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茶多糖(Tea Polysaccharides,TPS)是从茶的叶、梗或茶的其它副产品等经过分离纯化而得到的多糖类物质。茶多糖粗品是含多糖、蛋白以及矿物元素等物质的混合多糖。本研究以乌龙茶和红茶为原料，采用低共熔溶剂萃取、亚临界水萃取两种新工艺，在单因素实验基础上，利用Box-Behnken(BBD)实验设计和响应面分析法(Response Surface Methodology,RSM)相结合对茶多糖提取的两种新工艺条件进行优化，获得数学模型拟合和回归方程，通过Design Expert10.0.0软件分析和预测模型的试验验证，确定茶多糖提取最佳工艺条件。利用大孔树脂纯化茶多糖，并通过比较DPPH和羟自由基的清除能力评价茶多糖纯品的抗氧化活性。应用茶多糖纯品为原料，研制出茶多糖含片。本研究为探索绿色无毒高效的茶多糖提取新工艺与应用提供科学依据。实验结论如下：
1.乌龙茶多糖提取新工艺
以乌龙茶为原料，根据茶多糖的特性，设计出绿色无毒高效的低共熔溶剂和亚临界水提取参数，以常规水提取方法为对照，研究低共熔溶剂法和亚临界法新工艺提取乌龙茶多糖的效率。
实验表明：制备6种绿色无毒高效的低共熔溶剂，其中甜菜碱-1,3丁二醇组成的低共熔溶剂最适合乌龙茶多糖的提取。根据响应面分析法中Box-Behnken Design的中心组合试验设计原理，通过回归分析，得到乌龙茶多糖提取得率与提取时间(A)、提取温度(B)、含水率(C)的二次多项回归模型：Y=6.752+0.105A+0.145B+0.37C-0.015AB-0.08AC+0.15BC-0.5785A2-0.6835B2-0.5185C2。
方差分析表明，模型的回归方程极显著(p＜0.01)，失拟项不显著(p=0.1487＞0.05)，多元相关系数R2=0.9839＞95%，校正决定系数R2Adj=96.31%。最佳提取条件如下：提取时间81min，提取温度61℃，含水率84%，固液比1:20g/mL，茶多糖平均提取率为6.91±0.21%，与预测值无明显差异性(p＞0.05)，比常规水提取方法相对提高了49.24%。
根据响应面分析法中Box-Behnken Design的中心组合试验设计原理，通过回归分析，得到亚临界水提取乌龙茶多糖的二次多项回归模型：Y=11.16+0.17A-0.17B-0.24C-0.025AB-0.033AC-0.11BC-0.47A2-1.03B2-0.94C2。
由回归模型的方差分析可知，模型的回归方程极显著(p＜0.01)，失拟项不显著(p=0.1906＞0.05)，多元相关系数R2=0.9893＞95%，校正决定系数R2Adj=97.55%。最佳提取条件如下：亚临界时间40min，亚临界温度139℃，固液比29g/mL，茶多糖平均提取率为10.97±0.35%，与预测值无明显差异性(p＞0.05)，与常规水提相比提高了136.93%。
试验结果表明，提取乌龙茶多糖，亚临界水提取新工艺优于低共熔溶剂提取新工艺，低共熔溶剂法优于常规水提取法。
2.红茶多糖提取新工艺
以红茶为原料，根据茶多糖的特性，设计出6种绿色无毒高效的低共熔溶剂和亚临界水提取参数，以常规水提取为对照，研究低共熔溶剂法和亚临界法新工艺提取法提取红茶多糖的效率。
制备6种绿色无毒高效的低共熔溶剂，其中甜菜碱-1,3丁二醇组成的低共熔溶剂最适合红茶多糖的提取。根据响应面分析法中Box-Behnken Design的中心组合试验设计原理，通过回归分析，得到低共熔溶剂提取红茶多糖的二次多项回归模型如下：Y=7.06+0.065A+0.071B-0.064C+0.017AB+0.0025AC-0.03BC-0.4A2-0.46B2-0.4C2。
