（茶学专业论文）超声波浸提对绿茶饮料茶汤品质的影响.pdf

摘要 茶饮料在加工贮藏过程中保持原有的色泽和品质是最基本的要求。浸提作为 茶饮料生产的首要工序，直接影响茶饮料的品质，好的浸提 工艺不仅可以降低企业生产成本，而且可以提高产品的品质和保质期。针对 当前绿茶饮料生产需要出现了许多新的浸提方法，好的浸提方法对于提高茶饮料 的品质很有意义。本研究采用高温浸提( 9 0 v ) 、低温浸提( 5 0o c ) 和超声波浸提( 5 0 。c ) 三种不同方法浸提，测定茶汤主要生化成分和色差，并对茶汤进行感官审评。 探讨了不同浸提方法对茶饮料品质的影响，结果表明： l 、不同浸提方法对固型物提取率和生化成分的影响：高温浸提所获得的固 型物提取率最高，超声波浸提比低温浸提的提取率有显著提高，超声波对茶叶主 要化学成分的浸出也有促进作用，茶多酚、氨基酸、咖啡碱的含量分别明显超过 常规低温浸提法，浸出率和高温浸提接近。 2 、不同浸提方法对茶汤儿茶素含量的影响：高温下提取的茶汤，提取时问 短时儿茶素总量最高，但提取时间达至q 3 0 m i n 后，超声波提取的茶汤中儿茶素总 量最高，而且儿茶素主要成分e g c g 所站比例最高，这可能是由于高温条件下儿茶 素发生了氧化损失或e g c g 在高温条件下发生了异构化。 3 、色差测试结果表明：高温提取( 9 0 ) 茶汤明度低。低温浸提( 5 0 。c ) 和低 温超声波辅助浸提茶汤明度高，超声波对茶汤色泽贡献不明显，可能和超声波浸 提对细胞的破坏作用导致茶叶中色素物质大量溶出有关；感官审评结果表明，超 声波对提高茶饮料的感官品质有积极帮助。因此，低温超声波辅助浸提是一种优 质茶饮料生产的有效浸提方法。 关键词：茶饮料；超声波；茶汤：浸提方法；化学成分：香气；色差：感官品 质； a b s t r a c t i ti s i m p o r t a n tt ok e e pt h ei n f u s i o nc o l o ra n ds e n s o r yq u a l i t yo f t e ab e v e r a g e e x n a c t i o ni s a p r i m a r yp r o c e s s o ft e a b e v e r a g ep r o d u c t i o n a n di tw i l l d i r e c t l y i n f l u e n c et h eq u a l i t yo ft e ab e v e r a g e ，ag o o de x t r a c t i o np r o c e s sw i l li m p r o v eq u a l i t y a n dr e d u c ep r o d u c t i o nc o s t i nr e c e n ty e a r s ，t h e r eh a v eb e e nm a n ye x t r a c t i n gm e t h o d s a c c o r d i n gt ot h en e e d so fg r e e nt e ab e v e r a g ep r o d u c t i o n i no r d e rt oi n v e s t i g a t et h e e f f e c to fd i f f e r e n te x t r a c t i n gm e t h o d so nq u a l i t yo ft e ai n f u s i o ni nr e a d y - t o d r i n kt e a p r o d u c t i o n ，e x p e r i m e n t sw e r ed e s i g n e dw i t hh i g ht e m p e r a t u r ee x t r a c t i o n ( 9 0 * c ) ，l o w t e m p e r a t u r ee x t r a c t i o n ( 5 06 c ) a n du l t r a s o u n de x t r a c t i o n ( 5 0 c ) t h er e s u l t ss h o w e d w e r ea sf o l l o w s ： 1e f f e c to fd i f f e r e n te x t r a c t i n gm e t h o d so nt h em a i nc o m p o n e n t so ft e ai n f u s i o n w e r es t u d i e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h es o l i d se x t r a c t i o n y i e l db yu l t r a s o u n d e x t r a c t i o nw a sh i g h e rt h a nt h a tb yl o wt e m p e r a t u r ee x t r a c t i o n t h eh i g ht e m p e r