茶叶色素提取工艺研究

赏 云 陈葵阳 陆烨龙

天然色素的开发和利用，已成为食品业和印染业普遍关注的课题。人们尝试着从各种动植物资源中获取天然色素，探究其各种性能，以解决因合成色素所带来的问题和困惑，并达到绿色环保的要求。

众所周知，中国是茶文化的发源地，我国是茶叶的故乡，有6大茶类，20个产茶省，8000万茶农，主要分布在西南、华南、江南、江北几个地区，是名副其实的产茶大国。茶叶中的色素是一类存在于茶树鲜叶和成品茶中的有色物质，是构成茶叶外形色泽、汤色及叶底色泽的成分，其含量及变化对茶叶品质起着至关重要的作用。利用茶叶来提取色素，资源丰富且成本低廉，另外作为植物染料，茶叶色素不含任何化学物质，无毒无害，不会对人体健康造成任何伤害。本研究以市售廉价红茶为原料，提取茶叶中的色素，以拓展茶叶的使用价值。

1 材料与方法

1.1 实验材料

材料：茶叶（市售红茶），棉、羊毛、丝绸、粘胶等织物。

试剂：甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、苯。

1.2 实验仪器

电子天平（北京塞多利斯天平有限公司）；UV-1801紫外分光光度计（北京瑞利公司）；HH—2数显恒温（宁波纺织仪器厂）；101—1—BS电热鼓风烘干箱（上海跃进医疗器械厂）；SF600电子测色配色仪（datacolor USA)；SW-12D型耐洗色牢度试验机（宁波纺织仪器厂）。

2 试验方法

2.1 提取工艺流程

称取一定量的茶叶（各2g）→干燥→浸提（1：30）→抽滤→得滤液→测吸光度

2.2 提取剂的选择

茶叶中的色素包括水溶性色素和溶脂性色素，本研究采用水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、苯、丙酮对茶叶进行浸提。

2.3 色素提取液最大吸收波长的确定

采用最佳工艺条件下浸提过滤后得到的色素液，在290～500nm下测定吸光度值，得出最大吸收波长，即为色素提取液的最大吸收波长。

2.4 最佳提取工艺条件选择

2.4.1 最佳温度选择

分别称取相同质量（2g）红茶5份，采用1:30料液比进行浸泡，在不同温度下放置相同时间，后经过滤得滤液，在最大吸收波长下测定吸光度，吸光度最大值所对应温度即为最佳温度。

2.4.2 最佳时间选择

2.4.2.1 常温浸提

分别称取相同质量（2g）红茶7份，采用1:30料液比进行浸泡，在常温下放置不同时间后经过滤得滤液，在最大吸收波长测定吸光度，吸光度值最大的浸泡时间即为最佳浸泡时间。由图3可见在常温下，10h时吸光度最高。

2.4.2.2 最佳提取温度下浸提

分别称取相同质量（2g）红茶4份，采用1:30料液比进行浸泡，在最佳提取温度下放置不同时间后经过滤得滤液，在最大吸收波长下测定吸光度，吸光度最大的浸泡时间为最佳浸泡时间。

2.5 提取率

称取红茶 2g，采用上述优化工艺浸泡样品，抽滤后得滤液，利用电炉加热蒸发，待样品浓缩至含少量液体后，将其放在烘箱至恒重，得色素成品。称取色素粉末重量计算提取率。

2.6 染色实验

本实验采用直接染色法对不同织物（棉、羊毛、丝绸、粘胶等织物）进行染色，温度60℃，染色时间60min，浴比为1:30。

3 结果与分析

3.1 色素最大吸收波长的确定

将浸提液稀释100倍后，测其最大吸收波长，结果见图1。

由于茶叶色素中含有叶绿素、类胡萝卜素、叶黄素等多种色素，故在290～500nm下测定其吸光度无明显的吸收峰，但在312nm处有一个微弱的吸收峰，故选定312nm为茶叶色素的最大吸收波长，在此波长下测定各条件下的吸光度值进行比较。

图1 波长与吸光度的关系

3.2 最佳浸提剂

在最大吸收波 312处，测不同浸提剂提取的色素液的吸光度A值。由表1可见，其中用水作浸提液，在最大吸收波长312nm处，其吸光度最大，再加之水的成本较低，比较环保，所以选定水为浸提剂。

3.3 最佳温度

表1 浸提剂的选取

在最大吸收波长 312处，测不同浸提温度下所得色素的吸光度A值。由图2可见，温度越高，浸提效果越好。综合考虑能耗，选择100℃为最佳浸提温度。

3.4 最佳时间

3.4.1 常温浸提

在最大吸收波长 312处，测常温下不同浸提时间所得色素的吸光度A值，由图3可见，在10h时吸光度最大，效果最佳。

3.4.2 最佳浸提温度下的浸提

在最大吸收波长 312处，测最佳浸提温度下不同时间所得色素的吸光度A值，由图4可见在30min时吸光度最大，效果最佳。

图2 温度与吸光度的关系

图3 浸提时间与吸光度的关系（常温）

图4 浸提时间与吸光度的关系（最佳浸提温度下）

3.5 提取率

表2 色素提取率

3.6 染色结果

用茶叶色素染色后的样布，测定其K/S值，以评价上染效果，测定其皂洗牢度，以评价染色的综合性能。从表3可见，茶叶色素对染蛋白质材料类织物有效（对羊毛织物效果更佳），K/S值较高，且皂洗牢度较好。

表3 不同织物的染色效果K/S值的变化和皂洗牢度等级

5 结论

通过以上研究分析，得到以下结论：

1）茶叶色素可用水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、苯、丙酮等作为提取剂进行浸提，但效果不同，其中以水作为浸提剂效果最佳，且经济环保，提取率为21.5%。

2）由于茶叶中带有多种化合物，所以对于茶叶色素的最大吸收波长不是很明显，但在波长为312nm处有一较弱的吸收峰，故选择312nm为最大吸收波长。

3）温度、浸提时间均影响茶叶色素的提取，对比所测得的吸光度值，可得到茶叶色素的最佳浸提工艺为：用水作浸提剂，温度越高，浸提效果越好，且时间为30分钟为合适。常温下，适当延长浸提时间，可提高提取率，一般以10小时为合适。

4）茶叶色素可染不同的织物，但以蛋白质类织物效果较佳，K/S值高，皂洗牢度可达4～5级。

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