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茶叶中茶多酚复合酶辅助微波技术提取的工艺优化

时间:2014/9/26 14:27:17来源:陕西现代农业科技网点击:2142
      摘要:采用复合酶辅助微波技术提取茶叶中的茶多酚,优化提取工艺。结果表明,复合酶解工艺的纤维素酶用量为原料干物质重量的1%,果胶酶用量为原料干物质重量的0.5%,置于恒温60℃条件下,酶解30min;微波提取工艺以去离子水为提取溶剂,微波进料泵频率9Hz,提取功率36kW,物料比为1∶10(mm),提取1次,茶多酚的平均得率为25.19%。与其他提取方法相比,该法快捷、环保、选择性。

  关键词:复合酶;微波;茶叶;茶多酚

  茶多酚(Teapolyphenols,简称TP)又名茶单宁、茶鞣质,是茶叶中所含有的一类多羟基酚类化合物的总称,约占茶叶干重的20%~35%,其主体成分为儿茶素类化合物,约占茶多酚总量的65%~80%。茶多酚是一种新型的天然抗氧化剂,具有较的杀菌和清除活性氧自由基的作用,在食品、医药、日用化工等域均具有重要的应用。目前,对于茶多酚的提取工艺研究,有采用酶法提取,也有采用微波技术提取,但利用复合酶辅助微波法从茶叶中提取茶多酚的研究还鲜见报道。本试验探讨采用复合酶辅助微波技术提取茶叶中茶多酚的工艺条件,旨在为制定经济的茶多酚制备工艺提供参考。

  1材料与方法

  1.1材料、试剂与仪器

  茶叶(市售一级信阳毛尖,粉碎至40目,备用);纤维素酶(10000U/g)、果胶酶(30000U/g)(河南金润食品有限公司);95%食用乙醇(武汉市长江化工公司);硫酸亚铁、酒石酸钾钠、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、乙酸乙酯等均为分析纯;水为去离子水。

  WCD30S-02型微波萃取设备(南京三乐微波技术发展有限公司);pHS-3C型精密pH计(上海精密科学仪器有限公司);HH-6型数显恒温水浴锅(常州澳华仪器有限公司);UV-1601型紫外可见分光光度计(日本岛津仪器有限公司);CP323S-OCE型电子天平(德国赛多利斯科学仪器有限公司),RE-52A型旋转蒸发皿(上海亚荣生化仪器厂)。

  1.2方法

  1.2.1复合酶解条件与方法取备用的茶叶粉与适量去离子水混合,在不同条件下进行恒温酶解,根据前期单因素试验得到的适宜纤维素酶添加量为0.6%、果胶酶添加量为0.3%、酶解60min、酶解温度50℃的试验结果,选取纤维素酶和果胶酶的不同加酶量、酶解时间、酶解温度为考察因素,各取3个水平,并对酶解物进行微波提取,以茶多酚得率为考察指标,进行L9(34)正交试验,试验因素与水平见表1。

  1.2.2微波提取条件与方法复合酶解条件反应结束后,升温至85℃灭酶,然后以去离子水为提取溶剂,进行微波辅助提取。根据前期单因素试验得到的适宜进料泵频率为12Hz、微波功率30kW、物料比1∶15(mm)、提取2次的试验结果,茶多酚得率主要受进料泵频率、微波功率、物料比、提取次数4个因素交叉影响。为了全面考虑这4个因素的影响,设计了L9(34)正交试验,选择进料泵频率、微波功率、物料比、提取次数为考察因素,各取3个水平,微波提取正交试验的因素和水平见表2。

  1.2.3茶多酚含量的测定试样制备方法[6]:按GB8303—87《茶磨碎试样的制备及其干物质含量测定》的规定,制备试样。

  茶多酚得率的测定方法[7]:酒石酸亚铁比色法。茶叶中茶多酚的得率,以干态质量百分率表示,按以下公式计算:

  茶多酚得率=■×■×100%

  式中:L1为试液的总量(mL);L2为测定时的用液量(mL);M为试样的重量(g);m为试样干物质含量百分率(%);A为试样的吸光度;1.957为用10mm比色杯,当吸光度等于0.50时,每毫升茶汤中含茶多酚相当于1.957mg。

  2结果与分析

  2.1复合酶解正交试验结果

  复合酶解正交试验结果如表3所示,方差分析结果如表4所示。由表3、表4可知,4个因素均为不显著因素,各因素对茶多酚得率的影响由大到小的次序是D、A、B、C,即酶解温度对茶多酚得率的影响大,纤维素酶和果胶酶次之,酶解时间对其影响较小。从节约时间和减少能耗的角度考虑,选择纤维素酶用量为原料干物质重量的1.0%,果胶酶用量为原料干物质重量的0.5%,置于恒温60℃条件下酶解30min,优化复合酶解工艺为A3B3C1D3。按优化工艺条件进行验证试验,2次试验所得茶多酚的平均得率为24.57%,结果较为理想,说明该工艺稳定、可行。

  2.2微波提取正交试验结果

  微波提取正交试验结果如表5所示,方差分析结果如表6所示。由表5、表6可知,微波功率对茶多酚得率有显著影响,各因素对结果的影响由大到小的次序是B、D、C、A,即微波功率对茶多酚得率的影响大。从节约时间和减少能耗的角度综合考虑,选择进料泵频率9Hz,微波提取功率36kW,物料比为1∶10,提取1次,优化后微波提取工艺为A1B3C1D1。按优化工艺条件进行验证试验,2次试验所得茶多酚的平均得率为25.19%,结果较为理想,说明该工艺稳定、可行。

  3不同提取方法对茶多酚得率的影响

  3.1复合酶提取茶叶中茶多酚

  按照“1.2.1”的方法,对茶叶进行复合酶解,然后加入10倍的去离子水,回流提取2次,每次2h,制备供试液,测定其得率为21.52%。

  3.2回流法提取茶叶中茶多酚

  准确称取一定量的茶叶原料,加入10倍的去离子水,回流提取2次,每次2h,制备供试液,测定茶多酚得率为12.13%。

  3.3微波法提取茶叶中茶多酚

  准确称取一定量的茶叶原料,加入10倍的去离子水,设定进料泵频率为9Hz,微波提取功率36kW,提取1次,制备供试液,测定茶多酚得率为17.46%。

  4小结

  复合酶辅助微波技术提取茶叶中茶多酚的工艺条件为:纤维素酶用量为原料干物质重量的1%,果胶酶用量为原料干物质重量的0.5%,置于恒温60℃条件下酶解30min,然后以去离子水为提取溶剂,设定微波进料泵频率9Hz,微波提取功率36kW,物料比为1∶10,提取1次,茶多酚的平均得率可达25.19%,比其他提取方法得率高3.67~13.06个百分点。

  用复合酶辅助微波技术提取茶叶中茶多酚,不仅条件温和、环保、效率高,而且提取物中有效物质含量高,提取物外观状态较好,对茶叶行业的产品深加工技术具有一定的参考意义。

 

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