毕业设计(论文)

指导教师审查意见    Ⅲ

评阅教师评语    Ⅳ

答辩会议记录    Ⅴ

中文摘要    Ⅵ

英文摘要    Ⅶ

长江大学工程技术学院毕业设计(论文)任务书

系   化学工程系   专业     应用化学     班级      应化60802   

学生姓名      唐秋萍       指导教师/职称       胡达/讲师      

1.毕业设计(论文)题目：

茶树花多酚的提取方法研究

2.毕业设计（论文）起止时间：

2011年11月20日～2012年6月05日

3．毕业设计(论文)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）

[1] 王秋霜,柯乐芹,杨冬梅.国内外茶树花研究进展概述[J].广东农业科学,2009,7:35-38.

[2] 陈小萍,张卫明,史劲松等.茶树花利用价值和产品的综合开发[J].现代农业科技,2007,3:97-98.

[3] 陈立明.有着广泛应用前景的茶树花[J].今日科苑,2003,05:56-57.

[4] 高英,李学刚.多糖对动物保健作用的研究概况[J].中国动物保健,2010,4:90-91.

[5] 张明.不同种属参多糖对免疫及抗菌作用的影响[J].中国兽医杂志,2010,46(1):54-55.

[6] 陈易彬,张益,陈奎.化香树果序多糖抗氧化性[J].食品科技,2010,35(2):141-143.

[7] 单铁英,宋永红,李梅杰等.枸杞多糖增强人树突状细胞抗肿瘤的机制[J].肿瘤防治研究,2010,37(1): 20-22.

[8] 王长云,管华诗.多糖抗病毒作用研究[J].生物工程进展,2000,20(1):17-20.

[9] 刘超,刘增仪.中药多糖降血糖研究进展[J].安徽中医学院学报,1999,18(5):83-85.

[10] 左绍远.螺旋藻多糖对半乳糖所致衰老小鼠的作用[J].中国生化药物杂志,1998,19(1):15-18.

[11] 傅海平,黄怀生,胡孟阳等.茶多糖生物活性及提纯化的研究进展[J].广东微量元素科学,2007, 14(12): 8-13.

[12] 赵和涛.茶叶及提取物药理作用在生物体试验[J].贵州茶叶,1993,3:13-15.

[13] 王伟华,韩占江.茶多糖的提取纯化及其药理作用的研究进展[J].茶叶通讯,2006,33(2):24-28.

4．毕业设计(论文)应完成的主要内容

本问题研究的是茶树花多酚的提取方法，应从多方面认识该问题，可以从高分子物质提取、色谱分析分离、沉淀分离、超临界分离、溶剂萃取分离等方面着手。

5．毕业设计(论文)的目标及具体要求

目标与要求：

通过相关书籍、结合老师的指导和化工厂的实习，网络查找提取茶树花多酚工艺的相关的原理、工艺流程等，初步了解茶树花多酚的功能作用、应用前景，掌握相关的提取工艺，设计操作流程，研究相关应用等工艺资料。

（1）通过实验得出数据，测试产品相关性能。

（2）化工生产工艺生产的实用性。

6. 完成毕业所需的条件及上机时数要求

所需条件：学校满足所做毕业设计(论文)的条件。

上机时数：120小时

任务书批准日期     年      月     日 系主任（责任教授）(签字)           

任务书下达日期      年     月     日 指导教师(签字)                     

完成任务日期       年     月    日 学生（签名）             

长江大学工程技术学院

毕业设计（论文）开题报告

学    生：唐秋萍   化学工程系

指导教师：胡  达   化学工程系

一、题目来源

题目来源：生产实践

题目类型：毕业设计

二、研究目的和意义

茶树花（camellia）是茶树的生殖器官之一，一般于每年9~12月陆续开放。10月中下旬至11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。茶花属于两性花，一般为白色，少数淡黄色或粉红色。茶花大小因品种而异，寿命一般为2天，即如果开放后两天没有受粉，茶花则自动脱落。 

茶树花芳香，且花香馥郁持久，经一定工艺加工成可冲泡饮用的花茶，兼有鲜花和茶叶的风味，又具有茶叶的各种保健功能，有清热解毒、明目、消脂、养颜等多种功效。以茶树花为原料加工成茶树花茶或茶树花饮料主要有直接制茶、拼制花茶、发酵碎红茶等方式，其加工技术已较为成熟。

以多年的实际试用和应用证明：茶树花内含的有益成分和活性物，能为糖尿病、高血压和高血脂这3种病人带来福音。另外，把茶树花原料加工成各种不同的保健添加剂，应用于多种领域之中，不仅为人体带来健康，而且还能增加多层次的经济效益和社会效益。茶树花提取出其中具有营养、保健功能的有效成分，如茶多酚、茶多糖等，可应用于医药、化工等各个行业。从现有的研究结果看，茶树花中最具开发潜力的成分是茶多酚、茶多糖和SOD。

茶树花是茶叶生长过程中的副产物，吸收了茶树的养分，影响了茶叶的产量和品质，茶农常常将其修剪入土，很少对其进行开发利用。茶叶中所有的成分，在茶树花中几乎都有，其中多酚含量在6.35%～8.19%。茶花中的多酚具有清除人体自由基，抗氧化，抗衰老，抗辐射，降血脂等功效。

三、阅读的主要参考文献及资料名称

[1]王秋霜，柯乐芹，杨冬梅.国内外茶树花研究进展概述[J].广东农业科学，2009，7:35～8

[2] 陈小萍，张卫明，史劲松等.茶树花利用价值和产品的综合开发[J].现代农业科技，2007，03：97～98

[3] 陈立明.有着广泛应用前景的茶树花[J].今日科苑，2003，05：56～57

[4] 高英,李学刚.多糖对动物保健作用的研究概况[J].中国动物保健,2010,4:90～91.

[5] 张明.不同种属参多糖对免疫及抗菌作用的影响[J].中国兽医杂志,2010,46(1):54～55.

[6] 陈易彬,张益,陈奎.化香树果序多糖抗氧化性[J].食品科技,2010,35(2):141～143.

[7] 单铁英,宋永红,李梅杰等.枸杞多糖增强人树突状细胞抗肿瘤的机制[J].肿瘤防治研究,2010,37(1): 20～22.

[8] 王长云,管华诗.多糖抗病毒作用研究[J].生物工程进展,2000,20(1):17～20.

[9] 刘超,刘增仪.中药多糖降血糖研究进展[J].安徽中医学院学报,1999,18(5):83～85.

[10] 左绍远.螺旋藻多糖对半乳糖所致衰老小鼠的作用[J].中国生化药物杂志,1998,19(1):15～18.

[11] 傅海平,黄怀生,胡孟阳等.茶多糖生物活性及提纯化的研究进展[J].广东微量元素科学,2007, 14(12): 8～13.

[12] 赵和涛.茶叶及提取物药理作用在生物体试验[J].贵州茶叶,1993,3:13～15.

[13] 王伟华,韩占江.茶多糖的提取纯化及其药理作用的研究进展[J].茶叶通讯,2006,33(2):24～28.

[14]石碧. 植物多酚在化妆品中的应用.化学工业,1998, (8):20～23.

[15] 戈进燕,吴睿,煎兴海. 应用单宁与蓰粉为交联剂改性聚氨醣[J].高分子学报,2003, (6):809～815.

