梵净山绿茶和发酵茶中氨基酸提取工艺及含量比较

2019-01-17王云洋陈仕学马永慧

安徽农学通报 2019年24期

关键词：红茶

王云洋陈仕学马永慧

摘要：以氨基酸的提取率为考察指标，以乙醇体积分数、超声提取时间、超声温度、超声功率4个因素进行单因素、正交优化实验，对梵净山绿茶氨基酸的提取工艺进行了优化。结果表明：提取氨基酸的工艺优化条件为：乙醇体积分数20%、超声时间20min、超声温度35℃、超声功率325W，在此条件下，绿茶氨基酸的提取率为1.974%，红茶（发酵茶）的提取率为2.221%;该优化方案表明超声辅助提取梵净山绿茶氨基酸时间短，耗能低，提取率高。比较氨基酸的含量可知，绿茶和发酵茶有所不同，红茶中氨基酸含量较高，可作为人体补充氨基酸的食物来源，具有较高的开发价值。

关键词：梵净山绿茶;发酵茶（红茶）;超声波辅助提取;氨基酸含量比较

中图分类号 TS272文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）24-0016-04

Abstract： Taking the extraction rate of amino acids as the investigation index， the optimization experiment of single factor， orthogonal and response surface was carried out with four factors including ethanol volume fraction， ultrasonic extraction time， ultrasonic temperature and ultrasonic power. Extraction of amino acids， the optimal solution for： the volume fraction of 20% ethanol， ultrasonic time for20 min， ultrasonic temperature of 35 ℃， under the condition of the ultrasonic power is 325W， amino acid extract was 1.974%. Under the optimized conditions， the fermented tea （black tea） extraction yield of 2.221% this optimization scheme shows that ultrasonic assisted extraction fanjing mountains green tea amino acid have the characteristics of short time low consumption higher extraction yield and the amino acid content in the fermented tea black tea is used in the comparison， the result of green tea and fermented tea （black tea） in two kinds of different amino acids， amino acid content in black tea is higher， can be used to supplement the human body amino acids source of food， has high development value

Key words：Fanjing mountain green tea; Fermented tea（Black tea）;Ultrasonic assisted extraction; Comparison of amino acid content

茶是山茶属[Camellia sinensis （L.） O. Kuntze]茶树的芽叶干制品，是世界3大饮料之一，具有丰富的营养成分。梵净山绿茶为不发酵茶，是未经发酵的茶叶，以茶树的鲜叶、嫩芽为原料，经高温杀青、揉捻、干燥制得;而红茶是茶叶制作工艺的一种，是茶树叶经过萎凋、揉切、发酵、干燥等初制工序制成毛茶后，再经精制制成的茶。茶葉中含有丰富的氨基酸成分，氨基酸是构成植物蛋白的基本物质单元[1-2]，参与人体的正常代谢和生理活动。用氨基酸及其衍生物可治疗各种疾病，具有抗溃疡、抗菌[3-5]、保肝保肾[6-7]、抗肿瘤等功效，目前已广泛应用于医药、食品、保健等领域。关于梵净山绿茶和发酵茶（红茶）中氨基酸的提取和含量比较尚未见报道。为此，笔者采用超声辅助提取法对梵净山绿茶中氨基酸的提取工艺进行了研究，探索最佳提取条件，在此条件下对发酵茶红茶中氨基酸含量进行了测定，并对两者中的氨基酸含量进行对比，以明确发酵茶和不发酵茶对其有效成分的影响，为今后的进一步研究提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器材料：梵净山绿茶、红茶，购于贵州芳瑞堂生物科技有限公司，60℃烘干，粉碎备用试剂：无水乙醇、2%茚三酮溶液、pH6.8磷酸盐缓冲液（V（0.2mol/L KH2PO4）∶V（0.2mol/L NaOH=250∶118，用水稀释至1000mL）、活性炭仪器：DHG-9070A型电热鼓风干燥箱：北京科伟永兴仪器有限公司;ARI140型电子天平：奥豪斯仪器上海有限公司;80-2型离心沉淀机：江苏金坛市重大仪器厂;电热恒温水浴锅：上海博迅实业有限公司医疗设备厂;循环水式真空泵：郑州长城科技有限公司;SG8200HPT型超声波清洗机：上海冠特超声仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 精氨酸标准曲线的制作取6个25mL容量瓶，分别加入0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0mL精氨酸标准液，加水定容。分别取2mL溶液加入1mL2%茚三酮溶液[8]、1mL磷酸盐缓冲液，75℃水浴5min显色，570nm处测吸光度，并绘制标准曲线[4]。

1.2.2 梵净山绿茶氨基酸的提取及含量测定准确称取1.0000g绿茶粉末，装入50mL锥形瓶中，加入10mL体积分数为30%的乙醇溶液，超声提取，超声时间30min、超声温度40℃、超声功率390W，抽滤。同样条件下提取3次，合并滤液。往滤液中加入1.5g活性炭，75℃水浴加热30min脱色。冷却，4000r/min离心10min。将离心液倒入100mL容量瓶，加入2mL2%茚三酮溶液，1mLpH 6.8的磷酸盐缓冲液，摇匀，加蒸馏水定容。取10mL溶液，75℃水浴5min显色。将显色液在570nm处侧吸光度，并计算出提取率。

