超聲波對茶葉主要化學(xué)成分浸提效果的研究

董紅霞

（萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東濟南 271199）

引 言

自古以來，茶葉就深受古代文人墨客的喜愛。茶葉具有非常悠久的發(fā)展歷史，而茶飲料更是具有健康、天然的特點，這使其在現(xiàn)代社會中成為一大主流產(chǎn)品。不過，因茶飲料受到茶葉物理特性以及生產(chǎn)工藝的限制，這使得茶飲料在生產(chǎn)過程中仍舊有一些質(zhì)量問題需要解決，如茶飲料中存在沉淀或色變等，這些質(zhì)量問題的出現(xiàn)，都給茶飲料工業(yè)的發(fā)展帶來了一定的阻礙。在茶葉產(chǎn)品生產(chǎn)工藝中，浸提工藝直接對茶葉產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生著直接影響?，F(xiàn)階段，大多數(shù)廠家在對茶飲料進(jìn)行浸提時，主要是以高溫浸提為主，但在高溫浸提過程中卻容易造成茶湯渾濁或變色。而低溫浸提雖然可使茶湯的湯色與香氣得到有效保存，保留茶葉產(chǎn)品的原味，但卻難以滿足現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)要求。超聲波浸提技術(shù)的出現(xiàn)，使其在生物活性成分提取方面具有顯著的優(yōu)勢，其相比于以往的溶劑抽提法，可使提取率得以大幅提高。而在本文研究中，便嘗試在茶飲料的浸提過程中采用超聲波來進(jìn)行浸提，以此分析該工藝給茶葉中主要化學(xué)成分的浸出影響。

1 供試原料與研究方法

1.1 供試原料

本文以綠茶作為供試原料，綠茶采摘于安徽某一茶廠的茶田中，通過對采摘的綠茶進(jìn)行粉碎，并對其進(jìn)行過篩，可將其劃分成三個類別，分別是24、24-40、40-60目。

1.2 儀器設(shè)備

本文所采用的儀器設(shè)備主要有微波爐、超聲波儀、高效液相色譜儀、圓筒式不銹鋼過濾器、紫外可見分光光度計、電子天平以及混合纖維素酯微孔濾膜。

1.3 研究方法

本文所采用的研究方法分別為全量浸提法、常規(guī)浸提法以及超聲波浸提法。其中，在應(yīng)用全量浸提法時，需對供試樣品進(jìn)行稱取，稱取重量為三克，然后將樣品放在一個容量為500ml的三角瓶內(nèi)，將450ml的沸水倒入其中，使樣品能夠通過沸水浴實現(xiàn)45分鐘的浸提，在浸提過程中，搖晃頻率為10min/次，并趁熱抽濾，通過熱水來對殘渣進(jìn)行兩至三次的洗滌，將濾液在容量瓶內(nèi)進(jìn)行合并，待濾液冷卻后將其定容為500ml，以便于對其進(jìn)行感官評價以及主要化學(xué)成分的分析。在應(yīng)用常規(guī)浸提法時，將經(jīng)過24目篩分后的茶葉樣品利用電子天平稱重三克，對茶水的配比保持在1：100（w/v），將茶水的水溫控制在85℃，在經(jīng)過一刻鐘的浸提后，趁熱抽濾，對殘渣則用熱水進(jìn)行兩至三次的洗滌，然后將濾液在容量瓶內(nèi)合并，待濾液冷卻后將容量定容到500ml，采取相應(yīng)的感官評價與主要化學(xué)成分的分析。在應(yīng)用超聲波浸提法時，將經(jīng)過24目篩分后的茶葉樣品利用電子天平稱重三克，對茶水的配比保持在1：100（w/v），在常溫下采取正交試驗的方式來開展微波浸提，然后趁熱抽濾，通過熱水對殘渣進(jìn)行兩至三次的洗滌，然后將濾液在容量瓶內(nèi)合并，待濾液冷卻后將容量定容到500ml，采取相應(yīng)的感官評價與主要化學(xué)成分的分析。如表1所示為超聲波浸提工藝中的正交試驗設(shè)計。

