影响茶叶可溶性物质浸出的因素分析

“2001年北京国际饮料科学与技术报告会”论文集
影响茶叶可溶性物质浸出的因素分析
罗龙新+
广东华城食品有限公司广东潮阳515100
摘要:茶叶中可溶性物质浸出的分离常数、浸出速率、浸出量和浸出液的品质受诸多因素的影响。如可萃取物质的含量、茶叶形状和大小、温度、溶剂种类、液体的搅拌和萃取设备等因素。该文综述了这些因素与茶叶中可溶性物质浸出率和提出液品质的相互关系。
关量词:茶叶;萃取:因素;分析
中田分类号:TS275S.
萃取是茶饮料生产中最重要的基础作业。茶叶萃取的指标是通过茶浸出液的泽、风味和可溶性物质浸出量来反映。在保证茶汁品质的前提下,通过一定的工艺技术最大程度地提取出茶叶中的可溶性物质。影响茶叶萃取的因素是十分复杂的,了解这些因素与茶汁品质及可溶性物质浸出量的关系,对提高茶汁品质和得率,降低成本无疑是十分重要的。
1原料和工艺
I.1可溶性物质的种类及可浸出量
茶叶中含有多种可溶性化学成分,如茶多酚(TP)、茶黄素(TF)、茶红素(TR)、儿茶素(CAT)、(CAF)等。一般来说,溶质分子愈大,扩散常数愈小。这些成分在茶叶中的含量差别较大,如含量就高于茶黄素,因而其在茶/水两相的浓度差较大,推动力也较大,从而浸出速率就快。而茶红素含量高于,同样其浸出速率高于,如表1。
I2茶叶的形状、大小及种类
Price和Spiro(1985)研究了从拼配茶(wholetea)和各种不同}L径的筛号红茶在80℃、200ml水、4z茶叶的浸出条件下茶黄素、可可碱和的浸出速率,结果表明,三种成分的速率常数是随着茶叶颗粒从850—1000um减少至500—600pm时,其速率增长22倍,如表1第三列。这是因为茶叶颗粒越小,固体与液体间的表面积越大,溶剂由颗粒内扩散至粒子表面的距离短,从而浸出速率快。
*作者高级r枉师,副总经理。
表l不同颗粒的红茶、茶黄隶和可n-J'碱
浸出的动力学参数(800c蒸馏水)
不同产地或加工方法不同的茶叶其浸出速率也是不同的,无论是TF或CAF成分,从拼配茶(whoktea)来看,肯尼亚的CTC茶(KapehoruaPD)的浸出速率,比印度传统红茶快4倍,相应的半衰期也缩短4倍(如表2)。用同等级鲜叶分别制成直接烘干叶,烘青、炒青绿茶,其茶多酚含量浸出速率也明显不同。其零级浸出速率分别是0.28,1.213,1.589/min。这表明不同加工方法对叶片组织结构甚至细胞结构的挤压、切碎、磨擦等外力作用程度不同,也造成谩出速率的不同,如表3。
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·77-
表2在80℃蒸馏水中不同茶叶原料红茶咖啡园和
茶黄素浸出的动力学参数…
成分
茶叶
颗茫舻(,速率n/。-t)截距半秒
KtrImPD
500—6001
3800329瓯_hⅫ-lPD
whdetea
09701037茶黄蠢
蛐舢600—710
05100674Be‰FSOp'rholetea
024012
143Rup8i
FOF
600—710
O.56
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82RuD越FOF
whdet∞0.36
02377
隐形茶杯KapchamaPD500—600
I.70
0.0921(gmymCTC)KapcharuaPD
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42
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600—710O75029
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表3两种水温茶多酚浸出动力学分析【21
I.3萃取水温
浸提时溶剂温度(水温)将影响溶质的溶解度,水温升高,浸可溶性物质的溶解度升高。浸出速率加
快,表3,5。珍眉绿茶(Green
Chun
Mee)和阿萨姆
红茶(BlackAssamBukial)的成分在不同温
度下的浸出速率如表4。随着水温升高,浸出速率常数也升高。从表3也可看出,不同温度下茶多酚
的浸出速率也有较大的差别。温度越高,茶多酚浸出速率越快。温度也影响茶叶可溶物质在茶/水两
相之间的分离常数和扩散系数。温度升高,分子运动加速,而溶液的牯度则降低,从而扩散速率加快。
在乌龙茶提取中,一般较易浸出,当温度
超过80℃时,提取量剧增。对茶多酚成分,温度越
高,提取越迅速;儿茶素及儿茶素氧化聚合物其提取
速度与提取量因化合物种类的不同而表现较大差异。温度越高时,氨基酸(主要为茶氨酸)的提取速
度快且最多,但长时间保持高温,它会与糖类发生反
应,导致提取溶液变褐,变浓,而且氨基酸总量也会减少,图1131。
表4不同温度两种茶中浸出的动力学参数【4
注:颗粒170—2.00ram,200ral。49茶,平衡时问约30—60rain
该表数据不受茶水比例影响
表5
Nerada茶中可溶性成分浸出的动力学参数【5
*授提条件:2249710—850flm的CTC红茶,加蒸馏水140m1.
