茶葉色素提取工藝研究

賞 云 陳葵陽 陸燁龍

天然色素的開發和利用，已成為食品業和印染業普遍關注的課題。人們嘗試著從各種動植物資源中獲取天然色素，探究其各種性能，以解決因合成色素所帶來的問題和困惑，并達到綠色環保的要求。

眾所周知，中國是茶文化的發源地，我國是茶葉的故鄉，有6大茶類，20個產茶省，8000萬茶農，主要分布在西南、華南、江南、江北幾個地區，是名副其實的產茶大國。茶葉中的色素是一類存在于茶樹鮮葉和成品茶中的有色物質，是構成茶葉外形色澤、湯色及葉底色澤的成分，其含量及變化對茶葉品質起著至關重要的作用。利用茶葉來提取色素，資源豐富且成本低廉，另外作為植物染料，茶葉色素不含任何化學物質，無毒無害，不會對人體健康造成任何傷害。本研究以市售廉價紅茶為原料，提取茶葉中的色素，以拓展茶葉的使用價值。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

材料：茶葉（市售紅茶），棉、羊毛、絲綢、粘膠等織物。

試劑：甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、苯。

1.2 實驗儀器

電子天平（北京塞多利斯天平有限公司）；UV-1801紫外分光光度計（北京瑞利公司）；HH—2數顯恒溫（寧波紡織儀器廠）；101—1—BS電熱鼓風烘干箱（上海躍進醫療器械廠）；SF600電子測色配色儀（datacolor USA)；SW-12D型耐洗色牢度試驗機（寧波紡織儀器廠）。

2 試驗方法

2.1 提取工藝流程

稱取一定量的茶葉（各2g）→干燥→浸提（1：30）→抽濾→得濾液→測吸光度

2.2 提取劑的選擇

茶葉中的色素包括水溶性色素和溶脂性色素，本研究采用水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、苯、丙酮對茶葉進行浸提。

2.3 色素提取液最大吸收波長的確定

采用最佳工藝條件下浸提過濾后得到的色素液，在290～500nm下測定吸光度值，得出最大吸收波長，即為色素提取液的最大吸收波長。

2.4 最佳提取工藝條件選擇

2.4.1 最佳溫度選擇

分別稱取相同質量（2g）紅茶5份，采用1:30料液比進行浸泡，在不同溫度下放置相同時間，后經過濾得濾液，在最大吸收波長下測定吸光度，吸光度最大值所對應溫度即為最佳溫度。

2.4.2 最佳時間選擇

2.4.2.1 常溫浸提

分別稱取相同質量（2g）紅茶7份，采用1:30料液比進行浸泡，在常溫下放置不同時間后經過濾得濾液，在最大吸收波長測定吸光度，吸光度值最大的浸泡時間即為最佳浸泡時間。由圖3可見在常溫下，10h時吸光度最高。

2.4.2.2 最佳提取溫度下浸提

分別稱取相同質量（2g）紅茶4份，采用1:30料液比進行浸泡，在最佳提取溫度下放置不同時間后經過濾得濾液，在最大吸收波長下測定吸光度，吸光度最大的浸泡時間為最佳浸泡時間。

2.5 提取率

稱取紅茶 2g，采用上述優化工藝浸泡樣品，抽濾后得濾液，利用電爐加熱蒸發，待樣品濃縮至含少量液體后，將其放在烘箱至恒重，得色素成品。稱取色素粉末重量計算提取率。

2.6 染色實驗

本實驗采用直接染色法對不同織物（棉、羊毛、絲綢、粘膠等織物）進行染色，溫度60℃，染色時間60min，浴比為1:30。

3 結果與分析

3.1 色素最大吸收波長的確定

將浸提液稀釋100倍后，測其最大吸收波長，結果見圖1。

由于茶葉色素中含有葉綠素、類胡蘿卜素、葉黃素等多種色素，故在290～500nm下測定其吸光度無明顯的吸收峰，但在312nm處有一個微弱的吸收峰，故選定312nm為茶葉色素的最大吸收波長，在此波長下測定各條件下的吸光度值進行比較。

圖1 波長與吸光度的關系

3.2 最佳浸提劑

在最大吸收波 312處，測不同浸提劑提取的色素液的吸光度A值。由表1可見，其中用水作浸提液，在最大吸收波長312nm處，其吸光度最大，再加之水的成本較低，比較環保，所以選定水為浸提劑。

3.3 最佳溫度

表1 浸提劑的選取

在最大吸收波長 312處，測不同浸提溫度下所得色素的吸光度A值。由圖2可見，溫度越高，浸提效果越好。綜合考慮能耗，選擇100℃為最佳浸提溫度。

3.4 最佳時間

3.4.1 常溫浸提

在最大吸收波長 312處，測常溫下不同浸提時間所得色素的吸光度A值，由圖3可見，在10h時吸光度最大，效果最佳。

3.4.2 最佳浸提溫度下的浸提

在最大吸收波長 312處，測最佳浸提溫度下不同時間所得色素的吸光度A值，由圖4可見在30min時吸光度最大，效果最佳。

圖2 溫度與吸光度的關系

圖3 浸提時間與吸光度的關系（常溫）

圖4 浸提時間與吸光度的關系（最佳浸提溫度下）

3.5 提取率

表2 色素提取率

3.6 染色結果

用茶葉色素染色后的樣布，測定其K/S值，以評價上染效果，測定其皂洗牢度，以評價染色的綜合性能。從表3可見，茶葉色素對染蛋白質材料類織物有效（對羊毛織物效果更佳），K/S值較高，且皂洗牢度較好。

表3 不同織物的染色效果K/S值的變化和皂洗牢度等級

5 結論

通過以上研究分析，得到以下結論：

1）茶葉色素可用水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、苯、丙酮等作為提取劑進行浸提，但效果不同，其中以水作為浸提劑效果最佳，且經濟環保，提取率為21.5%。

2）由于茶葉中帶有多種化合物，所以對于茶葉色素的最大吸收波長不是很明顯，但在波長為312nm處有一較弱的吸收峰，故選擇312nm為最大吸收波長。

3）溫度、浸提時間均影響茶葉色素的提取，對比所測得的吸光度值，可得到茶葉色素的最佳浸提工藝為：用水作浸提劑，溫度越高，浸提效果越好，且時間為30分鐘為合適。常溫下，適當延長浸提時間，可提高提取率，一般以10小時為合適。

4）茶葉色素可染不同的織物，但以蛋白質類織物效果較佳，K/S值高，皂洗牢度可達4～5級。

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