a t u r e e x t r a c t i o n ( 9 0 、r e s u l t e d i nt h eh i g h e s ts o l i d se x t r a c t i o n y i e l d t h e u l t r a s o u n d e x t r a c t i o nh a dab e n e f i c i a le f f e c to i lt h ee x t r a c t i o no ft h em a i n c o m p o n e n t so f t e a t h e c o n t e n t so ft e ap o l y p h e n o l s ，a m i n oa c i da n dc a f f e i n ea l m o s tr e a c h e dt h a te x t r a c t e db y h i g ht e m p e r a t u r ee x t r a c t i o n ( 9 0 z ：) a n do b v i o u s l ye x c e e d e dt h a tb yl o wt e m p e r a t u r e e x t r a c t i o n ( 5 0 * c ) 2 m a i nk i n d so fc a t e c h i n si nt e ai n f u s i o n se x t r a c t e db yd i f f e r e n t e x t r a c t i n g m e t h o d sw e r ea n a l y z e db yh p l ct h er e s u l t ss h o w e dt h a tt o t a la m o u n to fc a t e c h i n s i nh i g h t e m p e r a t u r ee x t r a c t i n gi n f u s i o na r eh i g h e rt h a nt h eo t h e rt w ot r e a t m e n t sb e f o r e 2 0r a i n w h i l eu l t r a s o u n de x t r a c t i o nw e r e o b v i o u s l yh i g h e r t h a nt h o s eo fo t h e r e x t r a c t i n g m e t h o d sa f t e r3 0 r a i ne x t r a c t i o n ，e s p e c i a l l yt h ec o n t e n to fe g c g i ti s p r o b a b l yb e c a u s e t h a te g c gb ei s o m e f i z e du n d e r h i g ht e m p e r a t u r e 3t h eu l t r a s o u n da n dl o wt e m p e r a t u r ee x t r a c t i o nh a dh i g hl i g h t n e s sa n dh i g h t e m p e r a t u r ee x t r a c t i o nh a dl o wl i g h t n e s so ft e ai n f u s i o n t h ei n f u s i o nc o l o ro ft e a i n f u s i o n se x t r a c t e db yl o wt e m p e r a t u r ew a sa l s og o o d 。as u i t a b l ep r o d u c to ft e a e x t r a c t i o ni sp r e s u m e dt oh a v eag o d ds e n s o r yq u a l i t y t h er e s u l t so f s e n s o r yq u a l i t y o ft h et e ai n f u s i o n ss h o w e dt h a tt h eu l t r a s o u n de x t r a c t i o ni sb e n i f i c i a lt o h r e a d t o d r i r l k k e y w o r d s ：t e a b e v e r a g e ；u l t r a s o u n d ：t e ai n f u s i o n ；e x t r a c t i n gm e t h o d ；c h e m i c a l c o m p o s i t i o n ；a r o m a ；c o l o u rd i f f f e n c e ：s e n s o r yq u a l i t y i j 单位代码： 1 0 3 3 5 研究生学号：2 0 2 1 6 0 6 5 超声波浸提对绿茶饮料茶汤品质的影响 姓名职称工作单位 论 陈宗懋研究员中国农科院茶叶研究所 文 评杨亚军研究员中国农科院茶叶研究所 阅 人 成浩研究员中国农科院茶叶研究所 t 刘祖生教授浙江大学茶学系 席 杨贤强教授浙江大学茶学系 答 辩 沈生荣教授浙江大学茶学系 委 答 u 辩 贝 张明方教授浙江大学园艺系 会 委 口 贝 周文棠研究员中国茶叶博物馆 梁月荣教授浙江大学茶学系 论文答辩时间：2 0 0 5 0 6 致谢 本论文是在我的导师梁月荣教授的精心指导下完成的，从最初的实验设计， 到最后的论文完稿，无一不倾注了梁老师的大量心血。