在25—65=C恒温下浸提。
1.4搅拌
在浸出过程中,对流体进行搅拌,使水溶液形成湍流,可增加扩散,减少茶叶颗粒表面质量传递阻
力。但Long’s研究结果表明,在茶水比例l:5,在60℃和80℃水浸提取时,其可溶性的浸出不受搅拌的影响。S口im等研究表明,茶叶中可溶物质(如等)的浸出速率最主要的限速阶段是可溶性物质通过叶片扩散至水溶液的过程。
1.5溶剂的DH值和种类
M.Spiro&W.E.price(1987)对Kapehorua
PF
红茶(600—700t-m)中的浸出速率在不同的oH盐溶液及缓冲溶液下的提出特性研究表明(缓冲溶液的DH从3.0—83,温度80℃,盐溶液离子浓度为0.11moldmo),的浸出一级动力学速率常数和半衰期不随DH的变化而变化。但速率常数在添加盐溶液如NaCl、KCI、CaCI:时则降低,而在
电解质溶液如Bu。NCI等含有大离子的物质存在下
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则速率常数增加。如表6。这不能用渗透压或溶剂的粘度变化改变或解释。通过在25%的电解质溶
液中的溶解性和速率常数的平行试验表明.
在含有与分子有关的芳香族或其它有机环溶
液中,溶解性和速率常数均明显升高。
10
提取时间(min)
gprs水表提取时间(rain)
图1提取温度和时间对乌龙茶中成分浸出的影响
表6在不同的离子浓度(0.11moldmo中水溶剂,KapchomoPF茶浸出的动力学数据(80℃)[6
溶液藩嚣鼻)K慧黧-)截距半酬s)
1.6不同冲泡次数对茶叶可溶性成分的影响
对于单级间歇提取法,不同的冲泡次数对茶叶中各种可溶性成分的浸出率有不同影响。对乌龙茶和祁门红茶不同冲泡次数对香气的影响表明,茶叶中的香气成分大部分在第一次冲泡中已浸出于茶汤,红茶和乌龙茶第一次浸出率分别是68.9,81.7%,随着冲泡次数的增加,香气成分浸出量也逐渐减少,至第三次冲泡,香气所剩无几。表7,8。
—◆一B嘲啡藏65℃
——一帕l啡碱9S℃—●r-‘茶多酚65℃
—*一茶多动%℃—鼍一氨基酸晒℃
+氨基酸95℃
表7各次泡茶汤中香气成分的浸出率(%)n
浸泡条件:第一次浸泡209茶+1000ml沸水,
5min;第二、三次加800ml沸水各5rain。
同时,冲泡次数对香气组成的影响也明显。随着冲泡次数的增加,几乎所有香气成分均表现不同程度的下降,而下降幅度最大的香气成分亦为原料中含量最高的。如祁门红茶中的香叶醇。乌龙茶中的1一戊烯一3一醇。并且随着各类香气成分绝对量的减少及各类香气成分之间的平衡被打破,导致
以后各泡茶香气风格上明显不同。表81.7添加酶对提取率的影响
实验研究表明,在茶叶中添加单宁酶(Tannase)或单宁酶一纤维素酶(Tannase/cellulase),单宁酶一果胶酶(Tannase/pectinase)处理茶叶。然后再经提取,可显著地提高茶叶中可溶性物质的萃取率,并且
可降低萃取液中不溶性物质的含量,如表9,10。
∞∞
∞∞
0●●奈一鼍蹲取
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表8冲泡次数对茶叶香气的影响17
网架滑动支座此外,添加单宁酶时,红茶中铁与钙的溶解度增加,复合的离子的和三价的铁含量也随之增加。表明经酶处理,可使铁和钙从复合物中释放出来。红茶中添加柠檬汁处理可使可溶及复合的铁以及可溶的钙增加,但却使离子的及三价的铁含量减少,表11。
表9单宁酶纤维素酶果胶酶的处理对
茶叶萃取率殛冷溶性的影响【8】
衰10单宁酶或柠檬汁处理对茶叶中
铁离子浸出及形态的影响【9】
注:每克茶汁中添加l舡g(徽克)的三价铁离子。‘表明用单宁酶或柠檬汁处理茶汁与对照存在显著的差异(P>005)
2提取设备
目前在国内外茶叶的浸提设备按其浸出方式的不同可分为三种:即单级浸泡式提取罐(batchextraction);多级渗式提取罐(semi—continuous
percolator—batteryextraction);连续逆流提取装置(countercurrentcontinuousextraction)
