茶末水溶性膳食纤维碱法提取工艺及品质分析*

王明元，王丽娟

(华侨大学生物工程与技术系，福建厦门，361021)

茶末水溶性膳食纤维碱法提取工艺及品质分析*

王明元，王丽娟

(华侨大学生物工程与技术系，福建厦门，361021)

采用碱法提取茶末水溶性膳食纤维(soluble dietary fibre，SDF)，研究提取SDF的工艺以及茶末SDF的品质特性。结果表明，碱法提取SDF的适宜工艺为:NaOH的质量分数为8%，提取温度为90℃，提取时间为75 min。影响SDF提取的因素依次是温度，碱浓度与时间。SDF在pH值2.0时NO2－的吸附量达到19.70 μmol/g，显著高于pH值7.0的吸附量(15.83 μmol/g)。SDF在pH值7.0时对胆固醇的吸附量为82.09 g/g，高于pH值2.0下的吸附量71.28 g/g。

茶末，可溶性膳食纤维，提取

膳食纤维(dietary fiber，DF)是一种不能被人体消化的碳水化合物，以能否溶解于水中可分为2个基本类型:不溶性膳食纤维(insolubledietary fiber，IDF)与水溶性膳食纤维(solubledietary fiber，SDF)。常见食物大麦、豆类、甘薯、胡萝卜、柑橘、亚麻、燕麦糠等都含有丰富的SDF，SDF可减缓消化速度和促进排泄，提高人体免疫能力，促进有毒物质的排出，调控血糖和胆固醇含量，改善糖尿病患者胰岛素水平和三酸甘油脂［1－6］。随着生活水平的提高，膳食纤维食品越来越引起人们的关注，同时，膳食纤维产品的原料开发逐步成为现代研究热点［7－9］。

茶末是茶叶在制作挤压，烘焙时脱落下来的粉末，在茶叶生产过程中，大量茶末随之产生，福建省安溪作为铁观音茶的主产地，每年在加工茶叶的过程中所产生的茶末万余吨，价格低廉，缺乏高附加值产品开发。目前，生产上主要采用碱法膳食纤维提取工艺，具有工艺成熟，方法简便的优势。本实验目的是摸索茶末提取膳食纤维的工艺，为茶末废物利用，提高附加值提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设备

试验材料为安溪铁观音茶末，由安溪兴誉茶叶发展有限公司提供。

台式离心机(TDL-5-A)，上海安亭科学仪器厂;电热恒温水槽(DK-8D)，上海精密实验设备有限公司;电热恒温鼓风干燥箱(DGG-9000)，上海森信实验仪器有限公司;可见分光光度计(V-1200)，上海美普达仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 茶末SDF提取工艺

试验方法参考胡叶碧［10］，并做相关改良。茶末经粉碎过筛，加入NaOH溶液碱解;经离心，取上清液，调节pH值，加入无水乙醇沉淀，离心后取沉淀干燥即得茶末SDF，作为分析品质备用。

1.2.2 茶末SDF提取条件的单因素设计

分别以碱液浓度(2%、4%、6%、8%、10%、12%)、温度(30、45、60、75、90、100℃)和时间(30、45、60、75、90、100、120 min)进行单因素试验，研究SDF提取因素对提取率的影响。

1.2.3 茶末SDF提取的正交优化

在以上单因素试验的基础上，选择碱液浓度、提取温度和时间三个因素，采用正交表L9(33)设计，以SDF提取率为目的指标，优化碱法制备SDF的最佳工艺。

1.2.4 茶末SDF品质测定

本试验设置吸附环境为pH值2.0和pH值7.0，分别模拟小肠和胃环境［11］，测定茶末SDF品质。茶末SDF对NO2－吸附能力测定采用李来好等［12］的方法，对胆固醇吸附能力测定则采用胡国华等［13］的方法。

所有数据运用SAS软件ANOVA过程进行处理组合间的差异性检验，对不同处理组合采用LSD法作多重比较。

2 结果与分析

2.1 NaOH浓度和提取温度对SDF提取率的影响

NaOH浓度对茶末SDF提取率的影响见图1。从图1中可以看出，茶末SDF的提取率在NaOH浓度在2% ～8%时，随着碱液浓度的提高而增加，在碱液浓度为8%时茶末SDF提取率最高，达到0.208 1 g/g;随着碱液浓度的不断提高，茶末SDF的提取率逐步下降;因此，最佳碱液浓度为8%。

从图2可知，温度在30～90℃，茶末SDF提取率随着温度的提高而提高，至温度在90℃时茶末SDF提取率最高，达到0.168 8 g/g;提取温度从90℃上升到105℃过程中，茶末SDF提取率逐步下降，因此，最佳提取温度为90℃。

图1 NaOH浓度对SDF提取的影响

图2 温度对SDF提取的影响

2.2 提取时间对SDF提取率的影响

由图3可得，提取时间在30～75 min，茶末SDF提取率随着提取时间的延长而增加，至75 min时为最高，达到0.205 5 g/g;随之提取时间的增加，茶末SDF的提取率逐步下降，因此，最佳提取时间为75 min。