导师渊博的学识与严谨的 治学态度将使我终生受益。是导师把我领进了科学的圣殿，也是导师使我走上了 热爱茶学事业的道路，更是导师那正直的为人与坦荡的胸怀深深的感染了我，使 我懂得了做人的道理，激励我在享受平凡人生的同时去追求人世间的美好与卓 越。在研究生三年的求学的过程中，梁老师不仅在学术科研上给予指导，而且在 生活中也给予无微不至的关怀。在论文完成之际，向培养与教育我的导师致以最 诚挚的谢意。 感谢本实验室陆建良副教授在学习和实验过程中给予的理论指点，生活中给 予的充分帮助。陆老师从严治学、稳健处事的作风使我在学习和生活中学到了很 多宝贵的科学知识和生活的经验，这些在未来的工作中将使我受益无穷。 感谢本实验室的吴姗博士、张凌云博士、吴颖博士、黄福平博士、m a m a t i 博 士、张广辉博士、梁慧玲博士、叶倩博士、孙其富硕士、王会硕士、杜颖颖硕士 以及日本和韩国的留学生，是他们让我的实验室生活显得丰富多彩。同时还要感 谢本班同学任明兴硕士、杨子银博士、姜红艳硕士、张玉艳硕士、丁仁风硕士和 同宿舍的武扬博士和徐国忠博士，谢谢他们陪伴我一起走过三年的研究生生活。 感谢浙江大学博士生会的同事马辉博士、秦莉娟博士、王涛博士、马刚博士、宋 剑博士、张冰硕士和章琳琪硕士在社会活动中给予的机会和帮助，让我得到完 善的生活实践。 在此谨向我系的刘祖生教授、童启庆教授、杨贤强教授、龚i 奇教授、沈生荣 教授、龚淑英教授、周巨根副教授、须海荣副教授、屠幼英副教授、汤一副教授、 王岳飞副教授、赵正惠副教授、苏祝成副教授、骆耀平副教授、赵东老师、黄志 根老师、钱利生博士、顾志蕾老师、朱晓玲老师、谢建勇老师等表示衷心的感谢， 感谢大家在我的研究生期间给我的诸多帮助。同时，还要感谢茶叶编辑部的 徐梅生老师和张若梅老师对我的关心和照顾。 最后要特别感谢我的父母对我的养育和生活的支持，感谢远在北京的哥哥和 嫂子一直以来对我的人生的指点，感谢母校山东农大的丁兆堂老师和王秀峰院长 对我的人生启迪，使我对未来的人生有了新的规划。感谢远在青岛读研究生的女 友夏泰风硕士对我的理解和支持，使我有勇气和动力完成研究生阶段的学习。谨 以此文献给长期以来所有关心我的人! 孙庆磊 二零零五年五月于华家抛 第一章文献综述及本研究目的意义 1 1 我国茶饮料发展的现状 随着茶保健功能研究的深入，茶的消费增长十分迅速，已成为消费量最大的 饮品。近年来，人们的生活质量不断提高，消费观念也有了很大变化。在饮茶方 面，由过去的热饮杯沏、慢饮细啜的方式逐渐转变为向着方便化的方向发展。自 从2 0 世纪中后期开发出瓶装茶饮料以来，瓶装茶饮料得到了迅速发展，已被国 际饮料行业认定为是新一代饮品。茶饮料是以茶叶的水提取液或浓缩液、速溶茶 粉为主要原料，经过滤、调配、灭菌和灌装等工序加工而成，含有一定量茶叶有 效成份，且具茶风味的液体制品( 孙其富等，2 0 0 3 ) 。根据茶饮料的配方不同可 以分为纯茶型茶饮料、调味型茶饮料、功能型茶饮料。现代茶饮料于2 0 世纪6 0 年代起源于美国，随后陆续传播到日本、欧洲、台湾等地( 梁靖，2 0 0 3 ) 。近年来， 茶饮料品种不断发展，2 0 世纪7 0 年代出现的是红茶饮料，8 0 年代以乌龙茶为主， 随着技术的改进，绿茶饮料逐渐成为主导产品，口味多样化饮料( 如玄米茶、麦 茶等) 和功能性茶饮料( 加入具有保健功能的中草药成份) 也在市场上出现( 梁 月荣等，) 。茶饮料具有天然、健康、解渴、提神的特性，比碳酸饮料更 爽口、解渴，比水饮料更饴人有味，清香淡雅、回味无穷、富含保健成分，并且 具有营养、保健疗效及消暑解渴的功用。其“开瓶即饮”的消费方式又符合现代 生活方式的要求，适应了追求健康生产方式的消费潮流。业内人士认为，茶饮料 将在我国掀起第三次饮料浪潮，甚至取代碳酸饮料的地位，与发展多年的碳酸饮 料争夺市场霸主地位。另外，茶饮料是茶叶深加工的重要方向之一，茶饮料的生 产将工业化的理念和手段引进到农产品加工中，提高了茶叶产业的附加值，增加 了茶叶产品的消费方式，扩大了茶叶的消费量。在茶叶出口日趋激烈的情况下， 为茶叶消费带来了新的增长点。因此，茶饮料有着巨大的发展空问，它是茶业发 展的一大突破口，将对整个茶业的发展产生重大的影响。 茶饮料在2 0 世纪9 0 年代的欧美国家发展很快，被视为新时代饮料。在日本 和我国的台湾省，茶饮料己超过碳酸饮料成为市场第一大饮料品种。近几年在国 际上，茶饮料以年增长率1 7 的速度发展( 曾晓维，2 0 0 3 ) 。中国是茶文化的发 源地，中国人对茶情有独钟，随着茶饮料在欧美日国家的日益盛行，中国茶饮料 也得到了很大的发展。