甜茶微波浸提工艺初探
2009-11-29周少秋
周少秋
(宁德职业技术学院，福建 福安 355000)
甜茶微波浸提工艺初探
周少秋
(宁德职业技术学院，福建 福安 355000)
研究了微波辅助浸提技术在甜茶(RubussuavissimusS.Lee)深加工中的应用效果，并与常规水浸提取进行了比较。在证实微波辅助浸提在提高产品得率、品质和工效等方面总体上具有明显优势的基础上，对微波强度、浸提时间、茶水比等浸提技术参数进行了优化，筛选出了微波辅助浸提的最佳技术参数，为下一步浓缩和工业化生产打下了基础。
甜茶(RubussuavissimusS.Lee)；浸提；微波；正交实验
甜茶(RubussuavissimusS.Lee)为蔷薇科悬钩子属植物，是一种多年生落叶灌木，不论老叶、嫩叶都甘甜，产区人们长年当茶饮用，故被称为甜茶。甜茶的化学成分主要有甜茶素、多酚类、蛋白质、氨基酸、维生素C、矿物质等物质。甜茶的水解产物中含有18种氨基酸，其中8种为人体必需氨基酸[1～2]。它具有较高的营养和药用价值，民间常用来治疗糖尿病、高血压和肥胖症[3～6]。此外，甜茶还具有清热、润肺、祛痰、止咳、止血、消肿等功效[7]。微波技术是新近发展起来的一种能源技术，因具有加热速度快、可实现物料的表里同时加热、生产节能、易于控制和操作等优点，已被广泛应用于食品加工中的加热与干燥过程[8]。浸提是甜茶等深加工的关键工序之一。本研究探讨了甜茶的微波辅助浸提工艺，并与传统热水浸提进行了比较，结果表明微波辅助浸提可达到高效、节能的效果。
1 材料与方法
1.1 材料
甜茶样品由福建省林业科学研究院提供，茶样粉碎成40目。
1.2 试验方法
先进行单因素试验，筛选出传统热水浸提的各个最佳条件，再采用微波辅助浸提，并与传统热水浸提相比较，最后用正交试验筛选微波辅助浸提的最佳工艺技术参数。
(1)浸提时间对甜茶提取率的影响 准确称取甜茶干品20 g，加入去离子蒸馏水1 000 mL，选取热水温度为80 ℃，分别浸提10、20、30、40、50、60 min。计算各时间下氨基酸和可溶性固形物的浸出率并比较浸提效果。
(2)浸提温度对甜茶提取率的影响 准确称取甜茶干品20 g，加入去离子蒸馏水1 000 mL，选取热水温度为50、60、70、80、90 ℃5个水平，浸提30 min，记录氨基酸和可溶性固形物的浸出率，并比较浸提效果。
(3)茶水比对甜茶提取率的影响 准确称取甜茶干品20 g，加入去离子蒸馏水200、400、600、800、1 000 mL，选取热水温度为80 ℃，浸提30 min，计算各茶水比条件下氨基酸和可溶性固形物的浸出率，并比较浸提效果。
(4)微波辅助浸提对甜茶提取率的影响 根据前期甜茶热水浸提试验优选的状态参数，在茶水比1︰30，温度80 ℃条件下，对预处理后的甜茶浸提30 min。在同等茶水比条件下，进行300 W功率的微波辅助浸提6 min。将两者同样经过粗滤和膜分离超滤，比较提取率。同时，选择甜茶的微波功率、浸提时间、茶水比3个因素，采用L9(34)进行正交试验，设计3次重复，测定甜茶的可溶性固形物含量及其浸提率。
1.3 甜茶可溶性固形物含量和氨基酸总量的测定方法
与绿茶比较，甜茶中茶多酚含量较低，而氨基酸含量远远高于绿茶。所以，本研究以可溶性固形物含量和氨基酸总量为指标比较浸提率。
甜茶可溶性固形物含量的测定：准确配制浓度0.200、0.160、0.212、0.100、0.005、0.000 g/100 mL甜茶溶液，采用分光光度计在440 nm下分别测定光密度值，并用最小二乘法作线性回归，得甜茶浓度X与光密度D的回归方程为：D=4.876 2X+ 0.003 46(γ=0.994 94，γgt;γa.f=0.917)
根据试验所测光密度D，按回归方程计算溶液浓度X，而可溶性固形物总量=X×V(V为甜茶溶液的体积)。
氨基酸总量采用甲醛法[9]测定。
2 结果与分析
2.1 浸提时间对浸提效果的影响
表1 浸提时间对浸提效果的影响Table 1 Influence of extraction time on extraction effect
表2 浸提温度对浸提效果影响Table 2 Influence of extraction temperature on extraction effect
