茶籽粕淀粉的提取工藝及物理性質(zhì)研究

韋思慶，熊拯，黃泰溢

（欽州學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院，廣西欽州535000）

茶籽粕淀粉的提取工藝及物理性質(zhì)研究

韋思慶，熊拯，黃泰溢

（欽州學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院，廣西欽州535000）

以茶籽粕餅為原料，對采用稀堿法提取茶籽粕淀粉的最佳工藝條件及其物理性質(zhì)進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明：茶籽粕淀粉稀堿法提取的最佳工藝參數(shù)為：液固比6∶1（mL/g），pH10.0，浸泡時間5 h，提取溫度50℃；常溫下，淀粉糊的透光率較低；析水率為36.28%，凍融穩(wěn)定性很好；膨脹度為12.38%，膨脹度較低；凝沉性較好。

茶籽粕；淀粉；提??；物理性質(zhì)

茶籽粕的綜合利用的研究由來已久，現(xiàn)階段對茶籽粕的研究開發(fā)利用多在于茶皂素，對殘留油的提取，多糖的提取，作為綠色農(nóng)藥使用，綜合利用等等，很少對茶籽粕淀粉有研究［1-6］。最近幾年，關(guān)于茶籽粕淀粉的研究幾乎是個空白，對茶籽粕的研究，也只是停留在理論階段［7］。本實驗采用稀堿法提取茶籽粕淀粉，初步確定稀堿法對茶籽粕提取淀粉的條件，通過正交試驗進(jìn)一步確定茶籽粕淀粉提取的最優(yōu)工藝，并且對提取的茶籽粕淀粉進(jìn)行物理性質(zhì)研究，得到淀粉的物理性質(zhì)，為人們對茶籽粕的研究與更充分的利用，為工業(yè)化生產(chǎn)提供一定的理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1材料與試劑

茶籽粕（市售）；

檸檬酸、鹽酸、95%乙醇、亞鐵氰化鉀、醋酸鋅、冰醋酸均為分析純。

1.2儀器與設(shè)備

DFT－100高速萬能粉碎機(jī)：浙江溫嶺市大機(jī)械有限公司；HH－4數(shù)顯恒溫水浴鍋：金壇市科析儀器有限公司；HR/T20MM臺式大容量高速冷凍離心機(jī)：湖南赫西儀器裝備有限公司；DF－101S型集熱式恒溫磁力攪拌器：金壇市華立實驗儀器廠；AXLN1830型實驗室超純水機(jī)：阿修羅科技發(fā)展有限公司；ZRD－A5110A全自動新型鼓風(fēng)干燥箱：上海智城分析儀器制造有限公司；WZZ－2B自動旋光儀：上海精密科學(xué)儀器有限公司；722E型可見分光光度計：上海光譜儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1茶籽粕淀粉的提取率及含量測定［8］

茶籽粕餅→粉碎→過60目篩→石灰水浸泡→過濾→靜置分層→分離→濕淀粉→干燥→茶籽粕粗淀粉

根據(jù)食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中GB/T 20378－2006《原淀粉淀粉含量的測定旋光法》實行，測定茶籽粕原料中淀粉的含量。

1.3.2茶籽粕淀粉提取率的計算

淀粉提取率=產(chǎn)品質(zhì)量×產(chǎn)品中淀粉白分含量%/茶籽粕質(zhì)量×茶籽粕中淀粉白分含量%×100%

1.3.3單因素試驗設(shè)計

1.3.3.1pH對淀粉得率的影響

pH分別為8.0、9.0、10.0、11.0、12.0，液固比4∶1（mL/g），攪拌提取時間4 h，沉降時間4 h，提取溫度為50℃。

1.3.3.2液固比對淀粉得率的影響

液固比分別為2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1（mL/g），pH10.0，攪拌提取溫度4 h，沉降時間4 h，提取溫度為50℃。

1.3.3.3攪拌提取時間對淀粉得率的影響

攪拌提取時間分別為2、3、4、5、6 h，pH10.0，液固比4∶1（mL/g），沉降時間4 h，提取溫度為50℃。

1.3.3.4攪拌提取溫度對淀粉得率的影響

攪拌提取溫度分別為35、40、45、50、55、60℃，pH10.0，液固比4∶1（mL/g），攪拌提取時間4 h，沉降時間4 h。

1.3.4正交優(yōu)化試驗設(shè)計

根據(jù)單因素試驗的實驗結(jié)果，選擇pH、攪拌提取時間、液固比、攪拌提取溫度進(jìn)行四因素三水平的L9（34）正交實驗，見表1。

表1　正交試驗因素和水平Table 1Factor and level of the orthogonal test

1.3.5茶籽粕淀粉物理性質(zhì)的測定

為得出茶籽粕淀粉的物理性質(zhì)指標(biāo)，對所提取的茶籽粕進(jìn)行物理性質(zhì)研究，分別對淀粉透光率，凍融性，穩(wěn)定性，膨脹度，凝沉性進(jìn)行研究［9］，為確定其市場價值，將茶籽粕淀粉和玉米淀粉，小麥淀粉2種市場運(yùn)用廣泛的淀粉進(jìn)行物理性質(zhì)的比較，對結(jié)果進(jìn)行分析。

