绿茶多糖提取工艺优化及其抗氧化活性分析

张轶斌; 刘鹏; 纪海玉; 贾晓昱; 田凌

doi:10.13386/j.issn1002-0306.2021120287

绿茶多糖提取工艺优化及其抗氧化活性分析

张轶斌^1,,
刘鹏¹,
纪海玉²,
贾晓昱³,
田凌^{4, 1}

1.
天津现代职业技术学院生物工程学院，天津 300451
2.
天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457
3.
天津市农业科学院，农产品保鲜与加工技术研究所，天津 300384
4.
唐山市盛川农产品股份有限公司，河北唐山 064105

基金项目: 天津市科技成果转化项目（21ZYCGSN00060）；津南区科技计划项目（20200119）；新疆维吾尔自治区乡村振兴产业发展科技行动项目（2021NC040）。

详细信息

作者简介:
张轶斌（1988−），男，硕士，讲师，研究方向：天然产物提取，E-mail：815281775@qq.com

中图分类号: TS201
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出版历程
- 收稿日期: 2021-12-26
- 网络出版日期: 2022-08-14
- 刊出日期: 2022-10-14

Extraction Process Optimization and Antioxidant Activity of Green Tea Polysaccharides

1.
College of Biological Engineering, Tianjin Modern Vocational Technology College, Tianjin 300451, China
2.
College of Food Engineering and Biotechnology, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China
3.
Institute of Agricultural Products Preservation and Processing Technology, Tianjin Academy of Agricultural Sciences, Tianjin 300384, China
4.
Tangshan Shengchuan Agricultural Products Co., Ltd., Tangshan 064105, China

摘要

摘要: 目的：优化绿茶粗多糖的提取工艺，纯化多糖并分析其结构和抗氧化活性。方法：通过单因素实验结合响应面分析的方法，优化提取工艺，采用液相色谱、气相色谱和红外光谱分析多糖结构，并通过体外抗氧化实验研究其抗氧化活性。结果：多糖最佳提取条件为：液料比30:1 mL/g，提取温度60 ℃，提取时间70 min。此条件下，绿茶多糖的得率可达10.56%。多糖结构分析结果表明，其总糖、蛋白质和糖醛酸的比例分别为90.75%±3.69%、0.92%±0.09%和0.82%±0.07%，分子量约为7.3 kDa，主要由葡萄糖和半乳糖组成（摩尔比1.00:0.13）。体外抗氧化实验结果表明，在2 mg/mL浓度下，GTP对ABTS⁺自由基、DPPH自由基和羟基自由基（OH·）清除率分别为39.8%、72.2%和32.5%。结论：本工艺中，绿茶多糖得率高，分子量低，且具有较高的抗氧化活性。
- 绿茶多糖 /
- 提取工艺 /
- 结构分析 /
- 抗氧化活性
Abstract: Objective: To optimize the extraction process of green tea polysaccharide (GTP), purify the polysaccharide and analyze the antioxidant activity in vitro. Methods: The single factor experiments combined with response surface analysis was used to optimize the extraction process of polysaccharides. High performance gel permeation chromatography (HPGPC), gas chromatography (GC) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) were used to analyze the preliminary structure of polysaccharides, and the antioxidant activity of polysaccharides was studied by in vitro antioxidant experiments. Results: The optimal extraction conditions for GTP were determined as follows: Liquid/solid ratio 30:1 mL/g, extraction temperature 60 ℃, extraction time 70 min. Under these conditions, the yield of GTP reached to 10.56%. Structural analysis results showed that the total sugar, protein and uronic acid contents in GTP were 90.75%±3.69%, 0.92%±0.09%, and 0.82%±0.07%, respectively, and the average molecular weight was about 7.3 kDa. In vitro antioxidant test results showed that GTP had scavenging rates of 39.8%, 72.2% and 32.5% on ABTS⁺ free radical, DPPH free radical and hydroxyl free radical (OH·) at 2 mg/mL, respectively. Conclusion: In this process, green tea polysaccharides had presented high yield, low molecular weight and high antioxidant activity.
- green tea polysaccharides /
- extraction process /
- structural analysis /
- antioxidant activity

