茶籽粕淀粉的提取工艺及物理性质研究

韦思庆，熊拯，黄泰溢

（钦州学院继续教育学院，广西钦州535000）

茶籽粕淀粉的提取工艺及物理性质研究

韦思庆，熊拯，黄泰溢

（钦州学院继续教育学院，广西钦州535000）

以茶籽粕饼为原料，对采用稀碱法提取茶籽粕淀粉的最佳工艺条件及其物理性质进行研究。研究结果表明：茶籽粕淀粉稀碱法提取的最佳工艺参数为：液固比6∶1（mL/g），pH10.0，浸泡时间5 h，提取温度50℃；常温下，淀粉糊的透光率较低；析水率为36.28%，冻融稳定性很好；膨胀度为12.38%，膨胀度较低；凝沉性较好。

茶籽粕；淀粉；提取；物理性质

茶籽粕的综合利用的研究由来已久，现阶段对茶籽粕的研究开发利用多在于茶皂素，对残留油的提取，多糖的提取，作为绿色农药使用，综合利用等等，很少对茶籽粕淀粉有研究［1-6］。最近几年，关于茶籽粕淀粉的研究几乎是个空白，对茶籽粕的研究，也只是停留在理论阶段［7］。本实验采用稀碱法提取茶籽粕淀粉，初步确定稀碱法对茶籽粕提取淀粉的条件，通过正交试验进一步确定茶籽粕淀粉提取的最优工艺，并且对提取的茶籽粕淀粉进行物理性质研究，得到淀粉的物理性质，为人们对茶籽粕的研究与更充分的利用，为工业化生产提供一定的理论基础。

1材料与方法

1.1材料与试剂

茶籽粕（市售）；

柠檬酸、盐酸、95%乙醇、亚铁氰化钾、醋酸锌、冰醋酸均为分析纯。

1.2仪器与设备

DFT－100高速万能粉碎机：浙江温岭市大机械有限公司；HH－4数显恒温水浴锅：金坛市科析仪器有限公司；HR/T20MM台式大容量高速冷冻离心机：湖南赫西仪器装备有限公司；DF－101S型集热式恒温磁力搅拌器：金坛市华立实验仪器厂；AXLN1830型实验室超纯水机：阿修罗科技发展有限公司；ZRD－A5110A全自动新型鼓风干燥箱：上海智城分析仪器制造有限公司；WZZ－2B自动旋光仪：上海精密科学仪器有限公司；722E型可见分光光度计：上海光谱仪器有限公司。

1.3方法

1.3.1茶籽粕淀粉的提取率及含量测定［8］

茶籽粕饼→粉碎→过60目筛→石灰水浸泡→过滤→静置分层→分离→湿淀粉→干燥→茶籽粕粗淀粉

根据食品安全国家标准食品中GB/T 20378－2006《原淀粉淀粉含量的测定旋光法》实行，测定茶籽粕原料中淀粉的含量。

1.3.2茶籽粕淀粉提取率的计算

淀粉提取率=产品质量×产品中淀粉白分含量%/茶籽粕质量×茶籽粕中淀粉白分含量%×100%

1.3.3单因素试验设计

1.3.3.1pH对淀粉得率的影响

pH分别为8.0、9.0、10.0、11.0、12.0，液固比4∶1（mL/g），搅拌提取时间4 h，沉降时间4 h，提取温度为50℃。

1.3.3.2液固比对淀粉得率的影响

液固比分别为2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1（mL/g），pH10.0，搅拌提取温度4 h，沉降时间4 h，提取温度为50℃。

1.3.3.3搅拌提取时间对淀粉得率的影响

搅拌提取时间分别为2、3、4、5、6 h，pH10.0，液固比4∶1（mL/g），沉降时间4 h，提取温度为50℃。

1.3.3.4搅拌提取温度对淀粉得率的影响

搅拌提取温度分别为35、40、45、50、55、60℃，pH10.0，液固比4∶1（mL/g），搅拌提取时间4 h，沉降时间4 h。

1.3.4正交优化试验设计

根据单因素试验的实验结果，选择pH、搅拌提取时间、液固比、搅拌提取温度进行四因素三水平的L9（34）正交实验，见表1。

表1　正交试验因素和水平Table 1Factor and level of the orthogonal test

1.3.5茶籽粕淀粉物理性质的测定

为得出茶籽粕淀粉的物理性质指标，对所提取的茶籽粕进行物理性质研究，分别对淀粉透光率，冻融性，稳定性，膨胀度，凝沉性进行研究［9］，为确定其市场价值，将茶籽粕淀粉和玉米淀粉，小麦淀粉2种市场运用广泛的淀粉进行物理性质的比较，对结果进行分析。

