不同浸提过程对GABA速溶红茶生化成分的影响
2016-04-11何佳宁黄亚辉华南农业大学园艺学院广州510642
何佳宁 黄亚辉（华南农业大学园艺学院，广州 510642）
不同浸提过程对GABA速溶红茶生化成分的影响
何佳宁 黄亚辉
（华南农业大学园艺学院，广州 510642）
[摘 要]γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）是一种天然功能性氨基酸，具有多种保健功能，如调节神经系统、降血压、抗衰老、活化肝肾等多种功能；速溶茶粉具有与茶叶相同的保健功效，饮用方便、快捷，易与其它植物提取物相结合。浸提是速溶茶加工中的重要环节，对于速溶茶产品的制得率以及品质形成都具有重要影响。本文以提取率、氨基酸以及γ-氨基丁酸等成分为指标，在参考结合单因素试验研究结果基础上，采用L9(33)正交试验设计GABA速溶红茶粉的浸提工艺，研究各因素在浸提过程中对GABA速溶红茶粉的生化成分影响，并确定最佳工艺条件。研究结果表明：γ-氨基丁酸最佳浸提参数为浸提水温60℃、茶水比为(茶叶量与浸提用水量之比)1：15、浸提时间为40min。
[关键词]GABA；速溶红茶；浸提；正交试验；生化成分
γ-氨基丁酸(GABA)是一种非蛋白质组成的天然氨基酸，在动物、植物和微生物中均有存在。研究表明，γ-氨基丁酸具有降低血压及调节心血管活动、调节生殖功能及激素分泌、促进睡眠、改善脑血管及神经功能、治疗癫痫与抗惊厥等方面的功能，将其应用于功能性食品开发大有作为[1]。因此，近年来γ-氨基丁酸成为关注的热点，被广泛地应用于医药、保健食品及农产品等行业[2]。目前，γ-氨基丁酸茶已分别开发成γ-氨基丁酸绿茶、γ-氨基丁酸乌龙茶、γ-氨基丁酸红茶、γ-氨基丁酸超微茶粉、γ-氨基丁酸速溶茶等产品。
速溶茶是以成品茶或鲜叶为原料通过提取、浓缩和干燥等工序加工成的一种粉末状或碎片状或小颗粒状的新型产品[3]。由于速溶茶基本保持了茶叶原来的色、香、味，且同时具备营养、方便、卫生、高雅等特点而深受国外许多消费者的喜爱，是国外当前最为流行的一种饮料[4]。速溶茶的生产主要包括原料处理、浸提、净化、浓缩、干燥、包装等工序[5]。其中浸提是速溶茶生产的重要环节，浸提条件不仅影响成品的色、香、味等品质，也影响到成品得率。浸提条件包括浸提方法、茶叶粉碎度、茶叶与水的比例、浸提温度和浸提时间等。
本实验在γ-氨基丁酸红茶的基础上，根据不同浸提条件对γ-氨基丁酸速溶茶加工技术参数进行实验研究，探讨不同浸提过程对γ-氨基丁酸速溶茶提取率和生化成分的影响，从而为γ-氨基丁酸速溶茶产品的开发提供一定的理论参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
γ-氨基丁酸茶，采摘标准为一芽二叶，加工于广西金秀，茶鲜叶经过特定处理后制成GABA红茶。
1.2 试验试剂
γ-氨基丁酸标准品，Sigma公司生产；超纯水；酒石酸亚铁、氯化亚锡、酒石酸钾钠、茚三酮、2,4-二硝基氟苯、乙氰、N,N-二甲基甲酰胺、磷酸二氢钾等试剂均为分析纯。
1.3 试验仪器与设备
UV-2450紫外可见分光光度计（日本岛津公司）、AB204-N型电子天平（上海梅特勒-托利多仪器有限公司）、DK-8D电热恒温水浴锅（北京市永光明医疗仪器厂）、SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵（巩义市予华仪器有限责任公司）、高效液相色谱仪（安捷伦仪器有限公司）、全自动喷雾干燥仪（长沙海凌生物技术有限公司）。
1.4 方法
1.4.1 实验设计