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我国是绿茶生产大国，2020年产量达184万吨，占全国茶产量的60%。茶因其优良的抗氧化、抗癌、抗炎、免疫调节和降糖功效等健康促进作用而越来越受欢迎^[1-2]。茶多糖因其优异的生物活性而备受关注。早期研究表明，茶多糖具有降低血糖和胆固醇水平、调节免疫、提高抗氧化能力、抗疲劳能力、调节肠道微生物等作用^[3-4]。近年来，植物多糖的提取受到越来越多的关注，水提法、超声提取法、酶提取法、有机溶剂提取、微波等^[5-6]。其中热水浸提法技术成熟，成本低，安全性较高且无污染，而超声提取可能改变多糖的分子量，酶解提取对设备的pH和温度控制要求较高，微波提取设备存在辐射风险等^[7]。多糖的结构决定其生物活性，其生物活性受不同提取工艺的影响^[8]。热水浸提法中提取的液料比、温度、时间和次数等关键参数均是影响多糖产率的重要因素^[9]。不同产地的绿茶的抗氧化活性也不同，如免疫调节^[10]、抗疲劳^[11]、抗氧化^[12]、降血糖^[13]等。

氧化代谢过程中不断产生活性氧（ROS），包括超氧化物、氧离子和氧自由基^[14]。ROS在机体细胞中均可产生，并可参与多种生化过程^[15]。然而，ROS在不受控制的情况下会积累并诱发多种身体疾病，过量的ROS可通过酶（相关酶）和非酶抗氧化（非酶化合物）系统消除^[16]。目前已开发出多种抗氧化剂，如多酚、黄酮、多糖等，以清除自由基，减少体内氧化损伤^[17]。茶多糖的抗氧化等生物活性与多糖分子量大小、糖醛酸含量、单糖比例和化学成分有关，另外，茶多糖与无机元素和蛋白质结合可增强其生物活性，低分子量多糖因可以较容易的进出细胞而表现出较好的抗氧化活性^[18]。因此，研究茶多糖的结构和抗氧化活性，对于进一步从天然资源中开发新型抗氧化剂是十分必要的。

目前，绿茶醇溶多糖的提取技术尚不成熟，结构、功能和生物活性有待进一步明确，本文优化水提法工艺，结合光谱技术表征茶多糖的结构和抗氧化活性，为绿茶行业新产品研制，行业标准化发展提供依据。

1. 材料与方法

1.1 材料与仪器

绿茶　日照2020年新茶，采购自天津市正兴德茶叶有限公司；抗氧化活性检测试剂盒、DPPH（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl）、ABTS（2,2-azinobis-（3-ethylbenzthiazoline-6–sulfonate）、OH自由基　南京建成生物工程研究所；无水乙醇　天津市江天化工技术有限公司；葡萄糖标准品、单糖标准品　北京索莱宝科技有限公司；其他试剂　均为分析纯。

SHZ-D循环水真空泵　上海保玲仪器有限公司；HH-W600电热恒温水浴锅　上海岛韩实业有限公司；Instron3369万能材料试验机　美国英斯特朗公司；721G-100紫外分光光度计　上海仪电分析仪器有限公司；VECTOR-22傅里叶变换红外光谱仪　Bruker；1200高效液相色谱仪　安捷伦科技（中国）有限公司；TSK-gel G4000PWxL液相色谱柱（7.8 mm×300 mm）、GC-2010 Pro气相色谱仪、HP-5气相色谱柱　日本岛津公司。

1.2 实验方法

1.2.1 绿茶粗多糖的提取工艺

绿茶原料筛选→清洗→打浆→热水浸提→离心→浓缩→澄清→离心→80%乙醇处理→离心→上清液→浓缩→透析→粗多糖。

操作要点：将绿茶干燥至恒重，粉碎成粗粉，得到均匀的粉样。每个预处理样品（5.0 g）用蒸馏水在指定的液料比、提取温度、提取时间和次数下提取。提取后，用60 ℃真空旋转蒸发器浓缩上清，4 ℃下加入80%乙醇过夜沉淀，去除沉淀，去除乙醇收集上清。最后将溶液透析（截留分子量，600 Da），并冻干得到绿茶粗多糖（GTP）。

