茶梗中營(yíng)養(yǎng)成分及茶多酚提取工藝的研究

李 楊 ，何 勇 ，林銀娜

（1.漳州科技職業(yè)學(xué)院 食品科技學(xué)院，福建漳州 363200；2.漳州天康檢測(cè)技術(shù)有限公司，福建漳州 363200）

茶多酚，又稱茶單寧，簡(jiǎn)稱TP，大量存在于茶葉中。其結(jié)構(gòu)中有酚性羥基，因此易發(fā)生氧化、聚合、縮合等反應(yīng)，因此成為一種較好的消除自由基活性劑和抗氧化劑[1]。由于其能清除自由基和抗衰老，從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，茶多酚已在食品保鮮[2]、醫(yī)藥[3]、化妝品[4-5]等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

茶葉在加工生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生廢棄物，如茶梗、茶渣等。茶梗中含有茶多酚、茶氨酸等活性物質(zhì)，目前茶梗的普遍用途是制作茶枕和去味使用[6]。500克鐵觀音毛茶可產(chǎn)約100克茶梗，福建茶葉資源豐富，每年廢棄大量茶梗，造成資源的浪費(fèi)。若可以對(duì)茶梗中的茶多酚進(jìn)行提取并加工利用，既可提高茶葉的附加值，又能變廢為寶，使資源得到充分的利用。許雨石[7]從鐵觀音茶梗中提取茶梗中的茶多酚，提取率為71.73mg/g，纖維素酶浸提的總糖含量最高，可達(dá)122.55 mg/g；單寧酶浸提的總游離氨基酸含量為 27.57 mg/g。張婷婷[8]從武夷巖茶茶梗中采用超聲波浸提工藝提取茶多酚，提取率為15.46%。

本文對(duì)茶梗中營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行分析，對(duì)茶梗中茶多酚的提取工藝進(jìn)行研究，研究料液比、浸提溫度、提取時(shí)間、茶梗粒徑四個(gè)因素對(duì)茶多酚含量的影響，并進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，得出茶多酚提取的最佳工藝，為后續(xù)茶梗中茶多酚提取物在飲料中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

鐵觀音茶梗（購(gòu)于安溪縣茶園）；酒石酸鉀鈉（分析純）；硫酸亞鐵（分析純）；磷酸氫二鈉（分析純）；磷酸二氫鉀（分析純）；硫酸（分析純）；鹽酸（分析純）；硼酸（分析純）；石油醚（分析純）；95%乙醇（分析純）；丙酮（分析純）；蒽酮（分析純）。

1.2 儀器與設(shè)備

T6型紫外分光光度計(jì)（北京普析）；CP214電子天平（美國(guó)奧豪斯公司）；數(shù)顯恒溫水浴鍋；循環(huán)水式真空泵；KDN-818全自動(dòng)凱氏定氮儀（阿爾瓦）；電熱鼓風(fēng)烘干箱；高溫馬弗爐。

1.3 方法

1.3.1 一般營(yíng)養(yǎng)成分含量的測(cè)定方法

水分含量的測(cè)定采用GB5009.3-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》[9]中的直接干燥法；粗灰分的測(cè)定采用GB5009.4-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中粗灰分的測(cè)定》[10]；蛋白質(zhì)含量的測(cè)定采用GB5009.5-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》[11]中的凱氏定氮法；脂肪含量的測(cè)定采用GB5009.6-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測(cè)定》[12]中的索氏抽提法；粗纖維含量的測(cè)定采用GB5009.88-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中膳食纖維的測(cè)定》[13]；多糖含量的測(cè)定采用蒽酮硫酸法測(cè)定[14]。

1.3.2 茶梗中總茶多酚的含量的測(cè)定[15]

準(zhǔn)確吸取茶梗浸提液1.0mL，注入25mL容量瓶中，加水4.0mL，酒石酸鐵溶液5.0mL，用緩沖液定容至刻度，混勻。用10mm比色皿，以試劑空白作參比（即于25mL容量瓶中不加茶湯，只加酒石酸鐵溶液5.0mL和水5.0mL，用緩沖液定容至刻度，混勻），于波長(zhǎng)540nm處測(cè)吸光度（A）。

1.3.3 料液比對(duì)茶多酚提取率的影響

準(zhǔn)確稱取3g（精確至±0.1 mg）粉碎過(guò)40目篩的茶梗末，按料液比分別為 1∶20，1∶30，1∶40,1∶50，1∶60 的比例加入 80℃的熱水，在 80℃恒溫水浴鍋中，提取30min，快速過(guò)濾，得到澄清的茶梗浸提液，定容至250ml容量瓶中備用。

