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湖 南 农 业 大 学学 士 学 位 论 文双螺杆挤压膨化技术对速溶红茶的制率及品质影响的研究STUDY ON THE EFFECT OF EXTRUSION TECHNOLOGY TO THE PRODUCTIVITY AND QUALITY OF INSTANTBLACK TEA 学生姓名：陈 岱 卉 学 号：200240702121 年级专业：2002级茶学（1）班 指导老师：罗军武 教授 学 院：园艺园林学院湖南长沙提交日期：2006年6月目 录前言 11 材料与方法 311供试材料、实验仪器和实验试剂 312 试验设计 313 分析方法 42 结果分析 62.1挤压膨化技术对速溶红茶原料水浸出物及生化成分的影响 62.2挤压膨化技术对速溶成品红茶生化成分的影响 72.3 感官审评结果分析 73讨论8参考文献 9致谢 10双螺杆挤压膨化技术对速溶红茶的制率及品质影响的研究作 者： 陈岱卉指导老师： 罗军武(湖南农业大学园艺园林学院2002级茶学， 长沙 410128)摘要:为了提高速溶红茶的制率及品质，本研究在速溶茶生产传统工艺的基础上，引进了食品加工中的双螺杆挤压膨化技术。研究结果表明：经过挤压膨化技术处理的红茶与未挤压膨化的红茶相比较，水溶性浸出率增加了14.36%，速溶红茶中具有苦涩滋味的主要物质茶多酚下降了13.32%；而水溶性碳水化合物增加了22.60%，氨基酸增加了2.55%。结果说明挤压膨化技术不但能够有效提高速溶红茶的制率还能够有效的改善速溶红茶的风味，这对于提高速溶红茶生产企业的经济效益具有积极的作用。 关键词: 挤压膨化；未挤压膨化；速溶红茶 Study on The Effect of Extrusion Technology to Productivity andQuality of Instant Black TeaAuthor：Chen Daihui Tutor： Luo Junwu（College of Horticulture and Landscape，Hunan Agricultural University，Changsha 410128）Abstract: In order to enhance the productivity and quality of the instant black tea, basing on the traditional process, the extrusion technology which has been used in food process was introduced to deal with the raw materials of black tea .The researchs results show that the content of the soluble extract substance of the extrusioned black tea increase by 14.36%, compared with the unextrusioned black tea.The main bitter and astringent compounds such as tea polyphenols decrease 13.32% in instant black tea. The soluble carbohydrate increase by 22.60%，the amino acid increase by 2.55%. All these indicated that extrusion technology not only can enhance the productivity of the instant black tea , but