国内茶饮料的发展是在2 0 世纪8 0 年代初期，以浙江农业 大学的茶汽水和中国茶叶研究的瓶装茶可乐进入市场为标志，其后经过曲折发 展，至2 0 世纪9 0 年代初才又渐渐兴起( 梁月荣，1 ；) 。直到2 0 世纪9 0 年代中 期，河北旭e t 集团向全国推出了冰荼、暖茶，随即成为了我国茶饮料行业一道靓 丽的风景，使广大消费者认识了旭日升城茶，也真正开始接受和喜爱茶饮料( 杨 小泽2 0 0 0 ；岳鹏翔，2 0 0 2 ) 。这一阶段为我国茶饮料发展的导入期。中国茶饮 料市场近几年的发展势头十分强劲。1 9 9 4 年开始规模生产，1 9 9 7 年茶饮料产量 达2 0 万吨，1 9 9 8 年为4 4 万吨，】9 9 9 年已超过8 0 万吨，2 0 0 0 年总产量1 8 5 万 吨，2 0 0 1 年的3 0 0 万吨，2 0 0 2 年我国茶饮料产量达到4 0 0 多万吨占我国软饮 料行业产量的2 0 ( 中国经济统计年鉴，2 0 0 2 年) ，一举超过果汁和果味软饮料， 仅次于饮用水( 3 9 ) 、碳酸饮料4 3 0 ) ，名列各类软饮料的第三位。近年来不 断有国外品牌甚至啤酒厂家涉足茶饮料市场，在品种上也不断地推陈出新，相继 推出了低糖茶、生茶以及中草药茶等，名目繁多，在广州的各大超市，各种非碳 酸饮料已占据着显要位置。茶饮料市场目前正处于高速发展期，这渡明茶饮料在 中国具有很大的市场潜力。这是因为： ( 1 ) 茶饮料符合工业化生产的要求，机械化、自动化程度高，容易达到产 品的经营规模化、规格标准化，便于经营管理； ( 2 ) 茶饮料使茶叶的附加值大幅度提高，经济效益好，对企业吸引力大。 ( 粱月荣，2 0 0 0 ) ( 3 ) 中国有众多的消费者，特别是近几年我国经济发展很快，人们的购买 力提高，茶饮料物美价廉，受到人们的普遍欢迎。 ( 4 ) 中国是一个旅游资源特别丰富的国家，各个景区都需要有多种饮料就 地供应，茶饮料在价格、解渴、保健诸方面，均优于其他饮料，具有较强的市场 竞争力。 ( 5 ) 从饮料发展的趋势来看，当前正是从常规的单纯甜酸型饮料向多味型 饮料过渡发展阶段，这正是茶饮料得天独厚的品质特色。当今茶饮料市场，保健 型饮料倍受青睐，由于茶叶中富含多种营养物质和保健成分，茶饮料具有低热量、 低脂肪、低糖、营养、保健疗效及消暑解渴的功能i 并具有许多生理作用，所以 茶饮料具有很强的竞争力。 与果汁饮料当年一哄而上、遍地开花的情况不同，茶饮料生产主要集中在几 家知名的大型生产企业，目前我国茶饮料市场主要被几个大品牌饮料企业瓜分， 明显呈现出一个寡头垄断的市场状况( 表1 1 ) 。这些企业具有完善的销售网络和 成熟的市场经营理念，有力的保证了茶饮料的质量和经营秩序。与其他许多产品 供大于求后不得不进行价格战不同，茶饮料市场前景相当乐观。目前茶饮料的销 售还仅仅集中在重点城市，可开发的市场很大。茶饮料的普及率还很低，据统计， 作为一个有着悠久茶文化历史的大国，我国目前人均年饮用茶饮料仅为0 4 9 升， 相对于日本人均年饮用3 2 升的饮用量，茶饮料在我国内地市场应当还有相当大 的发展空间。 表1 11 9 9 8 年我国主要茶饮料生产企业产量及市场占有率 资料来；乐：棵据j 9 9 9 年中国经济统计年鉴) 有关数据计算得出。 目前虽然茶饮料的前三大厂商的市场集中度已超过8 0 ，但从茶饮料的发展 过程来看，行业内的这些巨头所获得的成功，一方面是由于其经营上的成功，另 一方面是因为其进入市场较早“吃得快”，这反映出目前我国茶饮料业尚处 于成长期。就行业特点来讲，属于产品差异相对较小，进入壁垒相对较低的行业， 而且目前的生产厂家和欲涉足茶饮料的厂商较多，其中不乏有国际饮料巨头和国 内“饮料工业十强”，如“乐百氏”、“汇源”、“露露”等。此外，广东的“健 力宝”、海南的“椰树”以及可口可乐公司等著名软饮料生产企业以及一些啤酒 企业都在积极问鼎茶饮料市场，茶饮料市场成为商家必争之地。茶饮料品牌种类 每年增加2 0 多个( 杨小泽，2 0 0 0 ；岳鹏翔，2 0 0 2 ) 。随着茶饮料工业的不断发展， 饮料巨头频频使出大动作，竞争不断升温，优势品牌的地位随时都会受到冲击。 对于新进入者而言，只要在目前市场中找准市场的卖点，取得成功也是大有机会 的。随着经济的发展和文化品位的提高，我国的茶饮料发展也进入了一个新的高 潮，目前人们对饮茶的要求正在向方便化和和健康化的方向发展，回归自然，向 往健康的生活风尚为茶饮料市场的开拓提供了巨大的潜力。因此，加快茶叶深加 工产品的研究和开发，开发和生产茶饮料，尤其是功能性茶饮料和纯茶饮料已成 为时代发展的必然趋势。这是扩大茶叶出口，推进茶叶内销的有利措施，也是我 国茶叶走向现代化的途径之一，具有广阔的开发前景。 虽然茶叶在我国作为饮品己经很长时间，但作为茶饮料技术的研究时间并不 长，研究基础较为薄弱。总体研究水平远不及成品茶深入，茶饮料生产中原料的 萃取及处理的工业化程度相对落后，这必将严重制约茶饮料工业的发展，所以研 究生产高质量的纯茶饮料显得十分迫切和必要。茶饮料存在些如下问题： 1 ) 茶饮料的宣传力度尚不够。要加大对茶饮料的宣传，首先要充分认识广 告宣传的重要性和必要性，其次要有一定的经济实力。目前康师傅、统一茶饮料 广告力度较大，收效也较好。在宣传过程中，各种品牌的矿泉水、啤酒等的广告 宣传手段值得借鉴。