表3 茶水比对浸提率的影响Table 3 Influence of solid-liquid ratio on extraction rate
在一定的茶水比和相同的温度下，不同浸提时间对甜茶浸提效果的影响如表1所示。
由表1可以看出，氨基酸和可溶性固形物随着浸提时间的延长，浸提率也增大。从10 min到30 min，浸提率增大较快，30 min后浸提率趋于平缓。说明到一定时间，在浸提温度和浸提时间不变的情况下，溶液中传质过程达到一个平衡，浸提浓度已趋于稳定，即使浸提时间延长，浸提率趋于稳定。故浸提时间选择30 min为宜。
2.2 浸提温度对甜茶提取率的影响
在同样浸提时间和茶水比情况下，随着浸提温度的升高，浸提率也增大(表2)。当温度升高到一定时，甜茶叶内外溶液的浓度达到平衡，扩散作用达到平衡。所以，温度继续升高，但浸提率趋于稳定。故将浸提温度确定为80 ℃。
2.3 茶水比对甜茶浸提效果的影响
浸提速率除与温度、时间有关外，茶水比也是一个重要的影响因素。从表3可以看出，当茶水比为1︰10，即甜茶溶液浓度较高时，可溶性固形物总量和氨基酸含量都很低。当茶水比为1︰50时浸提率最高，这是因为当茶水比较小时，浸提浓度很快达到平衡，因而影响提取效果。随着茶水比增大，物料内、外溶液的浓度差增大，浸提速率增大，提取率也随着提高，当茶水比为1︰30时浸提率达到一个稳定值。而当茶水比达到一定值后，甜茶叶中的有效成分基本被浸提出来，即使再增大茶水比，浸提率增加也很小。考虑到以后需要浓缩，故选择茶水比为1︰30。
2.4 微波辅助浸提对甜茶提取率的影响
传统热水浸提和微波辅助浸提2种方法的浸提效果比较如表4。
由表4可以看出，微波辅助浸提在浸提时间明显少于热水提取时间的情况下，可溶性固形物总量和氨基酸的提取率均高于传统热水浸提，而且所需时间短。
2.5 微波浸提过程状态参数优选
正交试验考察的3个因素分别用A(微波功率)、B(浸提时间)、C(茶水比)，不考虑因素间的交互作用，方案如表5。正交试验结果见表6，其方差分析结果见表7。
表5 正交试验的因素与水平Table 5 Orthogonal experimental factor and level
表4 2种提取方法比较Table 4 Comparison of two kinds of extraction methods
表6 正交试验结果Table 6 Results of orthogonal experiment
表7 正交试验方差分析Table 7 Variance analysis on orthogonal experiment
注：**表示达到0.01的显著水平，*表示达到0.05的显著水平。
方差结果分析表明，A因素的影响达到极显著水平，B和C因素的影响达到显著水平，得影响因素的主次顺序为A﹥B﹥C，即微波功率﹥提取时间﹥茶水比。其最佳的工艺组合为A2B3C3。即微波功率为300 W，提取时间为8 min，茶水比为1︰30。采用A2B3C3进行最优水平验证试验，重复提取3次，浸提得到甜茶可溶性固形物总量分别为1.312、1.318和1.322，均大于试验设计表中的任何一组，重现性好，说明该工艺稳定可行。
3 小结与讨论
在甜茶浸提工艺中用微波辅助浸提，与传统热水浸提相比较，微波辅助浸提在提高产品得率、品质和工效等方面总体上具有明显优势，达到高效、节能的效果。浸提是甜茶加工速溶粉剂加工的第一道工序，本研究通过对甜茶浸提过程的影响因素进行系统的分析，并着重研究了微波辅助浸提技术的浸提效果。对比试验表明，微波辅助浸提可达到高效、节能的效果。通过正交试验对状态参数优选结果，可供甜茶工业浸提参考。目前速溶茶浸提工业化加工较多采用逆流式浸提方法，在逆流式提取过程中状态参数是否随之变化，如何变化还有待进一步试验分析。
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2009-03-16
周少秋(1965-)，男，福建福安人，工学硕士，讲师，主要从事食品加工工艺研究.
10.3969/j.issn.1673-1409(S).2009.04.017
TS272
A
1673-1409(2009)04-S058-03