also can improve the flave of instant black tea, and also have the positive function to enhance the economic benefits of those companies which produce the instant black tea .Key words: Extrusion; Unextrusion; Instant black tea 前言速溶茶是以毛茶或鲜叶为原料通过提取、浓缩、干燥等工序加工而成的一种粉末状、碎片状或小颗粒状的新型产品,又名可溶茶、结晶茶、茶精等。它的特点是饮用方便、卫生，而且基本上保持了茶的风味；同时，由于速溶茶内含较高含量的茶多酚，它日益广泛地被应用于健康食品和日用化工品等方面，如作抗氧化剂、消臭剂、抑菌剂等；因此，速溶茶的生产有着广阔的市场前景1。据国内外近年来的大量研究表明，茶叶具有抗癌、抗衰老、抗氧化、降血压、降血脂、降血糖等多种奇特功效2。通过提取、浓缩、干燥等工序加工而成的速溶红茶，在其加工原料的基础上进一步富集了有益于人体健康的生理活性物质，如儿茶素、咖啡碱、氨基酸，这些是使红茶具有诸多药理功能的关键成分。在速溶茶生产中，制率及其品质是生产的关键，而在传统的速溶茶制造工艺中涉及到下列各方面的种种问题：茶叶浸提方式、浸出液的变败、滋味及香气的破坏、在干燥过程中有价值芳香成份的蒸发损失3,4,5。因此，很难经济地制造高品质的速溶茶。为此，不少研究人员在这方面进行了一系列的探索工作，如用某种液体如含环糊精的水浸提茶叶，速溶茶的品质有较大的提高6；使用纤维素酶可以有效提高速溶茶的提取率7；利用微波萃取法生产速溶茶粉，取得了较好的效果8；采用1次浸提技术结合适度低温冷却过滤的方法可以在不影响风味的前提下增进速溶红茶的溶解性、提高生产效率9。但总的来说，这些技术要求、生产成本较高很难运用于大规模的生产中。因此，探讨速溶红茶加工中影响感官品质与制率的技术因素，对加工工艺本身进行改进，是解决问题的关键所在，才能真正找到既不损害风味，又能提高制率，并能同时简化工艺的最优技术措施。 为了提高速溶红茶的制率及品质，本研究突破速溶红茶生产的破传统工艺，创造性地引进了挤压膨化技术，该技术在食品及饲料工业上都有广泛的应用，从早期的方便食品、休闲食品、儿童膨化食品，到家畜饲料、水产饲料、植物组织蛋白等领域。双螺杆挤压膨化机的主要原理是：将物料喂入挤压机中，借助固定在机架上的金属机筒内装上的两根螺杆强制输送，通过摩擦、剪切和加热产生高压，使物料经受挤压、混炼、剪切、熔融、杀菌和熟化等一系列复杂的连续化处理。当物料从机筒末端模具中被挤压时，压力骤然降至常压，水分急剧汽化而产生巨大的膨胀力，物料瞬间膨化，形成多孔状的产品10，11。在实际生产中，挤压膨化原料的含水量宜控制在716，蛋白质的含量应控制在40以下，脂肪含量不超过1012，才能使挤压膨化食品有较高的品质，红茶干物质中的内含成分都符合这些要求。本研究通过引进双螺杆挤压膨化技术中的高压和物质的剪切原理，从改变茶叶的比表面积，茶叶的组织结构和降解茶叶内含大分子物质两方面入手，对速溶茶的原料在浸提工序前进行处理。挤压膨化后的红茶一是扩大了其比表面，增大了空隙度；另一方面是使一些大分子物质如淀粉、蛋白质等发生糊化、变性或降解成小分子，这两方面的综合作用将会大幅度提高速溶茶原料在浸提过程中水浸出物的含量，从而提高速溶茶的制率；同时大分子物质的降解又将增加速溶红茶风味物质的含量，达到改善速溶红茶品质的目的，从而探索出一条工艺简便、成本低、制率高、品质好的速溶红茶加工流程。1 材料与方法11供试材料、实验仪器和实验试剂111供试材料2005年8月，选用湖南农业大学长安实习基地的福鼎大白茶叶品种，机采一芽三、四叶的鲜叶，按照原料 萎凋 揉捻 发酵 干燥的红茶传统加工工艺13，制成红条茶。