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速溶茶浸提工艺研究进展

作者:武永福 胡强 作者单位:西南大学食品科学学院 出处:中国茶叶 点击:6825

   美国、英国及主要茶叶生产国印度、斯里兰卡、中国与日本等对速溶茶工艺进行了大量研究,创造发明专利较多。但速溶茶产品的香气低、滋味淡、冷溶性差等问题至今仍没有得到有效解决。这些问题与影响浸提因素的控制及浸提方法密切相关,一般情况下浸提温度越高,时间越长,茶叶的提取率越高,咖啡碱、茶多酚的溶出越多,但温度过高对挥发性香气成分不利,香气损失较大,造成产品香气低;降低茶水比,浸提率也越高,但生产周期长、效率低,成本就相应提高。

1 影响浸提的因素

速溶茶浸提关键在选择合适的溶剂和提取方法,但在浸提过程中浸提温度、时间、茶叶的破碎度、设备条件、pH、茶树品种等也影响浸提效率。

1.1 茶叶破碎度

速溶茶浸提要求加浸提剂少,短时间就能将茶叶中的内含物浸提出来,加浸提剂多不便浓缩,浓缩所需时间长各种催化氧化反应加剧,多酚类化合物等氧化过度,挥发性化合物损失较大,从而影响品质。所以浸提前必须将茶叶进行轧碎处理,使固液两相接触面增大,加快浸提速度。样品粉碎得越细,表面积就越大,浸出过程就越快,但粉碎度过高,样品颗粒表面积过大,吸附作用增强,反而影响过滤速度,一般茶叶粉碎粒度大小以4O-60目为适度。如进行原料拼配,可用茶叶副产品配以2O%的正品茶,能提高速溶茶的浓度;拼配2O%的揉捻叶,则能提高其鲜爽度

1.2 浸提时间  

各种化学成分随提取时间的延长,浸出物的量也增加。但浸提时间过长会影响浸提效率,一般用热水加热提取,以0.5-1h为宜;用食用酒精回流提取,以1-2h为宜

1.3 浸提温度

一般情况下浸提温度越高,浸提时间越长,浸提效率和速溶茶制率越高。但温度不宜过高,过高有些成分易因氧化或热作用而破坏,一般加热在60左右为宜,最高不超过100 。胡隆基等以茶叶为原料,用50以下低温水搅拌浸提三次,得率为17-19% 。钱三宝用50-80水搅拌浸提二次,得率达20%以上

1.4 浸提溶剂量

由于提取过程包括渗透、溶解、扩散等过程。加大水量、延长浸提时间、增加提取次数及搅拌都有利于提高提取率。但是,要控制适度,否责茶汤浓度太低对后续过滤和浓缩工艺不利;过度浸提,大分子物质大量进入茶汤影响后续澄清、浓缩及产品的冷溶性。

庄学东对速溶茶浸提工艺探讨时指出:浸提工序中,影响速溶茶制率的因素按时间、温度、溶剂量呈增加趋势,但三因素都与品质成负相关 。因此,应该控制影响浸提的因素,提高效率和制率,降低生产成本。

2 浸提条件控制

作为速溶茶粉,冷溶性是产品的关键特性,因而对加工工艺要求较高,提取条件直接影响产品风味和得率。浸提效果与浸提条件有关,当温度、时间、茶水比确定,浸提效果只与茶叶原料相关。因此,首先要确定浸提的条件,使其适于工业化生产的需要。只有稳定的浸提条件才能保证原料的浸提质量,防止浸提条件变化产生不合格浸提液进人下道工序,影响生产线的工作效率、产品质量。因此,在浸提工艺操作记录单上要记录浸提总时间、温度、茶水比等,监管人员应定时查检和记录。浸提器皿有取样口随时取样,感官或仪器检查茶汤的色、香、味。

3 辅助浸提方法

国内外有关改善速溶茶浸提工艺研究方面资料较多,我总结概括所查资料,分为采用添加化学物质、物理手段、生物制剂和把两者或三者结合运用几方面。

3.1 在采用添加化学物质方面

3.1.1 有机溶剂

8O%丙酮或6O%乙醇提取(应用于茶灰的浸提)。日本用80%乙醇在4O ℃下将绿茶浸提过滤,然后在5O ℃下蒸发 。刘延泽采用有机溶剂乙醇或丙酮提取,收率为35-40%