四、国内外现状和发展趋势与研究的主要方向

4.1植物多酚概述

植物多酚（ Plant polyphenol）又名植物单宁，（Vegetable tannin ），为植物体内的复杂酚类次生代谢物，具有多元酚结构，主要存在于植物的皮、根、叶、果中，在植物中的含量仅次于纤维素、半纤维素和木质素，人类对植物多酚的利用先于认识。最初只发现动物皮与某些植物用水一起浸泡后转变成革，而且这种革的特性来源于植物的“涩性”。真正认识这种植物的涩性物质则是在18世纪末期，并在1978年由Seguin首次提出“单宁”一词以表示植物水浸提物中能使生皮转变成革的“ 涩性” 物质。1962年Bate Smith定义 “单宁”是分子量500 ～3000的能沉淀生物碱、 明胶及蛋白质的水溶性酚类化合物，之后，较多的工作集中于对植物单宁组分、结构以及基本性质的研究。后来人们发现，无论从化学、生物、药学等方面的活性作用，还是从应用领域来看， 有效成分不仅仅限于上述定义中的“ 单宁”。1981 年 Haslam 根据单宁的分子结构及分子量提出“植物多酚” 这一术语， 它包括了单宁及与单宁有生源关系的化合物，从20世纪80年代后期开始，国内外从多个领域、多种角度对植物多酚开展了基础研究和应用。

植物多酚是多羟基酚类化台物的总称，广泛存在于蔬菜、水果、豆类、谷物类、茶等植物中，参与植物生长繁殖过程，为植物带来五彩缤纷的颜色，赋予植物酸、甜、苦、涩的味道，协助植物防御病原、天敌等侵害。在防病保健方面，多酚化合物具有抗肿瘤、抗氧化、抗动脉硬化、防治冠心与中风等心脑血管疾病以及抗菌等多种生理功能。随着天然产物开发的逐渐兴起，植物多酚以其在植物界分布的广泛性、生理功能的多样性以及来源丰富性等特点，逐渐成为当前研究的热点，被形象地称为“一座有待开发的金矿”。

4.2植物多酚的主要作用

植物多酚不但分布广，它在防病保健方面所体现的抗氧化、抗肿瘤等的生理功能越来越受到人们的关注。

4.2.1 抗氧化作用

现代医学研究证明，很多疾病和组织器官老化等都与自由基有关。而植物多酚具有较强的抗氧化能力，能有效清除体内过剩的自由基，抑制脂质氧化，对自由基诱发的生物大分子损伤起到保护作用。多酚类物质能抑制低密度脂蛋白的氧化性。朝鲜蓟叶片中的主要抗氧化活性成分足多酚类物质，如绿原酸和洋蓟。体外抗氧化试验表明：1g干燥朝鲜蓟叶片提取物对DPPH和FRAP值分别与29.2和62.6维生素C、77.9和15.9维生素E相当，且具有良好的机低密度脂蛋白氧化作用。通过动物试验，检测多酚(TPP)的抗氧化作用，试验中对果蝇终生给予TPP，观察其对寿命和存活率的影响，并测定家蝇脑匀浆超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)和脂褐质含量，发现TPP能够提高家蝇存活率，提高SOD活力，降低MDA和脂褐质含量，具有抗氧化的生理活性。

4.2.2抗动脉硬化、防治冠心病与中风等心血管疾病

血液流变性降低，血脂浓度增高，血小板功能异常是诱发心脑血管疾病的重要原因。据报道，植物多酚物质能抑制血小板的聚集粘连，诱发血管舒张，并抑制脂新陈代谢中酶的作用，有助于防止冠心病、动脉粥样硬化和中风等常见的心脑血管疾病的发生。袁静等用高饲料同时喂养大鼠高脂模型与茶多酚组，喂养14周后，检测各组血脂、超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化脂质含量，发现茶多酚对实验性高脂血症的形成有抑制作用。

4.2.3抗肿瘤作用恶性

肿瘤是世界第二大致死性疾病，严重地危害着人类的健康和生命。大量的流行病学研究及动物试验都证明多酚类物质可以阻止和抑制癌症发病。多酚的抗肿瘤作用是多方面的，可以对癌变的不同阶段进行多方面的抑制．同时也是有效的抗诱变异，能减少诱变剂的致癌作用，提高染色体精确修复能力，进而提高体细胞的免疫力，抑制肿瘤细胞的生长。研究发现，绿茶对肝癌、肺癌、皮肤癌、小肠癌、结肠癌、乳腺癌和食道癌等多种癌症璃预防作用。有统计资料显示，日本国内绿茶消费较多的地区，胃癌发病率较低。

4.2.4抑菌消炎

抗病毒植物多酚对多种细菌、真菌、酵母菌都有明显的抑制作用，而且在高抑制浓度下不影响动植物体细胞的正常生长。茶多酚可作为胃炎和溃疡药物成分，抑制幽门螺旋菌的生长。钝化的柿子单宁可以抑制破伤风杆菌、白喉菌、葡萄球菌等病菌的生跃，研究表明朝鲜蓟叶氯仿、醋酸乙酯和正丁醇提取物的抗微生物活性，正丁醇提取物对7个杆菌属及4个酵母菌抗菌活性最强。从正丁醇提取物的可溶性部分中能分离出8种酚类成分。其中绿原酸、奎尼酸—l，5—双咖啡酸酯、木犀草素—7—芸香糖苷以及菜蓟糖苷的抗微生物括性相对较高。目前，多酚抑菌性的另一个实例，是在预防龋齿上的应用。丹皮、熊果中的水解类单宁，茶叶、槟榔中的缩合单宁，苹果多酚等都有很强的抗龋功能。植物多酚抗病毒的性质与抑菌性有一定相似之处。可用于扰艾滋病的研究，低分子量的水解单宁，尤其二聚鞣花单宁可做口服剂来抑制艾滋病，延长潜伏期。仙鹤草素在浓度为l到10μg/mg时，发挥最强的抑制AIDS病毒HIV生长的效果。

4.2.5护肝益肾

多酚改善了血液状况，降低了血糖浓度，减少了肝脏线粒体中的自由基，从而对肝脂质过氧化起到了抑制作用。据报道，朝鲜蓟提取物(ALE)能有效促进胆汁分泌，显着增加总胆酸浓度，保护肝脏。临床上，ALE对肝胆疾病和上腹胀满、食欲不振、恶心、腹痛等治疗效果满意，并具有良好的安全性，其有效成分主要是黄酮类化合物和绿原酸。肾功能与肝脏有密切的联系。由腺瞟呤诱导鼠发生肾炎，而经口服大黄单宁后，血液中尿素氮浓度明显降低，表明大黄单宁对肾炎有所缓解。据报道：茶多酚还能通过对肾小球细胞专一性生长的抑制，改善肾功能。同时，多酚能使膀胱的逼尿肌和输尿管松弛，使膀胱的三角肌和括约肌收缩，表现出利尿作用。黄酮类物质及其苷类化合物也有利尿作用，特别是当他们与生物碱结合时，这种效果会明显增加。

4.2.6抗老化和防晒美白

植物多酚独特的化学结构，使它在紫外光区有强吸收，因而被添加到护肤品中起到防护作用。茶多酚、柿子单宁等从植物中提取的多酚已经被证实对人体无毒性，同黄酮类化合物一样，植物多酚被称为植物体内的“紫外线过滤器”。另外，多酚类物质还可以通过抑制酪氨酸酶和过氧化氢酶的活性，清除皮肤细胞中的活性氧来达到美容的目的。

4.4.7其它

日本医药界深入研究了植物多酚对毒素的抑制作用，发现柿子单宁对眼镜蛇、菲律宾眼镜蛇、印度眼镜蛇等的毒素都有很强的解毒作用。它的作用主要足抑制蛇毒蛋白的活性。石榴皮和槟榔具有驱虫的药效，成分中的多酚具有协同驱虫作用。此外，茶多酚能缓解人的晶状体球蛋白的氧化压力，从而起到保护视网膜，抗视力下降的作用。

4.4.8小结

植物多酚是一类储量丰富的绿色可再生资源，不仅在化工、建材石油、医药、农业等领域有重要的意义，而且与人类的日常生活密切相关。如何能够充分、合理、科学地用这一绿色资源已经成为一项重要课题。

4.3多酚类物质的提取方法研究

4.3.1溶剂萃取法

溶剂萃取法是目前工业化生产的主要方法，该方法是将茶叶花用极性溶剂浸渍，浸取液进行液液萃取分离，浓缩得到产品，收率为5％到10％，产品纯度为80％到98％。萃取剂主要为乙酸乙酯。萃取剂最终残留量是多酚产品的主要技术指标。通常采用紫外—可见分光光度法测定乙酸乙醋的含量，为了达到较高的检出限和准确度，冯信平等人采用气相色谱法进行检测乙酸乙酯含量，该方法成本较高，使用的有机试剂易造成环境污染和茶多酚自身污染。

