CN104402980B - 一种微波辅助提取茶叶蛋白质的工艺 - Google Patents

一种微波辅助提取茶叶蛋白质的工艺 Download PDF

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Abstract

一种微波辅助提取茶叶蛋白质的工艺，包括以下步骤：（1）原料预处理；（2）茶蛋白浸提；（3）将步骤（2）中得到的茶叶蛋白质粗提取液真空抽滤，取滤液；（4）脱色；（5）提纯：将步骤（4）中处理后的滤液经真空抽滤后取滤液，即为茶叶蛋白质提取液；（6）制备茶叶蛋白质干品：利用碱提酸沉法，在步骤（5）中得到的茶叶蛋白质提取液中加入浓度为0.01moL/L盐酸并调节pH至蛋白质的等电点使蛋白质沉淀出来，离心后取沉淀烘干制成蛋白质干品，备用，工艺完成；本发明提取用时少，速度快，效率高，具有很大的优点。

Description

一种微波辅助提取茶叶蛋白质的工艺
技术领域
本发明涉及茶叶蛋白提取领域，具体是一种微波辅助提取茶叶蛋白质的工艺。
背景技术
茶树属于山茶科山茶属多年生常绿木本植物，我国有14属，397种。茶叶在人们的生活中具有饮用、营养、保健、药理、人文等多元价值，可以作为保健饮品开发，我国具有丰富的茶叶资源。茶叶中蛋白质含量一般占茶鲜叶干重的15%～30%，其中大部分为非水溶性蛋白质，只有1%～2%的蛋白质为水溶性蛋白质。目前，对茶叶蛋白质的研究主要有：2001年，李燕等人用小鼠进行茶叶蛋白预防辐射，发现茶叶蛋白具有清除超氧阴离子的功能，可抵抗电离辐射所引起的致突变效应。2005年，活泼等人研究发现非水溶性茶叶蛋白有明显的降血脂效果，对抗动脉粥样硬化及冠心病可能有一定的预防作用。2011年，陆晨等在研究茶叶蛋白质对面团流变学特性的影响中，得出茶叶蛋白质可以作为有效的面粉营养强化剂和面粉品质改良剂。由此可知，茶叶蛋白是一种既具有营养又具有多种保健功能的蛋白质。目前，对茶叶蛋白质的提取工艺研究少有报道，有关的报道仅集中于茶叶蛋白的单一碱溶法提取工艺研究。微波提取技术是近年来新发展的一种方法，其提取技术因操作方便、提取效率高、能耗小等特点，已被广泛应用到食品原料及天然产物中目标功效成分的提取。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微波辅助提取茶叶蛋白质的工艺的制备方法，提取用时少，速度快，效率高，具有很大的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种微波辅助提取茶叶蛋白质的工艺，包括以下步骤：
（1）原料预处理：将茶叶作为原料用乙酸乙酯进行清洗除脂，干燥后粉碎备用。
（2）茶蛋白浸提：a，将步骤（1）中制得的茶叶粉状原料加入浓度为0.04～0.14mol/L的NaOH溶液中并搅拌均匀，其中茶叶粉状原料与NaOH溶液的料液比1：10g/ml～1：60g/ml；b，将步骤a中得到的固液混合物置于微波炉中经微波催化55～155s后即为茶叶蛋白质粗提取液，其中，微波炉微波催化时的功率为136～800w。
（3）将步骤（2）中得到的茶叶蛋白质粗提取液真空抽滤，取滤液。
（4）脱色：将步骤（3）中得到的滤液经活性炭脱色25～35min，其中，每100mL滤液加入4g活性炭。
（5）提纯：将步骤（4）中处理后的滤液经真空抽滤后取滤液，即为茶叶蛋白质提取液。
（6）制备茶叶蛋白质干品：利用碱提酸沉法，在步骤（5）中得到的茶叶蛋白质提取液中加入浓度为0.01moL/L盐酸并调节pH至蛋白质的等电点使蛋白质沉淀出来，离心后取沉淀烘干制成蛋白质干品，备用，工艺完成。
作为优选，所述的一种微波辅助提取茶叶蛋白质的工艺，包括以下步骤：
（1）原料预处理：将茶叶作为原料用乙酸乙酯进行清洗除脂，干燥后粉碎备用；
（2）茶蛋白浸提：a，将步骤（1）中制得的茶叶粉状原料加入浓度为0.12mol/L的NaOH溶液中并搅拌均匀，其中茶叶粉状原料与NaOH溶液的料液比1:30g/mL，b，将步骤a中得到的固液混合物置于微波炉中经微波催化135s后即为茶叶蛋白质粗提取液，其中，微波炉微波催化时的功率为440w。
（3）将步骤（2）中得到的茶叶蛋白质粗提取液真空抽滤，取滤液；
（4）脱色：将步骤（3）中得到的滤液经活性炭脱色30min，每100mL滤液加入4g活性炭；
（5）提纯：将步骤（3）中处理后的滤液经真空抽滤后取滤液，即为茶叶蛋白质提取液；
（6）制备茶叶蛋白质干品：利用碱提酸沉法，在步骤（5）中得到的茶叶蛋白质提取液中加入0.01moL/L盐酸并调节pH至蛋白质的等电点使蛋白质沉淀出来，离心后取沉淀烘干制成蛋白质干品，备用，工艺完成。
