超聲波對茶葉主要化學成分浸提效果的研究

董紅霞

（萊蕪職業(yè)技術學院，山東濟南 271199）

引 言

自古以來，茶葉就深受古代文人墨客的喜愛。茶葉具有非常悠久的發(fā)展歷史，而茶飲料更是具有健康、天然的特點，這使其在現(xiàn)代社會中成為一大主流產(chǎn)品。不過，因茶飲料受到茶葉物理特性以及生產(chǎn)工藝的限制，這使得茶飲料在生產(chǎn)過程中仍舊有一些質(zhì)量問題需要解決，如茶飲料中存在沉淀或色變等，這些質(zhì)量問題的出現(xiàn)，都給茶飲料工業(yè)的發(fā)展帶來了一定的阻礙。在茶葉產(chǎn)品生產(chǎn)工藝中，浸提工藝直接對茶葉產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生著直接影響。現(xiàn)階段，大多數(shù)廠家在對茶飲料進行浸提時，主要是以高溫浸提為主，但在高溫浸提過程中卻容易造成茶湯渾濁或變色。而低溫浸提雖然可使茶湯的湯色與香氣得到有效保存，保留茶葉產(chǎn)品的原味，但卻難以滿足現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)要求。超聲波浸提技術的出現(xiàn)，使其在生物活性成分提取方面具有顯著的優(yōu)勢，其相比于以往的溶劑抽提法，可使提取率得以大幅提高。而在本文研究中，便嘗試在茶飲料的浸提過程中采用超聲波來進行浸提，以此分析該工藝給茶葉中主要化學成分的浸出影響。

1 供試原料與研究方法

1.1 供試原料

本文以綠茶作為供試原料，綠茶采摘于安徽某一茶廠的茶田中，通過對采摘的綠茶進行粉碎，并對其進行過篩，可將其劃分成三個類別，分別是24、24-40、40-60目。

1.2 儀器設備

本文所采用的儀器設備主要有微波爐、超聲波儀、高效液相色譜儀、圓筒式不銹鋼過濾器、紫外可見分光光度計、電子天平以及混合纖維素酯微孔濾膜。

1.3 研究方法

本文所采用的研究方法分別為全量浸提法、常規(guī)浸提法以及超聲波浸提法。其中，在應用全量浸提法時，需對供試樣品進行稱取，稱取重量為三克，然后將樣品放在一個容量為500ml的三角瓶內(nèi)，將450ml的沸水倒入其中，使樣品能夠通過沸水浴實現(xiàn)45分鐘的浸提，在浸提過程中，搖晃頻率為10min/次，并趁熱抽濾，通過熱水來對殘渣進行兩至三次的洗滌，將濾液在容量瓶內(nèi)進行合并，待濾液冷卻后將其定容為500ml，以便于對其進行感官評價以及主要化學成分的分析。在應用常規(guī)浸提法時，將經(jīng)過24目篩分后的茶葉樣品利用電子天平稱重三克，對茶水的配比保持在1：100（w/v），將茶水的水溫控制在85℃，在經(jīng)過一刻鐘的浸提后，趁熱抽濾，對殘渣則用熱水進行兩至三次的洗滌，然后將濾液在容量瓶內(nèi)合并，待濾液冷卻后將容量定容到500ml，采取相應的感官評價與主要化學成分的分析。在應用超聲波浸提法時，將經(jīng)過24目篩分后的茶葉樣品利用電子天平稱重三克，對茶水的配比保持在1：100（w/v），在常溫下采取正交試驗的方式來開展微波浸提，然后趁熱抽濾，通過熱水對殘渣進行兩至三次的洗滌，然后將濾液在容量瓶內(nèi)合并，待濾液冷卻后將容量定容到500ml，采取相應的感官評價與主要化學成分的分析。如表1所示為超聲波浸提工藝中的正交試驗設計。