由回归模型的方差分析可知，模型的回归方程极显著(p＜0.01)，失拟项不显著(p=0.1839＞0.05)，多元相关系数R2=0.9811＞95%，校正决定系数R2Adj=0.9567。最佳提取条件如下：提取时间102min，提取温度61℃，含水率49%，固液比1:20/g mL，红茶多糖平均提取率为7.02±0.17%，与预测值无明显差异性(p＞0.05)，与常规水提相比提高了55.31%。
根据响应面分析法中Box-Behnken Design的中心组合试验设计原理，得到亚临界水提取红茶多糖的二次多项回归模型：Y=8.31+0.070A+0.0075B-0.12C-0.03AB+0.0001AC+0.0001BC-0.68A2-1.40B2-0.11C2。
由回归模型的方差分析可知，模型的回归方程极显著(p＜0.01)，失拟项不显著(p=0.739＞0.05)，多元相关系数R2=0.9985＞95%，校正决定系数R2Adj=99.65%。最佳提取条件如下：亚临界时间77min，亚临界温度137℃，固液比34g/mL，茶多糖平均提取率为8.13±0.35%，与预测值无明显差异性(p＞0.05)，与常规水提相比提高了79.87%。
试验结果表明，提取红茶多糖，亚临界水提取新工艺优于低共熔溶剂提取新工艺，低共熔溶剂法优于常规水提取法。
3.茶多糖纯化、单糖组成和理化性质分析
通过对比AB-8、D101和HPD500三种型号的树脂，对甜菜碱-1,3丁二醇提取的粗多糖提取液进行脱色脱蛋白，D101树脂的脱色效果最好，最佳用量为0.6g/mL，脱色率为18.27%，蛋白脱除率为38.06%，多糖保留率为78.78%，因此选取D101树脂纯化乌龙茶多糖和红茶多糖。
采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定多糖的单糖组成，结果表明：6种茶多糖都是由L-鼠李糖，D-岩藻糖，L-阿拉伯糖，D-甘露糖，D-葡萄糖，D-半乳糖这6种单糖组成，但各自的摩尔比不同，其中D-半乳糖、D-葡萄糖和L-阿拉伯糖含量较高，L-鼠李糖、D-岩藻糖和D-甘露糖较低。
通过紫外光谱和红外光谱分析表明，6种茶多糖都具有多糖类物质的特征吸收峰，分子结构含有蛋白质，都是以吡喃环为主的糖蛋白复合物。
通过电镜扫描观察六种茶多糖的表面形态，发现同种茶叶不同的提取方式，其茶多糖的表面呈现不同的形态。常规水提取的茶多糖孔隙微小，而经过低共熔溶剂提取和亚临界水提取之后，茶多糖的孔隙变大。
4.茶多糖纯品的抗氧化活性分析
以DPPH和羟自由基清除率为指标，评价不同提取方法所得茶多糖的生物活性。
DPPH清除率的测定表明：低共熔溶剂提取乌龙茶多糖的IC50为0.147mg/mL，亚临界水提取乌龙茶多糖的IC50为0.432mg/mL，常规水提乌龙茶的IC50为0.417mg/mL，Vc的IC50为0.114mg/mL。低共熔溶剂提取红茶多糖的IC50为0.074mg/mL，亚临界水提取红茶多糖的IC50为0.348mg/mL，常规水提红茶多糖的IC50为0.204mg/mL，Vc的IC50为0.114mg/mL。
羟自由基清除率的测定表明：低共熔溶剂提取乌龙茶多糖的IC50为0.261mg/mL，亚临界水提取乌龙茶多糖的IC50为0.673mg/mL，常规水提乌龙茶多糖的IC50为0.440mg/mL，Vc的IC50为0.237mg/mL。低共熔溶剂提取红茶多糖的IC50为0.313mg/mL，亚临界水提取红茶多糖的IC50为0.383mg/mL，常规水提红茶多糖的IC50为0.492mg/mL，Vc的IC50为0.237mg/mL。
低共熔溶剂提取的红茶多糖对DPPH的清除能力最强，与常规水提相比提高了63.72%，低共熔溶剂提取的乌龙茶多糖对羟自由基清除能力最强，与常规水提相比提高了40.68%。
