超声波对茶叶主要化学成分浸提效果的研究

董红霞

（莱芜职业技术学院，山东济南 271199）

引 言

自古以来，茶叶就深受古代文人墨客的喜爱。茶叶具有非常悠久的发展历史，而茶饮料更是具有健康、天然的特点，这使其在现代社会中成为一大主流产品。不过，因茶饮料受到茶叶物理特性以及生产工艺的限制，这使得茶饮料在生产过程中仍旧有一些质量问题需要解决，如茶饮料中存在沉淀或色变等，这些质量问题的出现，都给茶饮料工业的发展带来了一定的阻碍。在茶叶产品生产工艺中，浸提工艺直接对茶叶产品的质量产生着直接影响。现阶段，大多数厂家在对茶饮料进行浸提时，主要是以高温浸提为主，但在高温浸提过程中却容易造成茶汤浑浊或变色。而低温浸提虽然可使茶汤的汤色与香气得到有效保存，保留茶叶产品的原味，但却难以满足现代工业的生产要求。超声波浸提技术的出现，使其在生物活性成分提取方面具有显著的优势，其相比于以往的溶剂抽提法，可使提取率得以大幅提高。而在本文研究中，便尝试在茶饮料的浸提过程中采用超声波来进行浸提，以此分析该工艺给茶叶中主要化学成分的浸出影响。

1 供试原料与研究方法

1.1 供试原料

本文以绿茶作为供试原料，绿茶采摘于安徽某一茶厂的茶田中，通过对采摘的绿茶进行粉碎，并对其进行过筛，可将其划分成三个类别，分别是24、24-40、40-60目。

1.2 仪器设备

本文所采用的仪器设备主要有微波炉、超声波仪、高效液相色谱仪、圆筒式不锈钢过滤器、紫外可见分光光度计、电子天平以及混合纤维素酯微孔滤膜。

1.3 研究方法

本文所采用的研究方法分别为全量浸提法、常规浸提法以及超声波浸提法。其中，在应用全量浸提法时，需对供试样品进行称取，称取重量为三克，然后将样品放在一个容量为500ml的三角瓶内，将450ml的沸水倒入其中，使样品能够通过沸水浴实现45分钟的浸提，在浸提过程中，摇晃频率为10min/次，并趁热抽滤，通过热水来对残渣进行两至三次的洗涤，将滤液在容量瓶内进行合并，待滤液冷却后将其定容为500ml，以便于对其进行感官评价以及主要化学成分的分析。在应用常规浸提法时，将经过24目筛分后的茶叶样品利用电子天平称重三克，对茶水的配比保持在1：100（w/v），将茶水的水温控制在85℃，在经过一刻钟的浸提后，趁热抽滤，对残渣则用热水进行两至三次的洗涤，然后将滤液在容量瓶内合并，待滤液冷却后将容量定容到500ml，采取相应的感官评价与主要化学成分的分析。在应用超声波浸提法时，将经过24目筛分后的茶叶样品利用电子天平称重三克，对茶水的配比保持在1：100（w/v），在常温下采取正交试验的方式来开展微波浸提，然后趁热抽滤，通过热水对残渣进行两至三次的洗涤，然后将滤液在容量瓶内合并，待滤液冷却后将容量定容到500ml，采取相应的感官评价与主要化学成分的分析。如表1所示为超声波浸提工艺中的正交试验设计。

表1 超声波浸提工艺中的正交试验设计

1.4 分析方法

本文所采用的分析方法主要是对茶叶中的化学成分及其儿茶素组分进行分析，在分析茶叶中的主要化学成分时，通过酒石酸铁比色法来对茶多酚含量进行测定，而对氨基酸的含量进行测定时则通过茚三酮比色法，对咖啡碱含量的测量则采用紫外分光光度法，对茶饮料中的果胶含量进行测定时采用果胶酸钙重量法，对蛋白质含量的测定则采用紫外分光光度法。在对茶饮料中的儿茶素组分进行分析时，利用高效液相色谱仪、Nucleosil ODS 3μm（100×4.6 mm）色谱柱；流动相：A相2%乙酸，B相乙腈，其中，20min内A相的线性从92%变化为82.7，经测定流速为每分钟1.2ml，波长则为280纳米，进样量则为5μL。

2 研究结果及分析

2.1 浸提条件的最优化确定

在本文研究中，主要是通过正交试验来确定超声波浸提工艺的最佳浸提条件，只有确保超声波浸提工艺条件的最优化，才能使该工艺取得最佳的浸提效果。在正交试验中，超声波浸提工艺是利用超声波在传播过程中的剧烈震动与空化作用，以此提取茶叶中的主要化学成分。相比于以往的提取工艺来说，超声波浸提工艺的浸取时间更短，而且不需要进行加热，在浸取效率上也保持着较高水平。此外，通过超声波提取，不会产生任何化学反应，这使得其能够有效保证材料的原有性质不会发生变化。在本文中，为了验证超声波浸提工艺在应用过程中所取得的浸提效果，需要对浸提茶汤内含有的主要化学成分进行测定，同时为了提高准确性，还要在测定其主要化学成分的基础上，开展相应的感官评价与极差分析，以此确定超声波浸提工艺的最佳条件，即最佳功率为250W，水温为60℃，浸提时间为40min时所取得的浸提效果最好。

