王明元，王麗娟

(華僑大學(xué)生物工程與技術(shù)系，福建廈門(mén)，361021)

茶末水溶性膳食纖維堿法提取工藝及品質(zhì)分析*

王明元，王麗娟

(華僑大學(xué)生物工程與技術(shù)系，福建廈門(mén)，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(zhì)特性。結(jié)果表明，堿法提取SDF的適宜工藝為:NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%，提取溫度為90℃，提取時(shí)間為75 min。影響SDF提取的因素依次是溫度，堿濃度與時(shí)間。SDF在pH值2.0時(shí)NO2－的吸附量達(dá)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(shí)對(duì)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(gè)基本類(lèi)型:不溶性膳食纖維(insolubledietary fiber，IDF)與水溶性膳食纖維(solubledietary fiber，SDF)。常見(jiàn)食物大麥、豆類(lèi)、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(jìn)排泄，提高人體免疫能力，促進(jìn)有毒物質(zhì)的排出，調(diào)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(lái)越引起人們的關(guān)注，同時(shí)，膳食纖維產(chǎn)品的原料開(kāi)發(fā)逐步成為現(xiàn)代研究熱點(diǎn)［7－9］。

茶末是茶葉在制作擠壓，烘焙時(shí)脫落下來(lái)的粉末，在茶葉生產(chǎn)過(guò)程中，大量茶末隨之產(chǎn)生，福建省安溪作為鐵觀音茶的主產(chǎn)地，每年在加工茶葉的過(guò)程中所產(chǎn)生的茶末萬(wàn)余噸，價(jià)格低廉，缺乏高附加值產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。目前，生產(chǎn)上主要采用堿法膳食纖維提取工藝，具有工藝成熟，方法簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)。本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖敲鞑枘┨崛∩攀忱w維的工藝，為茶末廢物利用，提高附加值提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

試驗(yàn)材料為安溪鐵觀音茶末，由安溪興譽(yù)茶葉發(fā)展有限公司提供。

臺(tái)式離心機(jī)(TDL-5-A)，上海安亭科學(xué)儀器廠;電熱恒溫水槽(DK-8D)，上海精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(DGG-9000)，上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;可見(jiàn)分光光度計(jì)(V-1200)，上海美普達(dá)儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 茶末SDF提取工藝

試驗(yàn)方法參考胡葉碧［10］，并做相關(guān)改良。茶末經(jīng)粉碎過(guò)篩，加入NaOH溶液堿解;經(jīng)離心，取上清液，調(diào)節(jié)pH值，加入無(wú)水乙醇沉淀，離心后取沉淀干燥即得茶末SDF，作為分析品質(zhì)備用。

1.2.2 茶末SDF提取條件的單因素設(shè)計(jì)

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

1.2.3 茶末SDF提取的正交優(yōu)化

在以上單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇堿液濃度、提取溫度和時(shí)間三個(gè)因素，采用正交表L9(33)設(shè)計(jì)，以SDF提取率為目的指標(biāo)，優(yōu)化堿法制備SDF的最佳工藝。

1.2.4 茶末SDF品質(zhì)測(cè)定

本試驗(yàn)設(shè)置吸附環(huán)境為pH值2.0和pH值7.0，分別模擬小腸和胃環(huán)境［11］，測(cè)定茶末SDF品質(zhì)。茶末SDF對(duì)NO2－吸附能力測(cè)定采用李來(lái)好等［12］的方法，對(duì)膽固醇吸附能力測(cè)定則采用胡國(guó)華等［13］的方法。

所有數(shù)據(jù)運(yùn)用SAS軟件ANOVA過(guò)程進(jìn)行處理組合間的差異性檢驗(yàn)，對(duì)不同處理組合采用LSD法作多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaOH濃度和提取溫度對(duì)SDF提取率的影響