取经过特定加工过程制得的GABA红茶原料，根据速溶茶常规生产工艺进行浸提实验，在参考结合目前已有的单因素试验研究结果的基础上按照不同的浸提时间、温度以及茶水比进行正交实验，浸提后进行过滤、浓缩、喷雾干燥，制成GABA速溶红茶粉，进行下一步各项生化成分的测定，以确定最佳浸提参数。
目前，已有较多研究通过控制不同浸提过程中的各项因素，即温度、时间以及茶水比进行单因素试验，并得出了不同浸提参数对速溶茶生化成分的影响及最佳浸提参数的结果。如崔继来[16]等研究表明，提取绿茶速溶茶粉最佳参数组合为：提取温度83℃，提取时间74min，茶水比为1：20；许勇泉[2]等研究表明，随着浸提温度的增加，速溶茶浸提得率、主要生化成分提取量逐渐增加；随着浸提时间的延长，速溶茶浸提得率、主要生化成分提取量逐渐增加等等。
为提高实验效率与更深一步研究各项浸提因素对速溶茶生化成分的综合影响，本研究根据目前众多单因素试验研究结果，进行综合考虑，针对各项浸提因素设置合理的参数，直接进行正交试验。
本试验选择浸提温度（40℃、60℃、80℃）、浸提时间（20min、40min、60min）和茶水比（1：10、1：15、1：20）进行三因素三水平的正交试验，比较不同浸提温度、时间、茶水比对γ-氨基丁酸速溶茶生化成分的影响，以期找到适合γ-氨基丁酸速溶茶的最佳浸提参数。
表 1 正交试验因素水平表
表 2 正交试验处理
1.4.2 基本生化成分测定
水分：按GB 8304—1987《茶 水分测定》进行；
茶多酚采用酒石酸亚铁比色法；
游离氨基酸总量采用茚三酮比色法；
茶汤总固形物含量测定采用国际标准法。
1.4.3 γ-氨基丁酸含量的分析方法
茶叶中氨基酸的定量检测方法目前有多种，如：比色法、纸层析法、氨基酸自动分析仪法、毛细管电泳法[18]等。本研究采用DNFB柱前衍生法对茶叶中GABA进行定量。DNFB衍生法步骤简单，反应速度快，过量试剂不干扰测定[19]，是一种比较常规的氨基酸衍生方法。
γ-氨基丁酸含量的分析方法[20]：色谱条件：Elite-AAK氨基酸分析ODS(4.6mm×250mm)，流动相：A为V(CH3CN):V(H2O)=1:1；B为0.05mol/L乙酸钠缓冲液（pH6.5，含10mL/LN,N-二甲基甲酰胺），梯度洗脱，流速0.8mL/min，柱温30℃，波长360nm。
氨基酸柱前衍生化：将3% 2,4-二硝基氟苯的乙腈溶液作为衍生剂。取样品1mL置10mL棕色量瓶中，加入0.5mol/L(pH9.0)碳酸氢钠溶液2mL和3% 2,4-二硝基氟苯乙腈溶液1mL，用封口膜封口，置于60℃水浴中暗处加热，1h后取出冷却至室温，加0.01mol/L(pH7.0)磷酸二氢钾缓冲液至刻度，用0.45μm滤膜过滤后，转移至样品管中，上机测定。
1.4.4 GABA速溶茶得率的测定
得率=(m/M)×100% ………………………… (1)
式(1)中，m—制得的茶粉质量；M—投入的原材料质量。
1.5 数据分析
数据采用SPSS19.0软件进行分析处理，每个处理重复3次。
2 结果与分析
2.1 GABA速溶红茶浸提正交试验结果
在单因素实验的基础上，设计正交试验探究不同浸提条件对GABA速溶红茶提取率、茶多酚、氨基酸、γ-氨基丁酸含量的影响，找出影响显著的浸提因素，探索生产GABA速溶红茶的最佳浸提工艺条件，对GABA速溶红茶生产提供一定的工艺参数和理论指导。
表4 不同浸提过程对GABA速溶红茶提取率、基本生化成分分析结果
表5 正交试验结果
