CN102965199A - 一种茶叶香气的提取方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种茶叶香气的提取方法，步骤如下：⑴以微波为热源，提取茶叶香气，得到茶叶香气提取液；⑵将茶叶香气提取液减压浓缩，得到浓缩液；过滤浓缩液，得到滤液；滤液经硝酸银络合硅胶吸附，再以无水乙醇洗脱，得到茶叶香气洗脱液，即为茶叶香气。本发明方法采用微波为热源，提取时间最长为60分钟，大大减低了产生不良风味的可能，产率较传统的水蒸气蒸馏提高了2-3倍，处理时间短、步骤简单，缩短了前处理时间。

Description

一种茶叶香气的提取方法和应用

技术领域

本发明属于食品和饮料领域，涉及一种植物香气提取方法，尤其是一种茶叶香气的提取方法和应用。

背景技术

茶饮料逐渐成为一种流行饮品，因具有多种营养、保健功能而备受消费者欢迎。茶叶香气是茶叶品质的主要构成成分，也是其重要的感官评定指标。随着现代仪器分析技术的发展，茶叶香气及其成分的研究有了飞跃的进展。许多虽然浓度较低，但对茶叶香气品质起重要作用的新化合物被逐步鉴定出来。

茶叶香气的化学成分，按其结构特点可分为四类:(1)脂肪类衍生物，代表的化合物为(Z)-3-己烯醇，另外还有茉莉酮、β-紫罗兰酮等等脂环类衍生物；(2)萜烯类衍生物，主要是单萜烯类衍生物如β-芳樟醇、香叶醇等以及它们的乙酸酯类；(3)芳香族衍生物，主要有苯甲醛、苯乙醇等；(4)含氮、氧杂环类化合物，主要为吡嗪、吲哚等。

分析鉴定茶叶香气的第一步是茶叶香气的提取。由于茶叶香气含量低、组成复杂、易挥发、不稳定，在提取过程中易发生氧化、聚合、缩合等反应，因此，适宜的提取方法直接关系到茶叶香气的定性和定量分析结果。

目前对于茶叶香气成分的研究中，常用的提取方法有液-液萃取(包括水蒸气和溶剂萃取)、同时蒸馏萃取、顶空进样法等，其中同时蒸馏萃取法在国内应用最为广泛。然而，常压水蒸气蒸馏并同时萃取法(SDE)提取过程中，由于样品在高温下长时间加热（一般为3-12小时），所得香气成分在不同程度上产生失真现象，难以准确反映茶饮料本身的风味组成。茶水中所含的挥发性和非挥发性成分易于发生氧化或裂变反应，因而风味损失很大，不仅失去茶原有的天然清新花香或水果风味，还会由于加热时间过长产生新的不良口味。

顶空进样法的优点是不需要溶剂，无污染，快速便捷，能真实的反映物质的香气成分，但萃取产率低，此方法对高挥发性化合物分析很有用，但对低挥发性化合物的分析灵敏度较低。而固相微萃取具有成本低、无需有机溶剂、所需样品量少，灵敏度高、重现性好、操作简单、方便快捷的特点，对于高挥发性化合物的分析灵敏度高，对低挥发性化合物的分析灵敏度较低，萃取得到的样品无法直接进行感官评价。

茶叶香气的纯化方法一般采用有机溶剂（乙醚和二氯甲烷等）进行液-液萃取茶叶香气提取物，另外，有机层需加盐，过夜静置24-48小时除水，并将其减压浓缩，其缺点是处理时间长，使用较多的有机溶剂，对环境污染严重。

微波萃取技术具有萃取速度快、产率高、安全无污染等优点，其在天然产物成分提取的研究和应用越来越受到重视，且目前已开始有工业化设备。

离子液体是在室温及相邻温度下完全由离子组成的有机液体熔融盐，具有蒸汽压低、挥发性小、溶解能力强、萃取能力好、液态范围宽等独特的物理化学性质，对微波具有强的吸收和热转换能力。离子液体作为一种可设计的绿色溶剂广泛应用在液/液萃取、液相微萃取、固相微萃取、双水相萃取。

