毛銀，王彬，朱科學(xué)，左茜，蔣玉蘭

（1.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無(wú)錫 214122；2.中華全國(guó)供銷合作總社杭州茶葉研究院，浙江杭州 310016）

堿法提取茶渣蛋白工藝研究

毛銀1，2，王彬2，*，朱科學(xué)1，左茜1，2，蔣玉蘭2

（1.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無(wú)錫 214122；2.中華全國(guó)供銷合作總社杭州茶葉研究院，浙江杭州 310016）

摘 要：以茶渣為試驗(yàn)原料，利用傳統(tǒng)的堿法提取茶渣中非水溶性蛋白。主要研究了提取溫度、提取時(shí)間、堿液濃度以及料液比等單因素對(duì)蛋白提取率的影響，正交試驗(yàn)結(jié)果表明，堿法提取茶葉蛋白的最佳條件為，料液比1∶30（g/mL），時(shí)間60 min、溫度80℃、堿液濃度0.3 mol/L。此時(shí)蛋白的提取率達(dá)77.35%，該提取工藝參數(shù)具有較高的提取率。

關(guān)鍵詞：茶渣；蛋白質(zhì)；堿法提??；提取率

我國(guó)是世界上產(chǎn)茶大國(guó)之一，隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)投入的力度加大，人們對(duì)茶葉的認(rèn)識(shí)也越來(lái)越深刻，高效利用茶資源，跨界開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品成了茶產(chǎn)業(yè)界的核心思路。近年來(lái)，我國(guó)速溶茶以及茶飲料產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，隨之產(chǎn)生的大量茶渣卻沒(méi)有得到充分有效的利用。而據(jù)研究表明，茶渣中不但含有少量的可溶性物質(zhì)如茶多酚、咖啡堿等[1]，還含有約20%～30%的茶葉蛋白[2]，這些蛋白因不溶于水，至今仍未得到很多的利用。目前對(duì)茶渣中非水溶性物質(zhì)的研究仍處于初級(jí)階段，一部分茶渣用作植物肥料和動(dòng)物飼料[3-4]，多數(shù)茶渣被當(dāng)作廢物丟棄處理，這種現(xiàn)狀不但給環(huán)境帶來(lái)負(fù)擔(dān)，也不符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。因此從茶渣中提取有效成分的研究顯得很有必要。

采用傳統(tǒng)的堿法提取茶渣中的非水溶性蛋白質(zhì)，提取工藝參數(shù)與現(xiàn)有研究資料不盡相同，但在提取率上有所突破，并且最佳工藝較適合應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

茶渣：浙江塔塔茶葉科技有限公司提供，蛋白質(zhì)含量為25.14%。

氫氧化鈉、硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、鹽酸、硼酸均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

DFY-500搖擺式高速中草藥粉碎機(jī)：溫州溫嶺林大機(jī)械有限公司；SHA-B水浴恒溫振蕩器：江蘇省金壇市白塔金昌實(shí)驗(yàn)儀器廠；TDL-5大容量離心機(jī)：江蘇省無(wú)錫市瑞江分析儀器有限公司；HN-01G凱氏定氮儀：上海勇規(guī)分析儀器有限公司。

1.3 測(cè)定方法

1）蛋白質(zhì)含量測(cè)定：凱氏定氮法[5]，換算系數(shù)：6.25。

2）提取率/%=提取液中蛋白質(zhì)含量/茶渣中蛋白質(zhì)含量×100

1.4 茶渣蛋白的提取工藝

原料→粉碎過(guò)篩→水浴提取→離心棄沉淀→取上清液測(cè)定并計(jì)算提取率

1.4.1 提取工藝單因素條件確定

將原料粉碎過(guò)50目篩，稱取5 g預(yù)處理原料，按照不同的料液比 [1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35（g/mL）]，不同的提取溫度（45、55、65、75、85、95 ℃），不同的提取時(shí)間（40、60、80、100、120、140 min），以及不同的堿液濃度（0.08、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mol/L） 進(jìn)行水浴提取，5 000 r/min離心10 min，取上清液測(cè)定蛋白含量，計(jì)算提取率。

