茶梗中營養成分及茶多酚提取工藝的研究

李 楊 ，何 勇 ，林銀娜

（1.漳州科技職業學院 食品科技學院，福建漳州 363200；2.漳州天康檢測技術有限公司，福建漳州 363200）

茶多酚，又稱茶單寧，簡稱TP，大量存在于茶葉中。其結構中有酚性羥基，因此易發生氧化、聚合、縮合等反應，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80年代開始，茶多酚已在食品保鮮[2]、醫藥[3]、化妝品[4-5]等方面得到了廣泛的應用。

茶葉在加工生產過程中，會產生廢棄物，如茶梗、茶渣等。茶梗中含有茶多酚、茶氨酸等活性物質，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。若可以對茶梗中的茶多酚進行提取并加工利用，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%。

本文對茶梗中營養成分進行分析，對茶梗中茶多酚的提取工藝進行研究，研究料液比、浸提溫度、提取時間、茶梗粒徑四個因素對茶多酚含量的影響，并進行正交實驗，得出茶多酚提取的最佳工藝，為后續茶梗中茶多酚提取物在飲料中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

鐵觀音茶梗（購于安溪縣茶園）；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 儀器與設備

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

1.3 方法

1.3.1 一般營養成分含量的測定方法

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

1.3.2 茶梗中總茶多酚的含量的測定[15]

準確吸取茶梗浸提液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540nm處測吸光度（A）。

1.3.3 料液比對茶多酚提取率的影響

準確稱取3g（精確至±0.1 mg）粉碎過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 溫度對茶多酚提取率的影響

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

1.3.5 時間對茶多酚提取率的影響

準確稱取3g（精確至±0.1 mg）粉碎過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 茶梗粒徑對茶多酚提取率的影響

準確稱取3g（精確至±0.1 mg）粉碎過分別過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 正交試驗設計

根據上述單因素試驗結果，選用L9（34）正交實驗表設計實驗，選取料液比（A）1∶40、1∶50、1∶60；溫度（B）70℃、80℃、90℃；時間（C）20min、30min、40min；茶梗粒徑（D）80目、100目、140目四個因素的 3個最佳水平來建立正交因素水平表，以茶多酚含量為評價指標，確定茶多酚提取的最佳工藝。

2 結果與分析

2.1 茶梗中一般營養成分的分析

本文對茶梗中的水分、粗灰分、蛋白質、脂肪、粗纖維、粗多糖、茶多酚等一般成分進行分析檢測，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，膳食纖維是現代健康飲食不可缺少的一部分，可以促進消化，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，保護人身體健康；以上結果表明，茶梗富含粗纖維，茶多酚、茶氨酸等營養成分，是一種可以利用的資源。

表1 茶梗中一般營養成分檢測結果（n=3）

2.2 料液比對茶多酚含量的影響

圖1 液料比對茶多酚浸提含量的影響

該實驗比較了不同料液比對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范圍內時，茶多酚的含量基本恒定。這是因為溶劑用量達到一定比例時茶梗中的的茶多酚已經基本提取出，即使增加水的用量，提取率提高的幅度會隨著料液比的增大而減小，還給后續的提取工藝增加難度。因此選取料液比為 1：40、1：50、1：60作為正交試驗的三個水平。

2.3 浸提溫度對茶多酚含量的影響

該實驗比較了不同溫度對茶梗中茶多酚提取率的影響，由圖2可知：當溫度在50℃-90℃之間時，隨著溫度的升高，茶多酚的提取率不斷提高，當溫度達到90℃時達到最大，之后隨著溫度的升高，茶多酚的提取率反而下降。溫度會加快茶多酚的提取速率，在一定范圍內，隨著溫度的升高，提取時溶劑推動力加強，從而使茶多酚從茶梗中溶出擴散到水中的速度加快,使其提取率增大，所以在一定范圍內，浸提溫度的升高加快茶多酚的提取。當溫度達到90℃時，已經達到的溶解度的高峰，溫度在升高，反而使茶多酚被氧化降解,在高溫下不能長時間穩定的存在，從而降低茶多酚的提取率。因此選取70℃、80℃、90℃作為正交實驗的三個水平。

圖2 浸提溫度對茶多酚浸提含量的影響

2.4 浸提時間對茶多酚含量的影響

該實驗比較了不同時間對茶多酚提取率的影響，從圖3可以看出：20-40min內，隨著時間的延長，茶多酚提取率增加，在40min時達到最大值。在50min-60min內，茶多酚含量趨于平衡。隨著時間的增加，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，不利于茶多酚的浸提；同時，茶多酚的熱穩定性差，長時間在高溫環境中，容易被氧化分解，從而降低其含量。時間過長，降低了浸提效率，時間過短，茶梗浸提不充分，造成原料浪費；因此選取30min、40min、50min作為正交實驗的三個水平。

圖3 提取時間對茶多酚含量的影響

2.5 茶梗粒徑對茶多酚含量的影響

圖4 茶梗粒徑對茶多酚浸提含量的影響

該實驗比較了不同茶梗粒徑對茶多酚提取率的影響。由圖3可知：在16目-100目范圍時，隨著茶梗粒徑的不斷減小，茶梗中茶多酚的含量不斷增加。在過篩目數為100時，提取率達到最大值。在100目-200目時，茶多酚含量隨著茶梗粒徑的減小而增加。導致這種現象的原因是：一定范圍內，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。當粒徑大小達到一定范圍時，茶多酚已可以較完全地溶出，再減小粒徑對茶多酚含量幾乎不產生影響。同時粒徑過小，會導致茶梗中果膠等雜質大量溶出，從而增加了茶湯的粘稠度，使可溶性物質不易溶出，從而加大了后續加工工藝如過濾的困難性。因此選取過篩孔數為80目、100目、140目作為正交試驗的三個水平。

2.6 正交設計試驗結果

表3 正交實驗結果以及結果分析

由表3的極差值可知，四個因素對茶多酚的提取率影響順序為：溫度（B）〉料液比（C）〉時間（A）〉過篩孔徑（D），即溫度對茶多酚的浸提取率影響最大，其次料液比、時間，過篩目數對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化組合為A2B3C3D2即：提取時間30min，溫度為90℃，料液比為 1：60，過篩孔徑為100目。通過重復性試驗驗證了最佳工藝條件下的茶多酚的提取率為8.682%。

2 結論

本文對茶梗中營養成分進行分析，得出茶梗中的水分含量為9.57%，蛋白質含量為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，對其提取工藝進行了研究，選取料液比、浸提溫度、浸提時間、過篩目數四個單因素進行單因素實驗，根據單因素實驗選取三個水平做正交試驗，對結果進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）〉時間（A）〉過篩孔徑（D），即溫度對茶多酚的浸提取率影響最大，其次料液比、時間，過篩目數對茶多酚的提取率影響最小。通過正交實驗得出茶多酚提取的最佳工藝為：提取時間30min，溫度為90℃，料液比為1∶60，過篩孔徑為100目。通過重復性試驗驗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產生大量的茶梗，這些茶梗都會被丟棄，因此造成資源浪費，本文以鐵觀音茶梗為研究對象來考察不同提取工藝對茶梗中的茶多酚含量的影響，得到最佳提取工藝，為后續茶梗中的茶多酚的應用提供理論依據。