2.3 正交实验

从表1正交试验可得，茶末SDF提取的最优组合为A3B3C2，又因多重比较结果可知，A3(10%)与A2(8%)、B3(90℃)与 B2(75℃)差异不显著，考虑到成本、效率等因素，故确定碱法制备茶末SDF的最佳工艺为A3B2C2，即NaOH浓度为8%，温度为75℃，提取时间为75 min;影响茶末SDF提取的影响因素主次顺序依次为温度、碱液浓度和提取时间。

图3 提取时间对SDF提取的影响

表1 正交试验结果

2.4 SDF品质分析

2.4.1 茶末SDF粒度分级

茶末SDF粒度分布见表2。从表2可以看出，茶末SDF粒度分布范围最广的区段位于120目以下，占总重量的28.80%，其次位于120～140目和140～160目，分别占21.05%和20.73%，因此，茶末 SDF颗粒大小主要集中在160目以下，占总重量的70.58%;在160～200目以及过200目的SDF只有11.89%和17.53%。

表2 茶末SDF粒度分布

2.4.2 SDF对不同pH值下NO2－的吸附能力

从图4、图5可知，茶末SDF对NO2－的吸附能力受pH值的影响较明显，不同大小微粒的SDF均表现出在pH值2.0下对NO2－的吸附量高于pH值7.0下的吸附量，这说明茶末SDF在肠道内的吸附能力大于胃内的吸附能力;且在0～120 min内，茶末SDF对不同pH值下NO2－的吸附量随着时间的增加而缓慢增加;差别在于，pH值2.0下SDF对NO2－的吸附量在120～240 min间随着时间的增加而急速上升，最大吸附量达到19.70 μmol/g;而pH值7.0下SDF对NO2－的吸附量在120～240 min间随着时间的增加趋于饱和，最大值达到15.83 μmol/g。不同粒度SDF对pH值2.0和pH值7.0下NO2－的吸附能力表现基本一致，即吸附量由大到小为:200目以上＞160～200目＞140～160目＞120～140目＞120目以下。

图4 pH值2时SDF对NO2－的吸附量

图5 pH值7时SDF对NO2－的吸附量

2.4.3 SDF对不同pH值下胆固醇的吸附能力

不同粒度SDF对胆固醇的吸附能力见图6。从图6中可知，不同pH值下SDF对胆固醇的吸附存在差异，不同粒度SDF对pH值7.0下胆固醇的吸附量显著高于pH值2.0的，说明茶末SDF在肠道中的吸附能力强于胃中的;不同粒度SDF对胆固醇的吸附量随着粒度的变小而增加，即不同pH值下SDF对胆固醇的吸附量表现为:200目以上＞160～200目＞140～160目＞120～140目＞120目以下，但同一pH值下，不同粒度SDF对胆固醇的吸附量差异不显著;过200目的SDF在pH值2.0和pH值7.0下对胆固醇的吸附量达到最大值，分别为71.28和82.09 g/g。

图6 不同粒度SDF对胆固醇的吸附能力

3 结论

(1)影响茶末SDF碱法提取因素的主次顺序依次为:温度、碱液浓度、提取时间;最佳提取工艺为，碱液浓度为8%、温度75℃，提取时间75 min。

(2)SDF对NO2－具有强烈的吸附作用，一定程度上降低NO2－对人体的危害，保护人体的胃肠健康。同时，茶末SDF对NO2－的吸附效果明显强于柑橘等类的［14］。

(3)茶末膳食纤维具有吸附胆固醇的作用，能够降低胆固醇对人体的伤害;在pH值7.0的条件下，SDF对胆固醇的吸附能力比pH值2.0强，这也说明SDF在肠道内的吸附能力大于胃内的吸收能力，与前人研究结果一致［14－15］。

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Analysis of Quality and Extraction of Soluble Dietary Fiber from Tea Dust by Alkali Treatment

Wang Ming-yuan，Wang Li-juan
(Department of Bioengineering and Biotechnology，HuaQiao University，Xiamen 361021，China)

The analysis of quality and extraction of soluble dietary fiber(SDF)from tea dust by alkali treatment were investigated．The results showed that the optimum conditions of extraction were obtained on the basis of single factor and orthogonal test:NaOH concentration 8%，temperature 90℃，time 75 min．The effect of temperature was the most significant，followed by NaOH concentration and time．The amounts of NO2-absorbed by SDF at pH 2.0 were 19.70 μmol/g，significantly higher than that at pH 7.0(15.83 μmol/g)，while the amounts of cholesterol absorbed at pH 2.0 was 71.28 g/g and 82.09 g/g at pH 7.0．The data indicated that the characteristic of SDF extracted from tea dust is perfect，and it will have the potential using in the healthy food products．

tea dust，soluble dietay fiber，quality

博士，讲师。

*华侨大学科研基金资助项目(08BS410)

2011－04－22，改回日期:2011－07－06