在广告宣传中应注重弘扬茶文化的内涵，加强茶的保健功效 等的宣传。 2 ) 茶饮料的开发还存在一些技术难题。茶饮料虽然饮用方便，但在色、香、 味的感觉上终究不能与现泡的茶水相媲美，还存在一些技术方面的问题，如提取 技术、包装的水平和原料的来源问题，还要解决茶饮料的保鲜、保质、保色技术 难题，尤其是绿茶饮料的口味保持和防褐变生产、包装技术有待进一步提高。茶 饮料新产品的开发需要饮料行业、茶叶经营单位、茶叶科研部门等的共同携手。 只有这样，才能很好解决生产中存在的技术难题，提高产品的科技含量。如尽可 能做到不管冷饮还是热饮均味香可口；提高茶饮料的品味特色，使茶叶香味优势 在茶饮料中尽量体现。 1 2 浸提技术研究进展 浸提是制备茶饮料的首要工序，且是影响茶饮料品质至关重要的环节之一， 浸提出的茶汤品质直接决定最终产品的质量，因此，如何使茶叶中的内含成分最 大限度地溶出，尽量减少提取过程中香气损失和品质的劣变，浸提液的品质最大 限度地保持原茶风味，充分发挥的商品价值就成了茶饮料浸提研究的一个重要方 4 向。影响茶饮料浸提效率和品质的因子很多，主要有浸提温度、时间和茶水比 浸提方式等。 1 2 1 浸提温度与时间 茶叶浸提温度对内含成分的溶出率有很大影响，在低温条件下较利于保持提 取物的品质，浸提茶汤汤色绿，亮度高，冷后浑的量也较少，但浸提温度过低、 也会影响茶汤的浸出率及浸出物的品质。在茶汁浸提过程中，茶叶的可溶性成分 及主要化学成分的萃取率随时间的增加而增加，浸提时间短，水量偏少，不利于 茶叶风味物质的溶出。提取时间较长，易造成茶汤成分氧化，茶叶中的单宁极易 过多溶出，产生苦涩味，汤色褐变( 彭新，1 9 9 7 ) 。不利于工业化生产应用。提 取温度高，提取率就高。然而在高温条件下提取所得提取物黄度增加，绿度和亮 度降低，冷后浑量增加，茶汤品质下降。主要原因是在高温条件下儿茶素类物质 的氧化聚合、v c 氧化作用加剧及蛋白质、果胶类物质溶出较多等共同造成的结 果。陈玉琼等( 2 0 0 0 ) 研究表明：随浸提温度的升高和时间延长，茶汤于物质浸出 率增加，色泽变黄，混浊度明显增加，为了保持原茶风味、降低茶汤浑浊度以及 提高干物质浸出率，可采用6 0 。c 浸提温度。日本学者研究认为，高温提取的茶 提取物在高温饮用时感观品质较好，而低温提取时在低温饮用时感观品质较好 ( 末松伸等，t 9 9 4 ) 。在绿茶审评时，温度对茶叶中的茶多酚、氨基酸、咖啡碱 的浸出量的影响是随着水温的提高，浸出量呈对数线性增加。茶汤中的茶多酚和 咖啡碱的浸出量总的趋势是随时间的延长而逐渐增加，但是至2 5 3 0 m i n 后，浸 出量又有所下降；而氨基酸则是随着浸提时间的延长而不断增加，但时间越长， 增加的幅度越小( 李再兵，2 0 0 2 ) 。 浸提温度对茶汤挥发性化合物组分的影响很大。低温浸提可以最大限度保持 茶饮料的挥发性化合物组分，一是由于茶叶挥发性化合物组分大多分布在接近叶 肉细胞的部位，对高温处理敏感，适宜低温浸提：二是茶叶在浸提过程中处于开 放状态，在水温的影响下，挥发性化舍物组分随着水蒸气的挥发而造成大量损失 ( 朱旗等，2 0 0 2 ) 。为保持茶汤具有良好的品质，浸提温度应控制在5 0 。c 比较适 宜。也有学者认为采用低温缓程浸提技术效果较好，因为相对低的提取温度可以 明显减轻茶汤的浑浊和沉淀物的产生，香气的保存性也好( 陈玉琼，2 0 0 0 ) 。还有 学者研究认为绿茶饮料浸提温度2 0 3 5 。c 、浸提时间3 6 h 、茶水比1 ：4 0 9 0 、 一次性提取的方法，既有较高的浸出率，又能保持绿茶原有的风味，且保存过程 中不会产生浑浊，可部分解决目前绿茶饮料生产中的沉淀问题和风昧保持问题 ( 张文文等，1 9 9 8 ) 。 1 2 2 茶永比 茶饮料必须突出茶的风味与特性，所以茶汤既不能太稀也不能太浓。太稀无 法突出茶的滋味和香型，并且很难达到茶饮料的饮后效果；太浓苦涩味太强同 时茶汤易发生褐变或产生沉淀，既增加了成本又降低了品质，消费者难以接受。 所以浸提的茶水比是影响茶汤品质的重要因素之一，它对茶叶的浸提率、浑浊度 都有较大的影响。茶水比低时，茶叶的浸出率商，浑浊度小，但是茶水比过低时， 单位茶叶的浸出液所占的体积过大，增大了设备投资。茶水比高时，浸出率低， 原料的利用率也低。所以选择合适的茶水比对于茶饮料生产者来说尤其重要。刘 承初等以8 4 4 0 目绿茶为原料。茶水比分别采用1 ：5 0 、1 ：7 5 、1 ：1 0 0 和l ：1 2 5 ， 在9 0 。c 、5 m i n 条件下，用去离子水浸提绿茶发现，随着茶水比的增加水浸出物 含量会增加，但以1 ：5 0 l ：7 5 的茶水比范围浸出物含量增加较大，从感观评 价来看，茶水比在1 ：7 5 时，茶汤浓度偏大，色泽偏深，不够清澈，e l 感难以为 消费者接受，绿茶茶水比为1 ：1 0 0 为宜( 刘承初等，1 9 9 8 ) 。同时，茶水比也是 影响茶汤挥发性化合物组分的一个重要因子，水分子可与羟基、羰基氧原子等形 成氢键，具有很强的内聚力，可在茶叶浸提过程中以极性键结合方式吸附住茶叶 中的挥发性化合物分子：茶汤中由于含有茶多酚、氨基酸、咖啡碱等极性物质， 比水更有可能形成氢键，因此茶汤的吸香能力比水强( 方世辉等，2 0 0 3 ) ，从而 减少挥发性化合物组分的损失。