GTP的得率（%）计算如下：

GTP得率（%）=GTP重量（g）∕预处理粉末重量（g）×100

1.2.2 单因素实验

采用单因素实验设计，考察了液料比、提取温度、提取时间和提取次数对GTP得率的影响。对每个单一因素进行优化，每个实验重复3次，实验设计如表1。

表 1 单因素水平设计

Table 1. Single factor level

液料比（mL/g）	提取温度（℃）	提取时间（min）	提取次数（次）
10:1	30	40	1
20:1	40	50	2
30:1	50	60	3
40:1	60	70	4
50:1	70	80	5

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1.2.3 响应面试验

基于单因素实验，采用3个因素、3个水平进行提取优化实验，即液料比、提取温度、提取时间，响应值选择多糖得率。各因子水平的范围以初步实验结果为依据，因素与水平设计见表2。

表 2 响应面试验因素水平设计

Table 2. Factors and levels of response surface test

水平	A液料比（mL/g）	B 提取温度（℃）	C提取时间（min）
−1	25:1	55	65
0	30:1	60	70
1	35:1	65	75

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1.2.4 多糖的结构鉴定

1.2.4.1 多糖化学组成测定

以葡萄糖为标准品，用苯酚-硫酸法^[19]测定绿茶醇溶多糖中的总糖含量（y=0.9948x+0.0018，R²=0.9997）；以牛血清白蛋白为标准品，用考马斯亮蓝法^[20]定量测定多糖中蛋白质含量（y=1.0598x−0.0048，R²=0.9998）。以葡萄糖醛酸为标准品，用咔唑-硫酸法^[21]测定糖醛酸含量（y=1.2543x−0.0092，R²=0.9984）。

1.2.4.2 平均分子量测定

采用高效液相色谱仪对多糖的平均分子量分布情况进行检测^[22]。以葡聚糖T-1（1×10³ Da）、T-3（3×10³ Da）、T-10（1×10⁴ Da）、T-40（4×10⁴ Da）、T-70（7×10⁴ Da）、T-110（1.1×10⁵ Da）为分子量标准品，以超纯水为溶剂，将各个样品和标准品配制成1.5 mg/mL的溶液备用。采用配备液相色谱柱的高效液相色谱仪对本文中的样品和标准品分子量进行分析，其具体参数及设备配置如下：流动相为超纯水，检测器为示差检测器，检测器温度为35 ℃，上样量为20 μL，柱温为30 ℃，洗脱流速为0.8 mL/min。最后以标准品的分子量对数值（lg M_w）为纵坐标，出峰时间R_t为横坐标，建立相应的标准曲线，然后将多糖的出峰时间代入标曲内，得出其平均分子量的数值。

1.2.4.3 单糖组成分析

采用气相色谱仪对本文中纯化所得的绿茶醇溶多糖的单糖组成进行分析^[23]。将冻干后的GTP用2 mL三氟乙酸（TFA）（2 mol/L）在密闭的试管中以110 ℃油浴水解4 h，去除多余的TFA后，将水解产物乙酰化进行GC分析。以六乙酸肌醇为内标物（Inositol），D-葡萄糖（D-Glc）、L-鼠李糖（L-Rha）、D-半乳糖（D-Gal）、D-甘露糖（D-Man）、D-阿拉伯糖（D-Ara）和D-木糖（D-Xyl）的衍生物为标准品。

1.2.4.4 主要官能团检测

绿茶醇溶多糖的官能团性质由傅里叶变换红外光谱仪在红外区间4000~400 cm⁻¹测得。称取0.7 mg的多糖样品和150  mg的溴化钾粉末，快速混合后研磨成细粒度很高的粉末，并压制成KBr压片上机进行红外光谱分析。