2结果与分析

2.1单因素试验及结果分析

2.1.1pH对茶籽粕淀粉提取率的影响

pH对茶籽粕淀粉提取率的影响见图1。

本试验采用石灰水作为浸泡剂，在浸泡过程中，Ca（OH）2使提取液中的黏质物质分解，降低了整个体系的黏度。提取剂pH在8.0～11.0范围内，淀粉的提取率随pH增加而增加，而当pH大于11.0时，随着pH的升高，淀粉提取率下降。因为碱液可以破坏蛋白质分子的次级键如氢键，同时可以使淀粉和蛋白质分离，也使得纤维变得相对蓬松，从而提高了淀粉提取率；但是高pH会破坏淀粉的结构，并且对淀粉的品质造成一定的影响。

图1　pH对茶籽粕淀粉提取率的影响Fig.1pH impact on the tea seed meal starch extraction rate

3.1.2液固比对茶籽粕淀粉提取率的影响

液固比对茶籽粕淀粉提取率的影响见图2。

图2　液固比对茶籽粕淀粉提取率的影响Fig.2Liquid to solid ratio impact on the tea seed meal starch extraction rate

由图2可看出，液固比在1∶1～5∶1范围内，淀粉提取率随液固比的增加明显。但是液固比大于5∶1（mL/g）后，随着液固比的增加，淀粉提取率增加缓慢，原因是液固比达到一定程度后，原料已经完全浸泡，继续提高液固比对淀粉提取率已经没有明显作用。

3.1.3浸泡时间比对茶籽粕淀粉提取率的影响

浸泡时间比对茶籽粕淀粉提取率的影响图3。

图3　浸泡时间比对茶籽粕淀粉提取率的影响Fig.3Time impact on the tea seed meal starch extraction rate

浸泡时间在1 h～5 h范围内，随着时间的延长，淀粉提取率随浸泡时间增加而增加，但若浸泡时间进一步延长，淀粉可能部分分解成糖，总淀粉含量降低，并且浆料中微生物的生命活动会随浸泡时间延长而加剧，从而导致原料淀粉提取率降低。另外浸泡时间过长，淀粉的颗粒结构之间变得疏松、分散，不利于沉淀，影响了淀粉提取率。

3.1.4提取温度比对茶籽粕淀粉提取率的影响

提取温度比对茶籽粕淀粉提取率的影响见图4。

图4　提取温度比对茶籽粕淀粉提取率的影响Fig.4Temperature impact on the tea seed meal starch extraction rate

由图4可看出，沉降时间在35℃～60℃范围内，淀粉提取率随提取温度的增加而升高，但提取温度超过50℃，继续提高温度，淀粉提取率升高缓慢；继续增加提取温度，对提取率影响不大。从节约能源的角度考虑，最佳提取温度应该选择50℃。

3.2正交优化实验

3.2.1正交优化实验设计

以pH、提取时间、液固比、提取温度为4因素，采用L9（34）进行正交实验，以淀粉的提取率为评价标准，优化出茶籽粕粉中淀粉的最佳提取工艺，得出正交试验结果。

对试验结果进行极差分析，结果如表2所示。

表2　正交实验结果Table 2Result of the orthogonal test

采用直观分析法，比较正交实验结果中4个因素的极差R值，液固比的极差为5.25，pH的极差为8.91，浸泡时间的极差为5.39，提取温度的极差为50.03。由此可知，影响茶籽粕淀粉提取率的因素的主次顺序：沉降时间＞pH＞浸泡时间＞液固比，根据极差分析结果，酶茶籽粕淀粉的最佳工艺参数为：液固比6∶1（mL/g），pH10.0，浸泡时间5 h，提取温度50℃。按此最佳条件进行试验验证，得到的淀粉提取率为83.87%。试验验证表明此优化工艺条件是可行的。

3.3茶籽粕淀粉物理性质研究

3.3.1透光率的测定

透光率是淀粉糊的外在特性之一，透光率大小反映了水与淀粉的互溶能力及膨胀溶解能力，与淀粉来源以及直、支链淀粉比例有关，不同来源的淀粉，透光率会差别很大。另外，淀粉中色素含量也是影响透光率的一个因素。茶籽粕淀粉透光率测定结果见图5。