1.3.4 溫度對(duì)茶多酚提取率的影響

準(zhǔn)確稱取3g（精確至±0.1 mg）粉碎過(guò)40目篩的茶梗末，加入體積為 120ml溫度分別為 50℃，60℃，70℃，80℃，90℃的熱水在相應(yīng)溫度的恒溫水浴鍋中提取30min后快速過(guò)濾，得到澄清的茶梗浸提液，定容至250ml容量瓶中備用。

1.3.5 時(shí)間對(duì)茶多酚提取率的影響

準(zhǔn)確稱取3g（精確至±0.1 mg）粉碎過(guò)40目篩的茶梗末，加入體積為120ml溫度為80℃的熱水，放在80℃的水浴鍋中分別提取20min、30min、40min、50min、60min 后快速過(guò)濾，得到澄清的茶梗浸提液，定容至250ml容量瓶中備用。

1.3.6 茶梗粒徑對(duì)茶多酚提取率的影響

準(zhǔn)確稱取3g（精確至±0.1 mg）粉碎過(guò)分別過(guò)16目、40目、80目、100目、140目、200目篩的茶梗末，加入體積為120ml80℃的熱水，在80℃恒溫水浴鍋中，提取30min后快速過(guò)濾，得到澄清的茶梗浸提液，定容至250ml容量瓶中備用。

1.3.7 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述單因素試驗(yàn)結(jié)果，選用L9（34）正交實(shí)驗(yàn)表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，選取料液比（A）1∶40、1∶50、1∶60；溫度（B）70℃、80℃、90℃；時(shí)間（C）20min、30min、40min；茶梗粒徑（D）80目、100目、140目四個(gè)因素的 3個(gè)最佳水平來(lái)建立正交因素水平表，以茶多酚含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定茶多酚提取的最佳工藝。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶梗中一般營(yíng)養(yǎng)成分的分析

本文對(duì)茶梗中的水分、粗灰分、蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維、粗多糖、茶多酚等一般成分進(jìn)行分析檢測(cè)，從表1可看出，茶梗中粗纖維的含量為37.39%，茶多酚含量為8.07%，蛋白質(zhì)含量為8.15%，粗脂肪含量為1.85%，茶多糖含量1.10%。其中蛋白質(zhì)主要是以茶氨酸形式存在，膳食纖維含量占比很高，膳食纖維是現(xiàn)代健康飲食不可缺少的一部分，可以促進(jìn)消化，可以添加到食品中，成為一種很好的原料。茶多酚是具有抗氧化功能的活性成分，可以消除人體自由基，可以制成保健品，保護(hù)人身體健康；以上結(jié)果表明，茶梗富含粗纖維，茶多酚、茶氨酸等營(yíng)養(yǎng)成分，是一種可以利用的資源。

表1 茶梗中一般營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)結(jié)果（n=3）

2.2 料液比對(duì)茶多酚含量的影響

圖1 液料比對(duì)茶多酚浸提含量的影響

該實(shí)驗(yàn)比較了不同料液比對(duì)茶梗中茶多酚的提取率的影響，由圖1可知：隨著料液比從1：20增大到1：50，茶多酚的提取率不斷升高，料液比在1：60-1：70范圍內(nèi)時(shí)，茶多酚的含量基本恒定。這是因?yàn)槿軇┯昧窟_(dá)到一定比例時(shí)茶梗中的的茶多酚已經(jīng)基本提取出，即使增加水的用量，提取率提高的幅度會(huì)隨著料液比的增大而減小，還給后續(xù)的提取工藝增加難度。因此選取料液比為 1：40、1：50、1：60作為正交試驗(yàn)的三個(gè)水平。

2.3 浸提溫度對(duì)茶多酚含量的影響

該實(shí)驗(yàn)比較了不同溫度對(duì)茶梗中茶多酚提取率的影響，由圖2可知：當(dāng)溫度在50℃-90℃之間時(shí)，隨著溫度的升高，茶多酚的提取率不斷提高，當(dāng)溫度達(dá)到90℃時(shí)達(dá)到最大，之后隨著溫度的升高，茶多酚的提取率反而下降。溫度會(huì)加快茶多酚的提取速率，在一定范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，提取時(shí)溶劑推動(dòng)力加強(qiáng)，從而使茶多酚從茶梗中溶出擴(kuò)散到水中的速度加快,使其提取率增大，所以在一定范圍內(nèi)，浸提溫度的升高加快茶多酚的提取。當(dāng)溫度達(dá)到90℃時(shí)，已經(jīng)達(dá)到的溶解度的高峰，溫度在升高，反而使茶多酚被氧化降解,在高溫下不能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的存在，從而降低茶多酚的提取率。因此選取70℃、80℃、90℃作為正交實(shí)驗(yàn)的三個(gè)水平。