表1 超聲波浸提工藝中的正交試驗設(shè)計

1.4 分析方法

本文所采用的分析方法主要是對茶葉中的化學(xué)成分及其兒茶素組分進(jìn)行分析，在分析茶葉中的主要化學(xué)成分時，通過酒石酸鐵比色法來對茶多酚含量進(jìn)行測定，而對氨基酸的含量進(jìn)行測定時則通過茚三酮比色法，對咖啡堿含量的測量則采用紫外分光光度法，對茶飲料中的果膠含量進(jìn)行測定時采用果膠酸鈣重量法，對蛋白質(zhì)含量的測定則采用紫外分光光度法。在對茶飲料中的兒茶素組分進(jìn)行分析時，利用高效液相色譜儀、Nucleosil ODS 3μm（100×4.6 mm）色譜柱；流動相：A相2%乙酸，B相乙腈，其中，20min內(nèi)A相的線性從92%變化為82.7，經(jīng)測定流速為每分鐘1.2ml，波長則為280納米，進(jìn)樣量則為5μL。

2 研究結(jié)果及分析

2.1 浸提條件的最優(yōu)化確定

在本文研究中，主要是通過正交試驗來確定超聲波浸提工藝的最佳浸提條件，只有確保超聲波浸提工藝條件的最優(yōu)化，才能使該工藝取得最佳的浸提效果。在正交試驗中，超聲波浸提工藝是利用超聲波在傳播過程中的劇烈震動與空化作用，以此提取茶葉中的主要化學(xué)成分。相比于以往的提取工藝來說，超聲波浸提工藝的浸取時間更短，而且不需要進(jìn)行加熱，在浸取效率上也保持著較高水平。此外，通過超聲波提取，不會產(chǎn)生任何化學(xué)反應(yīng)，這使得其能夠有效保證材料的原有性質(zhì)不會發(fā)生變化。在本文中，為了驗證超聲波浸提工藝在應(yīng)用過程中所取得的浸提效果，需要對浸提茶湯內(nèi)含有的主要化學(xué)成分進(jìn)行測定，同時為了提高準(zhǔn)確性，還要在測定其主要化學(xué)成分的基礎(chǔ)上，開展相應(yīng)的感官評價與極差分析，以此確定超聲波浸提工藝的最佳條件，即最佳功率為250W，水溫為60℃，浸提時間為40min時所取得的浸提效果最好。

2.2 浸提工藝的影響分析

2.2.1 浸提工藝對茶葉主要化學(xué)成分的浸出效果影響

為了使供試原料的經(jīng)濟價值得以最大化發(fā)揮，并縮短浸提時間，一直以來，人們在對茶飲料進(jìn)行浸提時，主要是采用高溫浸取工藝，而該工藝的水溫需要至少保持在85℃以上。雖然該工藝可使原料內(nèi)的有效成分得以有效浸出，但在此過程中卻會使茶葉內(nèi)的香氣成分得以大量揮發(fā)，并且還會浸出渾濁的物質(zhì)，從而造成茶湯渾濁，這勢必會降低茶飲料的品質(zhì)。在茶飲品中，氨基酸、茶多酚以及咖啡堿等是其主要成分，這三種主要成分能否得到合理的協(xié)調(diào)，對茶飲品的滋味有著重要影響，其中，茶湯收斂性及其濃度是由茶多酚含量所決定的，而其鮮爽度則由氨基酸的含量所決定。在本文中，通過分析和對比常規(guī)浸提工藝與超聲波浸提工藝對茶葉中主要化學(xué)成分的浸出效果，可以發(fā)現(xiàn)超聲波浸提工藝的浸提效果與其他常規(guī)浸提工藝是非常接近的。相比于全量浸提法，超聲波浸提工藝對茶多酚的浸提率要占到其86.26%，對咖啡堿的浸提率占到88.02%，對氨基酸的浸提率則占到93.78%。而常規(guī)浸提工藝對茶多酚的浸提率要占到其83.87%，對咖啡堿的浸提率占到82.93%，對氨基酸的浸提率則占到87.05%。由此可見，對于常規(guī)浸提工藝來說，超聲波浸提工藝對茶葉中的咖啡堿、氨基酸以及茶多酚的浸提效果要更加明顯。

