黑苦蕎茶與黑苦蕎原料的熱分析研究

朱靜平

（西昌學(xué)院，四川西昌615013）

黑苦蕎茶與黑苦蕎原料的熱分析研究

朱靜平

（西昌學(xué)院，四川西昌615013）

用差熱-熱重分析對(duì)黑苦蕎茶和黑苦蕎原料進(jìn)行熱分析。目的在于對(duì)比黑苦蕎茶與黑苦蕎原料的區(qū)別，探討加工過(guò)程對(duì)黑苦蕎原料的營(yíng)養(yǎng)流失是否嚴(yán)重。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定其最佳條件。結(jié)果表明，黑苦蕎茶與黑苦蕎原料熱分解曲線相似，且比黑苦蕎原料多一個(gè)峰。加工過(guò)程對(duì)黑苦蕎原料的營(yíng)養(yǎng)流失影響不大。黑苦蕎茶開(kāi)始分解的溫度為292.97℃，黑苦蕎原料開(kāi)始分解的溫度為303.65℃。以上材料在靜態(tài)空氣氣氛下熱分析實(shí)驗(yàn)條件均為：升溫速率為15℃/min，樣品質(zhì)量2 mg左右。

黑苦蕎茶；黑苦蕎原料；熱分析；差熱-熱重分析

蕎麥?zhǔn)俏覈?guó)西部地區(qū)重要的集營(yíng)養(yǎng)與保健為一體的糧食作物，是一種藥食兼用的保健食品原料。蕎麥中主要含有黃酮類、有機(jī)酸類、氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)及其它微量元素，因此，蕎麥在保健食品和食品加工中應(yīng)用也不斷擴(kuò)大?，F(xiàn)已開(kāi)發(fā)出的產(chǎn)品有：蕎麥面條、蕎麥烘焙制品、蕎麥膨化食品、蕎麥飲品、蕎麥調(diào)輔品和蕎麥芽菜等［1-9］。

苦蕎茶從原料材料說(shuō)，主要分為四大類：1、黃苦蕎茶2、黑苦蕎茶3、苦蕎花茶4、雜交蕎苦蕎茶?，F(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)觀察表明，黑苦蕎對(duì)肥胖癥、糖尿病、高血壓等有一定預(yù)防和治療作用，且其效果比普通苦蕎更好［10-12］。而黑苦蕎為蓼科蕎麥屬一年生植物，主要產(chǎn)于我國(guó)四川省涼山甘洛縣海拔3 000 m以上溫度偏低的地區(qū)，產(chǎn)量相比黃苦蕎較少。而黑苦蕎原料經(jīng)加工后制為黑苦蕎茶能否保留其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不得而知。

熱分析是在程序控溫和一定氣氛下，測(cè)量試樣的某種物理性質(zhì)與溫度或時(shí)間關(guān)系的一類技術(shù)。熱分析技術(shù)用于研究物質(zhì)在某一特定溫度時(shí)發(fā)生的熱學(xué)等物理參數(shù)的變化，由此進(jìn)一步研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，研究反應(yīng)規(guī)律以及制定工藝條件等［13］。熱分析在食品研究中有廣泛作用，經(jīng)常被用于研究食品及其組分的熱穩(wěn)定性。將熱分析應(yīng)用于黑苦蕎及黑苦蕎茶的研究，可以初步分析黑苦蕎原料在加工過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)價(jià)值是否受到影響，為黑苦蕎的利用提供可靠的科學(xué)參考。

1材料與方法

1.1 材料

黑苦蕎原料，黑苦蕎茶，在電烤箱中（100℃）烘干后在研缽中研細(xì)，取出放入稱量瓶中備用。

1.2 主要儀器與條件

SH MAD ZU DTG-60差熱一熱重分析儀，DSC-60差示掃描量熱儀，日本島津公司；升溫范圍為室溫～590℃；氣氛為靜態(tài)空氣；參比物為空鋁坩堝；干燥箱（CS-101型，重慶實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠）。

2方法

在靜態(tài)空氣氣氛條件下，分別以不同的升溫速率、試樣質(zhì)量確定熱分析測(cè)定條件。在最佳測(cè)試條件下，對(duì)試樣進(jìn)行熱分析測(cè)定得到熱分析圖譜，對(duì)熱圖譜進(jìn)行分析確定測(cè)試樣品的特征值。