2.2 浸提工艺的影响分析

2.2.1 浸提工艺对茶叶主要化学成分的浸出效果影响

为了使供试原料的经济价值得以最大化发挥，并缩短浸提时间，一直以来，人们在对茶饮料进行浸提时，主要是采用高温浸取工艺，而该工艺的水温需要至少保持在85℃以上。虽然该工艺可使原料内的有效成分得以有效浸出，但在此过程中却会使茶叶内的香气成分得以大量挥发，并且还会浸出浑浊的物质，从而造成茶汤浑浊，这势必会降低茶饮料的品质。在茶饮品中，氨基酸、茶多酚以及咖啡碱等是其主要成分，这三种主要成分能否得到合理的协调，对茶饮品的滋味有着重要影响，其中，茶汤收敛性及其浓度是由茶多酚含量所决定的，而其鲜爽度则由氨基酸的含量所决定。在本文中，通过分析和对比常规浸提工艺与超声波浸提工艺对茶叶中主要化学成分的浸出效果，可以发现超声波浸提工艺的浸提效果与其他常规浸提工艺是非常接近的。相比于全量浸提法，超声波浸提工艺对茶多酚的浸提率要占到其86.26%，对咖啡碱的浸提率占到88.02%，对氨基酸的浸提率则占到93.78%。而常规浸提工艺对茶多酚的浸提率要占到其83.87%，对咖啡碱的浸提率占到82.93%，对氨基酸的浸提率则占到87.05%。由此可见，对于常规浸提工艺来说，超声波浸提工艺对茶叶中的咖啡碱、氨基酸以及茶多酚的浸提效果要更加明显。

在茶饮料中，之所以其茶汤混浊，有很大原因是果胶物质与蛋白质所引起的，而对果胶物质与蛋白质的浸提效果通常受到温度的影响。在本文中，分别采用常规浸提工艺与超声波浸提工艺，然后测定两种工艺下茶汤内的果胶物质与蛋白质含量。测定结果表明，水温控制在85℃以下的常规浸提工艺中，通过15min的浸提后，其对蛋白质的浸出率占到全量浸提法的76.71%，而对果胶的浸出率则占到全量浸提法的51.33%。采用水温在60℃以下的超声波浸工艺，在经过40min的浸提后，超声波浸提工艺对蛋白质的浸出率占到全量浸提法的64.38%，而对果胶的浸出率则占到全量浸提法的41.33%。由此可见，采用超声波浸提法能够显著抑制果胶与蛋白质的浸出，从而减少茶饮料中的茶汤混浊、变色与沉淀问题，使茶饮料得以保持稳定的品质。

2.2.2 浸提工艺对儿茶素组分的浸出效果影响

在茶饮料中，其茶汤浓度及收敛性主要是由茶多酚浓度所决定的，而在茶多酚中则有70%属于儿茶素类物质，对于儿茶素物质来说，其主要包括酯型与非酯型两种，其物质含量的高低直接影响到茶汤的滋味。在本文中分别采用常规浸提工艺、全量浸提工艺以及超声波浸提工艺，以此对比分析这三种工艺对茶汤儿茶素组分的浸取效果，采用HPLC分析方法来实现。研究结果表明，上述三种不同的浸提工艺所取得的浸提效果有着很明显的不同。其中，在HPLC分析图谱中可以发现，全量浸提工艺在应用过程中其图谱存在一未知峰，通过相关文献进行推断可知，该未知峰主要是由没食子儿茶素中的没食子酸酯，即GCG所引起的，这是因为全量浸提工艺在对茶汤进行长时间的高温浸提时，会造成EGCG结构发生转变，从而使部分EGCG转变为GCG，这也直接证明了其他学者所得出的研究结果的正确性。而在超声波浸提工艺中，其相比于常规的浸提工艺来说，对EGCG、ECG、EC以及EGC这四种儿茶素组分的浸提效果要更加明显，并且还会生成部分DLC组分，这与超声波浸提工艺在应用过程中的声波振动及其空化作用有着密切的关系。

3 研究结论

在本研究中，通过分析超声波浸提工艺对茶汤主要化学成分的浸提效果，并采取极差分析方法，同时通过感官评价来得出结果。从而确定出超声波浸提工艺的最佳工艺条件，即功率保持在250W，茶汤温度控制在60℃，经过40min的浸提后可取得最佳的浸出效果。此外，相比于常规的浸提工艺来说，采用超声波浸提工艺来对茶叶中的咖啡碱、茶多酚以及氨基酸进行浸提，其所取得的浸提效果基本与常规浸提工艺相接近，更为重要的是，通过超声波浸提工艺，能够有效抑制茶汤中果胶与蛋白质等大分子物质的浸出，从而有效减少了茶饮品的混浊、变色与沉淀现象，大大提高了茶饮品的品质。最后，相比于常规的浸提工艺来说，采用超声波浸提工艺更适用于对茶汤中儿茶素组分的浸出，浸提效果更加明显，这可显著改善茶汤的滋味，使茶饮品能够受到更多消费者的欢迎。

4 结语

总而言之，超声波浸提工艺相比于以往的高温浸提工艺而言，其除了能够对茶叶进行常温条件下的浸提以外，在浸提效率上也保持较高的水平，而且由于茶汤温度不高，因此可减少茶汤香气的挥发，从而降低了对茶汤香气与色泽的影响。并且，利用超声波浸提工艺，还能有效抑制茶汤中果胶与蛋白质等分子较大物质的浸出，进而减少了茶汤的混浊、变色与沉淀现象，大大提高了茶饮品的品质。由此可见，超声波浸提工艺是非常适用于对茶叶中主要化学物质的浸提，在茶叶产品中具有非常广阔的应用前景。