1.2.5 绿茶多糖的抗氧化活性测定

1.2.5.1 ABTS⁺自由基清除能力

根据查学强等^[24]的方法并做了一定修改，称取0.0384 g ABTS，过硫酸钾0.0134 g，蒸馏水定容至20 mL，避光室温过夜得ABTS母液。以1:40加入蒸馏水，在室温，λ=734 nm条件下，将吸光值调节在0.7备用。称取粗多糖配制成2.5 mg/mL溶液，再依次稀释为0.5、1.0、1.5、2.0 mg/mL。测定过程准备多糖溶液0.2 mL，ABTS稀释液3.0 mL，避光反应10 min，测定其在734 nm吸光值。对照组使用蒸馏水，选用V_C溶液为阳性比对液。

$\rm ABTS^+自由基清除率(\text{%})=\dfrac{{A}_{空白}-({A}_{样品}-{A}_{对照})}{{A}_{对照}}\times 100$

式中：A_样品多糖溶液的吸光值；A_空白表示对照组吸光值；A_对照表示蒸馏水代替ABTS吸光值。

1.2.5.2 DPPH自由基清除率

根据孙玉姣等^[25]的方法。称取粗多糖配制成2.5 mg/mL溶液，再依次稀释为0.5、1.0、1.5、2.0 mg/mL，随后再分别放进0.004% DPPH配制的甲醇溶液3 mL，摇匀，遮光搁置20 min，选用甲醇液为空白比对液，在517 nm处检测吸光度值，选用蒸馏水为阴性比对液，选用V_C溶液为阳性比对液。

$\rm DPPH自由基清除率(\text{%})= \frac{{A}_{0}-({A}_{\text{s}}-{A}_{c})}{{A}_{0}}\times 100$

式中：A₀蒸馏水代替待测液加入DPPH溶液的吸光值；A_s待测液加入DPPH溶液的吸光值；A_c待测液不加入DPPH溶液的吸光值。

1.2.5.3 羟基自由基（OH·）清除率

根据Tao等^[26]的方法，称取多糖粗样品和精制样品液1 mL，加入1.5 mL反应液（含0.1 mmol/L的EDTA、0.1 mmol/L FeCl₃和2.8 mmol/L DR的磷酸盐缓冲液（pH7.4）和0.35 mL H₂O₂（20 mmol/L），在37 ℃水浴下反应40 min后停止，在532 nm处检测吸光度值，选用蒸馏水为阴性对比值，V_C为阳性对比。抑制率（%）=（1−A₁/A₂）×100（式中：A₁为样品吸光度；A₂为蒸馏水吸光度）。

1.3 数据处理

响应面设计软件采用Design Expert 11，作图软件采用Origin 2017，显著性分析采用SPSS 26.0，不同处理间差异显著用P<0.05表示。

2. 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 液料比对多糖得率的影响

对提高GTP得率的4个关键参数进行了优化研究。如图1A所示，随着液料比从10:1增大到30:1 mL/g，GTP的得率提高，超过30:1时，得率开始降低。推测较大的液料比有利于目标组分的浸出，从而提高萃取得率^[23]。但过量的萃取溶剂会造成多糖的损失和溶剂的浪费。因此，选择30:1 mL/g的液料比进行进一步研究。

图 1 单因素实验结果

Figure 1. Single factor experimental results

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2.1.2 提取温度对多糖得率的影响

提取温度是影响多糖得率的重要因素之一。因此，在30~70 ℃条件下，液料比为30:1 mL/g，提取时间为3 h，提取次数为2，考察提取温度对GTP得率的影响。图1B表示从30到60 ℃，随着萃取温度的升高，GTP的得率迅速上升，而超过60 ℃，GTP得率开始下降。相关研究已经证明高萃取温度可以提高多糖的溶解度和提高水溶性多糖^[27]，而高温可能导致的氧化和热降解多糖^[28]。因此，后续实验认为提取温度为60 ℃为最佳。

2.1.3 提取时间对多糖得率的影响

提取时间是影响多糖提取率的另一个因素。从图1C中可以看出，GTP的得率在70 min达到峰值，然后随着提取时间的延长而降低。推测提取时间过长会导致多糖的水解，从而降低多糖的得率。因此，选择70 min作为GTP后续优化的最佳提取时间。为考察提取次数对GTP得率的影响，试验1~5次不同的提取次数，从图1D可以看出，随着提取次数增加到2次，GTP得率急剧上升，然后逐渐平稳。考虑萃取率和损失考虑到提取频率为2次。

