富含天然活性成分的速溶茶加工工艺及其新产品研发

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yanrj
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速溶茶是一种由成品茶或鲜叶、在制品、茶叶副产品等为原料,经过一系列工艺制成的茶叶深加工产品。传统的速溶茶提取工艺主要采用单罐、多罐浸提法和逆流浸提等方法,提取效率较低且速溶茶中的天然活性成分流失较多。本研究采用低共熔溶液提取法和亚临界流体提取法加工速溶茶,对比其与常规水浸提法制得的速溶茶在天然活性成分上的差异;系统探索提取过程的单因素条件对速溶茶天然活性成分的影响并筛选出最优的单因素条件;利用响应面法对筛选出的单因素条件进行优化并得到最优的提取工艺参数;利用电镜扫描(SEM)观测分析茶叶浸出机理,通过比较DPPH自由基和ABTS自由基的清除能力评价富含天然活性成分速溶茶抗氧化活性。以富含天然活性成分的速溶茶为原料,研制出乌龙茶精华、红茶精华含片产品。本研究为富含天然活性成分速溶茶的加工新工艺和应用提供科学依据,主要成果如下:1.低共熔溶液法提取加工富含天然活性成分速溶乌龙茶通过比较6组不同的低共熔溶液(DES)体系和常规水提取法对速溶乌龙茶中天然活性成分的影响,筛选出最优的低共熔溶液体系为乳酸/甜菜碱。通过单因素实验,筛选出最佳的速溶乌龙茶提取工艺参数为:提取时间40 min、提取温度60℃、固液比1:40 g?m L-1、低共熔溶液含水率30%、低共熔溶液摩尔比(HBD:HBA)2:1。选择连续变量提取时间(X1)、提取温度(X2)和低共熔溶液含水率(X3)进行响应面优化,三种因素对其影响程度为:低共熔溶液含水率﹥提取温度﹥提取时间;Box-Behnken(BBD)实验设计和response surface methodology(RSM)实验结果的ANOVA分析为:模型P值小于0.01,表明实验模型具有显著性;同时失拟项P值大于0.05(P=0.9691),说明失拟项不具有显著性,表明模型建立成功;模型的R2=0.9589,R2Adj=0.9060,表明模型能够较好的反应实验的真实情况。结合模型拟合和回归方程,通过Design Expert10.0.7软件进行分析得到速溶乌龙茶天然活性成分含量和各个因素之间的函数关系为:3.42X12-1.68X22-2.51X32;通过模型函数优化后速溶乌龙茶的提取工艺参数为:提取时间40.5min、提取温度61.0℃、低共熔溶液含水率31.2%、固液比1:40 g?m L-1、HBD:HBA:2:1,在此工艺下加工制得的速溶乌龙茶中天然活性成分含量为69.23%,比常规水提法相对提高了57.99%。综上所述,优化后低共熔溶液提取法加工的速溶乌龙茶中天然活性成分含量显著提高。2.低共熔溶液法提取加工富含天然活性成分速溶红茶通过比较6组不同的低共熔溶液体系和常规水提取法对速溶红茶中天然活性成分的影响,筛选出最优的低共熔溶液体系为乳酸/甜菜碱。通过单因素实验,筛选出最佳的速溶红茶提取工艺参数为:提取时间60 min、提取温度50℃、固液比1:40 g?m L-1、低共熔溶液含水率40%、HBD:HBA 1:1。选择连续变量提取时间(X1)、提取温度(X2)和低共熔溶液含水率(X3)进行响应面优化,三种因素对其影响程度为:低共熔溶液含水率=提取时间﹥提取温度;BBD实验设计和RSM实验结果的ANOVA分析为:模型P值小于0.01,表明实验模型具有显著性,同时失拟项P值大于0.05(P=0.6280),说明失拟项不具有显著性,表明模型建立成功;模型的R2=0.9790,R2Adj=0.9519,表明模型能够较的反应实验的真实情况。结合模型拟合和回归方程,通过Design Expert10.0.7软件进行分析得到速溶红茶天然活性成分含量和各个因素之间的函数关系为:Y=67.06+1.66X1+1.45X24.84X32;通过模型函数优化后速溶红茶的提取工艺参数为:提取时间68.0min、提取温度52.0℃、低共熔溶液含水率42.2%、固液比1:40g?m L-1、HBD:HBA:1:1,在此工艺下加工制得的速溶红茶中天然活性成分含量为69.03%,比常规水提法相对提高了156.14%。综上所述,优化后低共熔溶液提取法加工的速溶红茶中天然活性成分含量显著提高。3.亚临界流体法提取加工富含天然活性成分速溶乌龙茶通过比较亚临界水(SWE)、亚临界乙醇流体(SWEE)和常规水提取法对速溶乌龙茶中天然活性成分的影响,筛选出最优的亚临界流体为乙醇溶液。