粉碎程度对桑叶碎茶渣粉理化性质的影响

摘 要：桑叶制茶后所产生的碎茶渣内有多种天然活性物质，为进一步高效利用桑叶资源，本研究以桑叶碎茶渣为原料，经超微粉碎技术加工成茶粉，通过控制超微粉碎的时间来控制粉碎程度，研究粉碎程度对茶粉微观结构、休止角、分散性和活性成分（黄酮、多糖、茶多酚与γ-氨基丁酸）溶出量的影响。结果表明，茶粉的流动性较好，延长粉碎时间破坏了茶粉颗粒的致密结构，使粉体的孔隙增大，分散性增强；粉体中活性物质的溶出效果较好，其中，最佳粉碎时间为20 s，此时黄酮、多糖、茶多酚、γ-氨基丁酸的溶出量分别为34.0、14.2、92.5、2.8 mg/g，优于其他粉体。

关键词：桑叶茶渣糊；超微粉碎；粉碎时间；活性成分

中图分类号：TS209 文献标志码：A 文章编号：1008-1038（2024）10-0025-07

DOI：10.19590/j.cnki.1008-1038.2024.10.005

Effect of Grinding Degrees on the Physiochemical Properties

of Mulberry Leaf Tea By-products

CHI Xiaojun1， LIU Changshuai1， ZHANG Ruijie1， DING Xiaoyang1， DENG Yaowen2， YANG Xu3， LI Feifan1*

（1. College of Food Science and Engineering， Shandong Agriculture and Engineering University， Jinan 250100， China; 2. Chongqing Yixiang Yipin Guorui Tea Limited Company， Youyang 409800， China; 3. Hunan University， Changsha 410082， China）

Abstract： The broken tea residue produced by mulberry leaf tea production contains various natural active substances. In order to further efficiently utilize mulberry leaf resources， the mulberry Leaf green tea by-products were selected as raw material， and the ultrafine pulverization technology was applied for the processing in order to grind the by-products to powders. Tea powders were obtained through adjusting grinding times. The effect of grinding time on physiochemical properties of tea powders was also characterized. As a result， the fluidity of powders was favorable after grinding. Prolonging grinding time deconstructed the dense structure of tea powders， caused a porous appearance and enhanced the dispersibility of powders. Meanwhile， extraction efficiency of active ingredients was improved after grinding. Among those， the best powder grinding time was 20 s， and it showed a preferable extraction efficiency since the content of flavonoids， polysaccharides， tea polyphenol and γ-aminobutyric were 37.0， 14.2， 92.5 mg/g and 2.8 mg/g， respectively.

Keywords： Mulberry Leaf tea by-products; ultrafine pulverization; grinding time; active ingredients

桑（Morus alba L.）是桑科桑属植物桑的干燥叶，又被称为“铁扇子”“黄桑”“家桑”等，1993年，桑叶被列入药食两用行列，被称为“人类21世纪十大保健食品之一”[1-2]。桑叶在中国被称为“神仙草”，在日本也被称为长寿茶，民间更有“人参滋补，桑叶滋补”的赞誉，《本草纲目》等古籍中记载桑叶具有解渴、治热咳、明目生发、抗衰老等功效[3-6]。研究证明，桑叶中含有黄酮、茶多酚、多糖、γ-氨基丁酸以及甾醇等活性物质[7-8]。此外，现代药理研究发现，桑叶具有降糖降脂、降血压、抗氧化、预防癌症以及延缓衰老等多种功效，这与桑叶中的活性物质关系密切[9-10]。