112 实验仪器DS56X型双螺杆全膨化生产线（济南高新开发区赛信机械有限公司）， LPG-5型高速离心喷雾干燥机（常州市恒昌干燥设备有限公司）， HSW-5型隧道式烘干机（安徽省临泉县食品机械厂制造）， 真空浓缩罐（河南省周口包装机械厂）， UV-754分光光度计， 电热恒温水浴锅（上海浦东物理光学仪器厂）， 101A-2型电热鼓风干燥箱（上海实验仪器厂有限公司），以及实验室常规玻璃仪器。113 实验试剂硫酸亚铁、酒石酸钾钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、茚三酮、氯化亚锡、 碱式醋酸铅、浓硫酸、95%乙醇、盐酸、香荚兰素、蒽酮、蒸馏水12试验设计 121原料处理本研究对红条茶设置两个处理，即未挤压膨化和挤压膨化，以未挤压膨化为对照，试验重复三次。红条茶在挤压膨化前先稍微轧碎,然后分为两部分（如下图）： 速溶茶生产常规原料 浸提率、原料生化成份分析红条茶 微轧碎 速溶红茶生产 挤压膨化处理 速溶茶生产处理原料一部分作为速溶红茶生产常规原料，另一部分经挤压膨化处理后获得处理速溶红茶生产处理原料。为方便于挤压膨化，又因红条茶本身水分含量较低，经过挤压膨化后，水分含量会减小14，所以在挤压膨化前再加入原料12%的水分，既可以促进茶叶膨化，又可防止茶叶在加热的过程中被焦化，严重时引起炭化，搅拌均匀后放入挤压膨化机中进行挤压膨化，干燥后即得到所需的速溶茶生产处理原料样品。122 速溶茶生产工艺流程 常规原料 浸提 过滤 浓缩 喷雾干燥 速溶红茶粉 品质审评 处理原料 品质成分分析 13 分析方法131 速溶茶粉制备的主要参数刘晶晶等15通过对浸提工艺条件的优化选择，发现浸提水量，温度和时间这三种因素对茶粉的浸出率均没有显著性的差异，但浸出率随着它们的增加有上升的趋势，如果温度过高会影响茶多酚的氧化；浸提水量增加浓缩时的生产成本；时间过长会影响经济效益。且在70-100的浸提温度中,不论任何温度,浸提时间达到20分钟后,浸提率的曲线即呈平滑曲线,时间再延长,浸提率不再提高16。故本实验选择茶：水浸提比例为1：15，浸提温度为90，分两次进行浸提，第一次的茶水比为1：9，浸提20分钟，第二次的茶水比为1：6，浸提15分钟。浸提完后用80目的过滤网进行过滤，将滤液置于真空浓缩罐中浓缩，浓缩到30%左右时取出进行喷雾干燥，即得到成品速溶红茶粉。132 各品质成分的测定方法：参考茶学实验技术17a、水浸出率：全量法（国家标准GB8305-87）取3g磨碎试样于500ml锥形瓶中，加沸蒸馏水450 ml，立即移入沸水浴中，浸提45min（每10min摇动一次）。浸提完毕，趁热过滤。滤液移入500ml容量瓶中，冷却后用蒸馏水定容，摇匀。用胖肚吸管准确吸取上述试液50ml，注入已知重的蒸发皿中，在沸水浴中小心的蒸干，然后再移入1032的恒温干燥箱内烘3个小时，取出移入干燥器内冷却至室温，称量。再烘1小时，再在干燥器内冷却，再称。重复此操作，直至相续两次称量差不超过0.001g。b、茶多酚：酒石酸铁比色法茶汤制备同a，准确吸取已制备好的茶汤1ml，注入25ml容量瓶中，加水4ml，酒石酸铁溶液5ml，用缓冲溶液定容至刻度，混匀。于波长540nm处测吸光度，后根据公式计算结果。c、氨基酸：茚三酮比色法（国家标准GB8314-87）茶汤制备同a，准确吸取已制备好的茶汤1ml，注入25ml容量瓶中，再加水0.5ml磷酸盐缓冲液，加2茚三酮水溶液0.5ml，在沸水浴中加热15min，冷却后，加水定容至刻度，放置510min。于波长570nm处测吸光度，后根据公式计算结果。d、咖啡碱：紫外分光光度法茶汤制备同a，准确吸取已制备好的茶汤20ml，注入250ml容量瓶中，加水0.01N盐酸溶液10ml，2ml碱式醋酸铅，加水定容至刻度，摇匀，静置，澄清，经滤纸过滤入250ml三角瓶中。取滤液50ml于100ml容量瓶中，加0.2ml9N硫酸，加水定容，摇匀过滤。