圖2 浸提溫度對(duì)茶多酚浸提含量的影響

2.4 浸提時(shí)間對(duì)茶多酚含量的影響

該實(shí)驗(yàn)比較了不同時(shí)間對(duì)茶多酚提取率的影響，從圖3可以看出：20-40min內(nèi)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，茶多酚提取率增加，在40min時(shí)達(dá)到最大值。在50min-60min內(nèi)，茶多酚含量趨于平衡。隨著時(shí)間的增加，水溶液中的茶多酚含量較高，茶梗中的其他成分也隨之浸提出來(lái)，不利于茶多酚的浸提；同時(shí)，茶多酚的熱穩(wěn)定性差，長(zhǎng)時(shí)間在高溫環(huán)境中，容易被氧化分解，從而降低其含量。時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，降低了浸提效率，時(shí)間過(guò)短，茶梗浸提不充分，造成原料浪費(fèi)；因此選取30min、40min、50min作為正交實(shí)驗(yàn)的三個(gè)水平。

圖3 提取時(shí)間對(duì)茶多酚含量的影響

2.5 茶梗粒徑對(duì)茶多酚含量的影響

圖4 茶梗粒徑對(duì)茶多酚浸提含量的影響

該實(shí)驗(yàn)比較了不同茶梗粒徑對(duì)茶多酚提取率的影響。由圖3可知：在16目-100目范圍時(shí)，隨著茶梗粒徑的不斷減小，茶梗中茶多酚的含量不斷增加。在過(guò)篩目數(shù)為100時(shí)，提取率達(dá)到最大值。在100目-200目時(shí)，茶多酚含量隨著茶梗粒徑的減小而增加。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是：一定范圍內(nèi)，茶梗粒徑減小，其溶劑與茶梗的接觸面積增大，從而增大茶多酚的提取率。當(dāng)粒徑大小達(dá)到一定范圍時(shí)，茶多酚已可以較完全地溶出，再減小粒徑對(duì)茶多酚含量幾乎不產(chǎn)生影響。同時(shí)粒徑過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致茶梗中果膠等雜質(zhì)大量溶出，從而增加了茶湯的粘稠度，使可溶性物質(zhì)不易溶出，從而加大了后續(xù)加工工藝如過(guò)濾的困難性。因此選取過(guò)篩孔數(shù)為80目、100目、140目作為正交試驗(yàn)的三個(gè)水平。

2.6 正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果

表3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及結(jié)果分析

由表3的極差值可知，四個(gè)因素對(duì)茶多酚的提取率影響順序?yàn)椋簻囟龋˙）〉料液比（C）〉時(shí)間（A）〉過(guò)篩孔徑（D），即溫度對(duì)茶多酚的浸提取率影響最大，其次料液比、時(shí)間，過(guò)篩目數(shù)對(duì)茶多酚的提取率影響最小。從k值大小可知，茶多酚提取的最佳優(yōu)化組合為A2B3C3D2即：提取時(shí)間30min，溫度為90℃，料液比為 1：60，過(guò)篩孔徑為100目。通過(guò)重復(fù)性試驗(yàn)驗(yàn)證了最佳工藝條件下的茶多酚的提取率為8.682%。

2 結(jié)論

本文對(duì)茶梗中營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行分析，得出茶梗中的水分含量為9.57%，蛋白質(zhì)含量為8.15%，粗灰分含量為3.14%，粗脂肪含量為1.85%，粗纖維含量為37.39%，茶多酚含量為8.07%，茶多糖含量為1.10%。茶梗富含粗纖維、粗蛋白、茶多酚，是可利用資源。

水提法提取鐵觀音茶梗中茶多酚含量，對(duì)其提取工藝進(jìn)行了研究，選取料液比、浸提溫度、浸提時(shí)間、過(guò)篩目數(shù)四個(gè)單因素進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)選取三個(gè)水平做正交試驗(yàn)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析得出影響茶多酚提取率的主次順序依次為：溫度（B）〉料液比（C）〉時(shí)間（A）〉過(guò)篩孔徑（D），即溫度對(duì)茶多酚的浸提取率影響最大，其次料液比、時(shí)間，過(guò)篩目數(shù)對(duì)茶多酚的提取率影響最小。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)得出茶多酚提取的最佳工藝為：提取時(shí)間30min，溫度為90℃，料液比為1∶60，過(guò)篩孔徑為100目。通過(guò)重復(fù)性試驗(yàn)驗(yàn)證了最佳工藝條件下的茶多酚的提取率為8.682%。

福建安溪鐵觀音每年都會(huì)產(chǎn)生大量的茶梗，這些茶梗都會(huì)被丟棄，因此造成資源浪費(fèi)，本文以鐵觀音茶梗為研究對(duì)象來(lái)考察不同提取工藝對(duì)茶梗中的茶多酚含量的影響，得到最佳提取工藝，為后續(xù)茶梗中的茶多酚的應(yīng)用提供理論依據(jù)。