黑苦荞茶与黑苦荞原料的热分析研究

朱静平

（西昌学院，四川西昌615013）

黑苦荞茶与黑苦荞原料的热分析研究

朱静平

（西昌学院，四川西昌615013）

用差热-热重分析对黑苦荞茶和黑苦荞原料进行热分析。目的在于对比黑苦荞茶与黑苦荞原料的区别，探讨加工过程对黑苦荞原料的营养流失是否严重。通过实验确定其最佳条件。结果表明，黑苦荞茶与黑苦荞原料热分解曲线相似，且比黑苦荞原料多一个峰。加工过程对黑苦荞原料的营养流失影响不大。黑苦荞茶开始分解的温度为292.97℃，黑苦荞原料开始分解的温度为303.65℃。以上材料在静态空气气氛下热分析实验条件均为：升温速率为15℃/min，样品质量2 mg左右。

黑苦荞茶；黑苦荞原料；热分析；差热-热重分析

荞麦是我国西部地区重要的集营养与保健为一体的粮食作物，是一种药食兼用的保健食品原料。荞麦中主要含有黄酮类、有机酸类、氨基酸、多肽、蛋白质及其它微量元素，因此，荞麦在保健食品和食品加工中应用也不断扩大。现已开发出的产品有：荞麦面条、荞麦烘焙制品、荞麦膨化食品、荞麦饮品、荞麦调辅品和荞麦芽菜等［1-9］。

苦荞茶从原料材料说，主要分为四大类：1、黄苦荞茶2、黑苦荞茶3、苦荞花茶4、杂交荞苦荞茶。现代临床医学观察表明，黑苦荞对肥胖症、糖尿病、高血压等有一定预防和治疗作用，且其效果比普通苦荞更好［10-12］。而黑苦荞为蓼科荞麦属一年生植物，主要产于我国四川省凉山甘洛县海拔3 000 m以上温度偏低的地区，产量相比黄苦荞较少。而黑苦荞原料经加工后制为黑苦荞茶能否保留其营养价值不得而知。

热分析是在程序控温和一定气氛下，测量试样的某种物理性质与温度或时间关系的一类技术。热分析技术用于研究物质在某一特定温度时发生的热学等物理参数的变化，由此进一步研究物质的结构和性能之间的关系，研究反应规律以及制定工艺条件等［13］。热分析在食品研究中有广泛作用，经常被用于研究食品及其组分的热稳定性。将热分析应用于黑苦荞及黑苦荞茶的研究，可以初步分析黑苦荞原料在加工过程中营养价值是否受到影响，为黑苦荞的利用提供可靠的科学参考。

1材料与方法

1.1 材料

黑苦荞原料，黑苦荞茶，在电烤箱中（100℃）烘干后在研钵中研细，取出放入称量瓶中备用。

1.2 主要仪器与条件

SH MAD ZU DTG-60差热一热重分析仪，DSC-60差示扫描量热仪，日本岛津公司；升温范围为室温～590℃；气氛为静态空气；参比物为空铝坩埚；干燥箱（CS-101型，重庆实验设备厂）。

2方法

在静态空气气氛条件下，分别以不同的升温速率、试样质量确定热分析测定条件。在最佳测试条件下，对试样进行热分析测定得到热分析图谱，对热图谱进行分析确定测试样品的特征值。

3结果与分析

3.1 试验结果

热分析试验条件对热分析曲线的形状和特征值有较大的影响。在静态空气气氛状态下，分别研究了升温速率、试样质量对热分析曲线的影响。

3.1.1 不同升温速率的热分析研究

称取2 mg～3 mg的黑苦荞香茶样品粉末在不同升温速率5、10、15、20℃/min条件下进行试验，得到热分解曲线见图1。

图1 不同升温速率对差热-热重曲线的影响（黑苦荞香茶）Fig.1Effect of TG-DTA curve with different heating rate（black buckwheat tea）

由图1可以看出，随着升温速率的升高，ΔTmin增大（ΔTmin是曲线峰顶温度），但是增幅较小，吸热谷变尖而窄，谷底温度出现滞后现象，从峰形上看，当升温速率增加到20℃/min时，峰幅增大最为明显，峰形有了明显的变化，说明过大的升温速率对热分析曲线形貌特征有一定影响。整个吸热谷呈现向高温区漂移的特征。综合峰形及峰的相似度，研究发现升温速率为15℃/min时峰形比较好，作为实验升温速率。

称取2 mg～3 mg的黑苦荞原料样品粉末在不同升温速率5、10、15、20℃/min条件下进行试验，得到热分解曲线见图2。

图2 不同升温速率对差热-热重曲线的影响（黑苦荞原料）Fig.2Effect of TG-DTA curve with different heating rate（raw black buckwheat）

由图2可见，升温速率增加到20℃/min时，最后一个放热峰出现轻微分叉，且峰温漂移较大，说明较大的升温速率影响样品内温度的分布。而升温速率为5℃/min时，峰形最为细腻，但峰值较小，有些峰不够明显，说明升温速率过小会影响峰的检测。综合峰形和以上分析，升温速率为15℃/min时为宜。