山东省日照市莒县的桑树种植历史悠久，桑叶产量较大。过去，桑叶大多用于养蚕，消耗的桑叶占总产量的50%左右，其他桑叶全部浪费。目前，很多企业将桑叶制成桑叶茶以获取更高的商业价值，经处理过后的桑叶茶保藏时间较长，商业价值较高[11]。徐玉娟等[12]阐述了将桑叶制成粉末并添加到食品中的可行性。研究表明，通过超微粉碎技术制成的粉体在感官品质、营养价值、贮藏价值等方面均得到了一定的提高，有利于促进对桑叶副产物的再次利用[13]。李玲等[14]检测了不同粉碎程度的桑叶粉的活性成分溶出量，结果表明，桑叶超微粉的溶出效果显著优于桑叶细粉。Chen等[15]研究发现，经干法超微粉碎后，桑叶粉的休止角、持水/持油力、溶解性等理化性质得以改善，其颗粒呈零散的分布形态。因此，超微粉碎技术在桑资源的综合利用方面具有较好的应用价值。

桑叶在加工过程中的损耗较大，其中，经分级挑选后的桑叶茶渣未被有效利用，造成了较为严重的资源浪费。目前，针对桑叶茶渣的研究与讨论较少，考虑到茶渣中可能含有部分未被提取利用的活性物质，本研究以桑叶绿茶经分级挑选后弃置的废料——桑叶茶渣为研究对象，通过超微粉碎技术将茶渣粉碎，并探究粉碎程度对桑叶茶粉理化性质的影响，分析并比较茶粉的微观结构、流动性、分散性以及茶粉内活性物质的溶出效果，以期为桑叶绿茶加工副产物的综合利用提供科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

桑叶绿茶茶渣，山东恒宝食品有限公司；其中桑叶产自山东省日照市莒县。

芦丁、没食子酸、γ-氨基丁酸，色谱纯，上海源叶生物科技有限公司；乙腈，赛默飞世尔科技（中国）有限公司；甲醇、乙醇等，分析纯，北京化工试剂厂。

WZJ-6J型振动式药物超微粉碎机，济南倍力粉技术工程有限公司；SU8010扫描电镜， 日本日立公司；TU-1810型紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；Waters 1525型高相液相色谱分析仪，沃特世科技（上海）有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品预处理

通过超微粉碎技术将桑叶茶渣加工至粉体，粉碎机的工作机理为振动粉碎，主要通过介质和物料的高频振动产生冲击、摩擦等作用力将物料粉碎。进样量约300 g，通过控制粉碎时间来控制粉体的尺寸，最终制得粉碎时间为10、15、20、25、30 s的5种桑叶茶粉，将茶粉于45 ℃下烘干至恒质量，置于干燥器中待测。由于未粉碎的茶渣感官品质较劣，且物理性质较差，无法用于后续检测，因此没有将未粉碎的茶渣作为对照组。

1.2.2 微观结构观察

使用场发射扫描电子显微镜观察茶粉的微观结构。先将茶粉过40目筛，收集筛下粉末样品。将粉末样品涂抹在贴有导电双面胶的载物台上，真空下喷金处理，加速电压30 kV下，观察样品的微观形貌。

1.2.3 休止角的测定

参考GB/T 11986—1989并采用固定漏斗法，称取一定质量的茶粉沿壁倒入漏斗中，使茶粉缓慢落下，形成圆锥体，根据公式（1）计算样品的休止角[16]。

θ／°＝arctan（H/R） （1）

式中，θ为粉体休止角，°；R为圆锥体的半径，cm；H为圆锥体的高度，cm。

1.2.4 分散性的测定

称取1.0 g桑叶茶粉，置于烧杯中，加入25 mL蒸馏水。将小烧杯置于恒温磁力搅拌器上，保持转速恒定，记录从搅拌开始至茶粉全部分散于水中的时间[17]。

1.2.5 黄酮含量的测定

精确称取1.0 g桑叶茶粉，加入30 mL甲醇溶液中，60 ℃水浴浸提1 h，用滤纸过滤，重复提取两次，合并滤液，使用甲醇溶液定容至100 mL。使用甲醇制得一定浓度的芦丁标准溶液，在505 nm处测定吸光值，以芦丁浓度为横坐标，吸光值为纵坐标，绘制标准曲线（y=0.001 2x-0.001 7，R2=0.999 2），进而计算茶粉中的黄酮含量[18]。

