粉碎程度對桑葉碎茶渣粉理化性質(zhì)的影響

摘 要：桑葉制茶后所產(chǎn)生的碎茶渣內(nèi)有多種天然活性物質(zhì)，為進(jìn)一步高效利用桑葉資源，本研究以桑葉碎茶渣為原料，經(jīng)超微粉碎技術(shù)加工成茶粉，通過控制超微粉碎的時(shí)間來控制粉碎程度，研究粉碎程度對茶粉微觀結(jié)構(gòu)、休止角、分散性和活性成分（黃酮、多糖、茶多酚與γ-氨基丁酸）溶出量的影響。結(jié)果表明，茶粉的流動(dòng)性較好，延長粉碎時(shí)間破壞了茶粉顆粒的致密結(jié)構(gòu)，使粉體的孔隙增大，分散性增強(qiáng)；粉體中活性物質(zhì)的溶出效果較好，其中，最佳粉碎時(shí)間為20 s，此時(shí)黃酮、多糖、茶多酚、γ-氨基丁酸的溶出量分別為34.0、14.2、92.5、2.8 mg/g，優(yōu)于其他粉體。

關(guān)鍵詞：桑葉茶渣糊；超微粉碎；粉碎時(shí)間；活性成分

中圖分類號：TS209 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：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.）是桑科桑屬植物桑的干燥葉，又被稱為“鐵扇子”“黃桑”“家桑”等，1993年，桑葉被列入藥食兩用行列，被稱為“人類21世紀(jì)十大保健食品之一”[1-2]。桑葉在中國被稱為“神仙草”，在日本也被稱為長壽茶，民間更有“人參滋補(bǔ)，桑葉滋補(bǔ)”的贊譽(yù)，《本草綱目》等古籍中記載桑葉具有解渴、治熱咳、明目生發(fā)、抗衰老等功效[3-6]。研究證明，桑葉中含有黃酮、茶多酚、多糖、γ-氨基丁酸以及甾醇等活性物質(zhì)[7-8]。此外，現(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)，桑葉具有降糖降脂、降血壓、抗氧化、預(yù)防癌癥以及延緩衰老等多種功效，這與桑葉中的活性物質(zhì)關(guān)系密切[9-10]。

山東省日照市莒縣的桑樹種植歷史悠久，桑葉產(chǎn)量較大。過去，桑葉大多用于養(yǎng)蠶，消耗的桑葉占總產(chǎn)量的50%左右，其他桑葉全部浪費(fèi)。目前，很多企業(yè)將桑葉制成桑葉茶以獲取更高的商業(yè)價(jià)值，經(jīng)處理過后的桑葉茶保藏時(shí)間較長，商業(yè)價(jià)值較高[11]。徐玉娟等[12]闡述了將桑葉制成粉末并添加到食品中的可行性。研究表明，通過超微粉碎技術(shù)制成的粉體在感官品質(zhì)、營養(yǎng)價(jià)值、貯藏價(jià)值等方面均得到了一定的提高，有利于促進(jìn)對桑葉副產(chǎn)物的再次利用[13]。李玲等[14]檢測了不同粉碎程度的桑葉粉的活性成分溶出量，結(jié)果表明，桑葉超微粉的溶出效果顯著優(yōu)于桑葉細(xì)粉。Chen等[15]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)干法超微粉碎后，桑葉粉的休止角、持水/持油力、溶解性等理化性質(zhì)得以改善，其顆粒呈零散的分布形態(tài)。因此，超微粉碎技術(shù)在桑資源的綜合利用方面具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

桑葉在加工過程中的損耗較大，其中，經(jīng)分級挑選后的桑葉茶渣未被有效利用，造成了較為嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。目前，針對桑葉茶渣的研究與討論較少，考慮到茶渣中可能含有部分未被提取利用的活性物質(zhì)，本研究以桑葉綠茶經(jīng)分級挑選后棄置的廢料——桑葉茶渣為研究對象，通過超微粉碎技術(shù)將茶渣粉碎，并探究粉碎程度對桑葉茶粉理化性質(zhì)的影響，分析并比較茶粉的微觀結(jié)構(gòu)、流動(dòng)性、分散性以及茶粉內(nèi)活性物質(zhì)的溶出效果，以期為桑葉綠茶加工副產(chǎn)物的綜合利用提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