已有研究表明，较大茶水比浸提的茶汤挥发性化 合物组分得率高于较小茶水比浸提的茶汤( 孙其富，2 0 0 4 ) 。也有人认为茶水比以 l ：6 0 为佳( 陈玉琼，2 0 0 0 ) 。彭新( 1 9 9 8 ) 研究提出，由于茶饮料的生产大多采用 浸提后再稀释的方法，并不是直接采用浸提液灌装茶饮料，因此在制备较浓的茶 汁时，可按茶水比i ：l o 进行萃取，萃取后经过一定的条件下过滤后再稀释，可 获得成品茶饮料。 6 1 2 3 提取方法 目前应用于植物提取的方法主要有以下几种： 1 2 3 1 溶剂提取法： 溶剂提取法是根据植物中各种成分在溶剂中的溶解性质，选用对活性成分溶 解度大，对不需要溶出成分溶解度小的溶剂，而将有效成分从植物组织内溶解出 来的方法。当溶剂加到植物原料( 需适当粉碎) 中时，溶剂由于扩散、渗透作用 逐渐通过细胞壁透入到细胞内，溶解了可溶性物质，而造成细胞内外的浓度差， 于是细胞内的浓溶液不断向外扩散，溶剂又不断进入植物组织细胞中，如此多次 往返。直至细胞内外溶液浓度达到动态平衡时，将此饱和溶液滤出，继续多次加 入新溶剂，就可以把所需要的成分近于完全溶出或大部溶出。提取成分在溶剂中 的溶解度直接与溶剂性质有关。溶剂可分为水、亲本性有机溶剂及亲脂性有机溶 剂，被溶解物质也有亲水性及亲脂性的不同。总的说来，只要植物成分的亲水性 和亲脂性与溶剂的此项性质相当，就会在其中有较大的溶解度，即所谓“相似相 溶”的规律。这是选择适当溶剂的依据之一。 运用溶剂提取法的关键，是选择适当的溶剂。溶剂选择适当，就可以比较顺 利地将需要的成分提取出来。选择溶剂要注意以下三点：溶剂对有效成分溶解 度太，对杂质溶解度小；溶剂不能与植物成分起化学变化；溶剂要经济、易 得、使用安全等。常见的提取溶剂可分为以下两类： 1 ) 水：水是一种强的极性溶剂。植物中亲水性的成分，如无机盐、糖类、分子 不太大的多糖类、鞣质、氨基酸、蛋白质、有机酸盐、生物碱盐及甙类等都能被 水溶出。 2 ) 有机溶剂：也就是一般所说的与水能混溶的有机溶剂，如乙醇( 酒精) 、甲醇 ( 木精) 、丙酮等，以乙醇最常用。乙醇的溶解性能比较好，对植物细胞的穿透 能力较强。亲水性的成分除蛋白质、粘液质、果胶、淀粉和部分多糖等外，大多 能在乙醇中溶解。难溶于水的亲脂性成分，在乙醇中的溶解度也较大。还可以根 据被提取物质的性质，采用不同浓度的乙醇进行提取。用乙醇提取比用水量较少， 提取时间短，溶解出的水溶性杂质也少。乙醇为有机溶剂，虽易燃，但毒性小， 价格便宜，来源方便，有一定设备即可回收反复使用，而且乙醇的提取液不易发 霉变质。由于这些原因，用乙醇提取的方法是历来晟常用的方法之一。甲醇的性 7 质和乙醇相似，沸点较低( 6 4 。c ) ，但有毒性，使用时应注意。有机溶剂提取法 虽然提取效率高，但有机溶剂往往难以从终产品中去除，易形成有机溶剂污染。 1 2 3 2 超临界流体萃取技术 近年来，超临界流体萃取( s u p e r c r i t i c a f l u i de x t r a c t i o n ，s c f e ) 技术深 受国际科技界的广泛重视。超临界流体萃取是一种以超临界流体代替常规有机溶 剂对植物有效成分进行萃取和分离的新型技术，其原理是利用流体( 溶剂) 在临界 点附近某区域( 超临界区) 内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传 递性能，且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动，利 用这种s c f 作溶剂，可以从多种液态或固态混合物中萃取出待分离组分。随着人 们对环境保护的高度重视，常用的有机溶剂，逐渐被二氧化碳( c o ! ) 超临界流体 所取代，因为c o ：无毒，不易燃易爆、价廉、有较低的临界压力和温度、易于安 全地从混合物中分离出来。超临界c o ：萃取法与传统提取方法相比，最大的优点 是可以在近常温的条件下提取分离，几乎保留产品中全部有效成分，产品纯度高， 操作简单，节能；提取物较为干净、环境污染小，无有机溶剂残留( k i n gj w ， 1 9 8 9 ) 。在一定条件下，利用超临界c o 。萃取技术能够有效地分离茶多酚和咖啡 碱。黄赤军等( 1 9 9 0 ) 在2 0 0 k g c m 2 ，3 5 。c 条件下用超临界c o 。不连续抽提，经检 测抽提物的主要成分为咖啡碱，并指出随着水分的增加，抽提速率和有效成分抽 提率都有所增加。李军等( 1 9 9 6 ) 在研究了流动法测定装置中测定了茶多酚在超 临界c 0 z 中的溶解度，温度分别设为4 0 c 、6 0 、8 0 。c ，压力范围为1 2 2 2 m p a ， 并在8 0 。c ，2 1 m p a 的条件下测定了干茶叶( 分为加夹带剂和不加夹带剂两种情况) 茶多酚的萃取量与c o 。累计用量的关系。他认为，茶多酚在超临界c 0 。中的溶解 度较低，其重量分率只有l o 一，加入夹带剂后可以提高到1 0 一；高温高压下，茶 多酚在超临界c o z 中的溶解度较大，并认为8 0 度及2 1 m p a 是比较适宜的，加入 夹带剂后可使茶多酚的萃取量提高1 0 倍左右。