通过单因素实验,筛选出最佳的速溶乌龙茶提取工艺参数为:提取时间40 min、提取温度130℃、固液比1:40 g?m L-1、乙醇浓度50%。选择变量提取时间(X1)、提取温度(X2)、固液比(X3)和乙醇浓度(X4)进行响应面优化,四种因素对其影响程度为:乙醇浓度﹥固液比﹥提取时间﹥提取温度;BBD实验设计和RSM实验结果的ANOVA分析为:模型P值小于0.01,表明实验模型具有显著性,同时失拟项P值大于0.05(P=0.1268),说明失拟项不具有显著性,表明模型建立成功;模型的R2=0.9510,R2Adj=0.9020,表明模型能够较的反应实验的真实情况。结合模型拟合和回归方程,通过Design Expert10.0.7软件进行分析得到速溶乌龙茶天然活性成分含量和各个因素之间的函数关系为:Y=66.85-0.11X1+0.04X2+0.36X3+0.45X4-0.89X1X2-0.92X1X3-1.02X1X4-1.70X2X3-1.94X2X4-0.63X3X4-2.59X12-3.33X22-1.86X32-2.02X42;通过模型函数优化后速溶乌龙茶的提取工艺参数为:提取时间38.1 min、提取温度129.0℃、乙醇浓度55.0%、固液比1:41 g?m L-1,在此工艺下加工制得的速溶红茶中天然活性成分含量为69.53%,比常规水提法相对提高了55.20%。综上所述,表明优化后亚临界流体提取法加工的速溶乌龙茶中天然活性成分含量显著提高。4.亚临界流体法提取加工富含天然活性成分速溶红茶通过比较亚临界水、亚临界乙醇流体和常规水提取法对速溶红中天然活性成分的影响,筛选出最优的亚临界流体为乙醇溶液。通过单因素实验,筛选出最佳的速溶红茶提取工艺参数为:提取时间20 min、提取温度130℃、固液比1:40 g?m L-1、乙醇浓度50%。选择变量提取时间(X1)、提取温度(X2)、固液比(X3)和乙醇浓度(X4)进行响应面优化,四种因素对其影响程度为:乙醇浓度﹥固液比﹥提取时间﹥提取温度;BBD实验设计和RSM实验结果的ANOVA分析为:模型P值小于0.01,表明实验模型具有显著性,同时失拟项P值大于0.05(P=0.7114),说明失拟项不具有显著性,表明模型建立成功;模型的R2=0.9510,R2Adj=0.9327,表明模型能够较的反应实验的真实情况。结合模型拟合和回归方程,通过Design Expert10.0.7软件进行分析得到速溶红茶天然活性成分含量和各个因素之间的函数关系为:3.81X1X4-3.38X2X3-2.56X2X4-5.39 X3X4-3.56X12-2.00X22-4.38X32-4.99X42;通过模型函数优化后速溶红茶的提取工艺参数为:提取时间19.5min、提取温度130.0℃、乙醇浓度51.7%、固液比1:40 g?m L-1,在此工艺下加工制得的速溶红中天然活性成分含量为78.88%,比常规水提法相对提高了221.96%。综上所述,优化后亚临界流体提取法加工的速溶红茶中天然活性成分含量显著提高。5.富含天然活性成分速溶茶的抗氧化活性分析对比不同提取方法制得的速溶茶对DPPH自由基和ABTS自由基的清除率,DPPH自由基清除率IC50分别为:速溶乌龙茶:常规水提法(364.43μg/m L)、DES(312.20μg/m L)、SWEE(225.93μg/m L),速溶红茶:常规水提法(364.43μg/m L)、DES(323.29μg/m L)、SWEE(410.08μg/m L);ABTS自由基清除率IC50分别为:速溶乌龙茶:常规水提法(331.58μg/m L)、DES(312.20μg/m L)、SWEE(225.93μg/m L),速溶红茶:常规水提法(331.58μg/m L)、DES(323.29μg/m L)、SWEE(410.08μg/m L)。由此可知,低共熔溶液提取法加工的速溶乌龙茶、红茶和亚临界流体提取法加工的速溶乌龙茶具有良好的抗氧化活性。6.富含天然活性成分茶精华含片研制以加工出的富含天然活性成分的速溶乌龙茶、红茶为主要原料,以菠萝粉、生粉、薄荷冰、阿巴斯甜为辅料,以硬脂酸镁为润滑剂,进行多种配料比的茶精华含片研制,感官评价得出:速溶乌龙茶(25%)、菠萝粉(13%)、生粉(50%)、薄荷冰(4%)、阿巴斯甜(6%)和硬脂酸镁(2%)制作的乌龙茶精华含片效果最好;速溶红茶(25%)、菠萝粉(24%)、生粉(35%)、薄荷冰(4%)、阿巴斯甜(10%)和硬脂酸镁(2%)制作的红茶精华口含片口感最好。
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