桑葉綠茶茶渣，山東恒寶食品有限公司；其中桑葉產(chǎn)自山東省日照市莒縣。

蘆丁、沒食子酸、γ-氨基丁酸，色譜純，上海源葉生物科技有限公司；乙腈，賽默飛世爾科技（中國）有限公司；甲醇、乙醇等，分析純，北京化工試劑廠。

WZJ-6J型振動(dòng)式藥物超微粉碎機(jī)，濟(jì)南倍力粉技術(shù)工程有限公司；SU8010掃描電鏡， 日本日立公司；TU-1810型紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；Waters 1525型高相液相色譜分析儀，沃特世科技（上海）有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品預(yù)處理

通過超微粉碎技術(shù)將桑葉茶渣加工至粉體，粉碎機(jī)的工作機(jī)理為振動(dòng)粉碎，主要通過介質(zhì)和物料的高頻振動(dòng)產(chǎn)生沖擊、摩擦等作用力將物料粉碎。進(jìn)樣量約300 g，通過控制粉碎時(shí)間來控制粉體的尺寸，最終制得粉碎時(shí)間為10、15、20、25、30 s的5種桑葉茶粉，將茶粉于45 ℃下烘干至恒質(zhì)量，置于干燥器中待測。由于未粉碎的茶渣感官品質(zhì)較劣，且物理性質(zhì)較差，無法用于后續(xù)檢測，因此沒有將未粉碎的茶渣作為對照組。

1.2.2 微觀結(jié)構(gòu)觀察

使用場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察茶粉的微觀結(jié)構(gòu)。先將茶粉過40目篩，收集篩下粉末樣品。將粉末樣品涂抹在貼有導(dǎo)電雙面膠的載物臺上，真空下噴金處理，加速電壓30 kV下，觀察樣品的微觀形貌。

1.2.3 休止角的測定

參考GB/T 11986—1989并采用固定漏斗法，稱取一定質(zhì)量的茶粉沿壁倒入漏斗中，使茶粉緩慢落下，形成圓錐體，根據(jù)公式（1）計(jì)算樣品的休止角[16]。

θ／°＝arctan（H/R） （1）

式中，θ為粉體休止角，°；R為圓錐體的半徑，cm；H為圓錐體的高度，cm。

1.2.4 分散性的測定

稱取1.0 g桑葉茶粉，置于燒杯中，加入25 mL蒸餾水。將小燒杯置于恒溫磁力攪拌器上，保持轉(zhuǎn)速恒定，記錄從攪拌開始至茶粉全部分散于水中的時(shí)間[17]。

1.2.5 黃酮含量的測定

精確稱取1.0 g桑葉茶粉，加入30 mL甲醇溶液中，60 ℃水浴浸提1 h，用濾紙過濾，重復(fù)提取兩次，合并濾液，使用甲醇溶液定容至100 mL。使用甲醇制得一定濃度的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液，在505 nm處測定吸光值，以蘆丁濃度為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（y=0.001 2x-0.001 7，R2=0.999 2），進(jìn)而計(jì)算茶粉中的黃酮含量[18]。

1.2.6 茶多酚含量的測定

精確稱取0.2 g桑葉茶粉，加入5 mL預(yù)熱過的70%甲醇溶液中，混合均勻，70 ℃水浴浸提10 min，浸提后冷卻至室溫，3 500 r/min離心10 min，重復(fù)提取兩次，合并提取液，用70%甲醇溶液定容至10 mL，0.45 μm濾膜過濾。使用蒸餾水制得一定濃度的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，先后加入福林酚試劑與7.5%碳酸鈉溶液，反應(yīng)后，在765 nm處測定吸光值，以沒食子酸濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（y=0.004x+0.006 3，R2=0.999 1），進(jìn)而計(jì)算茶粉中的茶多酚含量[19]。

1.2.7 多糖含量的測定

精確稱取1.0 g桑葉茶粉，加入15 mL蒸餾水中，并對樣品進(jìn)行超聲波輔助萃取（80 W、20 min），提取完成后過濾，合并兩次濾液，使用蒸餾水將濾液定容至50 mL。使用蒸餾水制得一定濃度的無水葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入5%苯酚溶液與濃硫酸，85 ℃水浴10 min，冷卻后，在485 nm處測定吸光度，以無水葡萄糖含量為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（y=0.009 5x+0.003，R2= 0.999 5），進(jìn)而計(jì)算茶粉中的多糖含量[20]。