c a ox u e l i ( 2 0 0 0 ) 等的研究也认 为，利用纯c o 。超临界萃取是比较困难的，因为茶多酚的溶解度低( 约为l o “) 。 通过实验证明，选择较好的参数及在加入夹带剂的情况下用来提取茶多酚也可以 有较好的效果，他们认为，提取茶多酚的较好的条件是4 0 c ，2 5 m p a ，在用8 0 的酒精溶液作为夹带剂时，每克茶叶可以提取到l m g e c g 和e g c g ，他们的实验还 表明，在增加抽提时间和采用纯酒精可能会使萃取茶多酚的量有所增加。 s c f e 技术对于提取分离挥发性成分、脂溶性物质、高热敏性物质以及贵重 药材的有效成分显示出独特的优点，但s c f e 设备属高压设备，一次性投资较大， 运行成本高，因此这技术目前在工业生产中还难以普及。 1 2 3 3 微波萃取技术 微波萃取是利用微波能来提高萃取率的种最新发展起来的新技术。它的原 理是在微波场中，吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的 某些组分被选择性加热，从而使得被萃取物质从基体或体系中分离，进入到介电 常数较小、微波吸收能力相对差的萃取剂中，微波加热的机理有别于常规加热， 它能够穿透提取溶剂和物料使整个系统均匀加热，使提取体系快速升温，提取速 率应高于常规加热方法。由于微波辐射不属于离子辐射，因而不必担心会破坏样 品的分子结构。王威等( 1 9 9 9 ) 采用微波破壁法从高山红景天根茎中提取红景天 苷，该方法具有快速、高效、安全、节能等优点，与传统的乙醇回流提取相比， 该方法在保持较高的提取率的同时，大大缩短了提取过程所用的时间，并且显著 降低了提取液中杂蛋白的含量。范志刚等( 2 0 0 0 ) 研究微波技术对槐花中芸香苷 浸出量的影响，对药材粒径、浸出时间及微波输出功率进行正交试验，优选槐花 中芸香苷最佳浸出方案，结果表明微波技术对槐花中芸香苷的浸出量明显优于常 规煎煮方法，这一技术应用于药材浸出是一种省时便捷，值得推广普及的中药浸 出新方法。 另外，微波还对茶叶饮料杀菌的作用，茶叶饮料在常规热力杀菌中，由于高 温长时，使茶叶香气受到较大损失。与热力灭菌相比，微波灭菌可以在短时、低 温的情况下对食品进行灭菌，而且灭菌效果较好，为食品色、香、味和营养成分 的保持创造了极有利的条件( 吴晖等，1 9 9 6 ) 。微波杀菌是微波的热效应和生物 效应共同作用的结果。微波对微生物的热效应是使蛋白质变性，导致微生物死亡： 而微波对微生物的生物效应使微波电场改变了细胞膜断面的电径分布，影响了细 胞膜周围电子和离子的浓度，从而改变了细胞膜的通透性能，使微生物生长发育 受到抑制而死亡。此外足够强的微波电场可以导致做生物的d n a 、r n a 中的氢键 松弛、断裂和重组从而诱发遗传基因突变。由于微波杀菌利用了热效应和非热 效应对生物的破坏作用，因此，其杀菌温度低于常规方法，这有利于茶叶饮料香 气的保持。孙其富( 2 0 0 4 ) 采用微波对茶汤进行热处理后检测挥发性成分，没有 9 检测到4 - 乙烯基苯酚这种异味成分，认为微波处理由于是在较低温度下进行的， 这种化学反应可能发生较少，因此可以更好地保持挥发性化合物组分的平衡。 与传统方法相比较，微波萃取具有设备简单、适用范围广、萃取效率高、重 现性好、节省时间、节省试剂、污染小等特点。目前，除主要用于环境样品预处 理外，还用于生化、食品、工业分析和天然产物提取等领域。在国内，这一技术 用于提取尚属起步阶段，其萃取机理还需进一步研究。 1 2 3 ，4 破碎提取法 破碎提取法是在各种传统溶剂提取法优缺点的基础上提出并建立的一种新 的提取方法，这种方法是通过对植物材料在适当溶剂中充分破碎而达到提取的目 的。它是根据流体力学原理，参照国夕 先进技术，研制出一种新型的破碎提取器， 这种提取器主要由高速电机、破碎刀具、容器、底座、主柱及调速开关等组成。 电机转速分快、慢两档，破碎提取1 次仅需l 2 m i n ，提取后材料被破碎成匀浆 状。破碎提取法提取快速、完全，且不需加热，从而可以节约大量的时间、溶剂 和能源。袁珂等( 1 9 9 7 ) 对冬凌草不同提取工艺进行了研究，并以冬凌草甲素为 指标分别对其进行了含量测定，研究表明，破碎提取法较其它提取法提取的冬凌 草甲素含量高。袁王可等( 2 0 0 1 ) 对车前草采用5 种不同的提取方法，对提取物的 收率进行比较，并以乌苏酸为考察指标分别对其进行含量测定，结果破碎提取法 所提取的乌苏酸含量较高，且这种方法具有提取快速完全、不需加热、节省时间 等优点。 破碎提取法虽然操作简单，避免了高温加热，提取时间也极短，但提取物的 收率并不是最高，且也局限于实验研究，要应用于大生产，还需进一步研究。 1 2 3 5 超声提取技术 超声提取技术主要是利用超声波的空化作用加速植物有效成分的浸出提取， 另外超声波的次级效应，如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等也能加速 欲提取成分的扩散释放并充分与溶剂混合，利于提取。与常规提取法相比，它具 有提取时间短、产率高、无需加热、能避免高温高压对有效成分的破坏等优点。 但它对容器壁的厚薄及容器放置位置要求较高，否则会影响植物内含物浸出效 果。