1.4.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

考慮到各因素之間的相互影響，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了四因素三水平的正交試驗(yàn)L9（34），以獲得最佳提取工藝。

表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表Table 1 The orthogonal experiment design table

2 結(jié)果與討論

2.1 料液比對(duì)提取率的影響

料液比對(duì)提取率的影響見(jiàn)圖1。

圖1 料液比對(duì)蛋白提取率的影響Fig.1 Effects of solid to liquid ratio on extraction rate of protein

由圖1可以看出，隨著料液比的增大，蛋白提取率一直在增大，當(dāng)料液比為1∶30（g/mL）時(shí)，提取率達(dá)到84.15%，繼續(xù)增大料液比，提取率依然會(huì)提高，但考慮到料液比過(guò)大會(huì)導(dǎo)致提取液中蛋白質(zhì)濃度過(guò)低，不利于蛋白質(zhì)沉淀，并且在實(shí)際生產(chǎn)中，料液比過(guò)大，會(huì)給提取設(shè)備以及廢水處理過(guò)程帶來(lái)過(guò)高的負(fù)擔(dān)，因此初步選定料液比為1∶30（g/mL）進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

2.2 時(shí)間對(duì)提取率的影響

時(shí)間對(duì)提取率的影響，見(jiàn)圖2。

圖2 提取時(shí)間對(duì)蛋白提取率的影響Fig.2 Effects of time on extraction rate of protein

由圖2可知，在反應(yīng)開(kāi)始的60 min之內(nèi)，蛋白提取率隨時(shí)間的延長(zhǎng)迅速增大，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行至60 min后，提取率幾乎不再增大，因此選定60min作為最佳提取時(shí)間。

2.3 溫度對(duì)提取率的影響

溫度對(duì)提取率的影響，見(jiàn)圖3。

圖3 提取溫度對(duì)蛋白提取率的影響Fig.3 Effects of temperature on extraction rate of protein

由圖3可知，隨著溫度的升高，蛋白的提取率逐漸增大，當(dāng)溫度升至80℃時(shí)，增大趨勢(shì)變慢，考慮到蛋白質(zhì)在過(guò)高的溫度下會(huì)發(fā)生變性[6]，并且高溫會(huì)給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)過(guò)高的能耗，增加生產(chǎn)成本，綜合考慮，選取80℃作為提取蛋白的最佳溫度。

2.4 堿液濃度對(duì)提取率的影響

堿液濃度對(duì)提取率的影響，見(jiàn)圖4。

圖4 堿液濃度對(duì)蛋白提取率的影響Fig.4 Effects of NaOH concentration on extraction rate of protein

由圖4可看出，隨著堿液濃度的增大，茶葉蛋白提取率明顯增大，當(dāng)堿液濃度達(dá)到0.3 mol/L時(shí)，蛋白提取率已達(dá)到79.47%，繼續(xù)增加堿液濃度，提取率仍會(huì)增加，但增幅較小，過(guò)高的堿液濃度會(huì)使蛋白質(zhì)分子間或分子內(nèi)形成交聯(lián)鍵，生成某些新的氨基酸，如賴丙氨酸，這種變化不但使蛋白質(zhì)中氨基酸含量降低，改變了蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)學(xué)特性，新的物質(zhì)還會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不利影響[7]。同時(shí)過(guò)高的堿液濃度會(huì)使得蛋白發(fā)生變性，加速美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生大量褐色物質(zhì)，降低了蛋白質(zhì)的純度[8]，且不利于后續(xù)脫色。因此選取0.3 mol/L作為最佳堿液濃度。

