永川秀芽茶渣中不溶性膳食纤维提取工艺的研究

□ 谢青松 沈 锐 李 磊 赵壮志 重庆市永川食品药品检验所

永川秀芽茶渣中不溶性膳食纤维提取工艺的研究

□ 谢青松 沈 锐 李 磊 赵壮志 重庆市永川食品药品检验所

采用单因素分析法分析永川秀芽茶渣不溶性膳食纤维（IDF）提取工艺，选取碱液浓度、液料比、处理时间和处理温度四个因素，对碱提法关键因素进行优化，通过绘制折线图得到每个影响因素的3水平因子，设计L9（34）正交试验得出不溶性膳食纤维提取的最佳工艺条件。结果表明：永川秀芽茶渣的最佳工艺参数为碱液浓度0.5 mol/L、液料比30:1、处理时间75 min、处理温度50 ℃。在此条件下，不溶性膳食纤维得率为46.95%，为开发永川秀芽高附加值产品提供科学依据。

永川秀芽；不溶性膳食纤维（IDF）；提取工艺

膳食纤维抗小肠吸收，但在大肠中有重要的作用，膳食纤维包括多糖、寡糖、木质素、抗性淀粉、美拉德反应产物、动物甲壳素等。现在食品研究中主要根据其溶解性可分为水溶性膳食纤维（SDF）和水不溶性膳食纤维（IDF）两大类。水溶性膳食纤维不被人体吸收，可溶于温水、热水，可被乙醇沉淀，例如：果胶、阿拉伯胶、半纤维素等。不溶性膳食纤维不被人体消化道酶吸收且不溶于热水，如木质素、纤维素、壳聚糖等。水不溶性膳食纤维（IDF）可以作为功能性成分添加在保健食品中，并且作为添加剂添加在其他食品中可开发出一系列特色食品，如膳食纤维面包、饼干、饮料等。而且IDF来源广泛，在许多植物废料中都可以提取使用[1]。

永川秀芽是针形名茶，属于绿茶类，产于重庆市永川区，主要包括永川区云雾山、阴山、巴岳山、箕山、黄瓜山五大山脉的茶区。茶中含有丰富的钾、钙、镁、锰等15种矿物质，具有促进血钠排除、防止蛀牙、抗氧化及防止老化之功效。每年生产大量的永川秀芽，冲泡后废弃许多茶渣，研究永川秀芽茶渣中不溶性膳食纤维的提取，为西南片区的绿茶茶渣的利用提供了很好的参考。目前，提取IDF的主要方法包括直接水提法、酸提法、碱提法和絮凝剂法等。为深入探讨永川秀芽的茶渣利用，以冲泡后的永川秀芽为试验材料，利用正交试验设计在碱液浓度、液料比、处理时间和处理温度4个因素上优化碱法提取工艺[2]。

1 材料与方法

1.1 材料

永川秀芽，品种浓香晒青绿茶，雨前采摘，购于永川名豪生活馆。冲泡后的茶渣干燥后经小型食品粉碎机粉碎，过80目筛，置于干燥密封容器内备用。

NaOH、HCl、石油醚，均为国产分析纯，来源于重庆川东化学试剂厂。

1.2 设备与仪器

GRX-9076A电热恒温鼓风干燥箱（上海龙跃仪器设备公司）、TE216-L精密天平（赛多利斯）、PHS-3C酸度计（上海佑科）、SHZ-B恒温水浴锅（上海龙跃仪器设备公司）、MDJ-A01Y1食品粉碎机（上海小熊）、TG16-WS离心机（湖南湘仪）。

1.3 方法

1.3.1 提取工艺

永川秀芽→打碎→过80目筛→热水浸泡→过滤→55℃烘干茶渣（备用样品）→脱脂→碱液（NaOH）处理→洗涤至中性→过滤→干燥→不溶性膳食纤维[3，4]。

1.3.2 水不溶性膳食纤维得率计算

水不溶性膳食纤维得率（%）=不溶性膳食纤维质量（g）/茶渣质量（g）×100%

1.3.3 单因素试验

称取约5 g样品，在其条件相同的情况下，分别规定NaOH处理浓度（mol/L）、液料比（mL/g）、处理时间（min）、处理温度（℃），以水不溶性膳食纤维的得率为指标，考察提取条件对得率的影响[5]。

1.3.4 正交试验

以单因素试验确定的3个水平，设计L9（34）正交试验表（见表2），以正交试验分析结果确定最佳提取工艺条件。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

由图1可见，各单因素水平试验均表明，在低水平时，随着因素水平的增加，永川秀芽不溶性膳食纤维得率随之增加，并达到最大值；当得率达到最大值以后，随着因素水平的继续增加，永川秀芽不溶性膳食纤维得率反而降低。NaOH浓度为0.4 mol/L时得率为38.7%，液料比为50:1（mL/g）时得率为36.6%，处理时间为60 min时得率为36.9%，处理温度为50 ℃时得率为38.1%。以上为单因素试验中最大的IDF得率，根据单因素试验结果在正交试验选取的NaOH浓度水平为 0.3、0.4、0.5 mol/L；液料水平为30:1、40:1、50:1（mL/g）；处理时间水平为45、60、75 min；处理温度水平为 40、50、60 ℃[6]。

表1 单因素试验水平设计表

表2 正交试验因素水平表

表3 NaOH提取永川秀芽茶渣中不溶性膳食纤维正交试验结果

表4 正交试验结果方差分析

图1 NaOH浓度（A）、液料比（B）、处理时间（C）、处理温度（D）对碱液提取永川秀芽茶渣IDF得率的影响

2.2 正交试验结果

极差是反应因素水平变动时总指标的变化，数据的直观分析是通过极差的大小来评价各因素对指标的影响大小。极差越大，该因素水平变动时总指标的变化越大。L9（34）正交试验结果表明，影响永川秀芽茶渣IDF得率的四个因素主次顺序为：处理温度＞NaOH浓度＞液料比＞处理时间（表3）。根据正交试验K值结果，确定最佳工艺为A3B1C3D2，即NaOH浓度0.5 mol/L，液料比30:1（mL/g），处理时间为75 min，处理温度50 ℃。在此最佳工艺条件下进行3次重复试验，计算IDF提取率，结果取平均值，得出永川秀芽茶渣IDF平均提取率为46.95%。由表4可知，处理温度对茶渣中不溶性膳食纤维的提取率有显著影响。

3 结论

通过正交试验的结果，得到利用永川秀芽茶渣提取不溶性膳食纤维的最佳工艺条件碱液浓度0.5 mol/L、液料比30:1（mL/g）、处理时间75 min、处理温度50 ℃，在此条件下不溶性膳食纤维提取率为46.95%。由于在实验室条件下，提取总量小，提取过程中易造成损失，在工业生产环境中不溶性膳食纤维最终提取率可有所提高。本研究从永川秀芽茶渣中提取水不溶性膳食纤维，在减少环境的污染的同时创造经济价值，对西南片区绿茶的茶渣利用提供了参考[7]。

[1][4][6][7]杨青松，武阳，王白娟，等.红雪茶渣水不溶性膳食纤维的提取及其特性[J].食品工业,2017(6).

[2]黄艳.绿茶渣中膳食纤维提取工艺的研究[J];武夷学院学报;2011(5).

[3]陈仕学,王一帆,姚元勇,等.响应面法优化茶渣水不溶性膳食纤维的提取及性能研究[J].食品工业科技,2015(10).

[5]康丽君,寇芳,沈蒙,等.响应面试验优化小米糠膳食纤维改性工艺及其结果分析[J].食品科学,2017(2).