茶梗中活性提取物對鮮切蘋果的護色效果

陳志杰

（閩西職業(yè)技術學院，福建 龍巖 364000）

我國是產(chǎn)茶大國，2018年茶葉總產(chǎn)量已經(jīng)突破260萬t，而茶梗是茶葉加工中的一個重要副產(chǎn)物，且比重非常大，約占茶葉毛重的30%[1]。茶梗中含有多種天然生物活性成分，包括茶多酚、茶蛋白、類黃酮、兒茶素、生物堿、茶葉皂苷等，其氨基酸和總糖量甚至高于茶葉[2]。這些生物成分有助于清除自由基，其產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物也同樣具有抗氧化能力，能顯著的作用于其它生物體特別是果蔬類，減緩其氧化速度，延長保質(zhì)期。雖然茶梗在其營養(yǎng)組成上有巨大的優(yōu)勢和開發(fā)潛力，但當前我國茶葉梗的使用途徑有限，利用率極其低下，民間茶葉梗多用于室內(nèi)或者車內(nèi)吸附異味，很多茶葉梗甚至被當成廢物丟棄，如能將茶梗中的活性物質(zhì)加以有效利用，則能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效應。由于蘋果在被切開后，其細胞中的多種酚類物質(zhì)會外流，會被空氣緩慢氧化成褐色的醌類物質(zhì)，醌類進一步氧化聚合變成成黑色物質(zhì)[3]，而醌類的形成不僅影響鮮切蘋果的外觀，且其具有致癌性，人體攝入后有毒害作用，因此以茶梗為原料，提取出茶梗中的生物活性成分，研究其對鮮切蘋果的護色效果。通過該次研究以期能變廢為寶，為茶梗的挖掘利用提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

茶梗，購于龍巖茶葉店；蘋果，購于龍巖大潤發(fā)超市；70%乙醇。

1.2 儀器與設備

微波爐，美的M1-L236A；電子天平，BSAZ24S；恒溫水浴鍋，HWS-2B；榨汁機，德國OROWA；分光光度計，756P；離心機（TGL-16）。

1.3 方法

1.3.1 茶梗預處理

茶梗用不銹鋼刀具切斷，切成約1 cm長度。

1.3.2 茶?；钚晕镔|(zhì)的提取[4]

稱取20 g茶梗，盛入微波器皿中，加入100 mL蒸餾水，微波萃取20 min，收集萃取液，用容量瓶加蒸餾水分別定容稀釋為不同濃度的提取液，放置備用。

1.3.3 蘋果的處理

蘋果洗凈、削皮、去核，切成塊狀，按正交試驗表的設計分為9組，在不同條件下浸泡茶梗提取液，其中不同的浸泡溫度通過水浴恒溫鍋進行設定。

1.3.4 單因素試驗

分別用浸泡時間、浸泡溫度、提取液濃度為因素，進行單因素對鮮切蘋果的色澤影響。

1.3.5 正交試驗設計

蘋果的褐變受多方面因素的綜合影響，其氧化過程是協(xié)同作用的結果。從單一因素去探討蘋果的抗氧化效果顯然有很大的局限性，為了更科學全面的體現(xiàn)提取液中活性成分對鮮切蘋果的護色影響，采用3因素3水平試驗，分為9個實驗組，因素水平表見表1。

表1 因素水平表Tab.1 Factor level table

1.3.6 鮮切蘋果護色測定

褐變指數(shù)（browning index）的測定[5]：每一組分別稱取5 g蘋果塊放入榨汁機中,加入10 mL 70%乙醇，放置20 min，6 000 r/min離心10 min，收集上清液備用。設定波長420 nm，用乙醇液做空白對照組，用分光光度計測出上述上清液吸光度L。每一試驗組每隔一天測定一次褐變指數(shù)。吸光度L值越大代表褐變指數(shù)越大，褐變程度就越嚴重。

褐變指數(shù)=（L×V）/m，其中：L為吸光值，V為提取液體積（mL），m為樣品質(zhì)量（g）。

2 結果與分析

2.1 單因素分析

2.1.1 溫度

稱取5 g鮮切蘋果，用水浴恒溫鍋調(diào)節(jié)不同溫度，分別在溫度20、25、30、35、40、45、50、55℃下用40%茶梗提取液浸泡，浸泡時間為10 min，放置1 d后測定各組褐變指數(shù)。

從圖1可以看出，溫度在20～25℃之間，褐變指數(shù)呈上升趨勢；溫度在25～30℃之間，褐變指數(shù)呈下降趨勢；溫度在30～55℃之間，褐變指數(shù)呈上升趨勢；褐變指數(shù)最低點溫度在30℃，數(shù)值為2.208，原因是茶梗中茶多酚酶等生物活性酶的最適溫度在30℃左右，高于或者低于這個溫度，酶的反應速率顯著下降，其抗氧化能力降低，特別是溫度高于50℃之后，其酶系統(tǒng)幾乎失活，褐變指數(shù)呈指數(shù)級上升趨勢。

圖1 溫度對褐變指數(shù)的影響Fig.1 Effect of temperature on Browning Index

2.1.2 浸泡時間

稱取5 g鮮切蘋果，浸泡溫度設定為30℃，用40%茶梗提取液浸泡，浸泡時間分別為0、5、10、15、25、30、35 min，放置1 d后測定各組褐變指數(shù)。