4.3.2离子沉淀萃取法

该方法主要是利用金属离子沉淀多酚而使其与咖啡碱分离。茶花经热水浸透后，加入沉淀剂即可得到多酚与金属离子的结晶性沉淀物，由于沉淀剂的选择性较高，产品的纯度较好，可达85％以上。学界有利用微波和离子沉淀联合提取茶树花多酚的方法，采用复合方法将微波提取和离子沉淀法结合起来，用联合离子的方法沉淀茶多酚萃取液。该方法使用微波加热时间短，可以改善加热的质量，防止了有效成分的损失。联合离子沉淀法沉淀茶多酚沉淀率高、速度快，防止了茶多酚在沉淀阶段的氧化，增加收率。利用微波和离子沉淀法，多酚的沉淀率达到98.5%。提取率达到了16.8%。离子沉淀萃取的最大缺陷是用重金属沉淀多酚，使其与咖啡碱分离。该方法使用了重金属作沉淀剂，其产品是食品和医药行业所不能接受的。

4.3.3 CO2超临界萃取法

引入CO2超临界萃取技术，将茶花浸透，粗滤，经过超滤脱果胶，纳滤或反渗透脱水浓缩，再经真空浓缩制得粉状提取物。CO2超临界流体脱除粉状茶提取物中的咖啡碱和萃取多酚，经脱溶喷雾干燥制得高纯度多酚，纯度大于98％，提取率大于10％，咖啡碱小于0.1％。选用CO2作超临界流体，价廉易得，操作费用低，无污染，无残留，而且操作温度低，提取物质不受破坏。由于CO2的溶解性能可通过调节压力和温度来控制，该工艺提高了产品的得率和纯度，又符合生产对原料、溶剂使用、制作路线、生产过程安全性等方面的要求，尤其适合茶多酚在医药、食品等行业中的生产。

4.4植物多酚研究与利用的热点问题

关于植物多酚生理活性的研究是近年来多酚研究的热点之一， 也是多酚化学中发展最快的一个方向。大量研究工作表明，植物多酚在抗诱变、抗肿瘤、抗病毒、抗微生物、抗衰老等很多方面具有良好的作用。1967年到1971年间关于多酚生理活性的研究论文仅占总数的1%，主要是关于药用植物的研究。1992年到1997年达到20%，数接近80倍。其生理活性往往是其化学活性的综合体现，这些生理活性除了多酚与蛋白质 、生物碱、生物大分子以及多糖的复合反应等原因相联以外，还与多酚具有较强的清除自由基和抗氧化性能密切相关。现代医学研究已经证明，很多疾病如组织器官老化等都与过剩的自由基有关，因此多酚通过清除自由基，能对自由基诱发的生物大分子损伤起到保护作用，维持细胞膜的流动性和蛋白质的构型构象，防止辐射诱发，具有明显的抗突变。如茶多酚，抗肿瘤 、如鞣花酸、抗癌症，如石榴宁，抑制高血压 。

随着植物多酚更多的生理活性被逐渐发现，研究者们认识到，生理活性对多酚的立体化学结构、构型和构象、具有严格的要求，而具有较强收敛性的多酚往往也同时具有较强的自由基清除能力，从而也具有较强的药理活性，在所研究的各种多酚中，鞣花单宁，如老鹳草素、仙鹤草素、玫瑰素、地榆素、柯子酸等的生理活性和药理活性最引人瞩目，这与鞣花单宁分子中酚羟基多分子量较大密切相关。

4.5植物多酚研究与利用的发展方向

4.5.1产品精细化

随着植物多酚化学的发展，植物多酚的研究和利用都逐渐趋向于精细化，大量研究工作表明，不同结构特征、不同分子量范围的植物多酚有不同的适用领域。传统的植物多酚生产方法，并不适合植物多酚的精细化利用。因为传统的提取方法特别是工业化生产，如栲胶的生产是把多酚甚至很多非多酚的物质一起提取出来作为一个整体利用，而且为了提高得率。采用的浸提条件较强，对多酚的破坏较多。因此对多酚的利用不利，为达到对多酚的精细化利用的目的，需要对植物多酚的提取、分离方法做较大的改进，特别是要找到适合于工业生产的提取分离方法，从而更加有选择性、有针对性地利用植物多酚的各种组分进行提取与分离。

4.5.2化学修饰

植物多酚是一类多聚的酚类物质，其分子中芳环是疏水部分。但由于带有大量的亲水的酚羟基或其他亲水基团，使整个分子显示较强的亲水性，从而难以透过细胞膜的双磷脂分子层，对充分发挥其生理活性是不利的。因此需通过化学修饰来改变其疏水、亲水比值、增加其脂溶性，利于透过细胞膜。多酚的化学修饰方法主要有醚化、酯化、酰基化、偶氮化等衍生化反应及接枝共聚等方法。以前衍生化反应多用于多酚结构的确定，而现在这方面的研究则非常欠缺。加强其衍生化方面的研究，极有希望得到生理活性更强、实用价值更大的化合物。同理，化学修饰也可成为完善植物多酚在其它领域的应用性能的有效手段。

4.5.3合成及生物控制

植物多酚的很多性能，特别是其生理活性与其特殊的分子构型、构象有关。目前已有一些学者开始利用生物合成或化学合成的方法得到具有特殊结构的多酚，这也是植物多酚精细化研究的一个方面，如可以通过人为的控制刺激老鹳草植株细胞使其产生较多的老鹳草素。也可以通过转基因技术或克隆技术来提高其产率，以适应其广泛应用的需要。再如棉花植株中多酚含量与其抗棉铃虫等抗虫性密切相关。植保方面的专家正试图采用生物控制技术调节植物体内多酚含量，以利用它的抗营养性质对害虫产生阻食性，从而减少或避免虫类对经济作物的危害。这是生物农药技术的一个发展方向。利用有机合成的方法对一些已经被证明具有重要应用价值的植物多酚进行人工合成也是很有意义的研究工作。因为与合成方法相比，从植物浸提物中分离纯化某些特定结构的多酚难度大、得率低，并且成本很高。

五、主要研究内容需重点研究的关键问题及解决思路

5.1主要研究内容    

（1）茶树花多酚的提取以及其含量的测定；

（2）花多酚提取的单因素实验以及正交试验法研究茶树花多酚提取的最佳工艺；

（3）花多酚应用展望。

5.1.2任务要求

（1）认真查阅相关材料，严格把关实验步骤；

（2）要符合撰写毕业论文的基本原则和基本要求；

（3）严格按照毕业论文格式和在写作计划内完成各项任务；

（4）严格按照毕业论文的撰写格式；

（5）在导师的指导和帮助下制定实验方案，完成毕业论文。

5.2重点研究的关键问题及解决思路

（1）茶树花中多酚提取的最佳工艺；

（2）茶树花中多酚提取的实验因素；

（3）提取物中多酚含量的测定。

六、完成毕业设计(论文)所必须具备的工作条件

6.1检索必备的资料

学校图书馆查寻、网上查寻。

6.2实验设计

根据实验原理以及实际情况设计实验方案。确定实验设备，实验药品以及实验环境条件，即：主要实验试剂：Ca(OH)2、盐酸、乙酸乙酯、酒石酸显色溶液、pH7.5磷酸缓冲溶液。主要实验器材：FZ102型植物粉碎机、布氏漏斗、抽滤机、分液漏斗、恒温水浴箱、干燥箱、722型可见分光光度计、分析天平。

