□ 謝青松 沈 銳 李 磊 趙壯志 重慶市永川食品藥品檢驗(yàn)所

永川秀芽茶渣中不溶性膳食纖維提取工藝的研究

□ 謝青松 沈 銳 李 磊 趙壯志 重慶市永川食品藥品檢驗(yàn)所

采用單因素分析法分析永川秀芽茶渣不溶性膳食纖維（IDF）提取工藝，選取堿液濃度、液料比、處理時(shí)間和處理溫度四個(gè)因素，對堿提法關(guān)鍵因素進(jìn)行優(yōu)化，通過繪制折線圖得到每個(gè)影響因素的3水平因子，設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)得出不溶性膳食纖維提取的最佳工藝條件。結(jié)果表明：永川秀芽茶渣的最佳工藝參數(shù)為堿液濃度0.5 mol/L、液料比30:1、處理時(shí)間75 min、處理溫度50 ℃。在此條件下，不溶性膳食纖維得率為46.95%，為開發(fā)永川秀芽高附加值產(chǎn)品提供科學(xué)依據(jù)。

永川秀芽；不溶性膳食纖維（IDF）；提取工藝

膳食纖維抗小腸吸收，但在大腸中有重要的作用，膳食纖維包括多糖、寡糖、木質(zhì)素、抗性淀粉、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、動(dòng)物甲殼素等?，F(xiàn)在食品研究中主要根據(jù)其溶解性可分為水溶性膳食纖維（SDF）和水不溶性膳食纖維（IDF）兩大類。水溶性膳食纖維不被人體吸收，可溶于溫水、熱水，可被乙醇沉淀，例如：果膠、阿拉伯膠、半纖維素等。不溶性膳食纖維不被人體消化道酶吸收且不溶于熱水，如木質(zhì)素、纖維素、殼聚糖等。水不溶性膳食纖維（IDF）可以作為功能性成分添加在保健食品中，并且作為添加劑添加在其他食品中可開發(fā)出一系列特色食品，如膳食纖維面包、餅干、飲料等。而且IDF來源廣泛，在許多植物廢料中都可以提取使用[1]。

永川秀芽是針形名茶，屬于綠茶類，產(chǎn)于重慶市永川區(qū)，主要包括永川區(qū)云霧山、陰山、巴岳山、箕山、黃瓜山五大山脈的茶區(qū)。茶中含有豐富的鉀、鈣、鎂、錳等15種礦物質(zhì)，具有促進(jìn)血鈉排除、防止蛀牙、抗氧化及防止老化之功效。每年生產(chǎn)大量的永川秀芽，沖泡后廢棄許多茶渣，研究永川秀芽茶渣中不溶性膳食纖維的提取，為西南片區(qū)的綠茶茶渣的利用提供了很好的參考。目前，提取IDF的主要方法包括直接水提法、酸提法、堿提法和絮凝劑法等。為深入探討永川秀芽的茶渣利用，以沖泡后的永川秀芽為試驗(yàn)材料，利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)在堿液濃度、液料比、處理時(shí)間和處理溫度4個(gè)因素上優(yōu)化堿法提取工藝[2]。

1 材料與方法

1.1 材料

永川秀芽，品種濃香曬青綠茶，雨前采摘，購于永川名豪生活館。沖泡后的茶渣干燥后經(jīng)小型食品粉碎機(jī)粉碎，過80目篩，置于干燥密封容器內(nèi)備用。

NaOH、HCl、石油醚，均為國產(chǎn)分析純，來源于重慶川東化學(xué)試劑廠。

1.2 設(shè)備與儀器

GRX-9076A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海龍躍儀器設(shè)備公司）、TE216-L精密天平（賽多利斯）、PHS-3C酸度計(jì)（上海佑科）、SHZ-B恒溫水浴鍋（上海龍躍儀器設(shè)備公司）、MDJ-A01Y1食品粉碎機(jī)（上海小熊）、TG16-WS離心機(jī)（湖南湘儀）。

1.3 方法

1.3.1 提取工藝

永川秀芽→打碎→過80目篩→熱水浸泡→過濾→55℃烘干茶渣（備用樣品）→脫脂→堿液（NaOH）處理→洗滌至中性→過濾→干燥→不溶性膳食纖維[3，4]。

1.3.2 水不溶性膳食纖維得率計(jì)算

水不溶性膳食纖維得率（%）=不溶性膳食纖維質(zhì)量（g）/茶渣質(zhì)量（g）×100%

1.3.3 單因素試驗(yàn)

