响应面设计优化脂溶性茶多酚合成工艺的研究

茶多酚是茶叶中最主要的活性成分，被认为是最出色的天然抗氧化剂之一。这些年TP 一直是国内外研究的热点。研究表明具有抗癌、抗衰老、抗辐射、降血糖、降血脂等一系列生物活性，而这些活性得益于其出色的抗氧化能力。TP多羟基的结构决定了其亲水的特点，然而，由于细胞膜的磷脂双脂层结构，使得TP在生物体内的利用度不高，难以达到靶向作用时，TP在脂溶性体系中溶解度低，直接添加到油相中，会出现凝聚和沉淀现象，难以充分发挥其抗氧化作用^，这限制了 TP作为抗氧化剂在油脂上的应用。目前，食品行业主要使用人工合成的脂溶性抗氧化剂，如bha、BHT、pg和TBHQ等，此类合成抗氧化剂具有一定的直接或潜在的毒性和致癌、致畸作用。因此，如何通过修饰使得了？具有腊溶性的特点，同时又保持其出色的抗氧化能力是一个具有重要意义的研究课题。当前，对tp进行甲基化修饰已有报道，然而，甲基化修饰虽然能减低亲水性，但是不能真正意义上使其具有脂溶的特点。从化学结构来看，碳链的长短与其脂溶性直接相关，因此，本实验中，我们试图通过对茶多酚接人长碳链来修饰其分子结构以改变其亲水的特征，采用酰化法制备脂溶性茶多酚并通过条件优化掌握ltp制备的关键参数，研究ltp在油脂体系下的抗氧化等性能。

1材料与方法

1.1实验材料

茶多酚，浙江东方茶叶科技有限公司〈多酚〉95%，egcg38%）；没食子酸乙酯，成都格雷西亚试剂有限公司；菜籽油、茶叶籽油，新昌县益生茶业科技有限公司；脂肪酸酰氯，浙江衢洲明锋化工有限公司（〉95%） ； 2，6-二叔丁基对甲酚〈BHT 〉、叔丁基对苯二酚（TBHQ）、乙酸乙酯、三氯甲烷、无水乙醇、冰醋酸、盐酸、三乙醇胺、碳酸X钠、无水硫酸钠、硫代硫酸钠、可溶性淀粉、重铬酸钾、碘化钾、硫酸亚铁、酒石酸钾钠均为分析纯。
1.2主要仪器

A1204电子天平；DK-S26型电热恒温水浴锅；2X98-1旋转蒸发仪；SHB-Ⅲ-A循环水式多用真空泵；UV-2102 PC（型紫外可见分光光度计； DHG-9140A电热恒温鼓风干燥箱。1.3实验方法1.3.1跣化法制备LTP称取精制的茶多酚10.00G，量取乙酸乙酯100ML，加人250ML三口瓶中，搅拌下升温至指定温度后，加人碱性催化剂碳酸氢钠，再逐滴加人脂肪酸酰氯。反应完毕后用稀盐酸30ML后用蒸馏水洗涤三次，洗除催化剂和未反应的茶多酚。分去水层后，加人一定量的脱水剂，过滤，将有机相减压浓缩，低温下真空蒸除乙酸乙酯，即得化学改性产物LTP.

本实验在预实验的基础上，选取物料配比（同定茶多酚的用量10，008，改变酰氯的用量，范围为15~458〉，反应温度40~60℃，反应时间5~9H，用DESIGN expert软件中的central composite行响应面优化实验设计，以其对油脂的氧化抑制率作为评价指标，响应面优化实验的因素水平见.

1.3.2 LTP含量的测定

LTP在三乙醇胺水溶液中与亚铁离子生成紫蓝色络合物，该紫蓝色络合物在540mm处有最大吸收峰，可用分光光度法测定吸光度值，并与标准没食子酸乙酯比较，得到LTP含量。在没食子酸乙酯浓度范围为0~100mg/100ml.内绘制其标准曲线，可得线性回归方程为y=0.0032x-0，0577 ， r?=0.9831 ，吸光度与浓度间线性关系良好，可作为标准曲线使用。

准确称取不同工艺条件下合成的LTP试样200mg8，用无水乙醇溶解并定容至100ml。吸取样液1.0ml 于25ml比色管中，加三乙醇胺水溶液（1:1）1ml，混匀，加人酒石酸亚铁溶液5ml，加水定容至25ml，以试剂空白作参比，于540mm波长处测试吸光度值。

1.3.3 ltp在油脂中的抗氧化活性测定

将不同工艺条件下合成的ltp添加到菜籽毛油中，样品浓度为200^ppm，于60℃的供箱中加热促进油脂的氧化。每隔2天测定其过氧化值，不添加任何添加剂的菜籽毛油作为对照。

pov的测定采用碘量比色法，在无水酸性条件下油脂中的过氧化物使1-定量地氧化成12， 碘与淀粉能够形成蓝色络合物且反应灵敏，可以在微量碘存在时即呈现明显的色泽，在紫外区有明显的吸收特征，与标准工作系列碘液进行比较而定量。在12浓度范围为0-200ug/30ml内绘制标准曲线，碘量与吸光度之间的线性回归方程为y=1.4438A十0，6797 ， R²=0.9931 。准确称取测试油样约0.01-0.02G于30ML具塞试管中同时做平行试验和空白试验、加人2ML^氯仿-冰醋酸溶液，碘化钾饱和碱液0.2ML，加盖摇匀30S，并置于暗处反应3MIN。取出后立即用水稀释并加人1.0ML 1% 淀粉溶液，于585nm下测定吸光度。根据吸光度和标准曲线计算出碘生成量，并计算样品的POV 油脂的过氧化值随着加热时间的延长逐步增加，以第5天不同LTP样品对油脂质过氧化的抑制率作为响应面优化提取工艺的评价指标。