6.3实验

照要求完成实验，得到实验数据，分析实验过程及数据得出结论。

七、工作的主要阶段、进度与时间安排：

2011年11月30日～2012年1月20日：查阅文件，收集资料；

2012年1月20日～2012年6月1日：设计计算和绘图；

2012年6月1日～2012年6月4日：交设计初稿由指导老师对设计、译文进行修改；

2012年6月4日～2012年6月8日：制作幻灯片，准备毕业答辩；

2012年6月8日～2012年6月13日：答辩及将毕业设计装订成册；

2012年6月13～2012月6月15日：毕业设计（论文）资料归档。

八、指导教师审查意见

指导教师（签字）：

                                                   年   月   日

长江大学工程技术学院毕业设计(论文)指导教师审查意见

长江大学工程技术学院毕业设计(论文)评阅教师评语

长江大学工程技术学院毕业设计(论文)答辩记录及成绩评定

学    生：唐秋萍   化学工程系

指导教师：胡  达   化学工程系

[摘要]本文在水提沉淀法提取茶树花多酚的前提下，采用正交实验法对提取茶树花多酚的因素进行了探讨，通过对不同的提取温度、提取时间、提取料液比测得的多酚含量来衡量提取效果的优劣。其中，茶树花多酚的检测及测定应用的是酒石酸比色分光光度计法。最后确定提取花多酚的最佳提取条件为沸水浸提时间30min，物料比是1:40，提取温度应该为80℃。

[关键词]植物多酚、花多酚、酒石酸比色法

The Extraction Methods of Polyphenols from Tea Flowers

Studnt: Tang Qiuping (Department of Chemical Engineering)

Supervisor: Hu Da(Department of Chemical Engineering)

[Abstract]To mention the premise of precipitation extract of tea flower polyphenols in water, the orthogonal experimental method discussed factors polyphenol extract of tea flower, different extraction temperature, extraction time and extraction liquid ratio measuredphenolic content measured by the pros and cons of the extraction efficiency. Among them, the tea flower polyphenols detection and determination of applications is tartaric acid colorimetric spectrophotometer. To finalize the optimum extraction conditions for polyphenol extract spent boiling water extraction time 30 min, the material ratio 1:40, extraction temperature should be 80 ℃. 

[Keywords]Plant polyphenols, flowers polyphenols, Tartaric acid colorimetric

茶树花多酚的提取方法研究

1前言

茶树花（camellia）是茶树的生殖器官之一，一般于每年9～12月陆续开放。10月中下旬至11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。茶花属于两性花，一般为白色，少数淡黄色或粉红色。茶花大小因品种而异，寿命一般为2天，即如果开放后两天没有受粉，茶花则自动脱落。由于茶花开花时间、外界环境影响及花粉活力等多方面的原因，茶树的结实率一般都很低，具有“花期长、开花多、结实小”的特点。数千年来，人们种茶只关心茶树的芽叶，却没有注意到富含营养成分和活性物质的茶树花，更没有对它进行开发利用。茶树的花芽比叶芽萌发率高，特别是无性系茶园的花果更多。开花是茶树的生殖生长，是形成茶果的必要阶段。茶树开花结果会争夺茶叶养分，致使茶叶产量下降、质量降低，因此茶农每年都人工采摘或使用除花剂除掉茶树花，茶树花被认为是茶叶生产中的“废物”。然而研究表明，茶树花不仅不是“废物”，还蕴含着巨大的经济价值。随着茶树无性繁殖技术的日益普及，茶树花不再担负繁殖后代的职责，花果与芽叶争夺水肥，成为茶农的累赘和负担。

茶树花芳香，且花香馥郁持久，经一定工艺加工成可冲泡饮用的花茶，兼有鲜花和茶叶的风味，又具有茶叶的各种保健功能，有清热解毒、明目、消脂、养颜等多种功效。以茶树花为原料加工成茶树花茶或茶树花饮料，主要有直接制茶、拼制花茶、发酵碎红茶等方式，其加工技术已较为成熟。

以多年的实际试用和应用证明：茶树花内含的有益成分和活性物，能为糖尿病、高血压和高血脂这3种病人带来福音。另外，把茶树花原料加工成各种不同的保健添加剂，应用于多种领域之中，不仅为人体带来健康，而且还能增加多层次的经济效益和社会效益。茶树花提取出其中具有营养、保健功能的有效成分，如茶多酚、茶多糖等，可应用于医药、化工等各个行业。从现有的研究结果看，茶树花中最具开发潜力的成分是茶多酚、茶多糖和SOD。

茶树花是茶叶生长过程中的副产物，吸收了茶树的养分，影响了茶叶的产量和品质，茶农常常将其修剪入土，很少对其进行开发利用。茶叶中所有的成分，在茶树花中几乎都有，其中多酚含量在6.35%～8.19%。茶多酚具有清除人体自由基，抗氧化，抗衰老，抗辐射，降血脂等功效。

目前，常用茶末或低档茶叶来提取茶多酚，而利用茶树花提取实用多酚的研究报道却很少。充分利用废弃的茶树花资源提取多酚类抗氧化物质，可大大降低这类产品的成本，提供绿色安全医药、食品添加剂。

多酚的提取，因在有机溶剂中易浸出，且稳定性好，所以目前大部分都采用有机溶剂水溶液浸提，在此基础上，应用超声波辅助浸提—超滤膜去杂—树脂吸附联用的工艺技术，最终得到多酚损失少，纯度高的茶多酚纯化工艺。

茶花中的多酚类物质占茶花干重的18%~36%，包括以儿茶素为主的黄烷醇类、黄酮和黄酮醇类、花青素和花白素以及酚酸和缩酚酸。其中儿茶素类化合物为花多酚的主体成分，占茶花干重的12%~24%、花多酚总量的70%~80%。花多酚具有很强的抗氧化作用，其抗氧化能力是人工合成抗氧化剂BHT(2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)、BHA(丁基羟基茴香醚)的4~6倍，且用量少（0.01~0.03％即可起作用），而无合成物的潜在毒副作用；而茶素对食品中的色素和维生素类有保护作用，使食品在较长时间内保持原有色泽与营养水平，能有效防止食品、食用油类的，并能消除异味。

花多酚可用于食品保鲜防腐，无毒副作用，食用安全同时配上植酸防腐效果更佳。茶叶能够保存较长的时间而不变质，这是其他的树叶、菜叶、花草所达不到的。花多酚能参入其他有机物（主要是食品）中，能够延长贮存期，防止食品退色，提高纤维素稳定性，有效保护食品各种营养成份。

茶树花是茶叶生长过程中的副产物，吸收了茶树的养分，影响了茶叶的产量和品质，茶农常常将其修剪入土，很少对其进行开发利用。花多酚具有清除人体自由基，抗氧化，抗衰老，抗辐射，降血脂等功效。目前，常用茶末或低档茶叶来提取花多酚，而利用茶树花提取实用多酚未见研究报道。充分利用废弃的茶树花资源提取多酚类抗氧化物质，可大大降低这类产品的成本，提供绿色安全医药、食品添加剂。

花多酚易溶或可溶于水、醇类、醚类、酮类和酯类等，所以溶剂萃取法可有水提取法和有机溶剂萃取法两种。水提取法以水为溶剂，采用水浴加热提取多次，合并提取液后用氯仿萃取，分出氯仿相后改用乙酸乙酯多次萃取，合并乙酸乙酯相并减压蒸馏浓缩，将其干燥（真空、冷冻或喷雾干燥）后用去离子水重结晶即得产品。此法具有有机溶剂使用少、工艺简便、成本低和产品纯度高等特点，但提取率低。有机溶剂提取方法是传统提取花多酚的一种方法，也是使用最为广泛的方法，过程比较简单。其原理是利用茶花中不同化合物在不同溶剂中的溶解度差异进行提取分离的。常用的溶剂有水、甲醇、乙醇、丙酮和乙酸乙酯，一般为回流提取。工艺路线为:原料—溶剂提取—过滤—有机溶剂脱色、脱咖啡碱—萃取—回收溶剂干燥—花多酚粗品。浸提、除杂和萃取为必不可少的共同性步骤，常用的去杂质方法有氯仿除杂法、活性碳脱色法、石油醚除色素或通过低温静止除杂法等方法。各工艺的差别仅在于浸提条件、浸提剂、浸提时间、pH 值、温度、次数等、除杂条件和萃取条件不同。从国内外有关溶剂提取法的文献可看出:溶剂提取法的优点是稳定、可靠；缺点是花多酚用水提取则提取率低（一般提取率为 5～6）、产品纯度低、产品易氧化，且含大量杂质（如植物多糖、茶棕色素、色素、咖啡碱和树脂等）。而用有机溶剂提取，提取率虽可有所提高可达到10～15，但浸提液中不但含有花多酚，而且还含有茶色素和咖啡碱等杂质，要得到精品，还须反复除杂精制，工序多，工艺繁琐复杂，萃取工序一般需经3级错流萃取；需多次蒸馏，加热时间长；需用大量有机溶剂，有的有机溶剂回收困难，有毒、易燃，不利于安全生产。综上所述，溶剂法的改进主要应以简化工艺、降低成本、提高有效成份含量和提取率等为目标。