3.1.2 调节提取液pH

提取液的pH值对提取率影响也很大,沸腾蒸馏水提取红茶时,pH1.2的浸提液的提取率是pH6.8浸提液提取率的2 Liang Yuerong等认为,在pH1.2时提取,茶叶固形物产量比用正常pH 的沸蒸馏水提取时高1

3.1.3 环糊精法

常用的环糊精(CD)主要是β-环糊精、混合环糊精和MJF姚勇芳等采用添加8%β-环状糊精,茶水比19,温度8590,浸提25min,提高了浸提率,浓缩喷雾干燥后保持了乌龙茶的香气并改善了其滋味 韩宝俞等用β-环糊精(β-CD)溶液浸泡茶厂下脚末,高速离心喷雾干燥后得粉状速溶红茶,经品尝色、香、味不变,甚至更好 。而雷敬敷等研究表明,在相同的费用下,混合CD可以代替β-CD用于速溶红茶,其浸出物总量、氨基酸总量、吸湿性、风味等指标优于β-CD,在与β-CD达到同样浸提质量条件下,应用混合CD代替β-CD可降低费用2O%左右 MJF是用土豆淀粉经酶工程转化加工精制而成的粉状产品。陈西鸾等对MJF溶液制取速溶茶的研究指出,利用MJF溶液制取速溶茶,其成品膨胀率增大,外观光泽度增强,特别是成品的冲调性能增强,有较好的透明度,且不需添加任何防腐剂,对速溶茶起到自然保护作用。MJF代替β-CD制取速溶茶,不仅基本保持了茶叶的色、香、味。且大大降低了速溶茶的生产成本,故有较大的开发前景

3.2 在采用物理手段方面

3.2.1 采用微波助提

微波提取技术在很多领域都得到了应用,同样应用于绿茶的提取可获得高品质产品,微波助提具有简便、经济、省时的优点影响微波提取过程的因素主要有微波加热功率、提取剂种类和浓度及操作工艺,通过对提取条件的优化,可以达到更好的提取效果,微波提取温度一般控制低于75[12-14]向胜沅采用微波助提与常规水提对比,得出前者在品质成分得率、品质及功效方面均优于后者

将茶叶用蒸馏水浸泡后放入微波炉,微波功率800W,提取温度低于75,提取过滤后,滤渣再加入一定量水,重复提取两次,三次提取液合并。提取液经过滤后,55000rpm离心10min,上清液用聚丙烯腈(PVA)或聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜过滤,截留分子量分别为1万、5万和10万。滤液经反渗透膜浓缩,浓缩压力13kgcm2,浓缩至15-25波美度,-30真空冷冻干燥。提取率(%=可溶性固形物的质量∕所用茶叶质量×100,结果如表1

1 不同茶叶制备速溶茶粉的提取率

提取方法

绿茶(%

红茶(%

花茶(%

加热提取

 

32.5

36

28.6

29.0

29

26

微波提取

37.4

28.3

30.0

29.0

27

28

农绍庄等研究认为采用微波法以茶末为原料制备速溶茶粉,工艺用时短、得率高、易于工业化。最佳条件为:功率为640W,时间为12O-150S,料液比为115,乙醇浓度为5O%,浸提两次,得率在36%以上

3.2.2 采用超声波助提  

超声波是频率大于20kHz以上的声波,具有频率高、波长短、穿透力强等特点。它在介质中传播时,能产生空化作用及一系列特殊效应(如力学效应、热效应、化学效应、生物效应等),具有搅拌、分散成雾、凝聚、冲击破碎和疲劳损坏、加热、促进氧化、还原、促进高分子物质的聚合或解聚等作用

超声波提取技术则是利用超声波特殊的强纵向振动、高速冲击破碎、空化效应、搅拌及加热等物理性能,破坏提取物细胞结构,使溶液能渗入细胞内部,从而加速茶叶有效成分的溶解,提高有效成分的提出率,实验分析证明超声波提取可大大缩短速溶茶的提取时间,提高提取效率,并且极少改变有效成分的结构,在一定程度上解决了速溶茶产品的香气低、滋味淡、得率低等问题。张远志等对与超声波提取效果直接相关的几个主要因素(超声波频率、提取时间、温度、料液比、次数)做单因素实验,将浙江西湖龙井(理论浸出率23.45% )经粉碎过20-40目,再复烘(以降低其含水量和提高香气)——超声波提取——浓度测定——过滤——审评,得出绿茶的最佳工艺参数是提取温度50-60,提取时间10-15min,茶水比1:20,提取2次。其汤色嫩黄明亮,略有沉淀,滋味鲜爽,香高持久,绿茶特征明显。通过公式:浸出率(% )=V(L)·茶汁折光率/1.2×干茶样质量(g)×100