通过检索，并未发现与本专利申请相关的专利公开文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种快速、简单、得率高、不易造成环境污染的茶叶香气的提取方法和含该茶叶香气的茶饮料。

一种茶叶香气的提取方法，步骤如下：

⑴茶叶香气的提取

以微波为热源，提取茶叶香气，得到茶叶香气提取液；

⑵茶叶香气的纯化

①将茶叶香气提取液减压浓缩，得到浓缩液，过滤后得滤液；

②滤液经硝酸银络合硅胶吸附，再以无水乙醇洗脱，得到茶叶香气洗脱液，即为茶叶香气。

而且，所述的提取茶叶香气为微波水中水蒸气蒸馏萃取茶叶香气、微波水上水蒸气蒸馏萃取茶叶香气、无溶剂微波水蒸气蒸馏萃取茶叶香气或离子液体-无溶剂微波水蒸气蒸馏萃取茶叶香气。

而且，所述的微波水中水蒸气蒸馏萃取茶叶香气的条件为：微波功率为200W，控制体系温度在90℃，提取时间为60 min。

而且，所述的微波水上水蒸气蒸馏萃取茶叶香气的条件为：微波功率为400W，控制体系温度在90℃，提取时间为45 min。

而且，所述的无溶剂微波水蒸气蒸馏萃取茶叶香气的条件为：微波功率为200W，控制体系温度在90℃，提取时间为15min。

而且，所述离子液体-无溶剂微波水蒸气蒸馏萃取茶叶香气的条件为：微波功率为200W，控制温度在100℃，提取时间为8 min。

而且，所述离子液体-无溶剂微波水蒸气蒸馏萃取茶叶香气萃取前先将0.01mol/L-0.2mol/L离子液体水溶液喷洒至茶叶，混合，使茶叶的湿度在30-40%之间。

而且，所述离子液体-无溶剂微波水蒸气蒸馏萃取茶叶香气所使用的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑溴盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、溴化1-辛基-3-甲基咪唑或1-甲基-3-辛基咪唑四氟硼酸盐。

而且，所述硝酸银络合硅胶吸附的步骤为：

⑴制备硝酸银络合硅胶固相萃取小柱：称量硝酸银络合硅胶，用乙醇匀浆，-0.08~-0.1MPa真空条件下加入至聚丙烯柱中，并在聚合物填料两端安装聚乙烯筛板，得到银络合硅胶固相萃取柱；

⑵使用乙醇活化硝酸银络合硅胶固相萃取柱，将滤液以0.5～5mL／min的速率匀速通过硝酸银络合硅胶固相萃取柱。

一种如上所述的茶叶香气的提取方法在检测茶饮料中的茶叶香气的应用。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明方法采用微波为热源，提取时间最长为60分钟，大大减低了产生不良风味的可能，产率较传统的水蒸气蒸馏提高了2-3倍，处理时间短、步骤简单，缩短了前处理时间。

2、本发明方法纯化时将茶叶香气提取液经硝酸银络合硅胶柱高选择性地吸附茶叶香气化合物而不引入其它杂质，以无水乙醇洗脱茶叶香气提取物，收集茶叶香气洗脱液并减压浓缩至无溶剂蒸出即可，明显减少了高毒性有机溶剂的使用数量，从而减少了对环境的污染。