2.2 响应面试验优化结果

由单因素实验，确定了液料比、提取温度和提取时间为响应面因素，响应面优化试验设计如表3所示。

表 3 响应面试验优化提取工艺结果

Table 3. Extraction process results optimized by response surface

实验号	A 液料比	B 提取温度	C 提取时间	Y多糖得率（%）
1	−1	−1	0	5.67
2	1	−1	0	7.71
3	−1	1	0	9.56
4	1	1	0	8.31
5	−1	0	−1	7.38
6	1	0	−1	8.02
7	−1	0	1	8.13
8	1	0	1	9.5
9	0	−1	−1	7.06
10	0	1	−1	7.3
11	0	−1	1	6.95
12	0	1	1	8.9
13	0	0	0	10.47
14	0	0	0	10.42
15	0	0	0	10.05
16	0	0	0	10.64
17	0	0	0	10.58

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由表3和表4 可知，响应面试验结果最佳工艺参数为：液料比30:1 mL/g，提取温度60 ℃，提取时间70 min。应用响应曲软件对数据进行拟合分析（采用编码数据），可以获得多元二次回归方程模型。

表 4 响应曲面优化方差分析

Table 4. Analysis of variance for response surface optimization

变异源	平方和	自由度	均方	F值	P值	显著度
模型	35.96596	9	3.99622	24.78977	0.00017	**
A	0.98000	1	0.98000	6.07924	0.04311	*
B	5.57780	1	5.57780	34.60082	0.00061	**
C	1.72980	1	1.72980	10.73048	0.01357	*
AB	2.70603	1	2.70603	16.78631	0.00459	**
AC	0.13323	1	0.13323	0.82644	0.39353
BC	0.73103	1	0.73103	4.53477	0.07072
A²	3.85822	1	3.85822	23.93374	0.00177	**
B²	11.63400	1	11.63400	72.16930	0.00006	**
C²	6.23873	1	6.23873	38.70075	0.00044	**
残差	1.12843	7	0.16120
失拟项	0.91575	3	0.30525	5.74102	0.06226	不显著
纯误差	0.21268	4	0.05317
总误差	37.09439	16
决定系数R²	0.9696
注：“”表示差异显著（P<0.05）；“*”表示差异极显著（P<0.01）。

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Y=10.43+0.35A+0.84B+0.47C−0.82AB+0.18AC+0.43BC−0.96A²−1.66B²−1.22C²

从方差分析表中可以看出，响应面回归模型极显著（P<0.01）；回归模型决定系数R²为0.9696，反映该线性回归模型能在96.96%程度上解释反应变量Y的变异性。由显著性水平检验可知，B、AB、A²、B²、C²项对响应值影响极显著（P<0.01），A、C项对响应值影响显著（P<0.05），AC、BC项对响应值影响不显著，表明实验因素对综合得分的影响不是简单线性关系。实验因素交互作用对综合得分影响的3D曲面图和等高线图如图2。各因素之间的交互作用与响应面曲线的陡峭程度有关，陡峭度越大，越显著，通过陡峭程度分析发现，提取温度对多糖得率影响最显著，其次是液料比和提取时间，而且液料比和提取温度的交互作用显著。

图 2 因素交互作用影响的3D响应曲面图和等高线图

Figure 2. 3D response surface diagrams and contour diagrams of factors interaction

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2.3 验证结果

通过响应面软件对数据进行进一步的拟合分析，得出最佳提取条件为液料比30.48:1 mL/g、提取温度61.29 ℃、提取时间71.21 min，此时，多糖得率达到10.61%。经实验验证，设定液料比30:1 mL/g、提取温度60 ℃、提取时间70 min，结果显示该条件下绿茶得率为10.56%±0.18%，与理论值接近，说明模型拟合度良好，可靠性强。

2.4 绿茶多糖（GTP）的理化特性

纯化后，GTP中总糖、蛋白质和糖醛酸的比例分别为90.75%±3.69%、0.92%±0.09%和0.82%±0.07%，表明其是几乎不含蛋白质和糖醛酸的中性多糖。图3显示GTP的HPGPC结果表明，根据标准曲线（y=8.6977−0.385x，R²=0.9932）（y表示分子量的自然对数，而x表示相应的保留时间），GTP的平均分子量约为7.3 kDa。图4通过GC分析确定GTP主要由葡萄糖和半乳糖组成，摩尔比为1.00:0.13。

