茶末水溶性膳食纖維堿法提取工藝及品質分析*

王明元，王麗娟

(華僑大學生物工程與技術系，福建廈門，361021)

茶末水溶性膳食纖維堿法提取工藝及品質分析*

王明元，王麗娟

(華僑大學生物工程與技術系，福建廈門，361021)

采用堿法提取茶末水溶性膳食纖維(soluble dietary fibre，SDF)，研究提取SDF的工藝以及茶末SDF的品質特性。結果表明，堿法提取SDF的適宜工藝為:NaOH的質量分數為8%，提取溫度為90℃，提取時間為75 min。影響SDF提取的因素依次是溫度，堿濃度與時間。SDF在pH值2.0時NO2－的吸附量達到19.70 μmol/g，顯著高于pH值7.0的吸附量(15.83 μmol/g)。SDF在pH值7.0時對膽固醇的吸附量為82.09 g/g，高于pH值2.0下的吸附量71.28 g/g。

茶末，可溶性膳食纖維，提取

膳食纖維(dietary fiber，DF)是一種不能被人體消化的碳水化合物，以能否溶解于水中可分為2個基本類型:不溶性膳食纖維(insolubledietary fiber，IDF)與水溶性膳食纖維(solubledietary fiber，SDF)。常見食物大麥、豆類、甘薯、胡蘿卜、柑橘、亞麻、燕麥糠等都含有豐富的SDF，SDF可減緩消化速度和促進排泄，提高人體免疫能力，促進有毒物質的排出，調控血糖和膽固醇含量，改善糖尿病患者胰島素水平和三酸甘油脂［1－6］。隨著生活水平的提高，膳食纖維食品越來越引起人們的關注，同時，膳食纖維產品的原料開發逐步成為現代研究熱點［7－9］。

茶末是茶葉在制作擠壓，烘焙時脫落下來的粉末，在茶葉生產過程中，大量茶末隨之產生，福建省安溪作為鐵觀音茶的主產地，每年在加工茶葉的過程中所產生的茶末萬余噸，價格低廉，缺乏高附加值產品開發。目前，生產上主要采用堿法膳食纖維提取工藝，具有工藝成熟，方法簡便的優勢。本實驗目的是摸索茶末提取膳食纖維的工藝，為茶末廢物利用，提高附加值提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設備

試驗材料為安溪鐵觀音茶末，由安溪興譽茶葉發展有限公司提供。

臺式離心機(TDL-5-A)，上海安亭科學儀器廠;電熱恒溫水槽(DK-8D)，上海精密實驗設備有限公司;電熱恒溫鼓風干燥箱(DGG-9000)，上海森信實驗儀器有限公司;可見分光光度計(V-1200)，上海美普達儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 茶末SDF提取工藝

試驗方法參考胡葉碧［10］，并做相關改良。茶末經粉碎過篩，加入NaOH溶液堿解;經離心，取上清液，調節pH值，加入無水乙醇沉淀，離心后取沉淀干燥即得茶末SDF，作為分析品質備用。

1.2.2 茶末SDF提取條件的單因素設計

分別以堿液濃度(2%、4%、6%、8%、10%、12%)、溫度(30、45、60、75、90、100℃)和時間(30、45、60、75、90、100、120 min)進行單因素試驗，研究SDF提取因素對提取率的影響。

1.2.3 茶末SDF提取的正交優化

在以上單因素試驗的基礎上，選擇堿液濃度、提取溫度和時間三個因素，采用正交表L9(33)設計，以SDF提取率為目的指標，優化堿法制備SDF的最佳工藝。

1.2.4 茶末SDF品質測定

本試驗設置吸附環境為pH值2.0和pH值7.0，分別模擬小腸和胃環境［11］，測定茶末SDF品質。茶末SDF對NO2－吸附能力測定采用李來好等［12］的方法，對膽固醇吸附能力測定則采用胡國華等［13］的方法。

所有數據運用SAS軟件ANOVA過程進行處理組合間的差異性檢驗，對不同處理組合采用LSD法作多重比較。

2 結果與分析

2.1 NaOH濃度和提取溫度對SDF提取率的影響

NaOH濃度對茶末SDF提取率的影響見圖1。從圖1中可以看出，茶末SDF的提取率在NaOH濃度在2% ～8%時，隨著堿液濃度的提高而增加，在堿液濃度為8%時茶末SDF提取率最高，達到0.208 1 g/g;隨著堿液濃度的不斷提高，茶末SDF的提取率逐步下降;因此，最佳堿液濃度為8%。

從圖2可知，溫度在30～90℃，茶末SDF提取率隨著溫度的提高而提高，至溫度在90℃時茶末SDF提取率最高，達到0.168 8 g/g;提取溫度從90℃上升到105℃過程中，茶末SDF提取率逐步下降，因此，最佳提取溫度為90℃。

圖1 NaOH濃度對SDF提取的影響

圖2 溫度對SDF提取的影響

2.2 提取時間對SDF提取率的影響

由圖3可得，提取時間在30～75 min，茶末SDF提取率隨著提取時間的延長而增加，至75 min時為最高，達到0.205 5 g/g;隨之提取時間的增加，茶末SDF的提取率逐步下降，因此，最佳提取時間為75 min。