3、本发明方法提取挥发性香气化合物具有时间短、操作简便，选择性高的特点，因此，可为挥发性香气化合物检测的提取前处理方法提供理论依据。

附图说明

图1为本发明实施例中微波水蒸气蒸馏的装置图；

其中，图1-1中，1为冷凝管，2为挥发性化合物收集器，3为搅拌器，4为磨口蒸汽导管，5为样品瓶，6为微波热源；

图1-2中，1为冷凝管，2为挥发性化合物收集器，3为带筛板的样品瓶，4为磨口蒸汽导管，5为水蒸汽发生瓶，6为玻璃珠（防暴沸），7为微波支架，8为微波热源。

图2为本发明硝酸银络合硅胶固相萃取小柱的结构示意图，其中1、3为筛板，2为硝酸银络合硅胶；4为聚丙烯小柱。

图3为本发明以实施例1中的以癸酸乙酯为内标的茶叶香气萃取物为代表的典型的气相色谱质谱联用总离子流色谱图；

图4为本发明内标癸酸乙酯的气相色谱质谱联用总离子流色谱图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

本发明的总体思路为：

一种茶叶香气的提取方法，步骤如下：

⑴茶叶香气的提取

以微波为热源，改进水蒸汽蒸馏提取茶叶香气，得到茶叶香气提取液；

⑵茶叶香气的纯化

①将茶叶香气提取液按常规方法减压浓缩，得到浓缩液，过0.45μm的滤膜，待用；

②滤液经硝酸银络合硅胶吸附，再以无水乙醇洗脱，得到茶叶香气洗脱液；

⑶茶叶香气的浓缩

按常规方法将茶叶香气洗脱液减压浓缩至无溶剂蒸出，得到油状物，即为茶叶香气。

下面所有实施例中的茶叶原料为玉桂乌龙茶，下面的实施方法同样适用于绿茶、红茶及其它茶叶以及其相关产品的香气的提取。如为茶饮料类似产品一般直接取200-500mL，进行微波加热即可。

硝酸银络合硅胶的制备方法：硅胶（100-200目）100克，加入浓盐酸0.5-1L浸泡，以除去硅胶中的金属离子，直到浓盐酸不显黄色为止，用蒸馏水洗至中性，加入至200mL质量浓度为1%的硝酸银水溶液，混匀，在蔽光条件下，于110度活化4小时，备用。

实施例1

一种茶叶香气的提取方法，步骤如下：

1、微波水中水蒸气蒸馏萃取茶叶香气

将50.0g玉桂乌龙茶等茶叶或其相关产品样品和去离子水按样品：去离子水的质量比为1:5-10放入样品瓶，在搅拌条件下，以微波为热源对样品瓶进行微波加热，微波功率为200W，控制体系温度在90℃。馏分由冷凝管冷凝后，持续加热至没有馏出物为止。整个提取过程共60min，然后从挥发油收集器中取出茶叶香气提取液10-15毫升，收集、避光待用。

微波水中水蒸气蒸馏萃取茶叶香气的装置示意图见图1-1。其中，样品瓶5中入口在样品装入完毕之后，与搅拌器3相连接，样品瓶的出口与磨口蒸汽导管4的一端口相连，磨口蒸汽导管的另一端口与挥发性化合物收集器2的一端相连，挥发性化合物收集器的另一端连接冷凝管1。样品瓶通过微波热源6进行加热。

2、茶叶香气的纯化

①将茶叶香气提取液在45℃、40-60mbar条件下减压浓缩，得到浓缩液，过0.45μm的滤膜，取滤液待用；

②茶叶香气的固相萃取

制备硝酸银络合硅胶固相萃取小柱：称量200 mg硝酸银络合硅胶，按硝酸银络合硅胶与乙醇比例为1:5（mg/V）加入乙醇，匀浆，在抽真空条件（-0.08~-0.1MPa）下，加入至（10mm，id×100mm）聚丙烯柱中，硝酸银络合硅胶为2mL，并在聚合物填料两端安装20μm聚乙烯筛板，得到硝酸银络合硅胶固相萃取柱，其结构示意图如图2所示。

使用1mL乙醇活化硝酸银络合硅胶固相萃取柱，上样：将上述滤液以1mL/min的速率匀速通过硝酸银络合硅胶固相萃取小柱，结束后使用1mL乙醇进行洗脱，得到茶叶香气洗脱液。

