀虫剂，其配方是由4 - - - 一7 的柠檬烯和3 5 - - 4 5 的表面活性剂和乳化剂，其余加水， 可杀灭各种小害虫，如蚊子、臭虫、飞虱等，是国际红十字会推荐的一种高效、低毒、多 功能的卫生消毒杀虫剂。 大阪市立工业研究所开发的一种新型环保黏合剂，使用桉树油等植物精油成分替代 化学合成添加物，不仅具有优良的黏合效能，且能够有效防止环境污染。这种新型黏合 剂主要用于墙壁和地板，其含有植物精油的特有香味。 1 3 1 精油活性的研究现状 精油中的活性成分具有抑菌、驱虫杀虫和诱虫、氧化抗氧化、增强或降低皮肤弹性、 增强或降低多酚氧化酶活性的功效【2 铊引。 a l v i a n o 等【2 6 】研究表明，富含里那醇成分的c r o t o n c a j u c a r a b e n t h 精油能够抑制引起 口腔疾病的白色念珠菌、乳杆菌、金黄色葡萄球菌、远缘链球菌、牙龈卟啉菌和变形链 球菌的生长。 b l u m a , r 等【2 7 】认为八角( p i m p i n e l l a a n i s u m ) 、博路都树( p e u m u s b o l d u s ) 、薄荷 ( m e n t h a p i p e r i t a ) 、希腊牛至( o r i g a n u m v u l g a r e ) 和m i n t h o s t h a c h y s v e r t i c i l l a t a 精油对玉 米面包培养基中曲霉科f l a v i 属两个分离曲霉p a r a s i t i c u s 和两个分离黄曲霉具有抑制其活 性的作用。 b u r t ，s a 和r e i n d e r s ，r d t 2 8 】考查了以下五种精油对大肠杆菌0 15 7 ：h 7 的抑制能力： 月桂精油( p i m e n t a r a c e m o s a ) ，丁香精油( e u g e n i a c a r y o p h y l l a t a , s y n o n y m ： s y z y g i u m a r o m a t i c u m ) 和牛至精油( o r i g a n u m v u l g a r e ) 和红色和淡百里香精油。结果显 示，牛至精油和两种百里香精油的抑菌和杀菌活性最强，其次是月桂和丁香精油。 e t i e n n e l 2 9 】在对芳香物质的化学性质的研究中发现，精油甚至其中的一些成分都有很 强的氧化抗氧化、增强或降低皮肤弹性、增强或降低多酚氧化酶活性。 f i l o c h e ，s k 1 3 0 考查肉桂( c i n n a m o n ) 、茶树( m e l a l e u c a a l t e m i f o l a ) 、澳洲茶树 ( l e p t o s p e r m u m s c o p a r i u m ) 、大叶黄茶( l e p t o s p e r m u m m o r r i s o n i i ) 、山金车( a r n i c a ) 、 桉树( e u c a l y p t u s ) 、葡萄、精油漱口水清凉薄荷李施德霖和它的两个组成部分薄荷 和麝香草酚对变形链球菌和植物乳杆菌菌落和生物膜形成的作用。肉桂精油的抑菌效果 最好( 1 2 5 _ 2 5 m g m l ) ，茶树、大叶黄茶和麝香草酚也有抑菌活性。 i n o u y e ，s 等【3 l 】研究七种精油蒸汽对t r i c h o p h y t o n m e n t a g r o p h y t e s 和红色毛癣菌 ( t r i c h o p h y t o n r u b r u m ) 的抑制作用。实验在密闭箱中进行，两种癣菌使用琼脂培养基 培养。结果显示，肉桂树皮油的最低抑菌剂量最小，香茅、百里香和紫苏油，薰衣草和 茶树油适中，柚子油最低抑菌剂量最高，是肉桂油浓度的3 2 0 倍。肉桂的琼脂稀释实验 发现，最低抑菌剂量比最低抑菌浓度低。可能的抑菌原理是：香茅、百里香和紫苏油在 1 - 4 1 x g m l 。1 空气，薰衣草油在4 0 1 6 0 “g m l d 空气浓度时，可以打死分生孢子，抑制 发芽与菌丝伸长。 7 江南大学硕士学位论文 1 3 2 精油的提取 1 3 2 1 蒸汽蒸馏法 蒸汽蒸馏法可以分为两种：一种是把植物浸在水中加热产生水蒸汽；一种是把植物 浸在水蒸汽中。经研究后者可以更有效的保留精油的疗效和特殊气味。 水蒸气蒸馏是目前应用最广泛的一种方法，适用于挥发性的、水中溶解度不大的成 分提取。设备简单、容易操作、成本低。但由于操作温度较高，会引起精油中热敏性化 合物的热分解和易水解成分的水解，所提取的精油必须除去所夹带的水分，以防止霉变， 延长产品的储存和保质期。 