1.2.3 梵净山绿茶氨基酸提取条件优化

1.2.3.1 单因素试验分别取1.0000g绿茶粉末装入5个50mL锥形瓶中进行单因素实验，分别加入体积分数为10%、20%、30%、40%、50%的乙醇溶液，超声时间分别为20、25、30、35、40min，超声温度分别为25、30、35、40、45℃，超声功率分别为260、325、390、455、520W。数据处理和图表绘制用Microsoft 2010和Excel 2010，进行平行试验3次，取平均值。

1.2.3.2 正交实验为确定提取过程中各因素影响的大小，对常规提取梵净山绿茶氨基酸的4个因素，即乙醇体积分数（A）、超声时间（B）、超声温度（C）、超声功率（D），采用L9（34）进行正交实验。

2 结果与分析

2.1 精氨酸标准曲线的制作根据1.2.1的操作，以精氨酸含量为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，结果见图1。由图1可知，曲线方程为y=4.6531x-0.001，R2=0.9993。

2.2 单因素实验

2.2.1 乙醇体积分数由图2可知，在相同提取条件下，随着乙醇体积分数的增加，提取率增加，当乙醇体积分数增加到20%时，氨基酸提取率最大;乙醇体积分数达到50%时，氨基酸提取率急剧下降，这是由于溶剂与氨基酸极性的相似度降低所致的[9-10]。因此，20%的乙醇体积分数是较适宜的。

2.2.2 超声时间由图3可知，随着超声时间的延长，游离氨基酸的提取率先升高后下降，在25min达到最大值。这表明，超声时间在25min时，绿茶粉末中的游离氨基酸已基本被提取出来，再继续效果不明显。这可能是由于超声时间的延长，原本被提取出来的氨基酸，特别是芳香族氨基酸，被控化效应产生的自由基所氧化[11-12]，从而影响了提取效果。因此，超声时间以选择25min为宜[13]。

2.2.3 超声温度由图4可知，氨基酸提取率随超声温度的升高先增大后减小，当超声温度为30℃时达到最大值。温度升高，扩散系数增大，提取剂的渗透能力也相应增加，使有效成分浸出速率增大;但当温度升高时，提取率反而降低，这可能是由于氨基酸化合物在较高温度下回发生氧化分解等反应而遭到破坏;此外，过高的温度会加速乙醇的挥发速度，使溶剂乙醇的浓度降低而影响氨基酸的溶出[14-15]。因此，提取温度为30℃较合适。

2.2.4 超声功率由图5可知，超声功率对氨基酸提取率的影响较为明显，在260～325W时，提取率逐渐降低;在325～390W时，提取率不断升高;当功率增加到390W时，提取率达到最大值。超声波促使茶叶细胞变形、破裂，从而加快了内含物的释放[16];当功率增加到455W时，提取率下降;功率增加到520W时，提取率有所升高，但没390W显著。综合考虑，功率为390W时较合适。

2.3 正交和验证性实验

2.3.1 正交实验通过单因素实验确定每个因素的适宜范围，为了进一步确定各因素的综合效果，以乙醇体积分数、超声时间、超声温度、超声功率为考察因素，进行正交优化实验。正交水平表见表1，正交结果与分析见表2。由表2的极差分析可知，4种因素对提取效果的影响大小依次为：C>B>D>A，即超声温度>超声时间>超声功率>乙醇体积分数。因此，梵净山绿茶氨基酸提取的最佳工艺优化条件为A2B1C3D1，即乙醇体积分数20%、超声时间20min、超声温度35℃、超声功率325W。该方法与传统的醇溶提取法相比，具有操作简单、快捷、高效、提取率高等优点[17-19]。

2.3.2 驗证性实验为了考察上述提取绿茶氨基酸工艺的稳定性，按该工艺的最佳条件A2B1C3D1，即乙醇体积分数20%、超声时间20min、超声温度35℃、超声功率325W的条件，进行5次重复试验，分别测定其氨基酸的提取率，试验结果如表3。由表3可知，在最佳提取工艺条件下，绿茶氨基酸的平均提取率为1.974%，优于正交实验中的任何一组，且RSD为0.17%（小于3%），说明该工艺稳定。

2.4 梵净山红茶含量在梵净山绿茶提取的最佳工艺条件，即乙醇体积分数20%、超声时间20min、超声温度35℃、超声功率325W下提取红茶氨基酸，其结果见表4。由表4可知，梵净山红茶中氨基酸的提取率为2.221%，RSD为0.66%。

3 结论与讨论

本研究结果表明：乙醇体积分数20%、超声时间20min、超声温度35℃、超声功率325W，在此条件下，梵净山绿茶氨基酸提取率为1.974%，红茶氨基酸提取率为2.471%。

通常所说的发酵茶就是红茶，是指将茶叶进行酶性氧化，形成茶红素等深色物质的过程。发酵茶大多通过控制温度、湿度等的方法制作而成[19]。在红茶与绿茶的制作过程中，红茶不采用杀青，通过发酵得来，而绿茶进行杀青不通过发酵，即绿茶保持了其茶叶的原有味道，红茶发酵使叶片内含物质发生剧烈的变化，最终在干燥后终止酶活反应，由此形成红茶优良的品质[20-22]。在发酵茶制作中，随着发酵的深入，茶叶中的蛋白质持续水解，使得氨基酸含量增加。但在众多酶的参与条件下，游离氨基酸发生酶促氧化与聚合缩合反应等反应，会形成相应的醇、醛、酸等，导致氨基酸含量下降[23-24]，造成一部分成分的损失。因此，在今后的研究和应用中应合理选择。

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