2.3 正交實驗

從表1正交試驗可得，茶末SDF提取的最優組合為A3B3C2，又因多重比較結果可知，A3(10%)與A2(8%)、B3(90℃)與 B2(75℃)差異不顯著，考慮到成本、效率等因素，故確定堿法制備茶末SDF的最佳工藝為A3B2C2，即NaOH濃度為8%，溫度為75℃，提取時間為75 min;影響茶末SDF提取的影響因素主次順序依次為溫度、堿液濃度和提取時間。

圖3 提取時間對SDF提取的影響

表1 正交試驗結果

2.4 SDF品質分析

2.4.1 茶末SDF粒度分級

茶末SDF粒度分布見表2。從表2可以看出，茶末SDF粒度分布范圍最廣的區段位于120目以下，占總重量的28.80%，其次位于120～140目和140～160目，分別占21.05%和20.73%，因此，茶末 SDF顆粒大小主要集中在160目以下，占總重量的70.58%;在160～200目以及過200目的SDF只有11.89%和17.53%。

表2 茶末SDF粒度分布

2.4.2 SDF對不同pH值下NO2－的吸附能力

從圖4、圖5可知，茶末SDF對NO2－的吸附能力受pH值的影響較明顯，不同大小微粒的SDF均表現出在pH值2.0下對NO2－的吸附量高于pH值7.0下的吸附量，這說明茶末SDF在腸道內的吸附能力大于胃內的吸附能力;且在0～120 min內，茶末SDF對不同pH值下NO2－的吸附量隨著時間的增加而緩慢增加;差別在于，pH值2.0下SDF對NO2－的吸附量在120～240 min間隨著時間的增加而急速上升，最大吸附量達到19.70 μmol/g;而pH值7.0下SDF對NO2－的吸附量在120～240 min間隨著時間的增加趨于飽和，最大值達到15.83 μmol/g。不同粒度SDF對pH值2.0和pH值7.0下NO2－的吸附能力表現基本一致，即吸附量由大到小為:200目以上＞160～200目＞140～160目＞120～140目＞120目以下。

圖4 pH值2時SDF對NO2－的吸附量

圖5 pH值7時SDF對NO2－的吸附量

2.4.3 SDF對不同pH值下膽固醇的吸附能力

不同粒度SDF對膽固醇的吸附能力見圖6。從圖6中可知，不同pH值下SDF對膽固醇的吸附存在差異，不同粒度SDF對pH值7.0下膽固醇的吸附量顯著高于pH值2.0的，說明茶末SDF在腸道中的吸附能力強于胃中的;不同粒度SDF對膽固醇的吸附量隨著粒度的變小而增加，即不同pH值下SDF對膽固醇的吸附量表現為:200目以上＞160～200目＞140～160目＞120～140目＞120目以下，但同一pH值下，不同粒度SDF對膽固醇的吸附量差異不顯著;過200目的SDF在pH值2.0和pH值7.0下對膽固醇的吸附量達到最大值，分別為71.28和82.09 g/g。

圖6 不同粒度SDF對膽固醇的吸附能力

3 結論

(1)影響茶末SDF堿法提取因素的主次順序依次為:溫度、堿液濃度、提取時間;最佳提取工藝為，堿液濃度為8%、溫度75℃，提取時間75 min。

(2)SDF對NO2－具有強烈的吸附作用，一定程度上降低NO2－對人體的危害，保護人體的胃腸健康。同時，茶末SDF對NO2－的吸附效果明顯強于柑橘等類的［14］。

(3)茶末膳食纖維具有吸附膽固醇的作用，能夠降低膽固醇對人體的傷害;在pH值7.0的條件下，SDF對膽固醇的吸附能力比pH值2.0強，這也說明SDF在腸道內的吸附能力大于胃內的吸收能力，與前人研究結果一致［14－15］。

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Analysis of Quality and Extraction of Soluble Dietary Fiber from Tea Dust by Alkali Treatment

Wang Ming-yuan，Wang Li-juan
(Department of Bioengineering and Biotechnology，HuaQiao University，Xiamen 361021，China)

The analysis of quality and extraction of soluble dietary fiber(SDF)from tea dust by alkali treatment were investigated．The results showed that the optimum conditions of extraction were obtained on the basis of single factor and orthogonal test:NaOH concentration 8%，temperature 90℃，time 75 min．The effect of temperature was the most significant，followed by NaOH concentration and time．The amounts of NO2-absorbed by SDF at pH 2.0 were 19.70 μmol/g，significantly higher than that at pH 7.0(15.83 μmol/g)，while the amounts of cholesterol absorbed at pH 2.0 was 71.28 g/g and 82.09 g/g at pH 7.0．The data indicated that the characteristic of SDF extracted from tea dust is perfect，and it will have the potential using in the healthy food products．

tea dust，soluble dietay fiber，quality

博士，講師。

*華僑大學科研基金資助項目(08BS410)

2011－04－22，改回日期:2011－07－06