取滤液于波长274nm处测出光密度值，后根据公式计算结果。e、儿茶素总量：香荚兰素比色法称取茶叶磨碎样1.00g，加95乙醇20ml，在水浴上浸提30min，提取过程中要保持微沸，提取完毕进行过滤，滤液冷后加95乙醇定容至25ml。吸取供试液0.2ml，加入内盛1ml95乙醇的刻度试管中，摇匀，再加入5ml1香荚兰素盐酸溶液，加塞后摇匀；显出红色，放置40min后，在500nm波长下进行比色测定吸光度，后根据公式计算结果。f、总水溶性碳水化合物：蒽酮比色法称取茶叶磨碎样1.00g，加50ml沸水，在沸水浴上浸提30min。取出立即过滤，滤渣用沸蒸馏水重复洗涤数次，滤液放冷调整到500ml（控制每毫升含糖量在25200g之间）。取干燥的25ml量瓶，准确加入8ml蒽酮试剂，用吸管吸取1ml茶汤提取液逐滴加入量瓶，摇匀后，置沸水浴中准确煮沸3min，立即用冷水冷却，测定液用721型分光光度计在620nm处比色，后根据公式计算结果。g、水分含量检验：烘箱恒重法（国家标准GB8304-87）称取磨碎试样5g（精至0.001 g）2次重复，移入已知的称量皿中，将皿及盖置于1032烘箱内，加热4h，加盖取出，于干燥器内冷却，称量。再加热1h，冷却、称量，如此反复操作，直至两次连续称量之差（绝对值）不超过0.005g，即恒重，以最小一次称量为准。133 速溶茶感官审评方法18速溶茶外形主要评比形态和色泽：外形形态要求粗细符合规格要求且均匀一致，洁净干燥，不结潮块；外形色泽主要评比颜色类型、颜色深浅和亮度等内容，速溶红茶要求呈红黄、红棕或红褐色。速溶茶内质主要评比汤色和香味：迅速称取0.75g速溶茶两份样品，分别置于干燥而透明的玻璃杯中，分别用150ml沸水冲泡，审评汤色和香味。2 结果分析21 挤压膨化技术对速溶红茶原料水浸出物及生化成分的影响从表1和图1可以看出，挤压膨化过的红茶和未挤压膨化过的红茶相比，水浸出率由原来的34.75%变化到39.74%，增加了14.36%，这说明挤压膨化技术对速溶红茶制率的提高有明显的作用。且从表1和图1的速溶红茶原料和速溶红茶成品生化成分分析中可以看出在速溶红茶原料中,经挤压膨化处理过的红茶中茶多酚下降了0.46%,儿茶素总量增加了6.89%,氨基酸增加了4.48%，可溶性糖增加了23.37%。这对于改进速溶红茶的风味具有积极的作用。表1 挤压膨化技术对速溶红茶原料水浸出物及生化成分的影响 未挤压膨化红茶 挤压膨化红茶 增加率水浸出率（%） 34.75 39.74 14.36 茶多酚（%） 15.22 15.15 -0.46儿茶素总量（%） 11.90 12.72 6.89氨基酸（%） 2.01 2.10 4.48咖啡碱（%） 1.99 2.04 2.51可溶性糖（%） 7.36 9.08 23.37 图1 挤压膨化技术对速溶红茶原料水浸出物及生化成分的影响2.2挤压膨化技术对速溶成品红茶生化成分的影响从表2和图2的速溶成品红茶生化成分分析中可以看出：在成品速溶红茶中，经挤压膨化处理过的速溶红茶中一些具有苦涩滋味的物质如茶多酚由原来的14.94%变化到12.95%，下降了13.32%，但它的儿茶素总量增加了9.26%，而对速溶红茶风味有主要影响的可溶性糖却增加了22.60%,氨基酸增加了2.55%。结果表明：挤压膨化技术对速溶红茶原料进行处理，使一些品质生化成分发生了变化，从而改善风味。表2 挤压膨化技术对速溶成品红茶生化成分的影响 未挤压膨化红茶 挤压膨化红茶 增加率茶多酚（%） 14.94 12.95 -13.32儿茶素总量（%） 11.02 12.04 9.26氨基酸（%） 1.96 2.10 2.55咖啡碱（%） 1.56 1.85 18.59可溶性糖（%） 6.97 8.57 22.60图2 挤压膨化技术对速溶红茶成品生化成分的影响2.3 感官审评结果分析通过对不同处理得到的速溶茶原料进行感观审评，发现挤压膨化速溶红茶原料的颜色要比未挤压膨化速溶红茶原料偏深，而且其中的嫩梗明显要粗，膨大，易折断。