3結(jié)果與分析

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

熱分析試驗(yàn)條件對(duì)熱分析曲線的形狀和特征值有較大的影響。在靜態(tài)空氣氣氛狀態(tài)下，分別研究了升溫速率、試樣質(zhì)量對(duì)熱分析曲線的影響。

3.1.1 不同升溫速率的熱分析研究

稱取2 mg～3 mg的黑苦蕎香茶樣品粉末在不同升溫速率5、10、15、20℃/min條件下進(jìn)行試驗(yàn)，得到熱分解曲線見(jiàn)圖1。

圖1 不同升溫速率對(duì)差熱-熱重曲線的影響（黑苦蕎香茶）Fig.1Effect of TG-DTA curve with different heating rate（black buckwheat tea）

由圖1可以看出，隨著升溫速率的升高，ΔTmin增大（ΔTmin是曲線峰頂溫度），但是增幅較小，吸熱谷變尖而窄，谷底溫度出現(xiàn)滯后現(xiàn)象，從峰形上看，當(dāng)升溫速率增加到20℃/min時(shí)，峰幅增大最為明顯，峰形有了明顯的變化，說(shuō)明過(guò)大的升溫速率對(duì)熱分析曲線形貌特征有一定影響。整個(gè)吸熱谷呈現(xiàn)向高溫區(qū)漂移的特征。綜合峰形及峰的相似度，研究發(fā)現(xiàn)升溫速率為15℃/min時(shí)峰形比較好，作為實(shí)驗(yàn)升溫速率。

稱取2 mg～3 mg的黑苦蕎原料樣品粉末在不同升溫速率5、10、15、20℃/min條件下進(jìn)行試驗(yàn)，得到熱分解曲線見(jiàn)圖2。

圖2 不同升溫速率對(duì)差熱-熱重曲線的影響（黑苦蕎原料）Fig.2Effect of TG-DTA curve with different heating rate（raw black buckwheat）

由圖2可見(jiàn)，升溫速率增加到20℃/min時(shí)，最后一個(gè)放熱峰出現(xiàn)輕微分叉，且峰溫漂移較大，說(shuō)明較大的升溫速率影響樣品內(nèi)溫度的分布。而升溫速率為5℃/min時(shí)，峰形最為細(xì)膩，但峰值較小，有些峰不夠明顯，說(shuō)明升溫速率過(guò)小會(huì)影響峰的檢測(cè)。綜合峰形和以上分析，升溫速率為15℃/min時(shí)為宜。

3.1.2 不同質(zhì)量的蕎麥熱分析

稱取質(zhì)量約為1、2、3、4 mg左右的黑苦蕎香茶樣品粉末在最佳升溫速率條件下進(jìn)行試驗(yàn)，得熱分解曲線見(jiàn)圖3。

圖3 不同試樣質(zhì)量對(duì)差熱-熱重曲線的影響（黑苦蕎茶）Fig.3Effect of TG-DTA curve with different mass of sample（black buckwheat tea）

從圖3可以看出，隨著質(zhì)量的增加，DTA峰面積增大，放熱峰變得圓滑，根據(jù)各峰的清晰度以及質(zhì)量增加對(duì)峰形的影響，可以得到取樣量在2 mg左右最佳。

稱取質(zhì)量約為1、2、3、4 mg左右的黑苦蕎原料樣品粉末在其最佳升溫速率條件下進(jìn)行試驗(yàn)，得熱分解曲線見(jiàn)圖4。

圖4 不同試樣質(zhì)量對(duì)差熱-熱重曲線的影響（黑苦蕎原料）Fig.4Effect of TG-DTA curve with different mass of sample（raw black buckwheat）

從圖4可見(jiàn)，隨著質(zhì)量的增加，峰值向高溫區(qū)偏移，綜合峰形的清晰度和峰的偏移程度，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量為2 mg左右時(shí)峰形最好，峰值明顯且偏移不明顯。故最佳質(zhì)量選為2 mg左右為宜。

3.2 黑苦蕎原料與黑苦蕎茶的熱分析結(jié)果

黑苦蕎原料與黑苦蕎茶在最佳實(shí)驗(yàn)條件下的熱分析如圖5所示，TGA為熱重曲線，DTA為差熱曲線。

圖5 黑苦蕎原料與黑苦蕎茶的差熱-熱重曲線Fig.5Effect of TG-DTA curve with raw black buckwheat and black buckwheat tea