3、茶叶香气的浓缩

将茶叶香气洗脱液在40℃、40-60mbar的条件下经减压浓缩至无溶剂蒸出，得到油状物，即为茶叶香气。

检测结果：

⑴经检测：茶叶香气的得率为1.364%。

⑵茶叶香气洗脱液使用气相色谱-质谱联用仪测试：

气相色谱-质谱联用检测条件为：电子轰击电离源，弱极性柱（如HP-innowax（30 m×250 mm×0．25 μm）色谱柱），程序升温检测：初温50℃保持1min，以每分钟5℃升至100℃，保持1 min，以每分钟5℃升至162℃，保持1 min，以每分钟5℃升至210℃，保持2 min，以每分钟5℃升至250℃，保持1 min,结束。进样口温度250℃；载气为高纯氦气，流速1.0mL/min；采用分流比1：20模式。

本实施例的茶叶香气提取物，以癸酸乙酯为内标，经GC-MS检测，检测结果为图3，而以癸酸乙酯为标准品的气相色谱-质谱图见图4。图3和图4的色谱图一致，证明硝酸银络合硅胶固相萃取小柱可以高选择性地吸附复杂样品中的香气化合物而不引入其他杂质；同样，说明得到的茶叶香气成分主要由高沸点的香气化合物组成。

实施例2

一种茶叶香气的提取方法，步骤如下：

1、微波水上水蒸气蒸馏萃取茶叶香气

将装有50.0 g玉桂乌龙茶或相关的茶产品置于装有去离子水（1/2瓶体积）和一些玻璃珠（防止暴沸）的蒸汽发生瓶中，以微波为热源对蒸汽发生瓶进行微波加热，微波功率为400W，控制体系温度在90℃。馏分由冷凝管冷凝，持续加热至没有馏出物为止。整个实验过程共45 min。然后从挥发油收集器中取出茶叶香气提取液约10-15毫升，收集、避光待用。

微波水上水蒸气蒸馏萃取茶叶香气的装置示意图见图1-2。其中，水蒸汽发生瓶5中装有用于防暴沸的玻璃珠6，水蒸汽发生瓶置于微波支架7上，水蒸汽发生瓶的端口与磨口蒸汽导管4的一端口相连，磨口蒸汽导管的另一端口与带筛板的样品瓶3的一端口相连，带筛板的样品瓶的另一端口与挥发性化合物收集器2的一端口相连，挥发性化合物收集器的另一端口与冷凝管1相连。      样品瓶通过微波热源8进行加热。

2、茶叶香气的纯化

①将茶叶香气提取液在45℃、40-60mbar的条件下减压浓缩，得到浓缩液，过0.45μm的滤膜，待用；

②茶叶香气的固相萃取

制备硝酸银络合硅胶固相萃取小柱：称量200 mg硝酸银络合硅胶，按硝酸银络合硅胶与乙醇比例为1:5（mg/V）加入乙醇，匀浆，在抽真空条件（-0.08~-0.1MPa）下加入（10mm，id×100mm）聚丙烯柱中, 硝酸银络合硅胶约为2mL，并在聚合物填料两端安装20μm聚乙烯筛板，得到硝酸银络合硅胶固相萃取柱，其结构示意图如图2所示。

使用1mL乙醇活化硝酸银络合硅胶固相萃取柱，上样：将上述滤液以1mL/min的速率匀速通过硝酸银络合硅胶固相萃取小柱，结束后使用1mL乙醇进行洗脱，得到茶叶香气洗脱液。