稱取約5 g樣品，在其條件相同的情況下，分別規(guī)定NaOH處理濃度（mol/L）、液料比（mL/g）、處理時(shí)間（min）、處理溫度（℃），以水不溶性膳食纖維的得率為指標(biāo)，考察提取條件對得率的影響[5]。

1.3.4 正交試驗(yàn)

以單因素試驗(yàn)確定的3個(gè)水平，設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)表（見表2），以正交試驗(yàn)分析結(jié)果確定最佳提取工藝條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

由圖1可見，各單因素水平試驗(yàn)均表明，在低水平時(shí)，隨著因素水平的增加，永川秀芽不溶性膳食纖維得率隨之增加，并達(dá)到最大值；當(dāng)?shù)寐蔬_(dá)到最大值以后，隨著因素水平的繼續(xù)增加，永川秀芽不溶性膳食纖維得率反而降低。NaOH濃度為0.4 mol/L時(shí)得率為38.7%，液料比為50:1（mL/g）時(shí)得率為36.6%，處理時(shí)間為60 min時(shí)得率為36.9%，處理溫度為50 ℃時(shí)得率為38.1%。以上為單因素試驗(yàn)中最大的IDF得率，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果在正交試驗(yàn)選取的NaOH濃度水平為 0.3、0.4、0.5 mol/L；液料水平為30:1、40:1、50:1（mL/g）；處理時(shí)間水平為45、60、75 min；處理溫度水平為 40、50、60 ℃[6]。

表1 單因素試驗(yàn)水平設(shè)計(jì)表

表2 正交試驗(yàn)因素水平表

表3 NaOH提取永川秀芽茶渣中不溶性膳食纖維正交試驗(yàn)結(jié)果

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析

圖1 NaOH濃度（A）、液料比（B）、處理時(shí)間（C）、處理溫度（D）對堿液提取永川秀芽茶渣IDF得率的影響

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

極差是反應(yīng)因素水平變動(dòng)時(shí)總指標(biāo)的變化，數(shù)據(jù)的直觀分析是通過極差的大小來評價(jià)各因素對指標(biāo)的影響大小。極差越大，該因素水平變動(dòng)時(shí)總指標(biāo)的變化越大。L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果表明，影響永川秀芽茶渣IDF得率的四個(gè)因素主次順序?yàn)椋禾幚頊囟龋綨aOH濃度＞液料比＞處理時(shí)間（表3）。根據(jù)正交試驗(yàn)K值結(jié)果，確定最佳工藝為A3B1C3D2，即NaOH濃度0.5 mol/L，液料比30:1（mL/g），處理時(shí)間為75 min，處理溫度50 ℃。在此最佳工藝條件下進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)，計(jì)算IDF提取率，結(jié)果取平均值，得出永川秀芽茶渣IDF平均提取率為46.95%。由表4可知，處理溫度對茶渣中不溶性膳食纖維的提取率有顯著影響。

3 結(jié)論

通過正交試驗(yàn)的結(jié)果，得到利用永川秀芽茶渣提取不溶性膳食纖維的最佳工藝條件堿液濃度0.5 mol/L、液料比30:1（mL/g）、處理時(shí)間75 min、處理溫度50 ℃，在此條件下不溶性膳食纖維提取率為46.95%。由于在實(shí)驗(yàn)室條件下，提取總量小，提取過程中易造成損失，在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中不溶性膳食纖維最終提取率可有所提高。本研究從永川秀芽茶渣中提取水不溶性膳食纖維，在減少環(huán)境的污染的同時(shí)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對西南片區(qū)綠茶的茶渣利用提供了參考[7]。

[1][4][6][7]楊青松，武陽，王白娟，等.紅雪茶渣水不溶性膳食纖維的提取及其特性[J].食品工業(yè),2017(6).

[2]黃艷.綠茶渣中膳食纖維提取工藝的研究[J];武夷學(xué)院學(xué)報(bào);2011(5).

[3]陳仕學(xué),王一帆,姚元勇,等.響應(yīng)面法優(yōu)化茶渣水不溶性膳食纖維的提取及性能研究[J].食品工業(yè)科技,2015(10).

[5]康麗君,寇芳,沈蒙,等.響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化小米糠膳食纖維改性工藝及其結(jié)果分析[J].食品科學(xué),2017(2).