非商品枇杷茶中绿色素提取工艺优化及其稳定性研究_张莉.pdf

77 工艺技术 食品工业 2023 年第44卷第 2 期非商品枇杷茶中绿色素提取工艺优化及其稳定性研究张莉1*，尹翔东1，毛鹏煜1，席阳红2，杨朝林2，颜麟沣21.四川省食品发酵工业研究设计院（成都 611130）；2.四川省茶叶集团股份有限公司（宜宾 644007）摘要以非商品枇杷茶为原料,采用超声波辅助溶剂提取法提取茶绿色素,通过单因素试验与正交试验优化提取工艺条件,并对茶绿色素稳定性进行探究。结果表明:乙醇体积分数90%、固液比120(g/mL)、超声功率600 W、超声时间70 min、超声提取温度50 时,在此工艺参数下提取茶绿色素效果最佳;该工艺条件提取的茶绿色素热稳定性较强,在酸性、中性以及弱碱性(pH9)环境中稳定性良好,K+、Na+、Zn2+、Cu2+、Mg2+、Ca2+等离子对茶绿色素影响不大,而强碱性条件及Al3+、Fe2+、Fe3+金属离子对茶绿色素稳定性影响较大。关键词茶绿色素;超声波提取;工艺优化;稳定性Optimization of Extraction Process and Stability of Green Pigment in Non-commercial Pipa TeaZHANG Li1*,YIN Xiangdong1,MAO Pengyu1,XI Yanghong2,YANG Chaolin2,YAN Linfeng21.Sichuan Food Fermentation Industry Research and Design Institute(Chengdu 611130);2.Sichuan Province Tea Industry Group Co.,Ltd.(Yibin 644007)Abstract Non-commercial loquat tea was used as raw material to extract tea green pigment by ultrasonic assisted solvent extraction.The extraction process condition was optimized by single factor experiment and orthogonal experiment,and the stability of tea green pigment was investigated.The results showed that the optimal extraction condition was as follows:ethanol volume fraction 90%,solid-liquid ratio 120(g/mL),ultrasonic power 600 W,ultrasonic time 70 min and ultrasonic extraction temperature 50.The tea green pigment extracted by this process had strong thermal stability and good stability in acidic,neutral and weak alkaline(pH9)environments.The ions of K+,Na+,Zn2+,Cu2+,Mg2+and Ca2+had little effect on the tea green pigment,while strong alkaline condition and metal ions of Al3+,Fe2+,Fe3+had great influence on the stability of tea green pigment.Keywords tea green pigment;ultrasonic extraction;process optimization;stability*通信作者；基金项目：四川省科技计划重点研发项目“川茶营养健康评价体系研究与示范”（2020YFN0154），四川省科技计划项目“益生菌发酵制备茶食品关键技术研发与产业化应用”（2019YFN0021）近年来，随着人们生活水平的提升，消费者对于绿色健康生活的追求日益增加，色素的使用受到越来越多的关注。相对于合成色素，从天然产物中提取的天然色素不仅能够提供着色作用，还具备一定生理活性，有利于消费者健康，因此天然色素提取成为热点关注的话题。茶绿色素是从鲜茶叶或者绿茶中提取的一种天然色素成分1-3，其中主要包含叶绿素及叶绿素铜钠盐、黄酮醇、儿茶素、咖啡碱、氨基酸、维生素等活性物质4-6，研究表明其具有调节血糖、血脂、抗肿瘤、抗癌、抗菌、抗氧化等功效7-9，被广泛应用于食品加工、医药保健以及日化等领域10-12，具有广阔的市场空间。枇杷茶是四川省五大良种茶之一，也是我国珍贵又稀少的茶品种，因其茶叶与枇杷叶相似而得名13。该品种茶具有肉厚、味浓、耐光、高香等特点，其叶片肥厚，富含绿色素成分，除制作琵琶茶叶售卖外，其残叶、老叶及淘汰鲜叶等非商品茶可作为绿色素提取的优质原料，是提高茶叶附加值的有效途径。对于枇杷茶绿色素提取工艺尚未有相关报道。试验以枇杷茶为原料，采用超声辅助溶剂法提取其绿色素，研究提取工艺以及其稳定性，以期为枇杷茶绿色素工业化生产提供技术支撑与理论依据。1材料与方法1.1材料与试剂非商品枇杷茶（采自四川省成都市都江堰市青城山镇茶坪社区）。氯化钠、无水乙醇、硫酸镁、氯化钾、氯化钙、氯化铜、氯化铝（均为分析纯，成都市科龙化工试剂厂）。1.2仪器与设备XL-400B多功能粉碎机（永康市小宝电器有限公司）；HH-6数显恒温水浴锅（国华电器有限公司）；KQ5200DB数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；DHG-9203A型电热恒温鼓风干燥箱（上海一恒科技有限公司）；美谱达UV-6100型紫外分光光度计（上海美谱达仪器有限公司）；5804R离心机（德国Eppendorf公司）；AKHL-24超纯水机食品工业 2023 年第44卷第 2 期 78 工艺技术（成都康宁试验专用纯水设备厂）；SHZ-D（）循环水式真空泵（巩义市英峪予华仪器厂）。