2结果与分析

2.1酰化法合成LTP样品的得率与含量的分析

根据响应面设计的20组反应条件下合成的样品重量以及样品LTP百分含量如表2所示，经分析，样品重量与LTP百分含量存在显着的负相关性，相关系数达到了 0.86。初步研究发现，测定的[LTP百分含量的高低并不能代表其在油脂中的抗氧化效果的好坏，即并非LTP含量高，其油脂抗氧化效果好，因其目前测定方法的限制，显示的是其未反应的酚羟基的量，含量高，只意味着其未反应的羟基量多。相反，从实验结果来看，对于合成的1，3，5，7，9等LTP百分含量较高的几组样品，加入油中，油溶效果较差，究其原因，是因为脂肪酸酰氯用量较少，参与反应的多酚基团也较少，酯化反应不充分，致使测得的LTP百分含量高，产品脂溶性较差。因此，只有在保证产物油溶性的条件下，减少酚羟基发生反应的数目，才可提高其在油脂中的抗氧化效果。
2.2响应面优化酰化法制备LTP最佳反应条件的确定

2.2.1模型的适应性分析

利用统计分析软件Design expert对实验结果进行分析，得到油脂氧化抑制率（y）与反应过程中酖氯的量（X1），反应温度（x2），反应时间（X3）之间的二次多元回归模型：

Y（%） = -149.733十2，0098X1十4.6943X2十4.4965X3 -0.0087X1X2 -0.0170x1x3 -0.0808X2X3 一0.0211x1²-0.0360x2²-0.0206x3²

对该模型方差分析结果见表3，模型中的p 值〈0.0001，表明该回归方程线性显着，失拟值为0.0976（>0.05），失拟不显着，表明该回归方程拟合程度好。决定系数（r²）和调整系数（adj.r²）分别为0.9580和0.9203，具有很好的一致性，表明该模型的准确性和适用性很好。

2.2.2不同因素对合成LTP的油脂抗氧化抑制率的影响

酰氯的量、反应温度、温度与时间的交互作用、酰氯量的平方、反应温度的平方对合成LTP的油脂抗氧化抑制率有显着性的影响（P﹤0.05）， 其影响力从大到小依次为温度、酰氯的量、时间与温度的交互作用、温度的平方、酰氯量的平方，时间对萃取得率没有显着影响。
2.2.3各因素间的交互作用对萃取得率响应面的分析

固定反应时间和酰氯用量，响应值随着温度的升髙先升高而后渐降低，在55℃达到最高值。温度较低时，随着温度的升高， 茶多酚与脂肪酸酰氯反应动力逐渐增加，合成LTP含量增加使得油脂抗氧化活性升高，温度过高时，氧化副反应发生较严重，致使酚羟基损耗多，抗氧化活性降低。固定反应温度，响应值随着酰氯用量的升高先升高而后降低，在35g左右达到最高，响应值的在低反应量的变化较高反应量的变化显着。

固定反应温度和酖氯用量， 响应值随着时间的变化无较大改变，时间对样品油脂氧化抑制率无显着性影响。固定反应时间，响应值随酰氯用量的升髙先升高而后降低。当温度一定情况下，在一定范围内，可通过提高酰氯用量来缩短反应时间，但是不能通过延长反应时间来减少酰氯的用量。

温度和时间的交互作用达到显着水平，固定酰氯用量，在低温下，随着反应时间的延长，响应值呈平缓的上升趋势，但在温度较高的条件下，响应值随时间升高呈下降趋势，究其原因，可能是在温度较低时，茶多酚较少氧化， 延长反应时间，能使茶多酚与酰氯有效结合，油脂氧化抑制率高，温度过高条件下，茶多酚发生氧化副反应，合成LTP含量少，抑制率降低；在短反应时间内，响应值随温度的升高而先增大而后呈平缓趋势，温度升高到55℃左右时，达到最高，当反应时间较长，响应时间随着温度的升高先增大而后降低。

通过响应面及design expert软件分析，得出合成LTP的最优工艺为：茶多酚与酰氯质量比为1:3.5，反应温度55℃，反应时间5h，在此条件下进行3组平行验证实验的平均油脂抑制率为23.9%。，与软件估测值24.2%基本一致，说明响应面优化出来的该工艺条件是可行的。

3讨论与结论

虽然利用分子修饰制备能溶于油脂中的LTP的研究已有多年，但目前还未有能用于产业化生产的成熟技术。目前，对茶多酚中的儿茶素进行结构修饰的报道有酯化、甲基化、酷基化、糖苷修饰等衍生化，尤其是甲基化在抗过敏、抗细胞毒素更是近年来国际研究的热点，其均可在一定程度上提高儿茶素的生物利用度，但是接人基团碳链过短导致其油溶效果不佳，不能很好的改善油脂的抗脂质过氧化。脂酰化修饰是目前研究相对成熟的改性技术，可通过合理控制反应时间、温度及物料配比调节酚羟基发生酰基化的数目，使修饰产物在油脂体系中具有一定抗氧化活性。本研究通过响应面优化设计得出了制备ltp 的最佳工艺条件是茶多酚与酰氯质量比为1:3.5， 反应温度55℃，反应时间5h。试验结果表明，LTP 在油脂中具有良好的溶解性能，在油脂中的抗氧化作用显着，抗氧化活性稍低于了TBHQ,但要好于合成抗氧化剂这表明利用酖化法，通过引人长碳链能很好的改变茶多酚的亲水特征，制备的LTP不仅具备脂溶性的特点，同时具有出色抗氧化性能，具有作为脂溶性抗氧化剂在油脂体系中应用的前景。此外，对LTP的结构以及其分子作用的机理需要进一步研究。