2文献综述

2.1植物多酚概述

人类对植物多酚的利用先于认识。最初只发现动物皮与某些植物用水一起浸泡后转变成革，而且这种革的特性来源于植物的“涩性”。真正认识这种植物的涩性物质则是在18世纪末期，并在1796年由Seguin首次提出“单宁”一词以表示植物水浸提物中能使生皮转变成革的“涩性”物质。1962年Bate Smith定义“单宁是分子量500～3000的能沉淀生物碱、明胶及蛋白质的水溶性酚类化合物”。之后，较多的工作集中于对植物单宁组分、结构以及基本性质的研究。后来人们发现，无论从化学、生物、药学等方面的活性作用，还是从应用领域来看，有效成分不仅仅限于上述定义中的“单宁”。1981年，Haslam根据单宁的分子结构及分子量提出“植物多酚”这一术语。它包括了单宁及与单宁有生源关系的化合物。从20世纪80年代后期开始，国内外从多个领域、多种角度对植物多酚开展了基础研究和应用研究。

图1  一般植物多酚的分子结构

2.2植物多酚的主要分类及理化物性

2.2.1茶多酚 

茶多酚是茶叶中一类主要的化学成分。它含量高（占总干物质的18%～36%）、分布广（植株各器官都有，但主要集中于嫩叶和芽）、变化大（受内外因的影响最大），对茶叶品质的影响最显著，是茶叶生物化学研究最广泛、最深入的一类物质。茶多酚又名茶单宁、茶鞣质，是茶叶所含的一类多羟基类化合物的总称。茶多酚为淡黄色至茶褐色的粉末或晶体，易溶于温水、乙醇、甲醇、丙酮和乙酸乙酯，微溶于油脂，不溶于氯仿及苯等有机溶剂，有吸湿性，耐热性好，在160℃食用油中添加茶多酚，30min后茶多酚仅降减25%，食用油的过氧化值（PV值）几乎不变，而未添加茶多酚的食用油过氧化值则增大1倍。茶多酚有较好的耐酸性，在pH值2～7范围内均十分稳定，光照或pH大于8时易氧化聚合，遇铁离子生成绿黑色化合物。 

黄烷醇类:茶叶中的黄烷-3-醇衍生物，俗称儿茶素类，大量存在于茶树新梢中，占茶叶干重的12%～24%，约为茶叶中多酚类总量的70%～80%。它们的结构至少包括A、B、C3个环核，酯化后，还有D环，是2-苯基苯并吡喃的衍生物。 

花色素类:花色素的基本结构花色素苷元是羟基-4-黄烷醇，也是2-苯基苯并吡喃，环上的氢可被羟基或甲氧基取代,从而形成各种不同的花青素。 

花黄素类:黄酮、黄酮醇及其衍生物统称花黄素类，是广泛分布于植物组织细胞中的一类水溶性色素。其母核结构是2-苯基苯并吡喃酮。 

酚酸类:茶叶中含有多种酚酸和缩酚酸类化合物，后者多为没食子酸（3，4，5-三羟基苯甲酸）、咖啡酸、鸡纳酸的缩合衍生物。 

2.2.2葡萄糖类多酚

葡萄糖多酚是一种植物多酚类活性物质，能溶于水，易溶于甲醇、乙醇等有机溶剂中。它广泛存在于葡萄籽、葡萄皮与果汁中。这类多酚由儿茶酸等酚酸类、黄烷醇类、花色苷类、黄酮醇类和缩聚单宁等物质组成，其中以原花色苷的含量最为丰富，可以达到80%～85%，其他成分如儿茶素含量次之，大约为5%，葡萄糖多酚中各种成分含量的差异，使得它的颜色呈深玫瑰色至浅棕红色不等。在葡萄籽与葡萄皮中，葡萄糖多酚的含量较高，有资料表明，红葡萄的果皮中，多酚含量可达25%～50%，种籽中则可达50%～70%。所以现在国内外研究使用的葡萄糖多酚一般从葡萄籽中提取。 

花色苷:花色苷配基或花色素为苯并吡洋的衍生物，具有阳离子的性质。花色素通常不太稳定，在葡萄中主要以糖苷形式存在。葡萄酒中的花色苷类化合物主要来源于葡萄皮，随发酵时间的延长，其含量会相应的增加。 

黄酮醇以及黄烷酮醇类：以酮形式存在的类黄酮类有黄酮、黄烷酮、黄烷酮醇等4种。葡萄或葡萄酒除含有黄酮醇类外几乎不含黄酮和黄烷酮，由于此类化合物较容易水解，于是经常以配基形式存在。在黄酮醇类中，以槲皮酮糖苷含量最多，还含有少量的莰非醇和杨梅黄酮的糖苷化合物。此外，还含有微量的黄烷酮醇类，如3位结合鼠李糖苷的二氢莰非醇和二氢槲皮苷。 

儿茶素类：葡萄中的儿茶素类主要为（+）-儿茶素和（-）-表儿茶素。此外，还含有少量的（+）-表儿茶素和（-）-表没食子儿茶素。儿茶素和表儿茶素的含量一般差不多，儿茶素有一定的苦味，但没有涩味。红葡萄酒中的儿茶素含量低于100mg/L，在白葡萄酒中更低。目前还没发现儿茶素有糖苷形式存在。 

原花色素或缩和单宁类原花色素化合物本身无色或有点茶褐色，在酸性以及加热条件下，其c-c键结合会开裂形成诸多红色花色苷色素，特别是矢车菊素。另外，也会产生大量的表儿茶素和少量的儿茶素。原花色素类化合物是葡萄籽及果皮中的主要成分物质。  

白藜芦醇白藜芦醇是主要的活性物质，它有2种异构体，即顺式白藜芦醇和反式白藜芦醇，红葡萄酒中以反式白藜芦醇为主。葡萄酒中的白藜芦醇受葡萄品种、葡萄生长环境、酿酒工艺以及葡萄被微生物感染程度等因素的影响。白藜芦醇主要存在于葡萄皮中，因此葡萄皮发酵时间长短是决定白藜芦醇含量的主要因素。苹果多酚苹果多酚为棕红色粉末，其20%的水溶液呈红褐色；液状及粉状苹果多酚产品均略带苹果的风味，稍带苦味，易溶于水和乙醇。苹果多酚中，以绿原酸为主的酚羧酸类约占25%，儿茶素、表儿茶素、没食子酸等单体约占15%，根皮苷、根皮素、对香豆酸、二氢查耳酮、槲皮苷等约占10%，原花色素类约占50%。

2.3 花多酚

花多酚具有很强的抗氧化作用，其抗氧化能力是人工合成抗氧化剂BHT、BHA的4～6倍，是VE的6～7倍，VC的5～10倍，且用量少（0.01-0.03％）即可起作用，而无合成物的潜在毒副作用；而茶素对食品中的色素和维生素类有保护作用，使食品在较长时间内保持原有色泽与营养水平，能有效防止食品、食用油类的，并能消除异味。 

实际上茶叶的许多作用都是因为茶叶中的花多酚在起作用。花多酚可用于食品保鲜防腐，无毒副作用，食用安全同时配上植酸防腐效果更佳。茶叶能够保存较长的时间而不变质，这是其他的树叶、菜叶、花草所达不到的。花多酚参入其他有机物（主要是食品）中，能够延长贮存期，防止食品退色，提高纤维素稳定性，有效保护食品各种营养成份。