图5　茶籽粕淀粉的透光率Fig.5Transmittance of the tea seed meal starch

从图中可看出，茶籽粕淀粉的透光率较低，低于玉米淀粉和小麦淀粉的透光率。

3.3.2冻融稳定性的测定

淀粉用于冷冻食品，需要低温下冷冻，或者经过多次冷冻、解冻，所以对淀粉的冻融稳定性要求很高，需要很好的冻融稳定性，若冻融稳定性不好，淀粉胶体结构会被破坏析出游离水分，破坏了食品的质构，影响食品的品质。因此，淀粉的冻融稳定性是其是否能应用于冷冻食品的一个重要性质。淀粉的冻融稳定性的大小由析水率大小决定，析水率越高，淀粉的冻融稳定性则越差，反之，则冻融稳定性越好。茶籽粕淀粉冻融析水率的测定见图6。

图6　茶籽粕淀粉的析水率Fig.6Syneresis rate of the tea seed meal starch

由图6可看出，茶籽粕淀粉的析水率很低，低于玉米淀粉和小麦淀粉，可知，茶籽粕淀粉冻融稳定较好。

3.3.3膨胀度的测定

茶籽粕淀粉的溶解度和膨胀度结果见图8。

图7　茶籽粕淀粉的溶解度Fig.7Solubility of the tea seed meal starch

图8　茶籽粕淀粉的膨胀度Fig.8Expansion coefficient of the tea seed meal starch

茶籽粕淀粉的溶解度比玉米淀粉和小麦淀粉高，但是，膨胀度较低。膨胀度和溶解度反映了淀粉颗粒内部的相互结合能力和持水能力，膨胀度越大，保水性越好，颗粒强度越低。实验表明，茶籽粕淀粉膨胀度低，可推测其持水能力较弱，另外可推测茶籽粕淀粉具有有序、缔合有力及紧密的颗粒结构，而玉米淀粉和小麦淀粉则相反。

3.3.4凝沉性的感官评定

茶籽粕淀粉的凝沉性的感官评定结果图9。

图9　茶籽粕淀粉的凝沉性Fig.9Retrogradation of the tea seed meal starch

茶籽粕淀粉的凝沉性比玉米淀粉和小麦淀粉低，小麦淀粉的凝沉性很强。随着时间的延长，茶籽粕淀粉糊的凝沉性基本不变，这说明淀粉糊的抗凝沉性较强。淀粉糊的沉降体积反映了淀粉糊形成凝胶能力的强弱，沉降体积越小，淀粉糊形成凝胶的能力就越强。淀粉的这种凝沉现象主要是淀粉分子链间经氢键结合成束状结构，而使其溶解度降低的结果。直链淀粉含量较高的淀粉，在溶液中空间张力小，直链淀粉易于取向，容易发生沉淀。而茶籽粕淀粉支链淀粉含量较高，所以不易发生沉淀。

3结论

本试验采用稀碱法提取茶籽粕淀粉，通过正交实验优化工艺，以淀粉提取率为指标，确定最佳工艺参数为：液固比6∶1（mL/g），pH10.0，浸泡时间5 h，提取温度50℃。按此最佳条件进行试验验证，得到的淀粉提取率率为83.87%。对淀粉物理进行性质，得出淀粉糊的透光率比玉米淀粉和小麦淀粉低；析水率为36.28%，冻融稳定性比玉米淀粉和小麦淀粉好；膨胀度为12.38%，膨胀度比玉米淀粉和小麦淀粉的低；凝沉性比玉米淀粉和小麦淀粉的低；从物理性质研究结果可看出，茶籽粕淀粉有一定的市场价值。

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Study on the Extraction of Tea Seed Meal and Physical Properties of Starch

WEI Si-qing，XIONG Zheng，HUANG Tai-yi
（School of Continuing Education，Qinzhou University，Qinzhou 535000，Guangxi，China）

Tea seed cake as raw material，the optimum conditions of extraction of tea seed meal starch by dilute alkali method was studied and its physical properties were studied.The results show：the best process parameters of tea seed starch was the ratio of liquid to solid 6∶1，pH10.0，soaking time 5 h，extraction temperature 50℃；at room temperature，transparent starch paste rate is low；analysis of water is 36.28%，good freeze-thaw stability；expansion degree is 12.38%，the expansion degree is low；retrogradation well.

tea seed cake；starch；extraction；physical property

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.10.008

2014-01-30

韦思庆（1964—），男（汉），讲师，本科，研究方向：应用化学。