图 3 HPGPC光谱分析结果

Figure 3. HPGPC spectrum of GTP

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图 4 单糖标准品（a）和GTP单糖组成（b）检测结果

注：1：L-鼠李糖；2：D-阿拉伯糖；3：D-木糖；4：D-甘露糖；5：D-葡萄糖；6：D-半乳糖；7：肌醇内标。

Figure 4. Test results of standard monosaccharides (a) and monosaccharide compositions of GTP (b)

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2.5 绿茶多糖（GTP）的红外光谱结果分析

由图5可知，绿茶多糖在3423.63、2918.78、1624.97、1431.66、1256.63、1080.02、533.89 cm⁻¹等处均有吸收峰。其中，3423.63 cm⁻¹处的谱峰代表O-H基团的伸缩振动，2918.78 cm⁻¹代表C-H伸缩振动和弯曲振动^[29]，1431.66和1256.63 cm⁻¹（C−H弯曲振动）等多处强吸收峰代表了多糖的特征峰。1624.97 cm⁻¹的吸收峰表示结合水的存在^[30]，在1200~1000 cm⁻¹范围内的峰为多糖中C−O−H侧基和C−O−C糖苷键的特征。533.89 cm⁻¹表明含有吡喃环^[31]，红外光谱结果印证了上述数据。

图 5 绿茶多糖主要官能团检测结果

Figure 5. Main functional groups detection results of GTP

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由此可见，本文中从绿茶醇溶上清中分离得到的多糖GTP是一种低分子量的含吡喃糖环的中性多糖，主要由葡萄糖和半乳糖组成。据报道，多糖的分子量会显著影响其溶解度和生物活性，随着乙醇浓度的增加，高分子量的多糖更难溶解^[32]。与高分子量的多糖相比，低分子量的多糖具有较高的溶解性和渗透性，因此更易表现出较强的生物活性^[33]。此外，目前关于绿茶多糖的提取普遍采用的水溶醇沉法^[34]，而上清液多被舍弃，造成能源和资源的浪费。因此本文从绿茶水提醇沉后的上清液中分离得到一种低分子量的多糖，进而初步研究其抗氧化活性，为其后续的研究和实际应用提供理论和数据基础。

2.6 绿茶多糖的抗氧化活性分析

2.6.1 绿茶多糖对ABTS⁺自由基清除能力

ABTS法常用于测定样品的总抗氧化能力，随着浓度的增大，多糖的ABTS⁺自由基的清除能力逐渐增加，2.0和2.5 mg/mL GTP对ABTS⁺自由基的清除率分别为39.8%和42.5%，图6显示，此时以V_C为阳性对照的ABTS⁺自由基清除分别为71.4%和81.2%，表面绿茶多糖具有一定的清除ABTS⁺自由基能力，具有较好的体外抗氧化活性，但低于V_C。

图 6 绿茶多糖的清除ABTS⁺自由基能力

Figure 6. Scavenging ability of GTP on ABTS⁺ free radical

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2.6.2 绿茶多糖对DPPH自由基的清除能力

DPPH是一个稳定的基团，广泛用于评价抗氧化剂对自由基的清除活性，能够较好的反映溶液的抗氧化活性^[35]。在DPPH测定中，抗氧化剂清除DPPH自由基的作用归因于它们的供氢能力，图7为绿茶多糖对DPPH自由基的清除活性，随着多糖浓度的增加，DPPH自由基清除率逐渐增强，当多糖浓度提高到2.0 mg/L时，其清除率高达72.2%，而阳性对照V_C为85.1%，说明绿茶多糖具有较好的清除DPPH自由基能力。