5.新产品茶多糖含片的研制
以茶多糖为主要原料，以菠萝粉、生粉、薄荷冰、阿巴斯甜为辅料，以硬脂酸镁为润滑剂，进行茶多糖含片的研制。采用正交实验对影响茶多糖含片感官品质的茶多糖、生粉、薄荷冰、阿斯巴甜进行分析，确定其最佳工艺参数：茶多糖(3%)、生粉(35%)、薄荷冰(1%)、阿斯巴甜(10%)，菠萝粉(50%)，硬脂酸镁(1%)，以70%乙醇作为润湿剂制软材，湿法制粒，65℃的烘箱进行干燥，干燥时间为40-60min，单冲压片。
1.乌龙茶多糖提取新工艺
以乌龙茶为原料，根据茶多糖的特性，设计出绿色无毒高效的低共熔溶剂和亚临界水提取参数，以常规水提取方法为对照，研究低共熔溶剂法和亚临界法新工艺提取乌龙茶多糖的效率。
实验表明：制备6种绿色无毒高效的低共熔溶剂，其中甜菜碱-1,3丁二醇组成的低共熔溶剂最适合乌龙茶多糖的提取。根据响应面分析法中Box-Behnken Design的中心组合试验设计原理，通过回归分析，得到乌龙茶多糖提取得率与提取时间(A)、提取温度(B)、含水率(C)的二次多项回归模型：Y=6.752+0.105A+0.145B+0.37C-0.015AB-0.08AC+0.15BC-0.5785A2-0.6835B2-0.5185C2。
方差分析表明，模型的回归方程极显著(p＜0.01)，失拟项不显著(p=0.1487＞0.05)，多元相关系数R2=0.9839＞95%，校正决定系数R2Adj=96.31%。最佳提取条件如下：提取时间81min，提取温度61℃，含水率84%，固液比1:20g/mL，茶多糖平均提取率为6.91±0.21%，与预测值无明显差异性(p＞0.05)，比常规水提取方法相对提高了49.24%。
根据响应面分析法中Box-Behnken Design的中心组合试验设计原理，通过回归分析，得到亚临界水提取乌龙茶多糖的二次多项回归模型：Y=11.16+0.17A-0.17B-0.24C-0.025AB-0.033AC-0.11BC-0.47A2-1.03B2-0.94C2。
由回归模型的方差分析可知，模型的回归方程极显著(p＜0.01)，失拟项不显著(p=0.1906＞0.05)，多元相关系数R2=0.9893＞95%，校正决定系数R2Adj=97.55%。最佳提取条件如下：亚临界时间40min，亚临界温度139℃，固液比29g/mL，茶多糖平均提取率为10.97±0.35%，与预测值无明显差异性(p＞0.05)，与常规水提相比提高了136.93%。
试验结果表明，提取乌龙茶多糖，亚临界水提取新工艺优于低共熔溶剂提取新工艺，低共熔溶剂法优于常规水提取法。
2.红茶多糖提取新工艺
以红茶为原料，根据茶多糖的特性，设计出6种绿色无毒高效的低共熔溶剂和亚临界水提取参数，以常规水提取为对照，研究低共熔溶剂法和亚临界法新工艺提取法提取红茶多糖的效率。
制备6种绿色无毒高效的低共熔溶剂，其中甜菜碱-1,3丁二醇组成的低共熔溶剂最适合红茶多糖的提取。根据响应面分析法中Box-Behnken Design的中心组合试验设计原理，通过回归分析，得到低共熔溶剂提取红茶多糖的二次多项回归模型如下：Y=7.06+0.065A+0.071B-0.064C+0.017AB+0.0025AC-0.03BC-0.4A2-0.46B2-0.4C2。
由回归模型的方差分析可知，模型的回归方程极显著(p＜0.01)，失拟项不显著(p=0.1839＞0.05)，多元相关系数R2=0.9811＞95%，校正决定系数R2Adj=0.9567。最佳提取条件如下：提取时间102min，提取温度61℃，含水率49%，固液比1:20/g mL，红茶多糖平均提取率为7.02±0.17%，与预测值无明显差异性(p＞0.05)，与常规水提相比提高了55.31%。