3、茶叶香气的浓缩

将茶叶香气洗脱液在40℃、40-60mbar的条件下减压浓缩至无溶剂蒸出，得到油状物，即为茶叶香气。

检测结果：

⑴经检测：茶叶香气的得率为1.252%。

⑵茶叶香气洗脱液使用气相色谱-质谱联用仪测试。

检测图谱同实施例1。

实施例3

一种茶叶香气的提取方法，步骤如下：

1、无溶剂微波水蒸气蒸馏萃取茶叶香气

将50.0 g玉桂乌龙茶样品放入样品瓶，并用适量去离子水喷洒茶叶使其表面润湿（湿度控制在10%-30%之间），装置同实施例1，在搅拌条件下，以微波为热源对提取瓶进行微波加热，微波功率为200W，控制体系温度在90℃。馏分由冷凝管冷凝，持续加热至没有馏出物为止。整个实验过程共15min。收集挥发油，得到茶叶香气提取液（10-15毫升），避光待用。

2、茶叶香气的纯化

①将茶叶香气提取液在45℃、40-60mbar的条件下减压浓缩，得到浓缩液，过0.45μm的滤膜，待用；

②茶叶香气的固相萃取

制备硝酸银络合硅胶固相萃取小柱：称量200 mg硝酸银络合硅胶，按硝酸银络合硅胶与乙醇比例为1:5（mg/V）加入乙醇，匀浆，在抽真空条件（-0.08~-0.1MPa）下加入（10mm,id×100mm）聚丙烯柱中, 硝酸银络合硅胶为2mL，并在聚合物填料两端安装20μm聚乙烯筛板，得到硝酸银络合硅胶固相萃取柱，其结构示意图如图2所示。

使用1mL乙醇活化硝酸银络合硅胶固相萃取柱，上样：将上述滤液以1mL/min的速率匀速通过硝酸银络合硅胶固相萃取小柱，结束后使用1mL乙醇进行洗脱，得到茶叶香气洗脱液。

3、茶叶香气的浓缩

将茶叶香气洗脱液在40℃、40-60mbar的条件下减压浓缩至无溶剂蒸出，得到油状物，即为茶叶香气。

检测结果：

⑴经检测：茶叶香气的得率为2.088%。

⑵茶叶香气洗脱液使用气相色谱-质谱联用仪测试。

检测图谱同实施例1。

实施例4

一种茶叶香气的提取方法，步骤如下：

1、离子液体-无溶剂微波水蒸气蒸馏萃取茶叶香气

由于离子液体具有很大的粘度且表面张力大，所以离子液体必须先分散在溶剂中。

所使用的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑溴盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、溴化1-辛基-3-甲基咪唑、1-甲基-3-辛基咪唑四氟硼酸盐。

⑴先将30 g玉桂乌龙茶样品装入样品瓶，喷洒含有适量（0.01mol/L-0.2mol/L）1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体的水溶液，使茶叶的湿度在30-40%之间。尽量保证离子液体会与茶叶样品充分混合。这样，可以防止离子液体在微波场中，因为与样品混合不匀，导致的加热不均，反应部分体系焦糊，装置同实施例1。

⑵在搅拌条件下，以微波为热源对提取瓶进行微波加热，微波功率为440 W，控制温度在100℃。持续加热至没有馏出物馏出为止。反应共需8 min。收集挥发油，得到茶叶香气提取液，避光待用。

2、茶叶香气的纯化

①将茶叶香气提取液在45℃、40-60mbar的条件下减压浓缩，得到浓缩液，过0.45μm的滤膜，待用；

②茶叶香气的固相萃取

制备硝酸银络合硅胶固相萃取小柱：称量200 mg硝酸银络合硅胶，按硝酸银络合硅胶与乙醇比例为1:5（mg/V）加入乙醇，匀浆，在抽真空条件（-0.08~-0.1MPa）下加入（10mm，id×100mm）聚丙烯柱中, 硝酸银络合硅胶约为2mL，并在聚合物填料两端安装20μm聚乙烯筛板，得到硝酸银络合硅胶固相萃取柱，其结构示意图如图2所示。