图 7 绿茶多糖的清除DPPH自由基能力

Figure 7. Scavenging ability of GTP on DPPH free radical

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2.6.3 绿茶多糖对羟基自由基（OH·）的清除能力

OH·是生物体内最具活性的自由基，几乎所有类型的大分子，包括蛋白质、脂质、碳水化合物和核酸，都可能被羟基自由基破坏，从而导致生物体老化^[36]。对比分析了醇沉和壳聚糖澄清两种工艺条件对清除羟自由基能力的差异，如图8，在0.5～2.5 mg/L范围内均具有较好的羟基自由基清除能力，当多糖浓度为2.0 mg/L时，其对羟基自由基的清除能力已达到32.5%。当多糖浓度为2.5 mg/L时，其对羟基自由基的清除能力达39.2%。

图 8 绿茶多糖的清除羟基自由基能力

Figure 8. Scavenging ability of GTP on OH free radical

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3. 结论

本研究通过单因素实验和响应面优化了绿茶多糖的提取工艺，并对其初步结构特性和体外抗氧化活性进行研究。结果表明绿茶多糖的最佳工艺条件为：液料比30:1 mL/g，提取温度60 ℃，提取时间70 min，在此条件下，实验得到的GTP产率为10.56%。多糖结构和抗氧化分析结果表明，GTP中总糖、蛋白质和糖醛酸的比例分别为90.75%±3.69%、0.92%±0.09%和0.82%±0.07%，分子量约为7.3 kDa，主要由葡萄糖和半乳糖组成（摩尔比1.00:0.13），且在2 mg/mL浓度下其对ABTS⁺自由基、DPPH自由基和羟基自由基（OH·）清除率分别为39.8%、72.2%和32.5%。本研究所得绿茶多糖得率高，分子量低，且具有较高的抗氧化活性，为其在抗氧化功能性食品工业中的实际应用提供了一定的理论基础。

图 1 单因素实验结果

Figure 1. Single factor experimental results

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图 2 因素交互作用影响的3D响应曲面图和等高线图

Figure 2. 3D response surface diagrams and contour diagrams of factors interaction

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图 3 HPGPC光谱分析结果

Figure 3. HPGPC spectrum of GTP

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图 4 单糖标准品（a）和GTP单糖组成（b）检测结果

注：1：L-鼠李糖；2：D-阿拉伯糖；3：D-木糖；4：D-甘露糖；5：D-葡萄糖；6：D-半乳糖；7：肌醇内标。

Figure 4. Test results of standard monosaccharides (a) and monosaccharide compositions of GTP (b)

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图 5 绿茶多糖主要官能团检测结果

Figure 5. Main functional groups detection results of GTP

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图 6 绿茶多糖的清除ABTS⁺自由基能力

Figure 6. Scavenging ability of GTP on ABTS⁺ free radical

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图 7 绿茶多糖的清除DPPH自由基能力

Figure 7. Scavenging ability of GTP on DPPH free radical

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图 8 绿茶多糖的清除羟基自由基能力

Figure 8. Scavenging ability of GTP on OH free radical

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表 1 单因素水平设计

Table 1 Single factor level

液料比（mL/g）	提取温度（℃）	提取时间（min）	提取次数（次）
10:1	30	40	1
20:1	40	50	2
30:1	50	60	3
40:1	60	70	4
50:1	70	80	5

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表 2 响应面试验因素水平设计

Table 2 Factors and levels of response surface test

水平	A液料比（mL/g）	B 提取温度（℃）	C提取时间（min）
−1	25:1	55	65
0	30:1	60	70
1	35:1	65	75

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表 3 响应面试验优化提取工艺结果

Table 3 Extraction process results optimized by response surface

实验号	A 液料比	B 提取温度	C 提取时间	Y多糖得率（%）
1	−1	−1	0	5.67
2	1	−1	0	7.71
3	−1	1	0	9.56
4	1	1	0	8.31
5	−1	0	−1	7.38
6	1	0	−1	8.02
7	−1	0	1	8.13
8	1	0	1	9.5
9	0	−1	−1	7.06
10	0	1	−1	7.3
11	0	−1	1	6.95
12	0	1	1	8.9
13	0	0	0	10.47
14	0	0	0	10.42
15	0	0	0	10.05
16	0	0	0	10.64
17	0	0	0	10.58