通过对不同处理生产的速溶成品红茶进行感观审评，结果如表3，从表3可以看出：未挤压膨化的速溶红茶，外观颜色为棕红色，汤色红亮，滋味浓厚，糖香，较浓；挤压膨化的速溶红茶，外观颜色为红棕色，汤色红暗，滋味醇和，糖香，浓。表3 不同处理速溶红茶感官审评结果审评项目 外观色泽 汤色 滋味 香气 未挤压膨化速溶红茶 棕红色 红亮 浓厚 糖香，较浓挤压膨化速溶红茶 红棕色 红暗 醇和 糖香，浓从结果中可以发现挤压膨化过的速溶红茶的茶汤颜色深于未挤压膨化的, 同时两个处理的茶的香气都很淡薄，但是经过挤压膨处理后茶汤滋味的苦涩味明显降低，收剑性下降，滋味趋向于醇和。3 讨论本研究的结果表明，经过双螺杆挤压膨化技术处理后，红茶水溶性浸出率增加，这可能是一方面：由于在双螺杆挤压膨化的过程中，速溶红茶原料在挤压机中，靠挤压机螺旋的推动，茶叶曲折前进，在推进力和摩擦力等机械力的作用下使茶叶受压变热，达到高温高压状态。在此过程中，茶叶积蓄了大量的能量，当从模孔中被挤压释放于常温常压环境时，茶叶中的液态水会突然汽化，其结构遭到拉伸破坏，最终变成了疏松的多孔状产品19。通过改变茶叶的组织结构，提高比表面和空隙度，为物质浸出提供便捷有效的通道。另一方面：红茶在发酵的过程中各种多酚类物质氧化聚合形成了茶黄素、茶红素、茶褐素等大分子物质，这些大分子物质在双螺杆挤压膨化的过程中，在高压和物质机械剪作用下发生了降解，从而能够有效的提高速溶红茶的制率。至于在速溶红茶中茶多酚含量下降了13.32%，但是儿茶素总量却上升了9.26%，可能是因为多酚类聚合大分子化合物降解成儿茶素的缘故。并且红茶由于其加工工艺的原因，其本身的细胞破碎率就比较的大，达到80%以上，且茶叶浸提率随破碎度的不同而有差异，呈正相关20。破碎度越大，挤压的过程中细胞壁更容易破坏，膨化后其比表面积大大增加，茶叶与水的接触面积越大，为物质的浸出提供了更多的通道，加速了茶叶有效成分的浸出，所以茶叶浸出物含量越高。另外，随着破碎度的加大，茶汤的颜色也逐渐加深，由红亮转向红较暗，透明度由明亮转向浑浊。通过对经不同处理生产的速溶红茶感官审评我们发现，经过挤压膨化处理后的红茶茶汤滋味的苦涩味明显降低，收剑性下降，滋味趋向于醇和。这是由于经过双螺杆挤压膨化处理后，对速溶茶风味有主要影响的茶多酚含量下降了13.32%，可溶性糖却增加了22.60%，氨基酸增加了2.55%，这对改善速溶红茶的品质风味有良好的作用，特别是苦涩味的降低将可能使茶饮料的消费人群范围扩大。水溶性成分和氨基酸含量增加，这说明在挤压膨化过程中蛋白质发生了降解，大分子被切断成小分子肽以及部分氨基酸。在挤压膨化过程中，芳香成分的损失较大，但氨基酸常与糖类发生美拉德反应21，成为速溶红茶风味的来源之一。经过挤压膨处理后的茶汤颜色偏暗，这与在双螺杆挤压膨化过程中的温度和压力有关，如何在提高速溶红茶制率的同时，尽量减少茶汤颜色变深，值得进一步研究。 把双螺杆挤压膨化技术应用于速溶茶生产将给企业带来很大的经济效益。但是，在速溶茶生产中也还存在一些问题有待我们去解决，一是挤压膨化后的茶原料的颗粒比较小，若仍采用旧的净化方式，或净化不彻底，或将堵塞所用的净化设备，这就需要企业的净化设施加以改进，如可以采用膜技术等；二是通过挤压膨化后的茶粉和汤色都比未挤压膨化的深一些；三是通过此方法得到的速溶茶的水溶性和香气都不是很好，是否可以通过低温浓缩和冷冻干燥来解决，这些问题有待进一步的研究。 参考文献：1 杨继珍,杨正坤.速溶茶的加工及其研究进展J.茶叶通报,2003,15(1):33-352 黄建安,刘仲华,龚雨顺.速溶茶主要儿茶素组分的含量分析J.中国茶叶,2002,24(5):12-133 黄建安,刘仲华,付冬和等.速溶茶加工中茶乳酩的形成及其对溶解性的影响J.食品科学与技术,2003,24(8):32-344 黄伟东,方木华.速溶茶的真空冷冻