其主要药理作用有:具有很强的消除有害自由基的作用；抗晒老作用；抗辐射作用；对癌细胞的抑制作用；抗菌、杀菌作用；对艾滋病病毒的抑制作用；对烟民有好处，可以清洗肺部尼古丁。诸多的医学实验已经证明，花多酚有极强的清除有害自由基，阻止脂质过氧化的作用；诱导人体内代谢酶的活性的增高，促进致癌物的解毒；抑制和阻断人体内源性亚硝化反应，防止癌变和基因突变。抑制致癌物与细胞DNA的共价结合，防止DNA单链断裂；提高肌体的细胞免疫功能。研究表明，每人每天摄入160mg花多酚即对人体内亚硝化过程产生明显的抑制和阻断作用，摄入480mg的花多酚抑制作用达到最高。

花多酚易溶或可溶于水、醇类、醚类、酮类和酯类等，所以溶剂萃取法可有水提取法和有机溶剂萃取法两种。水提取法以水为溶剂，采用水浴加热提取多次，合并提取液后用氯仿萃取，分出氯仿相后改用乙酸乙酯多次萃取，合并乙酸乙酯相并减压蒸馏浓缩，将其干燥（真空、冷冻或喷雾干燥）后用去离子水重结晶即得产品。此法具有有机溶剂使用少、工艺简便、成本低和产品纯度高等特点，但提取率低。有机溶剂提取方法是传统提取花多酚的一种方法，也是使用最为广泛的方法，过程比较简单。其原理是利用不同化合物在不同溶剂中的溶解度差异进行提取分离的。常用的溶剂有水、甲醇、乙醇、丙酮和乙酸乙酯，一般为回流提取。工艺路线为:茶花原料-溶剂提取-过滤-有机溶剂脱色、脱咖啡碱-萃取-回收溶剂干燥-花多酚粗品。浸提、除杂和萃取为必不可少的共同性步骤，常用的去杂质方法有氯仿除杂法、活性碳脱色法、石油醚除色素或通过低温静止除杂法。各工艺的差别仅在于浸提条件、浸提剂、浸提时间、pH 值、温度、次数等、除杂条件和萃取条件不同。从国内外有关溶剂提取法的文献可看出:溶剂提取法的优点是稳定、可靠；缺点是花多酚用水提取则提取率低（一般提取率为 5～6）、产品纯度低、产品易氧化，且含大量杂质（如植物多糖、茶棕色素、色素、咖啡碱和树脂等）；而用有机溶剂提取，提取率虽可有所提高，可达到10～15，但浸提液中不但含有花多酚，而且还含有茶色素和咖啡碱等杂质，要得到精品，还须反复除杂精制，工序多，工艺繁琐复杂，萃取工序一般需经3级错流萃取；需多次蒸馏，加热时间长；需用大量有机溶剂，有的有机溶剂回收困难，有毒、易燃，不利于安全生产。综上所述，溶剂法的改进主要应以简化工艺、降低成本、提高有效成份含量和提取率等为目标。

2.4提取方法研究

2.3.1溶剂萃取法

溶剂萃取法是目前工业化生产的主要方法，该方法茶叶花用极性溶剂浸渍，浸取液进行液液萃取分离，浓缩得到产品，收率为5％到10％，产品纯度为80％到98％。萃取剂主要为乙酸乙酯。萃取剂最终残留量是多酚产品的主要技术指标。通常采用紫外—可见分光光度法测定乙酸乙醋的含量，为了达到较高的检出限和准确度，可采用气相色谱法进行检测乙酸乙酯含量，该方法成本较高，使用的有机试剂易造成环境污染和茶多酚自身污染。下图图一是以茶多酚提取为例工艺流程。

图1  以茶多酚提取为例的工艺流程

2.3.2离子沉淀萃取法

该方法主要是利用金属离子沉淀多酚而使其与咖啡碱分离。茶花经热水浸透后，加入沉淀剂即可得到多酚与金属离子的结晶性沉淀物，由于沉淀剂的选择性较高，产品的纯度较好，可达85％以上。学界有利用微波和离子沉淀联合提取茶树花多酚的方法，采用复合方法将微波提取和离子沉淀法结合起来，用联合离子的方法沉淀茶多酚萃取液。该方法使用微波加热时间短，可以改善加热的质量，防止了有效成分的损失。联合离子沉淀法沉淀茶多酚沉淀率高、速度快，防止了茶多酚在沉淀阶段的氧化，增加收率。利用微波和离子沉淀法，多酚的沉淀率达到98.5%。提取率达到了16.8%。离子沉淀萃取的最大缺陷是用重金属沉淀多酚，使其与咖啡碱分离。该方法使用了重金属作沉淀剂，其产品是食品和医药行业所不能接受的。

2.3.3 CO2超临界萃取法

引入CO2超临界萃取技术，将茶花浸透，粗滤，经过超滤脱果胶，纳滤或反渗透脱水浓缩，再经真空浓缩制得粉状提取物。CO2超临界流体脱除粉状茶提取物中的咖啡碱和萃取多酚，经脱溶喷雾干燥制得高纯度多酚，纯度大于98％，提取率大于10％，咖啡碱小于0.1％旧。选用CO2作超临界流体，价廉易得，操作费用低，无污染，无残留，而且操作温度低，提取物质不受破坏。由于CO2的溶解性能可通过调节压力和温度来控制，该工艺提高了产品的得率和纯度，又符合生产对原料、溶剂使用、制作路线、生产过程安全性等方面的要求，尤其适合茶多酚在医药、食品等行业中的生产。

2.3.4树脂法

树脂法提取茶多酚的研究1998年以后才有文献报道，其分离原理是用

吸附树脂对多酚类有机物有选择性吸附的特性。其一般工序如图l所示。

图2  以茶多酚提取为例的吸附树脂法提取多酚的工序

2.4植物多酚研究的化学基础

人类最初对植物中所含多酚类化合物的利用是将其用于鞣制皮革，并将这类化合物称为植物单宁。它包括单宁及相关化合物，如单宁的前体化合物和单宁的聚合物。这一名称能更全面地概括这类天然产物的特点，也符合各学科领域的实际研究情况。因而被人们广泛采用。植物多酚的化学研究始于18世纪末，其结构复杂，化学性质活泼，并且常以大量性质相似的同系物的混合物形式存在。因此本世纪30年代以前，多酚化学的进展一直非常缓慢。植物多酚的科学分类方法直到1920年才提出，即根据化学结构不同，植物多酚分为水解单宁、酸酯类多酚、和缩合单宁、黄烷醇类多酚或原花色素，前者主要是酸及其衍生物与多元醇以酯键或甙键形成，可细分为单宁和鞣花单宁两类，后者主要是羟基黄烷醇类单体的缩合物。下图为部分多酚类物质的分子式。

图3  植物多酚的结构式

2.4国内外发展概况

关于植物多酚生理活性的研究是近年来多酚研究的热点之一，也是多酚化学中发展最快的一个方向。大量研究工作表明，植物多酚在抗诱变、抗肿瘤、抗病毒、抗微生物、抗衰老等很多方面具有良好的作用 。1967年到1971年间关于多酚生理活性的研究论文仅占总数的1%，主要是关于药用植物的研究.1992年到1997年达到20%，数接近80倍。其生理活性往往是其化学活性的综合体现，这些生理活性除了多酚与蛋白质 、生物碱、生物大分子以及多糖的复合反应等原因相联以外，还与多酚具有较强的清除自由基和抗氧化性能密切相关。现代医学研究已经证明，很多疾病如组织器官老化等都与过剩的自由基有关，因此多酚通过清除自由基，能对自由基诱发的生物大分子损伤起到保护作用，维持细胞膜的流动性和蛋白质的构型构象，防止辐射诱发，具有明显的抗突变。如茶多酚，抗肿瘤 、如鞣花酸、 抗癌症，如石榴宁，抑制高血压。