從分解圖像上可以看出，黑苦蕎香茶和黑苦蕎原料的主要分解曲線分別為5個(gè)和4個(gè)峰。通過(guò)做切線分析各峰的溫度，失重率，焓變等數(shù)據(jù)見(jiàn)表1和表2。

表1 黑苦蕎茶的熱分析數(shù)據(jù)Table 1TG-DTA analyze datas of blac buckwheat tea

表2 黑苦蕎原料的熱分析數(shù)據(jù)Table 2TG-DTA analyze datas of raw black buckwheat

由表1可知，第2階段的失重率最大，對(duì)應(yīng)峰溫為327.52℃。失重率趨勢(shì)為拋物線。

由表2可知，最大失重階段為第2階段，對(duì)應(yīng)峰溫為341.64℃。各階段的失重率趨勢(shì)為拋物線。

通過(guò)圖5和表1、表2可以得知：1、最大失重階段的放熱峰峰溫均為340℃左右，且失重率均為40%左右；2、在105℃之前為失水階段，說(shuō)明雖然進(jìn)行烘干，但吸水仍較嚴(yán)重。因?yàn)楹娓蓷l件為105℃，所以開(kāi)始分解溫度應(yīng)在105℃之后。通過(guò)做切線得知，開(kāi)始分解溫度分別為292.97℃、303.65℃，說(shuō)明兩種樣品開(kāi)始分解溫度相差不大；3、兩條曲線的吸、放熱峰相似，各階段的失重率趨勢(shì)大致相同。4、在540℃后，黑苦蕎茶多出一個(gè)放熱峰，而黑苦蕎原料沒(méi)有，很有可能在加工過(guò)程中引入了其他物質(zhì)。

所以，通過(guò)以上分析可以得出：黑苦蕎香茶和黑苦蕎原料成分大致相同，即在加工過(guò)程中無(wú)太多營(yíng)養(yǎng)流失，很好的保持了原料中的營(yíng)養(yǎng)；通過(guò)加工成的苦蕎茶制品與原材料相比還可能引入了其他物質(zhì)。

4結(jié)論

由圖1、圖2、圖3和圖4中對(duì)升溫速率和試樣質(zhì)量的圖譜分析及討論，確定了用DTG-60差熱-熱重分析儀在靜態(tài)空氣氣氛下測(cè)定黑苦蕎原料和黑苦蕎茶的實(shí)驗(yàn)條件均為：升溫速率為15℃/min，試樣質(zhì)量為2 mg左右。

由圖5及表1和表2對(duì)黑苦蕎原料和黑苦蕎茶進(jìn)行熱分析實(shí)驗(yàn)后，可得：黑苦蕎香茶通過(guò)加工成分上與原材料相比可能引入了其他物質(zhì)。黑苦蕎香茶在加工過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)成分得到了很好的保留。經(jīng)熱分析數(shù)據(jù)處理可得：黑苦蕎茶開(kāi)始分解的溫度為292.97℃，黑苦蕎原料開(kāi)始分解的溫度為303.65℃。因此，建議其加工、炮制溫度控制在300℃以下。

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Study on Thermal Analysis for the Distinguish of Black Buckwheat Tea and Raw Buckwheat

ZHU Jing-ping
（Xichang College，Xichang 615013，Sichuan，China）

The thermodynamic properties of black buckwheat teas and raw buckwheat were studied by TG-DTG method in the static air.To understand the distinguish of the black buckwheat tea and the raw black buckwheat，then discuss if the nutrition of raw black buckwheat flowed away by industrial processing.By setting experimental conditions，we can get the DTA curves.By the analyses of the articulation and the weightless rate of the curves，the optimum conditions can be got.The analysis shows that the DTA curves were similar，and the tea's wave crest had one more peak than the raw black buckwheat.The industrial processing had few influence on the nutrition.The decomposition temperature of black buckwheat tea was 292.97℃，The decomposition temperature of raw black buckwheat was 303.65℃，The better experimental condition was 15℃/min for the heating rate，the mass of the samples are about 2 mg.

black buckwheat tea；raw black buckwheat；thermoanalysis；TG-DTA

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.09.004

2013-12-28

西昌學(xué)院研究生科研項(xiàng)目（YJSA0608）

朱靜平（1981—），女（漢），副教授，碩士研究生，主要從事化學(xué)、環(huán)境化學(xué)的研究。