式中:V——茶汁的总体积(L)。得出提取率可提高10%-15%,也极大地提高了提取效率,大约可提高50%左右,节约了能源

随着超声波提取茶叶技术的成熟,可进一步应用于茶叶深加工产品的生产与开发,如茶多酚、咖啡碱的提取,还可用于茶饮料的杀菌等。

为了达到不仅可溶物得率高,而且浓度大的浸提目的,国外还介绍采用加压、辐射等方法处理原料。

2.3 在添加生物制剂方面

2.3.1 酶解浸提法

酶解法的原理是采用纤维酶、细胞分离酶的作用,使茶叶分离成单细胞,并使细胞壁打开。谭淑宜等研究表明,采用0.3纤维素酶、0.1果胶酶和0.4蛋白酶提取效果好,其中水浸出物提取率分别比对照高2O.5%5.4%和105.6%;纤维素酶与蛋白酶组合提取效果最好,同时还发现采用酶法提取,可以改善提取液的香气、汤色与清澈度 。但由于酶制剂供应困难和酶处理要求保温搅拌,从而影响了速溶茶制作的连续化。

肖文军曾按照酶制剂说明书采用饱和添加的方法,在研究膜滤澄清浓缩速溶茶时,分别添加蛋白酶、果胶酶和单宁酶显著提高了速溶茶的茶多酚、氨基酸、咖啡碱、儿茶素等品质成分含量,并且减轻了料液对膜的污染,提高了膜滤功效,延长了膜的使用寿命

由此可见,在生产速溶茶时添加酶制剂来提高其浸提率、降低浸提温度、增加膜渗透率减轻膜污染、提高设备效率、增加速溶茶溶解性、提高茶叶利用率、降低能耗方面等方面都有显著效果。但目前应用于茶叶及其深加工方面的酶制剂种类和数量都很少,而且许多处在试验研究阶段。由于茶叶中的内源酶种类和数量比较少,而且一般在茶叶深加工时都要预先杀青,防止茶叶中活性物质如茶多酚等氧化,所以可以采取从其他动植物中提取活性酶来应用于茶叶深加工(如淀粉酶、果胶酶、纤维素酶等),酶制剂在茶叶深加工方面的应用还需要大量的基础实验研究和应用研究。

2.4在添加化学物质和采用物理手段相结合方面

农绍庄等采用柠檬酸、β-环糊精、Vc、酒精、微波助提,经旋转浓缩,喷雾干燥后,速溶茶得率在36%以上

肖文军和姚勇芳在他们的研究中都做过相关实验,得到的结果比单纯的添加化学物质和采用物理手段要好  

4 浸提设备的选择

提取设备按其操作方式可分为间歇式、半连续式和连续式。按固体原料的处理方法,可分为固定床、移动床和分散接触式。按溶剂和固体原料的接触方式,可分为多级接触型和微分接触型。处理量大时,一般考虑用连续化。在提取中为了避免茶叶移动,可采用几个固定床,使提取液连续取出。据报道日本采用直列式提取塔用温水流(70 )4段提取,可获得2O%的提取液

总之,虽然有关速溶茶提取工艺研究较多,但还是不能很好得解决速溶茶香气低、滋味淡、冷溶性差的缺点。且大多数研究停留在实验阶段,工业大生产应用效果还不是很理想,需要投入大量的人力、物力、财力做相关的理论和应用研究。尤其是对各种高效无毒副作用、对人体健康有益的食品添加剂研究及其在茶叶深加工方面的应用,各种高新技术设备在速溶茶及茶叶深加工方面的应用。只有选择合适的浸提剂、探索适宜的浸提条件、采用先进的浸提方法和设备才能提高速溶茶生产的产量和质量,也可以提高我国的茶叶深加工技术水平。

另外,国内外关于速溶茶的研究多集中于对其工艺和品质的研究,对有关速溶茶种质资源、栽培管理和市场开发及贸易的研究报道很少。因此,在这些方面有待进一步深入研究,以提高速溶茶茶树品种的选育,从茶树种质资源方面解决速溶茶的浸提率,以解决速溶茶香气低、滋味淡、冷溶性差的缺点。

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