随着植物多酚更多的生理活性被逐渐发现，研究者们认识到，生理活性对多酚的立体化学结构、构型和构象、具有严格的要求，而具有较强收敛性的多酚往往也同时具有较强的自由基清除能力，从而也具有较强的药理活性，在所研究的各种多酚中，鞣花单宁，如老鹳草素、仙鹤草素、玫瑰素、地榆素、柯子酸等的生理活性和药理活性最引人瞩目，这与鞣花单宁分子中酚羟基多分子量较大密切相关。

随着植物多酚化学的发展，植物多酚的研究和利用都逐渐趋向于精细化。大量研究工作表明，不同结构特征、不同分子量范围的植物多酚有不同的适用领域。传统的植物多酚生产方法，并不适合植物多酚的精细化利用。因为传统的提取方法特别是工业化生产，如栲胶的生产是把多酚甚至很多非多酚的物质一起提取出来作为一个整体利用，而且为了提高得率。采用的浸提条件较强，对多酚的破坏较多。因此对多酚的利用不利，为达到对多酚的精细化利用的目的，需要对植物多酚的提取、分离方法做较大的改进，特别是要找到适合于工业生产的提取分离方法，从而更加有选择性、有针对性地利用植物多酚的各种组分进行提取与分离。植物多酚是一类多聚的酚类物质，其分子中芳环是疏水部分。但由于带有大量的亲水的酚羟基或其他亲水基团，使整个分子显示较强的亲水性，从而难以透过细胞膜的双磷脂分子层，对充分发挥其生理活性是不利的。因此需通过化学修饰来改变其疏水、亲水比值、增加其脂溶性，利于透过细胞膜。多酚的化学修饰方法主要有醚化、酯化、酰基化、偶氮化等衍生化反应及接枝共聚等方法。以前衍生化反应多用于多酚结构的确定，而现在这方面的研究则非常欠缺。加强其衍生化方面的研究，极有希望得到生理活性更强、实用价值更大的化合物。同理，化学修饰也可成为完善植物多酚在其它领域的应用性能的有效手段。植物多酚的很多性能，特别是其生理活性与其特殊的分子构型、构象有关。目前已有一些学者开始利用生物合成或化学合成的方法得到具有特殊结构的多酚，这也是植物多酚精细化研究的一个方面，如可以通过人为的控制刺激老鹳草植株细胞使其产生较多的老鹳草素。也可以通过转基因技术或克隆技术来提高其产率，以适应其广泛应用的需要。再如棉花植株中多酚含量与其抗棉铃虫等抗虫性密切相关。植保方面的专家正试图采用生物控制技术调节植物体内多酚含量，以利用它的抗营养性质对害虫产生阻食性，从而减少或避免虫类对经济作物的危害。这是生物农药技术的一个发展方向。利用有机合成的方法对一些已经被证明具有重要应用价值的植物多酚进行人工合成也是很有意义的研究工作。因为与合成方法相比，从植物浸提物中分离纯化某些特定结构的多酚难度大、得率低，并且成本很高。

3 实验部分

3.1实验原理

3.1.1 主要研究内容

花多酚在常温下呈浅黄或浅绿色粉末，易溶于温水(40℃～80℃)和含水乙醇中；稳定性极强，在pH值4～8、250℃左右的环境中，1.5个小时内均能保持稳定，在三价铁离子下易分解。多酚易溶于水及有机溶液，可用沸水先将茶多酚从茶花中提取出来，沉淀法的原理是利用多酚在一定的介质条件下可以和某些物质络合形成沉淀物的性质，使其从浸提液中分离出来，从而与水溶液中咖啡碱、单糖、氨基酸等组分分离，来提取茶花多酚。

其具体实验过程用正交实验方进行优化设计。先应该找出影响产品含量的主要因素，经分析得浸提时间、物料比、提取温度三个因素对茶树花多酚的提取有显著的影响，再每个因素比较三个不同的水平，然后用正交表排好实验方案，逐个进行实验，得出不同条件下的实验数据，分析实验结果，得出最佳实验条件。最后用最佳实验条件重复试验，得出花多酚的产率，含量用酒石酸亚铁分光光度法测得。

3.1.2拟解决的主要问题：

（1）茶树花中多酚提取的实验因素；

（2）茶树花中多酚提取的最佳工艺；

（3）提取物中多酚含量的测定。

3.1.3正交实验法及其原理方法

为了研制新产品，提高产品的质量和数量，降低原材料消耗，都需要做试验。一项试验如何安排，就得选择方法。一个好的试验方法，只要用少量试验既能得到较好的效果和分析出较为正确的结论；如果试验方法不好，不但试验次数多，而且结果还不一定理想。正交试验法就是利用一套规格化的表(正交表)来安排试验方案，使得试验次数尽可能地少；并通过对试验数据的简单分析，有助于我们在复杂的影响因素中抓住主要因素，从而找出较好的实验方案。“正交试验法”应用的范围非常广泛，现已成为比较简便、易行的一种应用数学方法。这里分两部分：简单介绍正交试验的基本方法和利用该方法对提取条件进行优化。其中第一部分包括：正交试验法解决的问题；涉及的相关术语；如何用正交表安排试验以及怎样分析试验结果。另外，有时试验过程中不仅因素的水平变化对指标有影响，而且，有些因素间各水平的联合搭配对指标也产生影响，这种联合搭配作用称为交互作用，这里不作介绍。第二部分应用正交实验法对提取条件进行了优化，得到很好的试验结果，大大加快了试验的进程，并节约了试验的耗材。凡是要做试验就存在着如何安排试验和如何分析试验结果的问题。科学的实验安排应能做到两点：1)在试验安排上尽可能地减少试验次数  2)在进行较少次数试验的基础上，能够利用所得到的试验数据，分析出指导下一步实验的正确结论，并得到较好的结果。“正交试验法”就是一种科学地安排与分析多因素试验的方法

3.2  实验方案设计

3.2.1提取茶树花多酚主要步骤：

1)根据料液比用一定体积的水在一定温度下加热一定时间。

2)抽滤，得提取液。

3)加入过量Ca (OH)2饱和溶液，静置沉淀一小时，得到沉淀，真空抽滤，得到滤饼。

4)滤饼经36％盐酸酸解，用醋酸酯类有机溶剂萃取。

5)真空干燥，用于后续实验。

3.2.2选择因素水平

实验中把浸提温度A、浸提料液比B、浸提温度C作为茶树花多酚提取的三个主要因素，每个因素比较三个不同的条件。据正交试验表进行重复试验，得出9组实验数据，再根据正交实验的分析方法比较试验所得出的数据，结合实际，总结最佳工艺条件，用最佳工艺条件反复试验，得出产品，计算产率。

3.2.3酒石酸亚铁比色法

在一定pH条件下，酒石酸亚铁与茶树花多酚类物质形成蓝紫色的络合物，在波长540 nm处出现最大吸收，在适当的浓度范围内，茶树花多酚的量与呈色的深浅成正比，可用分光光度法定量。

4实验过程

4.1实验主要材料与仪器   

有机绿茶茶花、布氏漏斗、抽滤机、分液漏斗、恒温水浴箱、干燥箱、722型可见分光光度计、分析天平

4.2实验药品、试剂

Ca(OH)2、盐酸、乙酸乙酯、酒石酸显色溶液、pH=7.5磷酸缓冲溶液

4.3花多酚的提取方法—正交实验水提法

(1)实验原理

花多酚在常温下呈浅黄或浅绿色粉末，易溶于温水(40℃～80℃)和含水乙醇中；稳定性极强，在pH值4～8、250℃左右的环境中，1.5个小时内均能保持稳定，在三价铁离子下易分解。花多酚易溶于水及有机溶液，可用沸水先将花多酚从茶花中提取出来，沉淀法的原理是利用花多酚在一定的介质条件下可以和某些物质络合形成沉淀物的性质，使其从浸提液中分离出来，从而与水溶液中咖啡碱、单糖、氨基酸等组分分离，来提取花多酚。