在茶飲料中，之所以其茶湯混濁，有很大原因是果膠物質(zhì)與蛋白質(zhì)所引起的，而對果膠物質(zhì)與蛋白質(zhì)的浸提效果通常受到溫度的影響。在本文中，分別采用常規(guī)浸提工藝與超聲波浸提工藝，然后測定兩種工藝下茶湯內(nèi)的果膠物質(zhì)與蛋白質(zhì)含量。測定結(jié)果表明，水溫控制在85℃以下的常規(guī)浸提工藝中，通過15min的浸提后，其對蛋白質(zhì)的浸出率占到全量浸提法的76.71%，而對果膠的浸出率則占到全量浸提法的51.33%。采用水溫在60℃以下的超聲波浸工藝，在經(jīng)過40min的浸提后，超聲波浸提工藝對蛋白質(zhì)的浸出率占到全量浸提法的64.38%，而對果膠的浸出率則占到全量浸提法的41.33%。由此可見，采用超聲波浸提法能夠顯著抑制果膠與蛋白質(zhì)的浸出，從而減少茶飲料中的茶湯混濁、變色與沉淀問題，使茶飲料得以保持穩(wěn)定的品質(zhì)。

2.2.2 浸提工藝對兒茶素組分的浸出效果影響

在茶飲料中，其茶湯濃度及收斂性主要是由茶多酚濃度所決定的，而在茶多酚中則有70%屬于兒茶素類物質(zhì)，對于兒茶素物質(zhì)來說，其主要包括酯型與非酯型兩種，其物質(zhì)含量的高低直接影響到茶湯的滋味。在本文中分別采用常規(guī)浸提工藝、全量浸提工藝以及超聲波浸提工藝，以此對比分析這三種工藝對茶湯兒茶素組分的浸取效果，采用HPLC分析方法來實現(xiàn)。研究結(jié)果表明，上述三種不同的浸提工藝所取得的浸提效果有著很明顯的不同。其中，在HPLC分析圖譜中可以發(fā)現(xiàn)，全量浸提工藝在應(yīng)用過程中其圖譜存在一未知峰，通過相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行推斷可知，該未知峰主要是由沒食子兒茶素中的沒食子酸酯，即GCG所引起的，這是因為全量浸提工藝在對茶湯進(jìn)行長時間的高溫浸提時，會造成EGCG結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而使部分EGCG轉(zhuǎn)變?yōu)镚CG，這也直接證明了其他學(xué)者所得出的研究結(jié)果的正確性。而在超聲波浸提工藝中，其相比于常規(guī)的浸提工藝來說，對EGCG、ECG、EC以及EGC這四種兒茶素組分的浸提效果要更加明顯，并且還會生成部分DLC組分，這與超聲波浸提工藝在應(yīng)用過程中的聲波振動及其空化作用有著密切的關(guān)系。

3 研究結(jié)論

在本研究中，通過分析超聲波浸提工藝對茶湯主要化學(xué)成分的浸提效果，并采取極差分析方法，同時通過感官評價來得出結(jié)果。從而確定出超聲波浸提工藝的最佳工藝條件，即功率保持在250W，茶湯溫度控制在60℃，經(jīng)過40min的浸提后可取得最佳的浸出效果。此外，相比于常規(guī)的浸提工藝來說，采用超聲波浸提工藝來對茶葉中的咖啡堿、茶多酚以及氨基酸進(jìn)行浸提，其所取得的浸提效果基本與常規(guī)浸提工藝相接近，更為重要的是，通過超聲波浸提工藝，能夠有效抑制茶湯中果膠與蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)的浸出，從而有效減少了茶飲品的混濁、變色與沉淀現(xiàn)象，大大提高了茶飲品的品質(zhì)。最后，相比于常規(guī)的浸提工藝來說，采用超聲波浸提工藝更適用于對茶湯中兒茶素組分的浸出，浸提效果更加明顯，這可顯著改善茶湯的滋味，使茶飲品能夠受到更多消費者的歡迎。

4 結(jié)語

總而言之，超聲波浸提工藝相比于以往的高溫浸提工藝而言，其除了能夠?qū)Σ枞~進(jìn)行常溫條件下的浸提以外，在浸提效率上也保持較高的水平，而且由于茶湯溫度不高，因此可減少茶湯香氣的揮發(fā)，從而降低了對茶湯香氣與色澤的影響。并且，利用超聲波浸提工藝，還能有效抑制茶湯中果膠與蛋白質(zhì)等分子較大物質(zhì)的浸出，進(jìn)而減少了茶湯的混濁、變色與沉淀現(xiàn)象，大大提高了茶飲品的品質(zhì)。由此可見，超聲波浸提工藝是非常適用于對茶葉中主要化學(xué)物質(zhì)的浸提，在茶葉產(chǎn)品中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。