脂溶性茶绿色素制取工艺研究

脂溶性茶绿色素制取工艺研究 杨晓萍 　郭大勇 　黄友谊 　袁芳婷 (华中农业大学 　武汉 　430070) 　　摘 　要 　通过对脂溶性茶绿色素的提取工艺、光谱特性、稳定性及化学组成进行研究 ,结果明 :采用 90 %的 含水丙酮 ,1∶10 的固液比 ,在 45 ℃水溶液中提取 10 min ,提取效果较好 ;提取出的脂溶性 TGP 稳定性相对较好 ,且 含有茶多酚、氨基酸、咖啡碱、维生素等营养保健成分 ,是一种优良的天然营养保健色素。 关键词 　茶绿色素 　制取 　稳定性 　化学组成 　　随着科学技术的发展 ,尤其是医学毒理学的发 展 ,人们逐渐发现一些食用合成色素对人体健康有 害 ,不少国家纷纷禁用或限用某些合成色素 ,越来越 多的人要求食品“回归大自然”,开发安全可靠的天 然食用色素变得尤为重要。 脂溶性的茶绿色素 ( tea green pigment ,简称 TGP)是从茶鲜叶或绿茶中提取制备的一种天然色 素 ,没有外源引入其他化学物质或在特异条件下促 使其结构发生变化。脂溶性 TGP 除以叶绿素为色 素主体成分外 ,还含有大量生物活性物质 ,如茶多 酚、氨基酸、咖啡碱、维生素及各种微量元素等 ,不失 为一种天然优良营养保健色素。我国是茶叶故乡 , 盛产茶叶 ,每年约产有 10 万 t 低档茶滞销 ,且有大 量修剪台刈的茶新梢废弃物 ,利用它们来提取茶绿 色素 ,不仅解决了原料问题 ,而且提高了茶叶生产经 济效益。 1 　材料与方法 111 　材料 供试茶鲜叶采自华中农业大学山北教学茶园的 下层老叶。 112 　脂溶性 TGP 的提取 11211 　提取工艺流程 　鲜叶 ϖ剪碎 ϖ丙酮提取 ϖ 回收丙酮 ϖ糊状叶绿素 ϖ真空干燥 ϖ脂溶性 TGP 粗制品 11212 　提取工艺条件的选择 　选择浸提液的浓度、 固液比、浸提液的温度及浸提时间作为考察因素 ,探 求最佳工艺条件。 113 　脂溶性 TGP 的光谱特性 取 011gTGP 粗制品 ,溶于 100 ml 80 %丙酮溶 液中 ,在可见光区域 370～700 nm 测其吸收光谱。 收稿日期 :2002 - 01 - 21 杨晓萍 :女 ,31 岁 ,讲师 ,硕士 114 　脂溶性 TGP 的稳定性研究 11411 　温度对色素的影响 　将 20ml 1011 %的 TGP 丙酮溶液分别置于温度为 15、25、35、45、55、 65 ℃的水浴锅中保温 50 min 后取出 ,冷至室温 ,观 察其溶液颜色的变化 ,并测其吸光值。 11412 　p H 值对色素的影响 　取 21 支具塞试管 ,各 加入 011 %脂溶性 TGP 丙酮溶液 5 ml ,用 012molΠL 磷酸氢二钠 - 011molΠL 柠檬酸钠缓冲液调溶液 p H 值 (212～810) ,混匀静置后 ,观察溶液颜色的变化 , 并测其吸光值。 11413 　光对色素的影响 　将 p H212～810 的色素 溶液于自然光下放置 30d ,每隔 4 d 观察溶液颜色的 变化 ,并测其吸光值。 11414 　金属离子对色素的影响 　在 100ml 011 % 的色素溶液中分别加入 0105 %的 Fe3 + 、Al3 + 、Cu2 + 、 Na + 、Ca2 + ,摇匀静置后 ,观察溶液颜色的变化 ,并测 其吸光值。 115 　脂溶性 TGP 化学成分的测定 叶绿素含量测定采用丙酮比色法 ,茶多酚含量 测定采用酒石酸铁比色法 ,氨基酸含量测定采用茚 三酮比色法 ,咖啡碱含量测定采用紫外分光光度法 , 维生素 C 含量测定采用 2 ,6 - 二氯靛酚滴定法 ,维 生素 E 含量测定采用荧光法[1 ] 。 2 　结果与分析 211 　制取工艺条件的选择 21111 　溶液浓度、固液比的选择 　分别用不同浓度 的丙酮溶液、不同固液比来提取茶鲜叶中的脂溶性 TGP ,结果表明随溶液浓度、固液比的增加 , TGP 的 含量逐渐增加。由图 1 可知 ,当溶液浓度由 90 %上 升到 95 %时 , TGP 含量趋于平稳。