(2)水提法的正交实验

正交试验法就是利用一套规格化的表(正交表)来安排试验方案，使得试验次数尽可能地少；并通过对试验数据的简单分析，有助于在复杂的影响因素中抓住主要因素，从而找出较好的实验方案。

实验选择浸提温度A、料液比B、提取时间C，作为花多酚提取的三个主要因素，见表1和表2。

表1  正交实验因素水平表

4.4.1 提取花多酚

用分析天平精确称取有机绿茶茶花5g，然后用100ml的沸水浸泡并放入80℃恒温水浴中，放置20min，然后用漏斗过滤，取其滤液；将1ml滤液用4ml蒸馏水稀释，再取1ml稀释的溶液于25ml容量瓶中，加入4ml蒸馏水，5ml酒石酸显色试剂，用pH7.5的磷酸缓冲溶液稀释至刻度；波长在540nm测定其分光度；进行不同因素的9组实验，得出数据，与标准曲线图进行比较，计算出提取率，确定最佳提取因素；在最佳因素条件下进行水提取，得到滤液，加入过量Ca(OH)2饱和溶液，静置沉淀1小时，取沉淀；然后用布氏漏斗抽滤，得到滤饼；滤饼经36％盐酸酸解，用乙酸乙酯萃取，经干燥得到咖啡因含量在3％以下的高纯度花多酚。

4.4.2样品含量的测定—酒石酸亚铁分光光度法

(1) 检测原理

在一定pH条件下，酒石酸亚铁与茶树花多酚类物质形成蓝紫色的络合物，在波长 540 nm处出现最大吸收，在适当的浓度范围内，茶树花多酚的量与呈色的深浅成正比，可用分光光度法定量。

(2) 配制试剂

酒石酸亚铁溶液：称取0.10g硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）和0.50g酒石酸钾钠(C4H4O6NaK·4H2O），混合后加蒸馏水溶解，定容到100ml。

pH 7.5磷酸盐缓冲液：称取2.523g Na2HPO4·12H2O和0.340g KH2PO4，混合后加蒸馏水溶解，定容到250ml。

(3) 标准曲线的制备

准确称取0.1250g没食子酸丙酯，用蒸馏水溶解移入250ml的容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。此溶液为0.5mg/ml。分别吸取花多酚标准溶液1.0ml、2.0ml、3.0ml、4.0ml于4个 50ml容量瓶中，各加水至10ml，再加酒石酸亚铁溶液10ml，加入pH为7.5的磷酸缓冲液至刻度，混匀后用1㎝比色皿，以空白试剂作参比，于波长540nm处测定吸光度 A，绘制出标准曲线。

4.5 结果与讨论

4.5.1 标准曲线绘制

标准曲线的记录数据及标准曲线见表3和图4。

表3  标准溶液吸光度

图4  标准曲线

4.5.2 正交实验

根据2.4.1进行不同因素水平的正交实验，测定其吸光度，根据所测吸光度再从标准曲线，计算出样品的含量。数据见表4。

表4  正交实验结果

1)各因素对实验结果的影响大小

从表4可以看出：R值的大小决定了各因素作用的大小。第一列A较大，第三列C较小，这反映了因素A水平变动时，指标波动最大，因素C的水平变动时，指标波动很小。根据R值，各因素的影响顺序为 A>B>C，可以判断温度对花多酚浸出量的影响最大。

2)每个因素水平的确定

这应该由k值决定，k值越大最终产率与含量越高，所以A因素取A1，B因素应该取B3，C因素应该取C2，因此从表4得出结论，要得到最高含量的最佳实验条件是A1 B3 C2。

3)每个因素的各水平对实验结果的影响大小

1.提取温度为75℃、80℃、85℃。当提取温度从75℃提高到80℃时含量有所提高，而提高到85℃时含量反而有所下降。所以最佳提取温度应该为80℃。

2.物料比为1:20，1:30，1:40。花多酚含量是随着物料比增加而增加，所以最佳物料比是1:40。

3.提取时间是20min，30min，40min。当时间从20min增加到30min时含量有所提高，而提高到40min时含量反而有所下降。所以最佳提取时间是30min。

4.6结论

综上所述，通过正交试验的优化，并通过对实验数据的分析，可得出提取花多酚的最佳提取温度为80℃，最佳物料比是1:40，最佳提取时间为30min。

在温度为80℃，物料比是1:40，提取时间为30min因素条件下进行实验，测得花多酚含量为72.75mg/L，超过其他各组花多酚含量。所以，温度80℃，物料比1:40，提取时间30min确实为最佳提取因素。

5展望

多酚不仅是一种新型的天然抗氧化剂，具有保鲜防腐，无毒副作用，食用安全。有防降解的作用，还具有明显的抗衰老、消除人体过剩的自由基，去脂减肥，降低血糖、血脂和胆固醇，预防心血管疾病，抑制肿瘤细胞等药理功能，防治艾滋病，防龋护齿，抑制口臭，有助于预防和治疗辐射伤害，有助于抑制和抵抗病毒菌，有助于美容护肤，抗过敏，防腹泻，抗流感，增强免疫力，解烟毒等多种功效。茶有其鲜明的抗衰老，保健作用，“饮茶”也已成为一种潮流。从茶叶中提取的天然产物花多酚因其对人体有益，同时具有广泛的药理功能，近年来受到广泛的关注。开发出在食品、油脂、日用化工中的作用后，人们一直致力于研究它在医药卫生保健方面的新作用。21世纪是生物工程的世纪，人们不断呼吁绿色环保，特别是在促进人体健康天然药物领域，提出了更高的要求。花多酚恰恰可以满足人们的这一要求。目前日本、美国、中国等都在研究花多酚，我国是茶叶的故乡，茶叶资源丰富。但技术相对滞后，大多进行粗提取和粗加工，花多酚的精加工特别是在医药中的应用还处于研究开发阶段。相信随着人们对花多酚研究的不断深入，花多酚将日益更好地发挥它应有的作用。尤其是老茶叶、茶叶枝条、茶树根以及茶叶生产过程中的副产品以及下脚材料等没有多少市场价值的为可再生绿色资源，如果进行深加工为其它高附加值产品，不仅可以得到较高的利润，而且对于资源的成分利用也有着深远的意义。

花多酚是一类具有多酚羟基的物质，在一定条件下可与金属离子发生显色反应用于定量，酒石酸亚铁比色分光光度法是测定花多酚含量的国标方法。在利用茶叶为原料提取制备粗花多酚的工艺中，溶剂提取法和沉淀法是使用最广泛的传统提取方法。但大量的茶叶废料和其加工下脚料没有得到很好的利用，造成了巨大的损失。其提取率一般在15%以下，而茶叶花多酚的含量一般为20%～30%，有的高达30%以上，由此可见其提取率还是较低的。单一的浸提方法所获得的花多酚的得率都较低，不能高效地利用茶叶中的花多酚，是对资源的一种浪费。同时，随着对花多酚的抗氧化、防突变等功能的认识，对高纯度花多酚产品的需求也会越来越多，如何进一步提高得率是花多酚提取过程中面对的一个重要问题。

目前国内外花多酚粗品的提取的方法主要有：溶剂萃取法、离子沉淀法、树脂吸附分离法、超临界流体萃取法、超声波浸提方法、微波浸提法等等。在这些提取花多酚的方法中，每种方法都有它各自的针对性和使用范围，使用时要根据各自的情况而定。本文采用的是溶剂提取法，近年来对花多酚含量测定方法也很多，光度法测定花多酚常用的有酒石酸亚铁比色法、近红外光谱法、差式分光光度法、三波长光度法等。希望更多的人进行多酚类物质提取工艺的优化，从而用最优的条件得到尽可能多的产品。

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致  谢

本研究及学位论文是在胡达老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到课题的最终完成，胡老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。几个月来，胡老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向胡老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。  

    在此，我还要感谢在一起愉快的度过大学生活的应用化学60802班的同学们，正是由于你们的陪伴和支持，才使我的大学生活丰富多彩、意义非凡，为我今后的人生道路打下了坚实的基础。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们！下载本文