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表 4 响应曲面优化方差分析

Table 4 Analysis of variance for response surface optimization

变异源	平方和	自由度	均方	F值	P值	显著度
模型	35.96596	9	3.99622	24.78977	0.00017	**
A	0.98000	1	0.98000	6.07924	0.04311	*
B	5.57780	1	5.57780	34.60082	0.00061	**
C	1.72980	1	1.72980	10.73048	0.01357	*
AB	2.70603	1	2.70603	16.78631	0.00459	**
AC	0.13323	1	0.13323	0.82644	0.39353
BC	0.73103	1	0.73103	4.53477	0.07072
A²	3.85822	1	3.85822	23.93374	0.00177	**
B²	11.63400	1	11.63400	72.16930	0.00006	**
C²	6.23873	1	6.23873	38.70075	0.00044	**
残差	1.12843	7	0.16120
失拟项	0.91575	3	0.30525	5.74102	0.06226	不显著
纯误差	0.21268	4	0.05317
总误差	37.09439	16
决定系数R²	0.9696
注：“”表示差异显著（P<0.05）；“*”表示差异极显著（P<0.01）。

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参考文献(36)

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施引文献(9)

期刊类型引用(7)

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2.	魏磊，景炳年，李宁洁，金饶，谢晓阳，刘雨晴，马艳妮，梁雅辉，王韬，王伟. 赤松茸乙醇提取物不同萃取相生物活性对比. 食品研究与开发. 2025(04): 39-45 . 百度学术
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1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.2 实验方法
1.2.1 绿茶粗多糖的提取工艺
1.2.2 单因素实验
1.2.3 响应面试验
1.2.4 多糖的结构鉴定
1.2.4.1 多糖化学组成测定
1.2.4.2 平均分子量测定
1.2.4.3 单糖组成分析
1.2.4.4 主要官能团检测
1.2.5 绿茶多糖的抗氧化活性测定
1.2.5.1 ABTS+自由基清除能力
1.2.5.2 DPPH自由基清除率
1.2.5.3 羟基自由基（OH·）清除率
1.3 数据处理
2. 结果与分析
2.1 单因素实验结果
2.1.1 液料比对多糖得率的影响
2.1.2 提取温度对多糖得率的影响
2.1.3 提取时间对多糖得率的影响
2.2 响应面试验优化结果
2.3 验证结果
2.4 绿茶多糖（GTP）的理化特性
2.5 绿茶多糖（GTP）的红外光谱结果分析
2.6 绿茶多糖的抗氧化活性分析
2.6.1 绿茶多糖对ABTS+自由基清除能力
2.6.2 绿茶多糖对DPPH自由基的清除能力
2.6.3 绿茶多糖对羟基自由基（OH·）的清除能力
3. 结论

1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.2 实验方法
1.2.1 绿茶粗多糖的提取工艺
1.2.2 单因素实验
1.2.3 响应面试验
1.2.4 多糖的结构鉴定
1.2.4.1 多糖化学组成测定
1.2.4.2 平均分子量测定
1.2.4.3 单糖组成分析
1.2.4.4 主要官能团检测
1.2.5 绿茶多糖的抗氧化活性测定
1.2.5.1 ABTS⁺自由基清除能力
1.2.5.2 DPPH自由基清除率
1.2.5.3 羟基自由基（OH·）清除率
1.3 数据处理
2. 结果与分析
2.1 单因素实验结果
2.1.1 液料比对多糖得率的影响
2.1.2 提取温度对多糖得率的影响
2.1.3 提取时间对多糖得率的影响
2.2 响应面试验优化结果
2.3 验证结果
2.4 绿茶多糖（GTP）的理化特性
2.5 绿茶多糖（GTP）的红外光谱结果分析
2.6 绿茶多糖的抗氧化活性分析
2.6.1 绿茶多糖对ABTS⁺自由基清除能力
2.6.2 绿茶多糖对DPPH自由基的清除能力
2.6.3 绿茶多糖对羟基自由基（OH·）的清除能力
3. 结论

参考文献(36)

施引文献

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绿茶多糖提取工艺优化及其抗氧化活性分析

作者简介: 张轶斌（1988−），男，硕士，讲师，研究方向：天然产物提取，E-mail：815281775@qq.com

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