1.3试验方法 1.3.1绿色素的提取工艺茶叶干燥（50）粉碎过筛（0.425 mm孔径筛，40目）加入乙醇超声提取减压抽滤色素提取液1.3.2提取液的制备将采摘的残叶、老叶及淘汰枇杷茶鲜叶放入烘箱，在50 条件下进行烘干后用粉碎机打粉，茶粉过0.425 mm孔径（40目）筛，备用。称取1 g茶粉，按固液比120（g/mL）加入80%乙醇，超声温度定为60，时间定为60 min，进行色素超声提取，提取液通过减压抽滤后，在3 000 r/min条件下离心10 min，再次使用80%乙醇溶液稀释后即为提取液。1.3.3提取液的紫外可见光谱取一定量的提取液放置于比色皿中，用80%乙醇作为空白对照，用紫外-可见分光光度计进行扫描，扫描波长范围为550800 nm，结果见图1。最大吸收波长666 nm，与文献14-15的结果基本一致，表明提取物为茶绿色素，后续试验吸光度均在666 nm处进行测定。图1茶提取液的紫外可见光谱1.3.4绿色素提取单因素试验 在提取剂一定的条件下，分别考察不同乙醇体积分数（60%100%）、固液比（15125 g/mL）、超声功率（200600 W）、超声时间（3070 min）和超声提取温度（4080）对吸光度的影响。1.3.5正交试验表1绿色素提取正交因素水平表影响因素水平1234A乙醇体积分数/%708090100B固液比/(gmL-1)1 101 151 201 25C超声功率/W300400500600D超声时间/min40506070E超声提取温度/40506070选取影响绿色素提取的5个主要条件，即乙醇体积分数、固液比、超声功率、超声时间、提取温度为试验因素，采用L16(45)正交试验，以吸光度为评价指标，确定最佳提取工艺，正交试验设计表见表1。1.3.6绿色素稳定性测定1.3.6.1温度对色素稳定性的影响取1 mL茶绿色素提取液，分别在室温，40，60，80和100 水浴温度下放置30 min后，冷却至室温，测定其在666 nm处的吸光度，通过对比不同条件下吸光度研究其热稳定性16。1.3.6.2pH对色素稳定性的影响取1 mL茶绿色素提取液，分别用0.1 mol/L NaOH溶液和0.1 mol/L HCl溶液调节pH为3，5，7，9和11，并定容至50 mL，避光放置1 h后测定其在666 nm处的吸光度，通过对比不同条件下吸光度研究pH对其稳定性的影响17。1.3.6.3金属离子对色素稳定性的影响取1 mL茶绿色素提取液，分别加入1 mL的0.1 mol/L浓度的K+、Na+、Zn2+、Cu2+、Mg2+、Ca2+、Al3+、Fe2+、Fe3+金属离子溶液，定容至50 mL，摇匀并置于冰箱4 条件下静置24 h后测定其在666 nm处的吸光度，通过对比不同条件下吸光度的变化研究金属离子对其稳定性的影响18。2结果与讨论2.1不同乙醇体积分数对茶绿色素提取的影响由图2可知，随着乙醇体积分数的增加，吸光度呈先上升后下降趋势，乙醇体积分数在80%90%范围内提取率较高，说明绿色素的极性与此体积分数范围乙醇的极性接近。叶绿素是茶绿色素中的主要成分，其亲水基团能与水结合，绿色素溶于水中，但提取剂中水分较低时，叶绿素亲水基团较难与蛋白质分离，无法从茶叶类囊膜体中游离，因此提取率降低。乙醇体积分数80%和90%时，绿色素提取率差异不显著，但是考虑实际操作过程中能耗与成本因素，选用80%乙醇为宜。图2乙醇体积分数对茶绿色素吸光度的影响2.2固液比对茶绿色素提取的影响由图3可知，随着固液比的下降，吸光度呈现增 79 工艺技术 食品工业 2023 年第44卷第 2 期大趋势。这是由于固液比下降，有助于乙醇对细胞膜的渗透，提高绿色素的溶解。固液比120（g/mL）时，茶绿色素几乎被完全提取，继续提高提取剂用量时，吸光度增加缓慢。综合考虑生产成本因素，选用固液比120（g/mL）为宜。图3固液比对茶绿色素吸光度的影响2.3超声功率对茶绿色素提取的影响由图4可知，随着超声功率的升高，吸光度逐渐上升，但功率超过500 W后，吸光度降低，此现象可能是由于超声功率达到一定程度后，引起温度升高过快，茶绿色素破坏损失，导致吸光度降低。而超声功率未达到500 W时，随着超声功率的增加，绿色素能够更好地从细胞中游离出来，易于被乙醇溶液萃取。因此，超声功率500 W时吸光度最高。图4超声功率对茶绿色素吸光度的影响2.4超声时间对茶绿色素提取的影响图5超声时间对茶绿色素吸光度的影响由图5可知，随着超声时间的延长，吸光度先上升，时间超过60 min时，吸光度开始降低。这可能是因为短时间的超声处理无法有效破坏细胞，溶出物较少，吸光度增加速度缓慢。随着时间的延长，细胞在超声作用下逐渐破碎，有助于绿色素的溶出与萃取，但是过长时间的超声处理易引起乙醇挥发及绿色素的热变性，从而导致吸光度的下降。因此，选用超声时间60 min为宜。2.5超声提取温度对茶绿色素提取的影响由图6可知，吸光度随着超声提取温度的增加呈先上升后下降趋势，温度60 时吸光度最高。这是由于随着提取温度的提升，茶细胞中纤维素酶及果胶酶的活性逐渐增大，加速纤维素及果胶的分解，有助于绿色素的分离析出，而温度过高时，纤维素酶与果胶酶由于热变性失活，影响绿色素的析出，导致提取率的降低。因此，选用提取温度60 为宜。图6超声提取温度对茶绿色素吸光度的影响2.6正交试验结果表2正交试验表试验A乙醇体积分数B固液比C超声功率D超声时间E超声提取温度吸光度1111110.332 12122220.562 63133330.623 44144440.586 05212340.598 46221430.703 67234120.924 88243210.753 69