2結(jié)果與分析

2.1單因素試驗及結(jié)果分析

2.1.1pH對茶籽粕淀粉提取率的影響

pH對茶籽粕淀粉提取率的影響見圖1。

本試驗采用石灰水作為浸泡劑，在浸泡過程中，Ca（OH）2使提取液中的黏質(zhì)物質(zhì)分解，降低了整個體系的黏度。提取劑pH在8.0～11.0范圍內(nèi)，淀粉的提取率隨pH增加而增加，而當(dāng)pH大于11.0時，隨著pH的升高，淀粉提取率下降。因為堿液可以破壞蛋白質(zhì)分子的次級鍵如氫鍵，同時可以使淀粉和蛋白質(zhì)分離，也使得纖維變得相對蓬松，從而提高了淀粉提取率；但是高pH會破壞淀粉的結(jié)構(gòu)，并且對淀粉的品質(zhì)造成一定的影響。

圖1　pH對茶籽粕淀粉提取率的影響Fig.1pH impact on the tea seed meal starch extraction rate

3.1.2液固比對茶籽粕淀粉提取率的影響

液固比對茶籽粕淀粉提取率的影響見圖2。

圖2　液固比對茶籽粕淀粉提取率的影響Fig.2Liquid to solid ratio impact on the tea seed meal starch extraction rate

由圖2可看出，液固比在1∶1～5∶1范圍內(nèi)，淀粉提取率隨液固比的增加明顯。但是液固比大于5∶1（mL/g）后，隨著液固比的增加，淀粉提取率增加緩慢，原因是液固比達(dá)到一定程度后，原料已經(jīng)完全浸泡，繼續(xù)提高液固比對淀粉提取率已經(jīng)沒有明顯作用。

3.1.3浸泡時間比對茶籽粕淀粉提取率的影響

浸泡時間比對茶籽粕淀粉提取率的影響圖3。

圖3　浸泡時間比對茶籽粕淀粉提取率的影響Fig.3Time impact on the tea seed meal starch extraction rate

浸泡時間在1 h～5 h范圍內(nèi)，隨著時間的延長，淀粉提取率隨浸泡時間增加而增加，但若浸泡時間進(jìn)一步延長，淀粉可能部分分解成糖，總淀粉含量降低，并且漿料中微生物的生命活動會隨浸泡時間延長而加劇，從而導(dǎo)致原料淀粉提取率降低。另外浸泡時間過長，淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)之間變得疏松、分散，不利于沉淀，影響了淀粉提取率。

3.1.4提取溫度比對茶籽粕淀粉提取率的影響

提取溫度比對茶籽粕淀粉提取率的影響見圖4。

圖4　提取溫度比對茶籽粕淀粉提取率的影響Fig.4Temperature impact on the tea seed meal starch extraction rate

由圖4可看出，沉降時間在35℃～60℃范圍內(nèi)，淀粉提取率隨提取溫度的增加而升高，但提取溫度超過50℃，繼續(xù)提高溫度，淀粉提取率升高緩慢；繼續(xù)增加提取溫度，對提取率影響不大。從節(jié)約能源的角度考慮，最佳提取溫度應(yīng)該選擇50℃。

3.2正交優(yōu)化實驗

3.2.1正交優(yōu)化實驗設(shè)計

以pH、提取時間、液固比、提取溫度為4因素，采用L9（34）進(jìn)行正交實驗，以淀粉的提取率為評價標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化出茶籽粕粉中淀粉的最佳提取工藝，得出正交試驗結(jié)果。

對試驗結(jié)果進(jìn)行極差分析，結(jié)果如表2所示。

表2　正交實驗結(jié)果Table 2Result of the orthogonal test

采用直觀分析法，比較正交實驗結(jié)果中4個因素的極差R值，液固比的極差為5.25，pH的極差為8.91，浸泡時間的極差為5.39，提取溫度的極差為50.03。由此可知，影響茶籽粕淀粉提取率的因素的主次順序：沉降時間＞pH＞浸泡時間＞液固比，根據(jù)極差分析結(jié)果，酶茶籽粕淀粉的最佳工藝參數(shù)為：液固比6∶1（mL/g），pH10.0，浸泡時間5 h，提取溫度50℃。按此最佳條件進(jìn)行試驗驗證，得到的淀粉提取率為83.87%。試驗驗證表明此優(yōu)化工藝條件是可行的。

3.3茶籽粕淀粉物理性質(zhì)研究

3.3.1透光率的測定

透光率是淀粉糊的外在特性之一，透光率大小反映了水與淀粉的互溶能力及膨脹溶解能力，與淀粉來源以及直、支鏈淀粉比例有關(guān)，不同來源的淀粉，透光率會差別很大。另外，淀粉中色素含量也是影響透光率的一個因素。茶籽粕淀粉透光率測定結(jié)果見圖5。