为了提取出尽可 能多的茶绿色素 ,避免提取出较多的糖类物质 ,影响 TGP 的提取、过滤、干燥 ,本实验选用 90 %丙酮为 38湖北农业科学 　HUBEI 　A GRICUL TURAL 　SCIENCES 　No14 ,2002 宜。由图 2 可知 ,当固液比由 1∶5 上升到 1∶10 时 , TGP 含量上升较快 ;当固液比由 1∶10 继续上升时 , TGP 含量上升缓慢。为了获得最大的经济效益 ,实 际生产中以 1∶10 的固液比为宜。 　 图 1 　丙酮溶液浓度对 TGP 提取的影响 　 图 2 　固液比对 TGP 提取的影响 21112 　提取温度、时间的选择 　从提取物色泽和提 取物含量来选择提取条件。结果表明 :温度对提取 物含量的影响较大 ,提取时间的影响相对较小 ,各因 素对提取物的影响见图 3、图 4。 由图 3 可知 ,随提取温度的增加 TGP 的含量呈 先增后减的趋势 ,当提取温度为 45 ℃时 , TGP 含量 最高 ,此时 TGP 溶液颜色也较好 ,为深绿色。 　 图 3 　温度对 TGP 提取的影响 　 图 4 　提取时间对 TGP 提取的影响 　　由图 4 可看出 ,随提取时间的延长 , TGP 含量 逐渐增加。但除提取时间由 5 min 上升到 10 min , TGP 含量上升较快外 ,当提取时间由 10 min 上升 到 30 min , TGP 含量上升较平缓。从节约能源、保 持色泽颜色考虑 ,以 10 min 为最佳提取时间。 212 　TGP 的光谱特性 将脂溶性茶绿色素的丙酮溶液用 722 型分光光 度计在 370～700 nm 波长范围内进行吸收光谱测 定 ,结果如图 5。由图 5 可知脂溶性茶绿色素在可 见光区有两个最大吸收值 ,分别为 433 nm 和 664 nm。 　 图 5 　脂溶性茶绿色素光谱特性 213 　脂溶性茶绿色素的稳定性实验 21311 　温度对色素的影响 　将色素丙酮溶液在不 同温度中放置相同时间 ,结果 (表 1) 表明 ,脂溶性茶 绿色素随放置温度的升高 ,吸光值逐渐降低 ,但变化 幅度不大 ,溶液颜色也较稳定 ,均为黄绿 (除温度为 65 ℃外 ,因在 65 ℃时达到所用丙酮沸点 ,故其颜色 较深 ,吸光值也较大) 。 48 湖北农业科学 　HUBEI 　A GRICUL TURAL 　SCIENCES 　No14 ,2002 表 1 　温度对色素溶液的影响 温度 ( ℃) 15 25 35 45 55 65 吸光值 01344 01341 01332 01244 01218 01584 颜色 黄绿 黄绿 黄绿 黄绿 黄绿 绿 21312 　p H 值、光照对色素的影响 　由表 2 可知 , 011 %的脂溶性茶绿色素在 p H212～610 时均为黄 绿色 ,将这些溶液在自然光下放置 1 个月后 ,除 p H610 的溶液由黄绿色缓慢变为黄色外 ,p H212～ 510 的溶液相对稳定 ,溶液颜色由黄绿色变为浅黄 绿色。 当将溶液 p H 调为 710 时 ,溶液呈绿黄色 ,调为 810 时溶液呈黄棕色 ,且当溶液开始放置第 2d 即变 为黄色。由此说明脂溶性茶绿色素在 p H212～610 之间相对较稳定 ,且在此酸性条件内光照对色素的 影响也较小。由于绝大多数食品 p H 值均在 310～ 610 之间 , TGP 作为食用色素将是较广泛的。 表 2 　p H 值、光照对色素溶液的影响 p H 212 310 410 510 610 710 810 颜色 1 黄绿 黄绿 黄绿 黄绿 黄绿 绿黄 黄棕 颜色 2 浅黄绿 浅黄绿 浅黄绿 浅黄绿 黄 黄 黄 　注 :颜色 1 为将 TGP 色素溶液调至不同p H 混匀静置后颜色 ;颜色 2 为将系列 p H 的 TGP 溶液放置 1 个月后颜色 21313 　金属离子对脂溶性茶绿色素的影响 　当向 色素溶液中加入金属离子 Cu2 + 、Ca2 + 、Na + 时 ,溶液 颜色和吸光值几乎无变化 ,表明这些金属离子对色 素影响不大 ;而当加入 Fe3 + 时 ,色素溶液马上出现 黑褐色沉淀 ;当加入 Al3 + 时 ,溶液吸光值明显增加 , 说明 Al3 + 对色素溶液有一定增色效果 (表 3) 。 