從圖2可以看出，隨著浸泡時間的延長，褐變指數(shù)呈逐步下降的趨勢，說明浸泡時間越長，其對蘋果的抗氧化能力越強，護色能力越強，但是浸泡時間超過20 min之后，褐變指數(shù)下降的趨勢越來越弱，原因是蘋果切面產(chǎn)生的多酚類物質(zhì)與自由基已經(jīng)被充分反應完全。

圖2 浸泡時間對褐變指數(shù)的影響Fig.2 Effect of soaking time on Browning Index

2.1.3 提取液濃度

稱取5 g鮮切蘋果，提取液濃度分別為20%、40%、60%、80%、100%，浸泡溫度設定為30℃，浸泡時間10 min，提取液濃度分別為20%、40%、60%、80%、100%，放置1 d后測定各組褐變指數(shù)。

從圖3可見，提取液濃度從20%～60%區(qū)間時，褐變指數(shù)逐步減小，但是在70%～100%區(qū)間，褐變指數(shù)又慢慢成上升趨勢，但上升幅度很弱，原因可能是提取液濃度過大時，會對蘋果的內(nèi)在生物合成系統(tǒng)造成破壞，包括抑制蘋果內(nèi)氨基酸、脂肪酸等次級代謝物的生成途徑，從而影響蘋果的感官[6]。

圖3 提取液濃度對褐變指數(shù)的影響Fig.3 Effect of extract concentration on Browning Index

2.2 正交試驗分析

2.2.1 褐變指數(shù)分析

該試驗一共分為9個實驗組，每個實驗組每隔一天測定一次吸光度值A，共測定4 d，帶入公式計算出對應的褐變指數(shù)。測定結果見圖4。

圖4 放置4 d各組的褐變指數(shù)Fig.4 Browning index of each group for four days

從圖4可以看出，隨著時間推移，所有組的褐變指數(shù)都在變大，原因是鮮切水果在被切開后，切面會產(chǎn)生大量自由基[7]，加速蘋果的褐變過程。第3組跟第5組的褐變程度較低，且隨著時間的推移，吸光度A值的變化不是很大，原因是茶多酚酶在該條件下，生物活性較高，清除自由基的能力較強，有較強的抗氧化效果。第9組的變化最大，其褐變指數(shù)也跳躍的比較大，在第2天的時候其褐變指數(shù)就高達0.212 5，說明在該組條件下，茶梗中活性成分的功能受到抑制，無法發(fā)揮最大功效。

2.2.2 正交試驗表分析

正交試驗結果見表2，從極差值結果可知溫度對護色影響最大，其次是濃度，時間的影響最小。最優(yōu)的實驗組和應該是A2B2C2，即濃度20%，時間10 min，溫度35℃是最佳工藝條件。

表2 L9（34）正交試驗Tab.2 L9（34）orthogonal test

從表2可以看出，3個因素中，浸泡溫度的重要性最大，其次是提取液溶度，最后是浸泡時間。最優(yōu)組合為第5組實驗，即在40%提取液溶度、浸泡時間10 min、浸泡溫度35℃的組合條件下，鮮切蘋果的褐變指數(shù)最低，護色效果最佳，結果表明并不是溫度越高護色效果越好，原因是高溫會使茶多酚酶失活[8]，且高溫浸泡會使蘋果蛋白質(zhì)變性，維生素遭破壞，口感變差，使蘋果的食品屬性大打折扣;浸泡時間也不是越長越好，主要原因是一定時間后，蘋果切面物質(zhì)已經(jīng)被氧化完全，到達一個平臺期，同時長時間的浸泡液會加速鮮切蘋果中水溶性維生素的流失；提取液的濃度也不是越高越好，原因可能是酶催化的底物飽和[9]。

2.2.2 正交試驗表分析

表3 正交試驗結果方差分析Tab.3 Analysis of variance of orthogonal test results

2.3 鮮切蘋果感官分析

鮮切水果的感官色澤是其天然水果的重要生物特性，也側面反應出它的營養(yǎng)價值，是消費者對它最直觀的期望，但是水果中的天然色素極不穩(wěn)定[10]，接觸空氣后會被逐漸氧化分解。分別拍攝了9組實驗組在放置不同時間之后的照片，以期通過感官分析驗證之前的褐變指數(shù)測定。

從圖5至圖8可以看出，隨著放置時間的增長，第3組和第5組的顏色變化相對較小，褐變程度較低；第9組的顏色變化最大，褐變程度最高。感官觀察結果與之前的褐變指數(shù)測定結果是相一致的。

圖5 第一天色澤觀察Fig.5 Colour and lustre observation on the first day

圖6 第二天色澤觀察Fig.6 Colour and lustre observation on the second day

圖7 第三天色澤觀察Fig.7 Colour and lustre observation on the third day

圖8 第四天色澤觀察Fig.8 Colour and lustre observation on the fourth day

3 結論

研究表明，茶梗中的提取出的生物活性物質(zhì)中含有較豐富的抗氧化活性物質(zhì)，其提取液在浸泡鮮切蘋果后，會有效遏制蘋果表面酚類物質(zhì)及自由基的氧化，延緩褐變反應，較大程度的保持蘋果的自然色澤，有較強的護色作用，通過正交試驗可知在濃度40%，溫度35℃，浸泡時間10 min條件的實驗條件下，茶梗提取液對鮮切蘋果的護色效果最好。茶梗作為茶葉加工的一個副產(chǎn)物，本身含有豐富的天然抗氧化劑，且對人體無毒害作用，通過本實驗，表明其可用于鮮切水果的護色處理，為茶梗的加工利用提供了新的應用思路，對實際生產(chǎn)具有一定的理論指導意義。