NaOH濃度對(duì)茶末SDF提取率的影響見(jiàn)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(shí)，隨著堿液濃度的提高而增加，在堿液濃度為8%時(shí)茶末SDF提取率最高，達(dá)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(shí)茶末SDF提取率最高，達(dá)到0.168 8 g/g;提取溫度從90℃上升到105℃過(guò)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(duì)SDF提取的影響

圖2 溫度對(duì)SDF提取的影響

2.2 提取時(shí)間對(duì)SDF提取率的影響

由圖3可得，提取時(shí)間在30～75 min，茶末SDF提取率隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，至75 min時(shí)為最高，達(dá)到0.205 5 g/g;隨之提取時(shí)間的增加，茶末SDF的提取率逐步下降，因此，最佳提取時(shí)間為75 min。

2.3 正交實(shí)驗(yàn)

從表1正交試驗(yàn)可得，茶末SDF提取的最優(yōu)組合為A3B3C2，又因多重比較結(jié)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(shí)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(shí)間。

圖3 提取時(shí)間對(duì)SDF提取的影響

表1 正交試驗(yàn)結(jié)果

2.4 SDF品質(zhì)分析

2.4.1 茶末SDF粒度分級(jí)

茶末SDF粒度分布見(jiàn)表2。從表2可以看出，茶末SDF粒度分布范圍最廣的區(qū)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(guò)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(duì)不同pH值下NO2－的吸附能力

從圖4、圖5可知，茶末SDF對(duì)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(xiàn)出在pH值2.0下對(duì)NO2－的吸附量高于pH值7.0下的吸附量，這說(shuō)明茶末SDF在腸道內(nèi)的吸附能力大于胃內(nèi)的吸附能力;且在0～120 min內(nèi)，茶末SDF對(duì)不同pH值下NO2－的吸附量隨著時(shí)間的增加而緩慢增加;差別在于，pH值2.0下SDF對(duì)NO2－的吸附量在120～240 min間隨著時(shí)間的增加而急速上升，最大吸附量達(dá)到19.70 μmol/g;而pH值7.0下SDF對(duì)NO2－的吸附量在120～240 min間隨著時(shí)間的增加趨于飽和，最大值達(dá)到15.83 μmol/g。不同粒度SDF對(duì)pH值2.0和pH值7.0下NO2－的吸附能力表現(xiàn)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(shí)SDF對(duì)NO2－的吸附量

圖5 pH值7時(shí)SDF對(duì)NO2－的吸附量

2.4.3 SDF對(duì)不同pH值下膽固醇的吸附能力

不同粒度SDF對(duì)膽固醇的吸附能力見(jiàn)圖6。從圖6中可知，不同pH值下SDF對(duì)膽固醇的吸附存在差異，不同粒度SDF對(duì)pH值7.0下膽固醇的吸附量顯著高于pH值2.0的，說(shuō)明茶末SDF在腸道中的吸附能力強(qiáng)于胃中的;不同粒度SDF對(duì)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(duì)膽固醇的吸附量表現(xiàn)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(duì)膽固醇的吸附量差異不顯著;過(guò)200目的SDF在pH值2.0和pH值7.0下對(duì)膽固醇的吸附量達(dá)到最大值，分別為71.28和82.09 g/g。

圖6 不同粒度SDF對(duì)膽固醇的吸附能力

3 結(jié)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(shí)間;最佳提取工藝為，堿液濃度為8%、溫度75℃，提取時(shí)間75 min。

(2)SDF對(duì)NO2－具有強(qiáng)烈的吸附作用，一定程度上降低NO2－對(duì)人體的危害，保護(hù)人體的胃腸健康。同時(shí)，茶末SDF對(duì)NO2－的吸附效果明顯強(qiáng)于柑橘等類(lèi)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(duì)人體的傷害;在pH值7.0的條件下，SDF對(duì)膽固醇的吸附能力比pH值2.0強(qiáng)，這也說(shuō)明SDF在腸道內(nèi)的吸附能力大于胃內(nèi)的吸收能力，與前人研究結(jié)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(xué)科研基金資助項(xiàng)目(08BS410)

2011－04－22，改回日期:2011－07－06