表1 超聲波浸提工藝中的正交試驗設計

1.4 分析方法

本文所采用的分析方法主要是對茶葉中的化學成分及其兒茶素組分進行分析，在分析茶葉中的主要化學成分時，通過酒石酸鐵比色法來對茶多酚含量進行測定，而對氨基酸的含量進行測定時則通過茚三酮比色法，對咖啡堿含量的測量則采用紫外分光光度法，對茶飲料中的果膠含量進行測定時采用果膠酸鈣重量法，對蛋白質(zhì)含量的測定則采用紫外分光光度法。在對茶飲料中的兒茶素組分進行分析時，利用高效液相色譜儀、Nucleosil ODS 3μm（100×4.6 mm）色譜柱；流動相：A相2%乙酸，B相乙腈，其中，20min內(nèi)A相的線性從92%變化為82.7，經(jīng)測定流速為每分鐘1.2ml，波長則為280納米，進樣量則為5μL。

2 研究結果及分析

2.1 浸提條件的最優(yōu)化確定

在本文研究中，主要是通過正交試驗來確定超聲波浸提工藝的最佳浸提條件，只有確保超聲波浸提工藝條件的最優(yōu)化，才能使該工藝取得最佳的浸提效果。在正交試驗中，超聲波浸提工藝是利用超聲波在傳播過程中的劇烈震動與空化作用，以此提取茶葉中的主要化學成分。相比于以往的提取工藝來說，超聲波浸提工藝的浸取時間更短，而且不需要進行加熱，在浸取效率上也保持著較高水平。此外，通過超聲波提取，不會產(chǎn)生任何化學反應，這使得其能夠有效保證材料的原有性質(zhì)不會發(fā)生變化。在本文中，為了驗證超聲波浸提工藝在應用過程中所取得的浸提效果，需要對浸提茶湯內(nèi)含有的主要化學成分進行測定，同時為了提高準確性，還要在測定其主要化學成分的基礎上，開展相應的感官評價與極差分析，以此確定超聲波浸提工藝的最佳條件，即最佳功率為250W，水溫為60℃，浸提時間為40min時所取得的浸提效果最好。

2.2 浸提工藝的影響分析

2.2.1 浸提工藝對茶葉主要化學成分的浸出效果影響

為了使供試原料的經(jīng)濟價值得以最大化發(fā)揮，并縮短浸提時間，一直以來，人們在對茶飲料進行浸提時，主要是采用高溫浸取工藝，而該工藝的水溫需要至少保持在85℃以上。雖然該工藝可使原料內(nèi)的有效成分得以有效浸出，但在此過程中卻會使茶葉內(nèi)的香氣成分得以大量揮發(fā)，并且還會浸出渾濁的物質(zhì)，從而造成茶湯渾濁，這勢必會降低茶飲料的品質(zhì)。在茶飲品中，氨基酸、茶多酚以及咖啡堿等是其主要成分，這三種主要成分能否得到合理的協(xié)調(diào)，對茶飲品的滋味有著重要影響，其中，茶湯收斂性及其濃度是由茶多酚含量所決定的，而其鮮爽度則由氨基酸的含量所決定。在本文中，通過分析和對比常規(guī)浸提工藝與超聲波浸提工藝對茶葉中主要化學成分的浸出效果，可以發(fā)現(xiàn)超聲波浸提工藝的浸提效果與其他常規(guī)浸提工藝是非常接近的。相比于全量浸提法，超聲波浸提工藝對茶多酚的浸提率要占到其86.26%，對咖啡堿的浸提率占到88.02%，對氨基酸的浸提率則占到93.78%。而常規(guī)浸提工藝對茶多酚的浸提率要占到其83.87%，對咖啡堿的浸提率占到82.93%，對氨基酸的浸提率則占到87.05%。由此可見，對于常規(guī)浸提工藝來說，超聲波浸提工藝對茶葉中的咖啡堿、氨基酸以及茶多酚的浸提效果要更加明顯。