表11茶中钙、镁、锌经单宁酶
后的溶解性[9】
*表明用单宁酶或柠檬汁处理茶汁与对照存在显著的差异(P
<0.05)
2.1单级浸泡式提取罐
单级浸泡式提取方法与茶杯泡茶方法相似。该设备是由不锈钢主体罐、提升气缸、搅拌装置、加料口、出渣门组成。进料口和进水口及搅拌电机装于主体罐顶部,出渣门上设有花板和金属丝网,以利于茶渣和茶汁的分离。出渣门的启闭以压缩空气为动力,通过气缸活塞和电磁气控阀来控制。作业时,将茶叶和热水分别送入主体罐内,然后开动搅拌机,使茶叶在搅拌过程中浸出内含物。提取完毕大球泥
后,茶汁出泵抽出,茶渣则由渣门排出。该设备结构简单,操作简便,成本较低。但提取率较低,最高提取汁浓度能达到2—3。Bx。在高温长时间提取过程中茶汁的风味受到影响。
2.2多级浇渗式提取装置
多级浇渗式提取方法。该装置是由若干个(4—
6个)不锈钢提取罐串联而成,提取时,按一定的顺
序将茶叶放人罐中,热水则按一定的顺序依次流经各个提取罐,即新投入的茶叶与即将出罐的浓茶汁相接触,已提取完毕的茶叶则与新进入的热水相接触,提取罐内的茶叶依次被更换,从而达到相对连续提取的目的。又称多级接触式浸出。与单级浸泡提取方式不同,多级浇渗式提取的茶叶在罐内不移动,但热水不断流人,浸出液不断流出提取罐,同时,罐内茶叶不断被更换,从而达到较高的浸出浓度。该套设备的组成较复杂,除了主提取罐外,还有回流管、卸料和装料装置、加热装置等生产部件,设备成本较高。该种浸出方式在操作时,必须准确计算提
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取茶叶的重量、热水的流速及流量。但提取率较高,提取液的品质风味保持得较好。
2.3逆流连续提取装置
逆流连续提取方式是茶叶和热水在提取装置内同时作连续逆流(相反方向)的流动.在逆流过程中通过茶叶与热水的接触而实现茶汁萃取的连续作业。该装置可以实现连续作业,节省人力。茶叶内含物浸出率较高,茶汁风味品质也较佳,但设备复杂,造价高。设备是目前最先进的茶汁提取装置,在国外应用得较多,特别是欧洲用于速溶茶制造中的茶汁提取。提取出的茶汁浓度可达20%以上,可直接进入喷雾干燥。
以上三种提取方式均适用于茶汁的提取,单级浸泡式提取适用于规模较小的茶饮料厂;但在工艺上应尽可能缩短提取时间,以减少茶汁风味的损失。后两种方式更适用于规模较大的饮料生产企业。
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Analysisoffactorsinfluencingextractionofsolublesubstancesfromtea
LuoLongxin
Q18ngdongHuachengFoodCo-,I柚.,Q“y”g515100,Guangdong,China
AlⅪtract:Thepartitionconstant,extractionrate,extractionyieldandinfusionqualityrelatedwiththeextractionofsolublesubstancesfromteaare
usuallyinfluencedbysomefactors,suchasthecontentofsolublesubetanees,theshapeandsizeoftea,temperature,thetype
ofsolvent,theagitationoffiquidandtheequipmentusedforextraction.Therelationshipbetweenthesefactorsandtheextraction
yieldandinfusion
qualityis
discussedinthepaper
Keywords:tea;extraction;factor,analysis

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