1.2.6 茶多酚含量的测定

精确称取0.2 g桑叶茶粉，加入5 mL预热过的70%甲醇溶液中，混合均匀，70 ℃水浴浸提10 min，浸提后冷却至室温，3 500 r/min离心10 min，重复提取两次，合并提取液，用70%甲醇溶液定容至10 mL，0.45 μm滤膜过滤。使用蒸馏水制得一定浓度的没食子酸标准溶液，先后加入福林酚试剂与7.5%碳酸钠溶液，反应后，在765 nm处测定吸光值，以没食子酸浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线（y=0.004x+0.006 3，R2=0.999 1），进而计算茶粉中的茶多酚含量[19]。

1.2.7 多糖含量的测定

精确称取1.0 g桑叶茶粉，加入15 mL蒸馏水中，并对样品进行超声波辅助萃取（80 W、20 min），提取完成后过滤，合并两次滤液，使用蒸馏水将滤液定容至50 mL。使用蒸馏水制得一定浓度的无水葡萄糖标准溶液，加入5%苯酚溶液与浓硫酸，85 ℃水浴10 min，冷却后，在485 nm处测定吸光度，以无水葡萄糖含量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线（y=0.009 5x+0.003，R2= 0.999 5），进而计算茶粉中的多糖含量[20]。

1.2.8 γ-氨基丁酸的测定

精确称取2.0 g桑叶茶粉，加入80 mL蒸馏水中，40 ℃水浴1 h，其间多次振荡，0.45 μm滤膜过滤提取液。用蒸馏水制得一定浓度的γ-氨基丁酸标准溶液，并加入四硼酸钠、次氯酸钠与重蒸酚试剂，沸水浴10 min，之后冰浴20 min，待溶液出现蓝绿色之后加入2.0 mL、60%乙醇溶液，在645 nm处测定吸光度，以γ-氨基丁酸浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线（y=0.002 8x-0.006 8，R2=0.998 8），进而计算茶粉中的γ-氨基丁酸含量[21]。

1.3 数据处理

每组实验均重复3次，数据采用“平均值±标准差”的形式表示，使用SPSS 25.0进行数据分析，采用Tukey法进行单因素方差分析（ANOVA），组间显著差异水平为P＜0.05。采用Origin 2019绘图。

2 结果与分析

2.1 桑叶茶粉微观结构观察

如图1所示，扫描电镜下，当粉碎时间为10、15 s时，茶粉颗粒的表面较光滑，裂隙较小，结构比较完整；但当粉碎时间为20 s时，茶粉颗粒表面变粗糙，出现了明显的孔隙与裂痕；进一步延长粉碎时间至25、30 s，颗粒表面更加粗糙，完整性进一步变差。这说明延长粉碎时间破坏了茶粉颗粒的致密结构及其完整性。由此推测，延长粉碎时间可以增大茶粉颗粒的比表面积，有利于溶剂与茶粉颗粒的接触，进而增强活性物质的溶出效果[22]。

2.2 桑叶茶粉物理性质

2.2.1 休止角

粉碎时间对茶粉休止角的影响如图2所示。随着粉碎时间的延长，桑叶茶粉的休止角显著增大，休止角在24.8～43.2°之间。据研究，休止角在30～45°时，样品的流动性较好[23]。可见，此试验中桑叶茶粉样品的流动性较好，有利于茶粉在产品加工中的应用。

2.2.2 分散性

粉碎时间对茶粉分散性的影响如图3所示。随着粉碎时间的延长，桑叶茶粉的分散时间显著降低，当粉碎时间为25 s时，茶粉的分散时间最短，达5.2 s。这可能是由于粉碎时间延长，颗粒粒度减小，分散性增强[24]。此外，延长粉碎时间使颗粒间的空隙增大，导致茶粉颗粒的比表面积增大，促进了亲水基团的暴露，从而增强了茶粉在水中的分散能力[25]。