2.5 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

2.5.1 正交試驗(yàn)直觀分析表

正交試驗(yàn)直觀分析表，見(jiàn)表2。

表2 正交試驗(yàn)直觀分析表Table 2 The orthogonal experiment intuitive analysis form

2.5.2 正交試驗(yàn)效應(yīng)曲線圖

正交試驗(yàn)效應(yīng)曲線圖，見(jiàn)圖5。

圖5 正交試驗(yàn)效應(yīng)曲線圖Fig.5 Orthogonal test effect graph

由表2和圖5可以看出，在4個(gè)因素中，影響茶葉蛋白提取率的主次順序?yàn)锳＞C＞D＞B（即料液比＞溫度＞堿液濃度＞時(shí)間），由試驗(yàn)結(jié)果表明，4個(gè)因素的最佳組合為 A3C2D3B2，即料液比 1∶30（g/mL），時(shí)間60 min，溫度80℃，堿液濃度0.3 mol/L。用上述提取條件進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)，重復(fù)3次平行試驗(yàn)，得到蛋白提取率約為77.35%。

3 結(jié)論

堿法提取茶葉蛋白工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低，適合應(yīng)用于工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)，在料液比1∶30（g/mL），時(shí)間60 min，溫度80℃，堿液濃度0.3 mol/L的條件下對(duì)茶渣進(jìn)行蛋白提取，一次提取率可達(dá)77.35%，該工藝條件下能夠得到較高的提取率。

與已有研究相比，本工藝采用的較高的堿液濃度，張曉輝[8]、王忠英[9]、李娟[10]等人的研究中均采用了較低的堿液濃度，但提取率均不高，并且采用的料液比也較大，而陸晨[11]采用綠茶原料進(jìn)行研究，并提取兩次，所得提取率略高于本工藝，鄒曉明[12]等通過(guò)堿提與酶法相結(jié)合，得到了81.83%的提取率，但該法成本較高。綜上，本工藝在實(shí)際生產(chǎn)中具有優(yōu)越性。

此外，對(duì)茶葉蛋白質(zhì)中賴丙氨酸等有毒物質(zhì)的檢測(cè)以及對(duì)茶葉蛋白理化性質(zhì)的研究工作仍有待開(kāi)展。

：

[1]Krishnapillai S.Effeet of waste tea(tea fluff)on growth of young tea plants(camellia sinensisl)[J].TeaQ,1998,50(3):98-104

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[8]張曉輝,章克昌,活潑,等.非水溶性茶蛋白的提取工藝研究[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2005,26(3):64-67

[9]王忠英.茶葉中蛋白的提取及理化性質(zhì)的研究[D].浙江:浙江工商大學(xué),2006

[10]李娟.非水溶性茶葉蛋白提取及理化性質(zhì)研究[D].新疆:新疆農(nóng)業(yè)大學(xué),2006

[11]陸晨,張士康,朱科學(xué),等.堿提酸沉法提取茶葉蛋白質(zhì)的研究[J].現(xiàn)代食品科技,2011(6):673-677

[12]鄒小明,謝騫,朱立成,等.茶葉蛋白的提取工藝研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2007(1):169-171

Studies on Technology of Tea-leaf Protein Extraction Using Alkali

MAO Yin1，2，WANG Bin2，*，ZHU Ke-xue1，ZUO Qian1，2，JIANG Yu-lan2
（1.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，Jiangsu，China；2.Hangzhou Tea Research Academy，All China Federation of Supply and Marketing Co-operatives，Hangzhou 310016，Zhejiang，China）

Abstract：Extracting tea-protein from tea residues by using alkali extraction was investigated in this paper：extraction temperature， extraction time，solid to water ratio and alkali concentration on extraction rate of protein were tested.Orthogonal test results showed that： the optimum technology was： extraction temperature （80 ℃），extraction time （60 min），solid to water ratio 1∶30（g/mL） and alkali concentration （0.3 mol/L）.The extraction rate of tea protein was about 77.35%under above conditions.This extraction process parameters have higher extraction rate.

Key words：tea residues；protein；alkali extraction；extraction rate

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2013.14.010

杭州市農(nóng)村農(nóng)業(yè)科研推廣專項(xiàng)（20110232B43）；浙江省公益性技術(shù)應(yīng)用研究計(jì)劃項(xiàng)目（2010C32053）

毛銀（1986—），女（漢），碩士研究生，研究方向：方便食品。

王彬，男，副研究員。

2012-12-02