茶叶色素提取工艺研究
2014-10-20陈葵阳陆烨龙
赏 云 陈葵阳 陆烨龙
天然色素的开发和利用,已成为食品业和印染业普遍关注的课题。人们尝试着从各种动植物资源中获取天然色素,探究其各种性能,以解决因合成色素所带来的问题和困惑,并达到绿色环保的要求。
众所周知,中国是茶文化的发源地,我国是茶叶的故乡,有6大茶类,20个产茶省,8000万茶农,主要分布在西南、华南、江南、江北几个地区,是名副其实的产茶大国。茶叶中的色素是一类存在于茶树鲜叶和成品茶中的有色物质,是构成茶叶外形色泽、汤色及叶底色泽的成分,其含量及变化对茶叶品质起着至关重要的作用。利用茶叶来提取色素,资源丰富且成本低廉,另外作为植物染料,茶叶色素不含任何化学物质,无毒无害,不会对人体健康造成任何伤害。本研究以市售廉价红茶为原料,提取茶叶中的色素,以拓展茶叶的使用价值。
1 材料与方法
1.1 实验材料
材料:茶叶(市售红茶),棉、羊毛、丝绸、粘胶等织物。
试剂:甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、苯。
1.2 实验仪器
电子天平(北京塞多利斯天平有限公司);UV-1801紫外分光光度计(北京瑞利公司);HH—2数显恒温(宁波纺织仪器厂);101—1—BS电热鼓风烘干箱(上海跃进医疗器械厂);SF600电子测色配色仪(datacolor USA);SW-12D型耐洗色牢度试验机(宁波纺织仪器厂)。
2 试验方法
2.1 提取工艺流程
称取一定量的茶叶(各2g)→干燥→浸提(1:30)→抽滤→得滤液→测吸光度
2.2 提取剂的选择
茶叶中的色素包括水溶性色素和溶脂性色素,本研究采用水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、苯、丙酮对茶叶进行浸提。
2.3 色素提取液最大吸收波长的确定
采用最佳工艺条件下浸提过滤后得到的色素液,在290~500nm下测定吸光度值,得出最大吸收波长,即为色素提取液的最大吸收波长。
2.4 最佳提取工艺条件选择
2.4.1 最佳温度选择
分别称取相同质量(2g)红茶5份,采用1:30料液比进行浸泡,在不同温度下放置相同时间,后经过滤得滤液,在最大吸收波长下测定吸光度,吸光度最大值所对应温度即为最佳温度。
2.4.2 最佳时间选择
2.4.2.1 常温浸提
分别称取相同质量(2g)红茶7份,采用1:30料液比进行浸泡,在常温下放置不同时间后经过滤得滤液,在最大吸收波长测定吸光度,吸光度值最大的浸泡时间即为最佳浸泡时间。由图3可见在常温下,10h时吸光度最高。
2.4.2.2 最佳提取温度下浸提
分别称取相同质量(2g)红茶4份,采用1:30料液比进行浸泡,在最佳提取温度下放置不同时间后经过滤得滤液,在最大吸收波长下测定吸光度,吸光度最大的浸泡时间为最佳浸泡时间。
2.5 提取率
称取红茶 2g,采用上述优化工艺浸泡样品,抽滤后得滤液,利用电炉加热蒸发,待样品浓缩至含少量液体后,将其放在烘箱至恒重,得色素成品。称取色素粉末重量计算提取率。
2.6 染色实验
本实验采用直接染色法对不同织物(棉、羊毛、丝绸、粘胶等织物)进行染色,温度60℃,染色时间60min,浴比为1:30。
3 结果与分析
3.1 色素最大吸收波长的确定
将浸提液稀释100倍后,测其最大吸收波长,结果见图1。
由于茶叶色素中含有叶绿素、类胡萝卜素、叶黄素等多种色素,故在290~500nm下测定其吸光度无明显的吸收峰,但在312nm处有一个微弱的吸收峰,故选定312nm为茶叶色素的最大吸收波长,在此波长下测定各条件下的吸光度值进行比较。
图1 波长与吸光度的关系
3.2 最佳浸提剂
在最大吸收波 312处,测不同浸提剂提取的色素液的吸光度A值。由表1可见,其中用水作浸提液,在最大吸收波长312nm处,其吸光度最大,再加之水的成本较低,比较环保,所以选定水为浸提剂。
3.3 最佳温度
表1 浸提剂的选取
在最大吸收波长 312处,测不同浸提温度下所得色素的吸光度A值。由图2可见,温度越高,浸提效果越好。综合考虑能耗,选择100℃为最佳浸提温度。
3.4 最佳时间
3.4.1 常温浸提
在最大吸收波长 312处,测常温下不同浸提时间所得色素的吸光度A值,由图3可见,在10h时吸光度最大,效果最佳。
3.4.2 最佳浸提温度下的浸提
在最大吸收波长 312处,测最佳浸提温度下不同时间所得色素的吸光度A值,由图4可见在30min时吸光度最大,效果最佳。
图2 温度与吸光度的关系
图3 浸提时间与吸光度的关系(常温)
图4 浸提时间与吸光度的关系(最佳浸提温度下)
3.5 提取率
表2 色素提取率
3.6 染色结果
用茶叶色素染色后的样布,测定其K/S值,以评价上染效果,测定其皂洗牢度,以评价染色的综合性能。从表3可见,茶叶色素对染蛋白质材料类织物有效(对羊毛织物效果更佳),K/S值较高,且皂洗牢度较好。
表3 不同织物的染色效果K/S值的变化和皂洗牢度等级
5 结论
通过以上研究分析,得到以下结论:
1)茶叶色素可用水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、苯、丙酮等作为提取剂进行浸提,但效果不同,其中以水作为浸提剂效果最佳,且经济环保,提取率为21.5%。
2)由于茶叶中带有多种化合物,所以对于茶叶色素的最大吸收波长不是很明显,但在波长为312nm处有一较弱的吸收峰,故选择312nm为最大吸收波长。
3)温度、浸提时间均影响茶叶色素的提取,对比所测得的吸光度值,可得到茶叶色素的最佳浸提工艺为:用水作浸提剂,温度越高,浸提效果越好,且时间为30分钟为合适。常温下,适当延长浸提时间,可提高提取率,一般以10小时为合适。
4)茶叶色素可染不同的织物,但以蛋白质类织物效果较佳,K/S值高,皂洗牢度可达4~5级。
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