3.1.2 不同质量的荞麦热分析

称取质量约为1、2、3、4 mg左右的黑苦荞香茶样品粉末在最佳升温速率条件下进行试验，得热分解曲线见图3。

图3 不同试样质量对差热-热重曲线的影响（黑苦荞茶）Fig.3Effect of TG-DTA curve with different mass of sample（black buckwheat tea）

从图3可以看出，随着质量的增加，DTA峰面积增大，放热峰变得圆滑，根据各峰的清晰度以及质量增加对峰形的影响，可以得到取样量在2 mg左右最佳。

称取质量约为1、2、3、4 mg左右的黑苦荞原料样品粉末在其最佳升温速率条件下进行试验，得热分解曲线见图4。

图4 不同试样质量对差热-热重曲线的影响（黑苦荞原料）Fig.4Effect of TG-DTA curve with different mass of sample（raw black buckwheat）

从图4可见，随着质量的增加，峰值向高温区偏移，综合峰形的清晰度和峰的偏移程度，发现质量为2 mg左右时峰形最好，峰值明显且偏移不明显。故最佳质量选为2 mg左右为宜。

3.2 黑苦荞原料与黑苦荞茶的热分析结果

黑苦荞原料与黑苦荞茶在最佳实验条件下的热分析如图5所示，TGA为热重曲线，DTA为差热曲线。

图5 黑苦荞原料与黑苦荞茶的差热-热重曲线Fig.5Effect of TG-DTA curve with raw black buckwheat and black buckwheat tea

从分解图像上可以看出，黑苦荞香茶和黑苦荞原料的主要分解曲线分别为5个和4个峰。通过做切线分析各峰的温度，失重率，焓变等数据见表1和表2。

表1 黑苦荞茶的热分析数据Table 1TG-DTA analyze datas of blac buckwheat tea

表2 黑苦荞原料的热分析数据Table 2TG-DTA analyze datas of raw black buckwheat

由表1可知，第2阶段的失重率最大，对应峰温为327.52℃。失重率趋势为抛物线。

由表2可知，最大失重阶段为第2阶段，对应峰温为341.64℃。各阶段的失重率趋势为抛物线。

通过图5和表1、表2可以得知：1、最大失重阶段的放热峰峰温均为340℃左右，且失重率均为40%左右；2、在105℃之前为失水阶段，说明虽然进行烘干，但吸水仍较严重。因为烘干条件为105℃，所以开始分解温度应在105℃之后。通过做切线得知，开始分解温度分别为292.97℃、303.65℃，说明两种样品开始分解温度相差不大；3、两条曲线的吸、放热峰相似，各阶段的失重率趋势大致相同。4、在540℃后，黑苦荞茶多出一个放热峰，而黑苦荞原料没有，很有可能在加工过程中引入了其他物质。

所以，通过以上分析可以得出：黑苦荞香茶和黑苦荞原料成分大致相同，即在加工过程中无太多营养流失，很好的保持了原料中的营养；通过加工成的苦荞茶制品与原材料相比还可能引入了其他物质。

4结论

由图1、图2、图3和图4中对升温速率和试样质量的图谱分析及讨论，确定了用DTG-60差热-热重分析仪在静态空气气氛下测定黑苦荞原料和黑苦荞茶的实验条件均为：升温速率为15℃/min，试样质量为2 mg左右。

由图5及表1和表2对黑苦荞原料和黑苦荞茶进行热分析实验后，可得：黑苦荞香茶通过加工成分上与原材料相比可能引入了其他物质。黑苦荞香茶在加工过程中营养成分得到了很好的保留。经热分析数据处理可得：黑苦荞茶开始分解的温度为292.97℃，黑苦荞原料开始分解的温度为303.65℃。因此，建议其加工、炮制温度控制在300℃以下。

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Study on Thermal Analysis for the Distinguish of Black Buckwheat Tea and Raw Buckwheat

ZHU Jing-ping
（Xichang College，Xichang 615013，Sichuan，China）

The thermodynamic properties of black buckwheat teas and raw buckwheat were studied by TG-DTG method in the static air.To understand the distinguish of the black buckwheat tea and the raw black buckwheat，then discuss if the nutrition of raw black buckwheat flowed away by industrial processing.By setting experimental conditions，we can get the DTA curves.By the analyses of the articulation and the weightless rate of the curves，the optimum conditions can be got.The analysis shows that the DTA curves were similar，and the tea's wave crest had one more peak than the raw black buckwheat.The industrial processing had few influence on the nutrition.The decomposition temperature of black buckwheat tea was 292.97℃，The decomposition temperature of raw black buckwheat was 303.65℃，The better experimental condition was 15℃/min for the heating rate，the mass of the samples are about 2 mg.

black buckwheat tea；raw black buckwheat；thermoanalysis；TG-DTA

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.09.004

2013-12-28

西昌学院研究生科研项目（YJSA0608）

朱静平（1981—），女（汉），副教授，硕士研究生，主要从事化学、环境化学的研究。