使用1mL乙醇活化硝酸银络合硅胶固相萃取柱，上样：将上述滤液以1mL／min的速率匀速通过硝酸银络合硅胶固相萃取小柱，结束后使用1mL乙醇进行洗脱，得到茶叶香气洗脱液。

3、茶叶香气的浓缩

将茶叶香气洗脱液在40℃、40-60mbar的条件下减压浓缩至无溶剂蒸出，得到油状物，即为茶叶香气。

检测结果：

⑴经检测：茶叶香气的得率为1.837%。

⑵茶叶香气洗脱液使用气相色谱-质谱联用仪测试。

检测图谱同实施例1。

综上，可见本发明茶叶香气的提取方法可应用于分析、鉴定和检测茶饮料中的茶叶香气。

Claims (10)

1.一种茶叶香气的提取方法，其特征在于：步骤如下：

⑴茶叶香气的提取

以微波为热源，提取茶叶香气，得到茶叶香气提取液；

⑵茶叶香气的纯化

①将茶叶香气提取液减压浓缩，得到浓缩液，过滤后得滤液；

②滤液经硝酸银络合硅胶吸附，再以无水乙醇洗脱，得到茶叶香气洗脱液，即为茶叶香气。

2.根据权利要求1所述的茶叶香气的提取方法，其特征在于：所述的提取茶叶香气为微波水中水蒸气蒸馏萃取茶叶香气、微波水上水蒸气蒸馏萃取茶叶香气、无溶剂微波水蒸气蒸馏萃取茶叶香气或离子液体-无溶剂微波水蒸气蒸馏萃取茶叶香气。

3.根据权利要求2所述的茶叶香气的提取方法，其特征在于：所述的微波水中水蒸气蒸馏萃取茶叶香气的条件为：微波功率为200W，控制体系温度在90℃，提取时间为60 min。

4.根据权利要求2所述的茶叶香气的提取方法，其特征在于：所述的微波水上水蒸气蒸馏萃取茶叶香气的条件为：微波功率为400W，控制体系温度在90℃，提取时间为45 min。

5.根据权利要求2所述的茶叶香气的提取方法，其特征在于：所述的无溶剂微波水蒸气蒸馏萃取茶叶香气的条件为：微波功率为200W，控制体系温度在90℃，提取时间为15min。

6.根据权利要求2所述的茶叶香气的提取方法，其特征在于：所述离子液体-无溶剂微波水蒸气蒸馏萃取茶叶香气的条件为：微波功率为200W，控制温度在100℃，提取时间为8 min。

7.根据权利要求书6所述的茶叶香气的提取方法，其特征在于：所述离子液体-无溶剂微波水蒸气蒸馏萃取茶叶香气萃取前先将0.01mol/L-0.2mol/L离子液体水溶液喷洒至茶叶，混合，使茶叶的湿度在30-40%之间。

8.根据权利要求书6或7所述的茶叶香气的提取方法，其特征在于：所述离子液体-无溶剂微波水蒸气蒸馏萃取茶叶香气所使用的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑溴盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、溴化1-辛基-3-甲基咪唑或1-甲基-3-辛基咪唑四氟硼酸盐。

9.根据权利要求书1所述的茶叶香气的提取方法，其特征在于：所述硝酸银络合硅胶吸附的步骤为：

⑴制备硝酸银络合硅胶固相萃取小柱：称量硝酸银络合硅胶，用乙醇匀浆，-0.08~-0.1MPa真空条件下加入至聚丙烯柱中，并在聚合物填料两端安装聚乙烯筛板，得到银络合硅胶固相萃取柱；

⑵使用乙醇活化硝酸银络合硅胶固相萃取柱，将滤液以0.5～5mL／min的速率匀速通过硝酸银络合硅胶固相萃取柱。

10.一种如权利要求1至9任一项权利要求所述的茶叶香气的提取方法在检测茶饮料中的茶叶香气的应用。

Images