表 3 　金属离子对色素溶液的影响 对照 金属离子 Fe3 + Al3 + Ca2 + Na + Cu2 + 吸光值 01123 黑褐色沉淀 01144 01125 01123 01126 颜色 黄绿 黄绿 黄绿 黄绿 黄绿 214 　脂溶性茶绿色素的化学成分 脂溶性茶绿色素是用 90 %丙酮溶液从茶鲜叶 中提取的 ,其化学组成与绿茶的水浸出物不同。按 茶叶常规分析方法测脂溶性茶绿色素的主要化学成 分 ,分析结果 (表 4)表明 , TGP 的主要色素成分为叶 绿素 (因多酚类及其氧化产物的存在 ,使其丙酮溶液 呈黄绿色[2 ] ) ,同时 TGP 中还含有大量的茶多酚、氨 基酸、咖啡碱、维生素及类胡萝卜素等营养保健物 质 ,因此脂溶性茶绿色素不仅具有鲜艳明亮的黄绿 色 ,且还具有抗突变、防癌、防辐射、防龋齿等保健功 能 ,是一种理想的天然食用色素。 表 4 　脂溶性茶绿色素的化学组成 组成 叶绿素 (mgΠg) 茶多酚(mgΠg) 氨基酸(mgΠg) 咖啡碱(mgΠg) 维生素 C(mgΠg) 维生素 E(mgΠg) 含量 51942 4381200 541100 381300 31870 01009 3 　讨论 1)随着人们的健康及自我保健意识的增强 ,人 们对食用色素的要求也越来越高。由于合成色素的 缺点已逐渐被人们意识到 ,因此 ,开发安全可靠的纯 天然色素变得尤为重要。从低档茶中提取出的脂溶 性茶绿色素没经过任何改性处理 ,也没引入任何外 来物质 ,完全适合纯天然食品的要求。且因脂溶性 茶绿色素没经过任何改性处理 ,有效避免了酚类化 合物等在改性过程中的大量变化。 2)本实验利用丙酮作为提取剂提取脂溶性茶绿 色素 ,不仅提取率高 ,丙酮残留率低 ,且因丙酮沸点 低 ,有效避免了叶绿素及酚类化合物在提取过程中 因高温而引起的变化。 3)纯品叶绿素不稳定 ,易受光照、温度、p H 值等 因素的影响 ,而影响了叶绿素的直接应用。本研究 表明 ,由茶叶中提取出的脂溶性茶绿色素 ,因其复杂 的成分和介质条件导致脂溶性茶绿色素对温度、光 照、p H 值等相对稳定[3 ] 。同时 ,因脂溶性茶绿色素 具有特异的营养保健功能 ,尤其是抗氧化、防癌抗 癌、抗衰老、防心血管疾病等方面功能显著 ,使得它 作为一种新型食品添加剂有着广阔的应用前景。为 了便于食用 ,可将其制成溶于植物油的油溶性茶绿 色素 ,也可将其配合乳化剂制成易溶于水的水分散 性茶绿色素。 参考文献 1 　钟　萝主编 1 茶叶品质理化分析 1 上海 :上海科学技术出版社 , 1989 2 　萧伟祥 1 天然食用茶黄素和茶绿色素的研究 1 茶叶科学 ,1994 , 14 (1) :45～54 3 　孙　鹤 ,丛培君 ,王榕树等 1 绿色蔬菜汁中叶绿素稳定性研究 1 食品科学 ,1997 ,18 (2) :9～13 58湖北农业科学 　HUBEI 　A GRICUL TURAL 　SCIENCES 　No14 ,2002 一种天然红色素的稳定性研究 马 　丽1) 　胡爱红2) 　方尚玲1) (1) 湖北工学院生物工程系 　武汉 　430064 ;2) 湖北工学院化学工程系) 　　摘 　要 　研究了食品添加剂、氧化剂、还原剂、温度及 p H 对红色素稳定性的影响 ,结果表明 :食品添加剂中柠 檬酸、苯甲酸钠、磷酸钠对色素的稳定性有一定程度影响 ;蔗糖对色素稳定性影响不大 ,该色素耐氧化性较差 ,耐还 原性好 ,p H = 5 时色素稳定性较高。 关键词 　色素 　稳定性 　真菌 　食品添加剂 　　天然色素的主要优点是安全可靠、没有毒副作 用 ,而且着色自然[1 ] 。因此 ,近年来 ,在人们回归自 然呼声中随着对天然色素某些生理活性作用的逐步 发现 ,天然食用色素越来越受到重视和喜爱 ,研究开 发天然色素就有了良好的时机和前景。但是 ,天然 色素很不稳定 ,而且色价低 ,成本高。所以并未得到 推广和使用。