而且目前实验研究都是处于小规模，要用于大规模生产，还有待于进一步解 决有关工程设备的放大问题。以下对超声波机理做详细介绍： 1 3 超声波提取工艺研究 随着人民生活水平的提高，在崇尚自然的今天，人们对于天然植物有效成分 的需求日益增多，而天然植物有效成分大多为细胞内产物，在提取时往往需要将 植物细胞破碎，现有的机械破碎法难于将细胞有效破碎，化学破碎方法又容易造 成被提取物的结构性质等变化而失去活性，因而难以取得理想的效果。上世t 9 2 0 年代，人们首次发现了超声波可以加速化学反应。随后产生了研究在超声波作用 下物质进行化学反应的一门新兴交叉学科声化学( 冯若，1 9 9 2 ) 。超声波是 一种特殊形式的能量，其在溶液中形成的冲击波和微射流可以快速地击活反应分 子，从而能较大幅度地提高反应活性。将超声波应用于提取植物的有效成分，操 作简便快捷、无需加热、提出率高、速度快、提取物的结构未被破坏、效果好， 显示出明显的优势。随着超声清洗器的逐渐普及，以超声波作为反应的催化方式 己成为热点。近年来，中、美、日、英等2 0 多个国家的学者在这方面进行了卓有 成效的研究工作，取得了重要的进展。超声波应用于提取植物中的生物碱、苷类、 生物活性物质、动物组织浆的毒质等研究已有报道( 孙波，1 9 9 9 ) ，研究表明： 超声波提取可以强化水浸提法，具有能耗低、效率高、省时、不破坏提取有效成 分、避免高温对提取成分的影响等特点，具有广阔的应用前景。 1 3 1 超声波的功率 超声波具有比普通声波大的多的功率，这是超声波在众多领域中能获得广泛 应用的重要原因之一。当超声波到达某一介质中时，由于超声波的作用，使得介 质分子振动，而且，其振动频率与超声波的频率相同，介质分子振动的频率决定 了振动的速度。频率越高，速度就越大。介质分子由于振动所获得的能量除了与 介质分子的质量有关外，还与介质分子的振动速度的平方成正比。所以，超声波 的频率愈高，介质分子获得能量就越高。超声波的频率比普通声波的频率高很多， 故超声波可以使介质分子获得很大的能量，而普通声波对介质分子的作用却很 小。换言之，超声波具有的能量比声波要大的多，可以供给介质分子足够大的能 量。超声波的巨大机械能量可以使介质的质点产生极大的加速度。通常，声音通 过水时，水分子所能获得的加速度仅为重力加速度的百分之几，这样小的加速度 自然对水分子不会产生很大的影响。然而，当用超声波作用于水时，水分子所 能获得的加速度可比重力加速度大几十万倍乃至几百万倍。如此巨大的加速度能 使水分子产生急速运动，队致破坏分子结构，发生化学反应。 1 3 2 超声波强化提取的作用机理 超声提取法是对提取过程进行超声波强化处理，超声在生化提取中的应用最 早用于粉碎细胞壁，以释放出其内容物。近年来在中药研究中有较多的应用。超 声波提取的作用机理是因为超声波是一种弹性波，其振动能产生强大的能量，给 予媒质点以很大的速度和加速度，使浸提剂和提取物不断震荡，有助于溶质扩散。 超声波在植物组织细胞里，比电磁波穿透更深，停留时间也较长。大能量的超声 波作用于液体使其被撕裂成很多小空穴，小空穴闭合时产生高达几千个大气压的 瞬时压力，作用于叶肉组织，称为空化。空化可加速植物中的有效成分进入溶剂， 增加有效成分的提取率( 郭孝武，1 9 9 3 ) 。 超声波是频率在2 0 0 0 0 h z 5 0 m t t z 的声波。它是一种机械波，弹性介质的存在 是超声波传播的必要条件。超声波的频率比通常讲的声波的频率要高很多，波长 短根多。因此，超声波具有一些特有性质。超声波在物质介质中的相互作用效应 可分为热效应、空化效应和机械传质效应。超声波的热效应、机械传质作用及空 化作用成为超声技术在提取应用中的三大理论依据( 王昌利，1 9 9 3 ) 。 1 3 2 1 超声波的热效应 超声波通过介质传播时，在介质的微粒间和分界面上的摩擦以及介质的吸收 等使超声能量转化为热能，从而引起生物体的某种变化的现象称超声热效应( 田 家纬，2 0 0 0 ) 。在定的声强下，其产生的热量和升温作用是很有限的，对浸提 的意义不大。 i 3 2 2 超声波的机械效应 超声在媒质中传播时，引起媒质质元的振动，其位移、速度、加速度、压强 等力学量所引起的效应，称为超声的机械效应( 田家纬，2 0 0 0 ) 。虽然质点的振 动位移、速度变化不大，但其加速度却相当大，如此大的加速度，能显著增大溶 剂进入提取物细胞的渗透性，加强传质作用，从而强化了萃取过程。 l3 2 。3 超声波的空化效应 超声波在液体介质中的巨大能量除能使介质质点获得很大的加速度外，还能 引起另一种异常重要的效应一空化作用。超声波辐射时，在一定声强下造成气泡 的产生、膨胀以及崩溃的效应，称为超声的空化效应( 田家纬，2 0 0 0 ) 。空化效 1 2 应是指液体中的微小液胞在声波作用下被激活，表现为液胞的振荡、伸长、收缩 乃至崩溃等一系列动力学过程。根据不同的表现，空化可分为稳态空化和瞬态空 化。稳态空化产生在较低的声强作用下，空化泡以非线性的形式在介质中振荡若 于个周期，在振荡过程中，空化泡周围的微流对溶液中其它粒子产生较大的切向 力，有利于溶剂渗透到细胞。瞬态空化发生在较强的声强作用下，气泡在一个声 波周期内迅速的生成、长大、压缩、崩溃。随着高压的释放，在液体中形成较大