1.2.8 γ-氨基丁酸的測定

精確稱取2.0 g桑葉茶粉，加入80 mL蒸餾水中，40 ℃水浴1 h，其間多次振蕩，0.45 μm濾膜過濾提取液。用蒸餾水制得一定濃度的γ-氨基丁酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，并加入四硼酸鈉、次氯酸鈉與重蒸酚試劑，沸水浴10 min，之后冰浴20 min，待溶液出現(xiàn)藍(lán)綠色之后加入2.0 mL、60%乙醇溶液，在645 nm處測定吸光度，以γ-氨基丁酸濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（y=0.002 8x-0.006 8，R2=0.998 8），進(jìn)而計(jì)算茶粉中的γ-氨基丁酸含量[21]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每組實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3次，數(shù)據(jù)采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式表示，使用SPSS 25.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Tukey法進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA），組間顯著差異水平為P＜0.05。采用Origin 2019繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 桑葉茶粉微觀結(jié)構(gòu)觀察

如圖1所示，掃描電鏡下，當(dāng)粉碎時(shí)間為10、15 s時(shí)，茶粉顆粒的表面較光滑，裂隙較小，結(jié)構(gòu)比較完整；但當(dāng)粉碎時(shí)間為20 s時(shí)，茶粉顆粒表面變粗糙，出現(xiàn)了明顯的孔隙與裂痕；進(jìn)一步延長粉碎時(shí)間至25、30 s，顆粒表面更加粗糙，完整性進(jìn)一步變差。這說明延長粉碎時(shí)間破壞了茶粉顆粒的致密結(jié)構(gòu)及其完整性。由此推測，延長粉碎時(shí)間可以增大茶粉顆粒的比表面積，有利于溶劑與茶粉顆粒的接觸，進(jìn)而增強(qiáng)活性物質(zhì)的溶出效果[22]。

2.2 桑葉茶粉物理性質(zhì)

2.2.1 休止角

粉碎時(shí)間對茶粉休止角的影響如圖2所示。隨著粉碎時(shí)間的延長，桑葉茶粉的休止角顯著增大，休止角在24.8～43.2°之間。據(jù)研究，休止角在30～45°時(shí)，樣品的流動(dòng)性較好[23]。可見，此試驗(yàn)中桑葉茶粉樣品的流動(dòng)性較好，有利于茶粉在產(chǎn)品加工中的應(yīng)用。

2.2.2 分散性

粉碎時(shí)間對茶粉分散性的影響如圖3所示。隨著粉碎時(shí)間的延長，桑葉茶粉的分散時(shí)間顯著降低，當(dāng)粉碎時(shí)間為25 s時(shí)，茶粉的分散時(shí)間最短，達(dá)5.2 s。這可能是由于粉碎時(shí)間延長，顆粒粒度減小，分散性增強(qiáng)[24]。此外，延長粉碎時(shí)間使顆粒間的空隙增大，導(dǎo)致茶粉顆粒的比表面積增大，促進(jìn)了親水基團(tuán)的暴露，從而增強(qiáng)了茶粉在水中的分散能力[25]。

2.3 桑葉茶粉活性物質(zhì)的溶出效果

2.3.1 黃酮含量

桑葉茶粉中含有大量的黃酮類化合物[26]，具有二次利用的價(jià)值。如圖4所示，隨著粉碎時(shí)間的延長，黃酮含量先增大后減小，在27.7～34.0 mg/g之間。當(dāng)粉碎時(shí)間為20 s時(shí)，黃酮含量達(dá)34.0 mg/g，顯著高于其他組，可能是由于此時(shí)的茶粉顆粒較小，顆粒內(nèi)部的傳質(zhì)阻力減小，細(xì)胞破碎程度增加，細(xì)胞壁破碎，加速了黃酮類化合物的溶出[27]。20 s后呈現(xiàn)下降趨勢的原因可能是細(xì)胞的其他物質(zhì)溶出，與黃酮形成絡(luò)合物，同時(shí)過度粉碎可能導(dǎo)致粉體聚集，使其溶出不充分，導(dǎo)致黃酮的浸出量減小[28]。