我们通过用一种株丝状真菌 ( Miug2 217)发酵所得到的红色素 ,进行了天然红色素的稳 定性试验探讨 ,现将试验结果报告如下。 1 　材料和方法 111 　材料 菌种 Miug2217 (从自然界中分离筛选而得) 由 罗马尼亚加拉拉兹大学所赠 ;主要试剂为柠檬酸、蔗 糖、苯甲酸钠、磷酸钠、氧化剂 ( H2 O2 ) 、还原剂 (Na2 SO3 )等 ;主要仪器为分光光度计、分析天平、旋 转蒸发器等。 112 　试验方法 11211 　色素与共存物效应试验[2 ,3 ] 　配制含不同 添加剂 (柠檬酸、蔗糖、苯甲酸钠、磷酸钠) 浓度的色 素溶液 ,放置一段时间后 ,置于 1 cm 石英比色皿中 , 在 400～700 nm 波长范围内扫描得出吸收光谱图 , 收稿日期 :2002 - 06 - 11 马　丽 :女 ,35 岁 ,实验师 分析不同浓度的添加剂对红色素吸收光谱特性和吸 光度大小的影响。①柠檬酸分别配制为 0、1、2 mgΠ ml 的色素溶液 ,对应编号为 0、1、2 (本试验中 ,所有 编号为 0 的吸收光谱均为 CK) ,测定吸收光谱。② 蔗糖分别配制为 0、2、4、6 mgΠml 的色素溶液 ,对应 编号为 0、1、2、3 ,测定吸收光谱。③苯甲酸钠分别 配制为 0、015、1、2 mgΠml 色素溶液 ,对应编号为 0、 1、2、3 ,测定吸收光谱。④磷酸钠分别配制为 0、 0101、0103、0104 mgΠml 的色素溶液 ,对应编号为 0、 1、2、3 ,测定吸收光谱。 11212 　氧化剂、还原剂、温度及 p H 对红色素稳定 性影响[4 ,5 ] 　①配制 H2 O2 浓度分别为 0、011 %、 013 %、016 %、112 %的色素溶液 ,对应编号为 0、1、 2、3、4 ,测定吸收光谱。②配制 Na2 SO3 浓度分别为 0、0105、0110、0125、0150 mgΠml 的色素溶液 ,对应 编号为 0、1、2、3、4 ,测定吸收光谱。③取色素液若 干份 ,分别配制 p H 为 1、3、5 的溶液 ,在 80 ℃加热 60 min ,在 100 ℃下分别加热 10 min 和 60 min ,测定 λmax = 526 nm 处加热前后的吸光值 ,计算色素的残 存率。 2 　结果与分析 211 　食品添加剂对红色素稳定性的影响 21111 　柠檬酸的影响 　测定结果见图 1。由图 1 可见 ,柠檬酸使红色素吸收峰有所衰减 ,随浓度增 Study on manufacture technique of fat - soluble tea green pigment Yang Xiaoping et al1 ( Huazhong Agricultural University ,Wuhan 430070 ,China) 　　Abstract 　The extracting technique and spectrum characteristics and stability and components of fat - soluble TGP are stud2 ied1Results showed that the best condition is extraction with 90 % acetone solution for ten minutes ,the ratio of solid to liquid at 1∶10 , the temperature at 45 ℃1It is relatively steady and contains many kinds of nutritional ingredients1It is one of the best natural pig2 ments1 Key words 　tea green pigment ,manufacture ,stability ,component 68 湖北农业科学 　HUBEI 　A GRICUL TURAL 　SCIENCES 　No14 ,2002