根据响应面分析法中Box-Behnken Design的中心组合试验设计原理，得到亚临界水提取红茶多糖的二次多项回归模型：Y=8.31+0.070A+0.0075B-0.12C-0.03AB+0.0001AC+0.0001BC-0.68A2-1.40B2-0.11C2。
由回归模型的方差分析可知，模型的回归方程极显著(p＜0.01)，失拟项不显著(p=0.739＞0.05)，多元相关系数R2=0.9985＞95%，校正决定系数R2Adj=99.65%。最佳提取条件如下：亚临界时间77min，亚临界温度137℃，固液比34g/mL，茶多糖平均提取率为8.13±0.35%，与预测值无明显差异性(p＞0.05)，与常规水提相比提高了79.87%。
试验结果表明，提取红茶多糖，亚临界水提取新工艺优于低共熔溶剂提取新工艺，低共熔溶剂法优于常规水提取法。
3.茶多糖纯化、单糖组成和理化性质分析
通过对比AB-8、D101和HPD500三种型号的树脂，对甜菜碱-1,3丁二醇提取的粗多糖提取液进行脱色脱蛋白，D101树脂的脱色效果最好，最佳用量为0.6g/mL，脱色率为18.27%，蛋白脱除率为38.06%，多糖保留率为78.78%，因此选取D101树脂纯化乌龙茶多糖和红茶多糖。
采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定多糖的单糖组成，结果表明：6种茶多糖都是由L-鼠李糖，D-岩藻糖，L-阿拉伯糖，D-甘露糖，D-葡萄糖，D-半乳糖这6种单糖组成，但各自的摩尔比不同，其中D-半乳糖、D-葡萄糖和L-阿拉伯糖含量较高，L-鼠李糖、D-岩藻糖和D-甘露糖较低。
通过紫外光谱和红外光谱分析表明，6种茶多糖都具有多糖类物质的特征吸收峰，分子结构含有蛋白质，都是以吡喃环为主的糖蛋白复合物。
通过电镜扫描观察六种茶多糖的表面形态，发现同种茶叶不同的提取方式，其茶多糖的表面呈现不同的形态。常规水提取的茶多糖孔隙微小，而经过低共熔溶剂提取和亚临界水提取之后，茶多糖的孔隙变大。
4.茶多糖纯品的抗氧化活性分析
以DPPH和羟自由基清除率为指标，评价不同提取方法所得茶多糖的生物活性。
DPPH清除率的测定表明：低共熔溶剂提取乌龙茶多糖的IC50为0.147mg/mL，亚临界水提取乌龙茶多糖的IC50为0.432mg/mL，常规水提乌龙茶的IC50为0.417mg/mL，Vc的IC50为0.114mg/mL。低共熔溶剂提取红茶多糖的IC50为0.074mg/mL，亚临界水提取红茶多糖的IC50为0.348mg/mL，常规水提红茶多糖的IC50为0.204mg/mL，Vc的IC50为0.114mg/mL。
羟自由基清除率的测定表明：低共熔溶剂提取乌龙茶多糖的IC50为0.261mg/mL，亚临界水提取乌龙茶多糖的IC50为0.673mg/mL，常规水提乌龙茶多糖的IC50为0.440mg/mL，Vc的IC50为0.237mg/mL。低共熔溶剂提取红茶多糖的IC50为0.313mg/mL，亚临界水提取红茶多糖的IC50为0.383mg/mL，常规水提红茶多糖的IC50为0.492mg/mL，Vc的IC50为0.237mg/mL。
低共熔溶剂提取的红茶多糖对DPPH的清除能力最强，与常规水提相比提高了63.72%，低共熔溶剂提取的乌龙茶多糖对羟自由基清除能力最强，与常规水提相比提高了40.68%。
5.新产品茶多糖含片的研制
以茶多糖为主要原料，以菠萝粉、生粉、薄荷冰、阿巴斯甜为辅料，以硬脂酸镁为润滑剂，进行茶多糖含片的研制。采用正交实验对影响茶多糖含片感官品质的茶多糖、生粉、薄荷冰、阿斯巴甜进行分析，确定其最佳工艺参数：茶多糖(3%)、生粉(35%)、薄荷冰(1%)、阿斯巴甜(10%)，菠萝粉(50%)，硬脂酸镁(1%)，以70%乙醇作为润湿剂制软材，湿法制粒，65℃的烘箱进行干燥，干燥时间为40-60min，单冲压片。