2.3 桑叶茶粉活性物质的溶出效果

2.3.1 黄酮含量

桑叶茶粉中含有大量的黄酮类化合物[26]，具有二次利用的价值。如图4所示，随着粉碎时间的延长，黄酮含量先增大后减小，在27.7～34.0 mg/g之间。当粉碎时间为20 s时，黄酮含量达34.0 mg/g，显著高于其他组，可能是由于此时的茶粉颗粒较小，颗粒内部的传质阻力减小，细胞破碎程度增加，细胞壁破碎，加速了黄酮类化合物的溶出[27]。20 s后呈现下降趋势的原因可能是细胞的其他物质溶出，与黄酮形成络合物，同时过度粉碎可能导致粉体聚集，使其溶出不充分，导致黄酮的浸出量减小[28]。

2.3.2 茶多酚含量

如图5所示，随着粉碎时间的延长，茶多酚含量先增大后减小，在11.8～15.6 mg/g之间。当粉碎时间为15 s时，茶粉中茶多酚的含量为15.6 mg/g，显著高于其他4种茶粉。当粉碎时间大于15 s时，茶多酚的提取率下降，可能是粉碎时间延长，导致茶粉颗粒的粒径减小，促使其中的多糖类物质大量溶出，增大了体系的黏度，抑制了多酚类物质的进一步溶出[29]。

根据已有研究，桑叶中的多酚含量与其品种、生长环境以及提取方式等因素相关[30]。Radojkovic等[31]研究了几种白桑叶和黑桑叶提取物中的总酚含量，其数值介于66.8～115.2 mg/g之间，远高于本研究中5种茶粉的多酚含量，说明茶粉副产物中茶多酚的含量较低。

2.3.3 多糖含量

如图6所示，多糖含量随粉碎时间的延长先增大再减小，其数值在58.7～92.5 mg/g之间。

朱亚伟等[32]采用酶解-微波辅助提取桑叶中的多糖，优化后提取率可达15.12%，虽然这一数值高于本试验所测茶粉组，但仍能说明茶粉中含有大量的多糖类物质。当粉碎时间为20 s时，多糖含量达92.5 mg/g，显著高于其他组（P＜0.05）。当粉碎时间为10～20 s时，延长粉碎时间，细胞壁的破碎效果提升，促进了多糖的溶出。当粉碎时间大于20 s时，多糖的溶出使体系黏度增大，形成的复合物阻碍了多糖的进一步溶出[33]。

2.3.4 γ-氨基丁酸含量

如图7所示，γ-氨基丁酸的含量随粉碎时间的延长先增大再减小，当粉碎时间为20 s时，γ-氨基丁酸的含量最高，达2.85 mg/g，显著高于其他组。这与黄酮、多糖含量的变化趋势相同。樊蓉等[34]也研究发现，以杀青后的桑叶茶为提取对象时，γ-氨基丁酸的提取率达10.81 mg/g。这说明，茶粉副产物中γ-氨基丁酸的含量较低。

3 结论

本研究以商品价值较低的桑叶茶渣为研究对象，通过超微粉碎技术制得茶粉，检测并比较了粉碎时间对茶粉微观结构、休止角、分散性以及活性物质溶出量的影响，探讨了桑叶茶茶粉的最佳粉碎时间。

结果表明，茶粉的颗粒大小无明显差异，且流动性均较好；茶粉的分散性随粉碎时间的延长而增强，可以达到“速溶”的效果，这有利于其在食品中的应用；因此，可选择粉碎时间较长的茶粉用于后续的产品开发。结果还显示黄酮、茶多酚、多糖、γ-氨基丁酸的溶出量随粉碎时间的延长而增加。其中，茶多酚与γ-氨基丁酸的含量相对较少，最大溶出量分别为15.6、2.85 mg/g；而黄酮、多糖的含量较多，二者均在粉碎时间20 s时大量溶出，分别为34.0、92.5 mg/g，与桑叶茶的溶出量接近；因此，可以考虑将粉碎时间20 s时的茶粉用于回收黄酮和多糖类物质。本研究为桑叶茶碎茶粉的综合利用提供了科学的理论依据。在后续工作中，将桑叶茶粉应用于产品开发，可进一步推动桑叶产业的发展。

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