1 3 2 2 压榨法 这种方法是最传统最简单的方法，利用机械器具施加压力将原料粉碎压榨，使植物 汁液流出，然后静置分层或用离心机分出油份，即得粗品。几乎所有的柑橘属植物都采 用此法。压榨法所得挥发油质量好，可保持原有的香味，国外用于食品和香料工业的精 油，大多由冷压榨法制得单萜烃，质量分数为9 5 。但此法所得产品不纯，可能含有水 分、叶绿素、粘液质及细胞组织等杂质而呈混浊状态，同时很难将挥发油完全压榨出来。 1 3 2 3 超临界流体萃取技术 超临界流体萃取技术是2 0 世纪6 0 年代兴起的一种新型分离技术。超临界流体( s c f ) 分子的传递性质兼有气、液两种流体的特点，密度接近于液体，粘度、扩散系数接近于 气体，因此其不仅具有与液体溶剂相当的溶解能力，还有很好的流动性和优良的传递性 能，有利于提高物质的扩散和传递。 1 3 2 4 微胶囊双水相提取法 微胶囊双水相萃取技术，其优点是工艺步骤少，提取质量高，能耗及生产费用低。 最重要的是把微胶囊技术和双水相萃取技术相结合，用于提取精油，能避免提取过程中 的高温、氧化、聚合等情况的发生，有效地保护了精油的天然成分。 囊壁材料的选择因目标产物的不同而异。研究表明，环糊精可以作为较理想的广谱 囊壁材料。不同的精油需采用不同的双水相萃取体系。一般原则是：原料固体杂质多， 有效成分少，宜采用先浸泡过滤后再萃取的工艺；反之则宜采用浸泡萃取同步进行，并 加温到5 0 ，然后热过滤除去固体杂质的工艺。如可溶性蛋白质含量多则宜采用糊精 碱一水体系；反之则宜选用糊精无机盐水体系。 1 3 2 5 同时蒸馏萃取 同时蒸馏萃取( s d e ) 的工作原理是样品蒸气和萃取溶剂的蒸气在密闭的装置中充分 混合，反复萃取。该提取方法操作简单，只需几十克样品便可得到足以供气相色谱检测 的精油量，它可以将n g m l d 级的挥发性化合物从水介质中浓缩数十倍。但长时间高温 蒸煮，所产生的人工效应物较多，所获得的精油有明显的香气失真现象。 1 4 立题依据及意义 研究茶树花的利用价值，可收到一举三得的效果：一是把初开未开的、尚未脱落的 花朵分批采摘、烘干、出售，可以增加茶农的收入；二是采制茶花干，开发茶饮料新品 8 第一章绪论 种，满足人们的新需求( 或作深加工的其它化工原料) ；三是采去茶花，不让其结果，可 减少茶树养分的消耗，促成茶叶的增产1 3 j 。 当今世界茶叶消费需求正向茶区经济发展型、营养和保健等方面发展，功能性茶产 品成为茶叶消费新的增长点。随着人们对纯天然特性的日益重视及对茶树花理化性质研 究的不断深入，茶树花将具有越来越高的系列化开发价值。 同世界主要产茶国相比，我国茶园面积居第一位，茶叶产量居第二位，出口居第三 位，产值居第四位，经济效益仅居第五位。由此看来，我国茶产业还处于一个低级发展 阶段。加大精加工、深加工比例，提高综合利用水平，是茶产业今后主要增长方式，也 是今后相当长时期内发展的方向。以茶树花为主原料进行的精加工和深加工产品，在产 品功能和价格上极具竞争性，更易于为消费者接受，显示出广阔的市场前景。我国茶树 花开发具有资源优势，开发茶树花产品，开发茶族新品种，提高国际竞争力，是我国茶 产业当务之急的事情1 3 2 j 。 1 5 主要研究思路和研究内容 本研究的思路主要包括以下两点：茶树花多糖的研究、茶树花精油的制取。 茶树花多糖的研究目的，从分子结构分析入手，研究茶树花多糖分子结构与茶多糖 的异同，探讨茶树花多糖的功能性。由于实验时间的限制，只对茶树花多糖的分子量和 单糖组成进行了研究，尚未进行多糖高级结构的探测，因而没有足够的数据支撑后续的 功能性研究。 茶树花精油的制取，属于对茶树花中副产物的研究，目的是对茶树花中香气成分组 成进行研究，探讨其精油的功能性。实验开始时困难重重，使用简单的水蒸气蒸馏法进 行精油的提取时经常发生起泡、暴溢现象。这主要是因为茶树花中皂素含量很高，茶皂 素在加热时容易起泡、泡沫稳定性好，泡沫慢慢堆积长高，顺着冷凝器最后进入精油收 集瓶中。而皂素又是一种表面活性剂，具有亲水亲油基团，这样就增加了水中精油的溶 解性，使得常规的油水分离器和有机溶剂萃取失效。实验在消泡方面进行了一系列努力 ( 譬如使用消泡剂、除去花托) ，但皆不理想。最后不得不考虑使用有机溶剂浸提获得 精油的方法，才使实验的研究路线清晰并具有可行性。 本论文的主要研究内容如下： 1 茶树花多糖的提取及提取工艺的优化； 2 茶树花多糖的纯化及分子量的测定； 3 茶树花香气成分的提取与分析； 9 第二章茶树花多糖提取工艺的研究 第二章茶树花多糖提取工艺的研究 2 1 前言 常用的多糖提取方法有水提取、盐提取和酸碱提取等p 3 1 。工业上较常用的是水提取， 因为酸提取容易破坏多糖结构中的糖苷