圖5　茶籽粕淀粉的透光率Fig.5Transmittance of the tea seed meal starch

從圖中可看出，茶籽粕淀粉的透光率較低，低于玉米淀粉和小麥淀粉的透光率。

3.3.2凍融穩(wěn)定性的測定

淀粉用于冷凍食品，需要低溫下冷凍，或者經(jīng)過多次冷凍、解凍，所以對淀粉的凍融穩(wěn)定性要求很高，需要很好的凍融穩(wěn)定性，若凍融穩(wěn)定性不好，淀粉膠體結(jié)構(gòu)會被破壞析出游離水分，破壞了食品的質(zhì)構(gòu)，影響食品的品質(zhì)。因此，淀粉的凍融穩(wěn)定性是其是否能應(yīng)用于冷凍食品的一個重要性質(zhì)。淀粉的凍融穩(wěn)定性的大小由析水率大小決定，析水率越高，淀粉的凍融穩(wěn)定性則越差，反之，則凍融穩(wěn)定性越好。茶籽粕淀粉凍融析水率的測定見圖6。

圖6　茶籽粕淀粉的析水率Fig.6Syneresis rate of the tea seed meal starch

由圖6可看出，茶籽粕淀粉的析水率很低，低于玉米淀粉和小麥淀粉，可知，茶籽粕淀粉凍融穩(wěn)定較好。

3.3.3膨脹度的測定

茶籽粕淀粉的溶解度和膨脹度結(jié)果見圖8。

圖7　茶籽粕淀粉的溶解度Fig.7Solubility of the tea seed meal starch

圖8　茶籽粕淀粉的膨脹度Fig.8Expansion coefficient of the tea seed meal starch

茶籽粕淀粉的溶解度比玉米淀粉和小麥淀粉高，但是，膨脹度較低。膨脹度和溶解度反映了淀粉顆粒內(nèi)部的相互結(jié)合能力和持水能力，膨脹度越大，保水性越好，顆粒強(qiáng)度越低。實驗表明，茶籽粕淀粉膨脹度低，可推測其持水能力較弱，另外可推測茶籽粕淀粉具有有序、締合有力及緊密的顆粒結(jié)構(gòu)，而玉米淀粉和小麥淀粉則相反。

3.3.4凝沉性的感官評定

茶籽粕淀粉的凝沉性的感官評定結(jié)果圖9。

圖9　茶籽粕淀粉的凝沉性Fig.9Retrogradation of the tea seed meal starch

茶籽粕淀粉的凝沉性比玉米淀粉和小麥淀粉低，小麥淀粉的凝沉性很強(qiáng)。隨著時間的延長，茶籽粕淀粉糊的凝沉性基本不變，這說明淀粉糊的抗凝沉性較強(qiáng)。淀粉糊的沉降體積反映了淀粉糊形成凝膠能力的強(qiáng)弱，沉降體積越小，淀粉糊形成凝膠的能力就越強(qiáng)。淀粉的這種凝沉現(xiàn)象主要是淀粉分子鏈間經(jīng)氫鍵結(jié)合成束狀結(jié)構(gòu)，而使其溶解度降低的結(jié)果。直鏈淀粉含量較高的淀粉，在溶液中空間張力小，直鏈淀粉易于取向，容易發(fā)生沉淀。而茶籽粕淀粉支鏈淀粉含量較高，所以不易發(fā)生沉淀。

3結(jié)論

本試驗采用稀堿法提取茶籽粕淀粉，通過正交實驗優(yōu)化工藝，以淀粉提取率為指標(biāo)，確定最佳工藝參數(shù)為：液固比6∶1（mL/g），pH10.0，浸泡時間5 h，提取溫度50℃。按此最佳條件進(jìn)行試驗驗證，得到的淀粉提取率率為83.87%。對淀粉物理進(jìn)行性質(zhì)，得出淀粉糊的透光率比玉米淀粉和小麥淀粉低；析水率為36.28%，凍融穩(wěn)定性比玉米淀粉和小麥淀粉好；膨脹度為12.38%，膨脹度比玉米淀粉和小麥淀粉的低；凝沉性比玉米淀粉和小麥淀粉的低；從物理性質(zhì)研究結(jié)果可看出，茶籽粕淀粉有一定的市場價值。

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Study on the Extraction of Tea Seed Meal and Physical Properties of Starch

WEI Si-qing，XIONG Zheng，HUANG Tai-yi
（School of Continuing Education，Qinzhou University，Qinzhou 535000，Guangxi，China）

Tea seed cake as raw material，the optimum conditions of extraction of tea seed meal starch by dilute alkali method was studied and its physical properties were studied.The results show：the best process parameters of tea seed starch was the ratio of liquid to solid 6∶1，pH10.0，soaking time 5 h，extraction temperature 50℃；at room temperature，transparent starch paste rate is low；analysis of water is 36.28%，good freeze-thaw stability；expansion degree is 12.38%，the expansion degree is low；retrogradation well.

tea seed cake；starch；extraction；physical property

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.10.008

2014-01-30

韋思慶（1964—），男（漢），講師，本科，研究方向：應(yīng)用化學(xué)。