在茶飲料中，之所以其茶湯混濁，有很大原因是果膠物質(zhì)與蛋白質(zhì)所引起的，而對果膠物質(zhì)與蛋白質(zhì)的浸提效果通常受到溫度的影響。在本文中，分別采用常規(guī)浸提工藝與超聲波浸提工藝，然后測定兩種工藝下茶湯內(nèi)的果膠物質(zhì)與蛋白質(zhì)含量。測定結果表明，水溫控制在85℃以下的常規(guī)浸提工藝中，通過15min的浸提后，其對蛋白質(zhì)的浸出率占到全量浸提法的76.71%，而對果膠的浸出率則占到全量浸提法的51.33%。采用水溫在60℃以下的超聲波浸工藝，在經(jīng)過40min的浸提后，超聲波浸提工藝對蛋白質(zhì)的浸出率占到全量浸提法的64.38%，而對果膠的浸出率則占到全量浸提法的41.33%。由此可見，采用超聲波浸提法能夠顯著抑制果膠與蛋白質(zhì)的浸出，從而減少茶飲料中的茶湯混濁、變色與沉淀問題，使茶飲料得以保持穩(wěn)定的品質(zhì)。

2.2.2 浸提工藝對兒茶素組分的浸出效果影響

在茶飲料中，其茶湯濃度及收斂性主要是由茶多酚濃度所決定的，而在茶多酚中則有70%屬于兒茶素類物質(zhì)，對于兒茶素物質(zhì)來說，其主要包括酯型與非酯型兩種，其物質(zhì)含量的高低直接影響到茶湯的滋味。在本文中分別采用常規(guī)浸提工藝、全量浸提工藝以及超聲波浸提工藝，以此對比分析這三種工藝對茶湯兒茶素組分的浸取效果，采用HPLC分析方法來實現(xiàn)。研究結果表明，上述三種不同的浸提工藝所取得的浸提效果有著很明顯的不同。其中，在HPLC分析圖譜中可以發(fā)現(xiàn)，全量浸提工藝在應用過程中其圖譜存在一未知峰，通過相關文獻進行推斷可知，該未知峰主要是由沒食子兒茶素中的沒食子酸酯，即GCG所引起的，這是因為全量浸提工藝在對茶湯進行長時間的高溫浸提時，會造成EGCG結構發(fā)生轉變，從而使部分EGCG轉變?yōu)镚CG，這也直接證明了其他學者所得出的研究結果的正確性。而在超聲波浸提工藝中，其相比于常規(guī)的浸提工藝來說，對EGCG、ECG、EC以及EGC這四種兒茶素組分的浸提效果要更加明顯，并且還會生成部分DLC組分，這與超聲波浸提工藝在應用過程中的聲波振動及其空化作用有著密切的關系。

3 研究結論

在本研究中，通過分析超聲波浸提工藝對茶湯主要化學成分的浸提效果，并采取極差分析方法，同時通過感官評價來得出結果。從而確定出超聲波浸提工藝的最佳工藝條件，即功率保持在250W，茶湯溫度控制在60℃，經(jīng)過40min的浸提后可取得最佳的浸出效果。此外，相比于常規(guī)的浸提工藝來說，采用超聲波浸提工藝來對茶葉中的咖啡堿、茶多酚以及氨基酸進行浸提，其所取得的浸提效果基本與常規(guī)浸提工藝相接近，更為重要的是，通過超聲波浸提工藝，能夠有效抑制茶湯中果膠與蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)的浸出，從而有效減少了茶飲品的混濁、變色與沉淀現(xiàn)象，大大提高了茶飲品的品質(zhì)。最后，相比于常規(guī)的浸提工藝來說，采用超聲波浸提工藝更適用于對茶湯中兒茶素組分的浸出，浸提效果更加明顯，這可顯著改善茶湯的滋味，使茶飲品能夠受到更多消費者的歡迎。

4 結語

總而言之，超聲波浸提工藝相比于以往的高溫浸提工藝而言，其除了能夠?qū)Σ枞~進行常溫條件下的浸提以外，在浸提效率上也保持較高的水平，而且由于茶湯溫度不高，因此可減少茶湯香氣的揮發(fā)，從而降低了對茶湯香氣與色澤的影響。并且，利用超聲波浸提工藝，還能有效抑制茶湯中果膠與蛋白質(zhì)等分子較大物質(zhì)的浸出，進而減少了茶湯的混濁、變色與沉淀現(xiàn)象，大大提高了茶飲品的品質(zhì)。由此可見，超聲波浸提工藝是非常適用于對茶葉中主要化學物質(zhì)的浸提，在茶葉產(chǎn)品中具有非常廣闊的應用前景。