由表5可看出，通过极差分析，GABA速溶红茶的总固形物提取率和GABA含量受浸提温度影响最大，浸提时间次之，茶水比影响最小，影响GABA红茶的总固形物提取率和GABA含量的主次顺序均为A＞B ＞C，即浸提温度＞浸提时间＞茶水比。而对游离氨基酸总量和茶多酚含量而言，浸提温度影响最大，茶水比次之，浸提时间影响最小，影响氨基酸和茶多酚含量的主次顺序为A＞C＞B，即浸提温度＞茶水比＞浸提时间。综合各因素分析可知，GABA速溶红茶的茶多酚含量、总固形物提取率在浸提条件为A3B3C3中达到最高，而氨基酸含量在A1B2C1，GABA含量在A3B1C2中达到最高。
表6 正交试验方差分析表
从表6可知，浸提温度对茶多酚和总固形物提取率的影响最大，具有极显著性影响(P<0.01)。影响总固形物提取率其次为浸提时间(P>0.05)，而茶水比的影响最小(P>0.05)。此外，茶水比对茶多酚含量的影响显著，但未达到极显著程度（0.01
表7 不同浸提过程对GABA速溶红茶提取率、茶多酚含量的影响
由表7可得，随着浸提温度的提高、浸提时间的增长以及茶水比例的增大，GABA速溶红茶的提取率和茶多酚的含量均呈增加的趋势。其中浸提温度中的3个水平对提取率产生了显著影响，对于茶多酚含量而言，水平1和水平2、3之间存在显著差异。对于浸提时间而言，三个水平之间对提取率和茶多酚含量均没有显著差异。结合相关理论可知，随着浸提温度的提高、时间的延长以及茶水比例的增大，有利于增强分子运动，使可溶性成分更有效的浸出，由此增加了提取率及茶多酚含量。由此可总结出，浸提温度相对于浸提时间和茶水比例而言，对提取率和茶多酚含量的影响更为显著，适当的提高浸提温度，将能保证较高的提取率和茶多酚含量。
表8 不同浸提过程对GABA速溶红茶氨基酸、γ-氨基丁酸含量的影响
由表8可得，随着浸提温度的提高，GABA速溶红茶的氨基酸含量呈一定的下降趋势，这可能是部分氨基酸发生了转化形成其他物质造成的，但三个水平之间没有显著差异，而对于γ-氨基丁酸含量则呈现一定的上升趋势，但同样差异不显著。对于浸提时间和茶水比例而言，三个水平之间对氨基酸和γ-氨基丁酸含量均没有显著差异。
3 讨论与结论
本实验中的最佳浸提参数是根据正交试验结果，以提取率、氨基酸、γ-氨基丁酸含量为主要指标确定的，在实际生产中，还可根据更多的因素，结合实际情况进行综合考虑确定最佳的浸提参数。此外，对实验设计而言，本实验是在参考目前已有的单因素试验研究结论的基础上，制定和开展正交试验的，在正交试验的因素和水平选择上尽量选择了有代表性、差异性的因素和水平，但是三因素三水平的设定也存在一定的不全面性，对今后的研究可以进一步扩大和细化各项因素水平，从而得到更为可靠和全面的结论。对于研究的内容而言，主要是针对浸提过程中的三个因素对于GABA速溶红茶主要生化成分的影响，而这些因素对于速溶茶粉其他方面的影响，如感官品质等影响，以及其他GABA茶类在不同浸提过程中产生的变化则有待于进一步的细化和研究。
经过正交试验及分析可得：浸提过程中的三个因素，即浸提温度、浸提时间、茶水比对GABA速溶红茶粉的生化成分有着不同的影响，其中浸提温度对GABA速溶红茶生化成分的影响最大，不同水平对提取率和茶多酚含量均产生了显著差异；而浸提时间和茶水比虽对提取率和生化成分产生了一定的影响，但是不同水平间未出现显著差异。
结合实验数据分析结果，综合考虑速溶茶的提取率、氨基酸及γ-氨基丁酸含量，最终选择浸提温度60℃、浸提时间40min及茶水比1：15为γ-氨基丁酸速溶茶最优浸提参数。
*本文研究得到福建省“2011协同创新中心”中国乌龙茶产业协同创新中心专项的支持。
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