绿茶渣不溶性膳食纤维提取工艺研究

张欣欣

（福建农林大学食品科学学院，福建福州 350002）

绿茶是中国主要茶类之一，其茶汤较多的保存了鲜茶叶的绿色格调[1]。绿茶中的天然营养成份对防衰老、防癌、抗癌、杀菌、消炎等是其他茶类所不及的[2]。绿茶对辐射病、心脑血管病、癌症等有一定的药理功效[3]。

膳食纤维（DF）是指不易被消化酶消化，也不被小肠吸收，在大肠发酵的以多糖为主体的高分子物质的一种总称[4]。DF具有预防冠心病和高血压、清除重金属等功效[5]。DF能够提高SOD抗氧化酶的活力，从而增强机体的抗癌能力[6]。由IDF所制作而成的减肥药剂在欧美市场大受好评[7]。DF促进肠道内的有益菌群生长，增强免疫力，改善腹泻[8]。长期饮用添加DF的乳制品，可调节血脂、血糖，协助减肥，尤其适合中老年人、糖尿病人及肥胖者[9]。

DF的提取方法主要有热水提取法、化学提取法、发酵法、酶法等[10]。以化学法分离膳食纤维的制备成本较低，产率较高[11]。国内学者武阳[12]等利用红雪茶渣为提取原料，黄艳[13]、陈仕学[14]等主要以南方绿茶渣为原料，采用碱解提取法制备DF。但利用北方绿茶渣为原料提取IDF的工艺研究报道较少。

本文以青岛的崂山绿茶渣为原料，采用酸碱法提取IDF。选择pH、温度、时间三个因素，通过正交表L9(33)设计，优化提取IDF的工艺。旨在探究北方绿茶渣IDF的最佳提取工艺及其性能，充分挖掘绿茶渣的利用价值，使其变废为宝，为绿茶渣IDF的深入开发、应用研究提供实验依据，为进一步开发绿茶的研究提供参考资料。

1 材料与方法

1.1 试验材料

绿茶（胶州康乐购超市采购）。

1.2 试验方法

1.2.1 提取流程

取绿茶渣样品→加入H2SO4溶液→水解→抽滤、取滤渣→洗涤→加NaOH溶液→水解→抽滤、取滤渣→滤渣干燥，称重。

原料预处理：按工业化提取茶叶水不溶性固形物的方法，浸泡离心分离后，以60℃干燥至恒重，加入石油醚浸泡脱脂、粉碎，过40目筛得茶渣备用。

1.2.2 酸解单因素试验设计

分别以酸解 pH（1、2、3、4、5）、温度（50、60、70、80、90℃）和时间（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5h）进行单实验因素研究酸解因素对绿茶渣IDF提取率的影响。

1.2.3 酸解正交试验设计

在以上单因素试验的基础上，选择酸解pH、温度和时间三个因素，采用正交表L9（33）设计，以IDF提取率为目的指标，优化酸解制备IDF的提取工艺。

1.2.4 碱解单因素试验设计

在最佳酸解条件下以碱解pH（10、11、12、13、14）、温度（75、80、85、90、95℃）和时间（1.5、2.0、2.5、3.0、3.5h）进行单实验因素研究碱解因素对绿茶渣IDF提取率的影响。

1.2.5 碱解正交试验设计

在以上单因素试验的基础上，选择碱解pH、温度和时间三个因素，采用正交表L9（33）设计，以IDF提取率为目的指标，优化碱解制备IDF的提取工艺。

2 结果

2.1 酸解单因素结果

图1

酸解实验结果表明，当酸解pH为2时，绿茶渣IDF提取率达到最大。此后酸解pH继续增加，提取率降低。因此酸解pH以2为宜；酸解温度在80℃时达到最大。因此，确定酸解温度80℃为最佳温度；当酸解时间达到2.0h时，IDF提取率最高。故，确定最佳酸解时间为2.0h。

2.2 酸解过程正交试验优化

实验结里表明，三个因素对绿茶渣IDF提取率影响的主次顺序，依次为C>A>B，对应影响绿茶渣酸解过程IDF提取效果因素的顺序，为酸解时间>酸解pH>酸解温度，且最佳提取工艺为A2B1C3，即：酸解pH2，酸解温度70℃，酸解时间2.5h。见表2-1。

表2-1 酸解过程正交试验结果

图2

2.3 碱解过程单因素结果

实验结果表明，当pH为13时，绿茶渣中IDF提取率达到最高；pH大于13时，绿茶渣中提取的IDF含量降低明显；在碱解温度达到85℃时，IDF提取率最高，故，选择85℃为最佳碱解温度；碱解时间为3.0h时，提取率达到最大值。当碱解时间为3.0h～3.5h时，IDF提取率随碱解时间的增加而减少，因此，确定最佳碱解时间为3.0h。

2.4 碱解过程正交试验优化

试验中的三个因素对绿茶渣IDF提取率影响的主次顺序依次为A>C>B，对应影响绿茶渣碱解过程IDF提取效果因素的顺序为碱解pH>碱解时间>碱解温度时间，且最佳提取工艺为A2B2C3，即：碱解pH13，碱解温度85℃，碱解时间3.5h。在此条件下，绿茶渣IDF的提取率为83.09%。见表2-2。

表2-2 碱解过程正交试验结果

2 3 4 5 6 7 8 9 k1k2k3R 1 1 2 22333 2 3 1 2 3 1 2 3 232 3 1 3 1 1 79.11 76.72 79.49 81.78 83.09 80.53 73.72 71.51 74.82 81.45 75.25 6.63 76.22 78.20 77.11 1.99 75.15 76.70 79.68 4.53

3 讨论

结果实验表明，酸解过程最佳提取工艺为：酸解pH 2，酸解温度70℃，酸解时间2.5h，绿茶渣IDF提取率为79.52%。酸性较强时，导致IDF中的纤维素或半纤维素等发生水解，形成水溶性的低分子聚合物或葡萄糖，致使IDF的提取率降低。温度适度升高可提高IDF的提取率，当酸解温度超过80℃，导致部分纤维素和半纤维素及其次级产物进一步酸解，同时果胶、淀粉溶解量也增多，造成提取率下降。酸解时间较短时，体系得不到充分反应，绿茶渣中的果胶、淀粉溶出量不足，造成IDF提取率较低。随着酸解时间的延长，IDF中的部分纤维素物质也溶解在酸液中，导致IDF软化，不仅造成提取率下降，而且使得绿茶渣IDF的品质下降。

碱解过程最佳提取工艺为：碱解pH13，碱解温度85℃，碱解时间3.5h，绿茶渣IDF提取率为83.09%。碱液浓度过高时，导致IDF部分水解。温度升高有利于纤维素与半纤维素之间氢键的破坏，可使提取率升高。碱解时间超过3.0h，由于碱解时间过长，导致部分IDF水解，从而导致提取率下降。利用酸碱提取方法提取绿茶中的IDF，可以充分的使绿茶渣中的糖类、蛋白质类物质分离出来，从而得到更加纯净的IDF。而且操作方法简单，且相对比酶解提取IDF成本低，适合大小规模绿茶中IDF的提取。

本文通过在酸碱法单因素试验的基础上，选择酸解或碱解的三单因素，采用正交表L9（33）设计。提出了酸解正交最佳提取工艺为：酸解pH2，酸解温度70℃，酸解时间2.5h；碱解正交最佳提取工艺为：碱解pH13，碱解温度85℃，碱解时间3.5h。这为绿茶渣变废为宝的开发利用研究，为降低提取IDF的成本，为绿茶的综合性深入研究提供了参考依据。