2.3.2 茶多酚含量

如圖5所示，隨著粉碎時(shí)間的延長，茶多酚含量先增大后減小，在11.8～15.6 mg/g之間。當(dāng)粉碎時(shí)間為15 s時(shí)，茶粉中茶多酚的含量為15.6 mg/g，顯著高于其他4種茶粉。當(dāng)粉碎時(shí)間大于15 s時(shí)，茶多酚的提取率下降，可能是粉碎時(shí)間延長，導(dǎo)致茶粉顆粒的粒徑減小，促使其中的多糖類物質(zhì)大量溶出，增大了體系的黏度，抑制了多酚類物質(zhì)的進(jìn)一步溶出[29]。

根據(jù)已有研究，桑葉中的多酚含量與其品種、生長環(huán)境以及提取方式等因素相關(guān)[30]。Radojkovic等[31]研究了幾種白桑葉和黑桑葉提取物中的總酚含量，其數(shù)值介于66.8～115.2 mg/g之間，遠(yuǎn)高于本研究中5種茶粉的多酚含量，說明茶粉副產(chǎn)物中茶多酚的含量較低。

2.3.3 多糖含量

如圖6所示，多糖含量隨粉碎時(shí)間的延長先增大再減小，其數(shù)值在58.7～92.5 mg/g之間。

朱亞偉等[32]采用酶解-微波輔助提取桑葉中的多糖，優(yōu)化后提取率可達(dá)15.12%，雖然這一數(shù)值高于本試驗(yàn)所測茶粉組，但仍能說明茶粉中含有大量的多糖類物質(zhì)。當(dāng)粉碎時(shí)間為20 s時(shí)，多糖含量達(dá)92.5 mg/g，顯著高于其他組（P＜0.05）。當(dāng)粉碎時(shí)間為10～20 s時(shí)，延長粉碎時(shí)間，細(xì)胞壁的破碎效果提升，促進(jìn)了多糖的溶出。當(dāng)粉碎時(shí)間大于20 s時(shí)，多糖的溶出使體系黏度增大，形成的復(fù)合物阻礙了多糖的進(jìn)一步溶出[33]。

2.3.4 γ-氨基丁酸含量

如圖7所示，γ-氨基丁酸的含量隨粉碎時(shí)間的延長先增大再減小，當(dāng)粉碎時(shí)間為20 s時(shí)，γ-氨基丁酸的含量最高，達(dá)2.85 mg/g，顯著高于其他組。這與黃酮、多糖含量的變化趨勢相同。樊蓉等[34]也研究發(fā)現(xiàn)，以殺青后的桑葉茶為提取對象時(shí)，γ-氨基丁酸的提取率達(dá)10.81 mg/g。這說明，茶粉副產(chǎn)物中γ-氨基丁酸的含量較低。

3 結(jié)論

本研究以商品價(jià)值較低的桑葉茶渣為研究對象，通過超微粉碎技術(shù)制得茶粉，檢測并比較了粉碎時(shí)間對茶粉微觀結(jié)構(gòu)、休止角、分散性以及活性物質(zhì)溶出量的影響，探討了桑葉茶茶粉的最佳粉碎時(shí)間。

結(jié)果表明，茶粉的顆粒大小無明顯差異，且流動(dòng)性均較好；茶粉的分散性隨粉碎時(shí)間的延長而增強(qiáng)，可以達(dá)到“速溶”的效果，這有利于其在食品中的應(yīng)用；因此，可選擇粉碎時(shí)間較長的茶粉用于后續(xù)的產(chǎn)品開發(fā)。結(jié)果還顯示黃酮、茶多酚、多糖、γ-氨基丁酸的溶出量隨粉碎時(shí)間的延長而增加。其中，茶多酚與γ-氨基丁酸的含量相對較少，最大溶出量分別為15.6、2.85 mg/g；而黃酮、多糖的含量較多，二者均在粉碎時(shí)間20 s時(shí)大量溶出，分別為34.0、92.5 mg/g，與桑葉茶的溶出量接近；因此，可以考慮將粉碎時(shí)間20 s時(shí)的茶粉用于回收黃酮和多糖類物質(zhì)。本研究為桑葉茶碎茶粉的綜合利用提供了科學(xué)的理論依據(jù)。在后續(xù)工作中，將桑葉茶粉應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)，可進(jìn)一步推動(dòng)桑葉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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