本发明以微波辅助法提取茶叶中的蛋白质，分别对NaOH浓度、料液比、微波功率、微波时间等因素进行单因素发明，并通过正交实验得到的最佳提取工艺条件为：NaOH浓度为0.12moL/L，料液比为1:30（g/mL），微波时间为115s，微波功率为440w，在此条件下茶叶蛋白质的提取率为11.16%。与传统提取工艺比较，微波辅助提取用时少，速度快，效率高。具有很大的优点。此外，本发明还对茶叶蛋白质的吸水性、吸油性和持水性进行了研究，结果表明：吸水性为1.797mL/g，吸油性为0.998mL/g，持水能力为1.64g/g。茶叶蛋白质虽然大部分为非水溶性蛋白质，不能直接被人体吸收利用，但若对其进行改性，可以被人体吸收利用。
附图说明
图1为蛋白质标准曲线图。
图2为NaOH浓度对蛋白质提取率的影响数据分析图。
图3为料液比对蛋白质提取率的影响数据分析图。
图4为微波时间对蛋白质提取率的影响数据分析图。
图5为微波功率对蛋白质提取率的影响数据分析图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种微波辅助提取茶叶蛋白质的工艺，包括以下步骤
（1）原料预处理：将茶叶作为原料用乙酸乙酯进行清洗除脂，干燥后粉碎备用。
（2）茶蛋白浸提：a，将步骤（1）中制得的茶叶粉状原料加入浓度为0.04～0.14mol/L的NaOH溶液中并搅拌均匀，其中茶叶粉状原料与NaOH溶液的料液比1：10g/mL～1：60g/mL；b，将步骤a中得到的固液混合物置于微波炉中经微波催化55～155s后即为茶叶蛋白质粗提取液，其中，微波炉微波催化时的功率为136～800w。
（3）将步骤（2）中得到的茶叶蛋白质粗提取液真空抽滤，取滤液。
（4）脱色：将步骤（3）中得到的滤液经活性炭脱色25～35min，其中，每100mL滤液加入4g活性炭。
（5）提纯：将步骤（4）中处理后的滤液经真空抽滤后取滤液，即为茶叶蛋白质提取液。
（6）制备茶叶蛋白质干品：利用碱提酸沉法，在步骤（5）中得到的茶叶蛋白质提取液中加入浓度为0.01moL/L盐酸并调节pH至蛋白质的等电点使蛋白质沉淀出来，离心后取沉淀烘干制成蛋白质干品，备用，工艺完成。
本发明一种微波辅助提取茶叶蛋白质的工艺最优选的实施例如下：
（1）原料预处理：将茶叶作为原料用乙酸乙酯进行清洗除脂，干燥后粉碎备用；
（2）茶蛋白浸提：a，将步骤（1）中制得的茶叶粉状原料加入浓度为0.12mol/L的NaOH溶液中并搅拌均匀，其中茶叶粉状原料与NaOH溶液的料液比1:30g/mL，b，将步骤a中得到的固液混合物置于微波炉中经微波催化135s后即为茶叶蛋白质粗提取液，其中，微波炉微波催化时的功率为440w；
（3）将步骤（2）中得到的茶叶蛋白质粗提取液真空抽滤，取滤液；
（4）脱色：将步骤（3）中得到的滤液经活性炭脱色30min，每100mL滤液加入4g活性炭；
（5）提纯：将步骤（3）中处理后的滤液经真空抽滤后取滤液，即为茶叶蛋白质提取液；
（6）制备茶叶蛋白质干品：利用碱提酸沉法，在步骤（5）中得到的茶叶蛋白质提取液中加入0.01moL/L盐酸并调节pH至蛋白质的等电点使蛋白质沉淀出来，离心后取沉淀烘干制成蛋白质干品，备用，工艺完成。
本发明核心工艺的实验方法
1.1.1蛋白质标准曲线的制作
取6支试管，向各试管分别加入0.1mg/mL的标准蛋白溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL，蒸馏水补足1mL，分别加5mL考马斯亮蓝G－250蛋白试剂，轻轻摇匀。放置2min后在595 nm波长下比色测定（比色应在 l h内完成）。以牛血清白蛋白含量（mg）为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘出蛋白质标准曲线，得出回归方程y=kx+b。
1.1.2 茶叶蛋白质的提取工艺流程
原料预处理(将茶叶作为原料用乙酸乙酯进行清洗除脂，干燥后粉碎备用)→茶蛋白浸提(微波辅助碱提，制得茶叶蛋白质提取液)→真空抽滤，取滤液→脱色（活性炭脱色30min，每100mL提取液加入4g活性炭)→抽滤取滤液→即为茶叶蛋白质提取液→考马斯亮蓝染色法测定蛋白质含量。
1.1.2 茶叶蛋白质的单因素实验
1.1.2.1 NaOH浓度对提取率的影响
准确称取1g预处理好的茶叶6份，以料液比为1：30g/mL分别加入0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14mol/L NaOH溶液，微波功率为440w，微波辅助提取时间为75s，按照1.1.2的方法进行实验，探讨不同NaOH浓度对其提取率的影响。
1.1.2.2 料液比对提取率的影响
准确称取1g预处理好的茶叶6份，料液比分别为1:10、1:20、1:30、1:40、1:50、1:60g/mL，微波功率为440w，微波辅助提取时间为75s，按照1.1.2的方法进行实验，探讨不同料液比对其提取率的影响。
1.1.2.3 微波时间对提取率的影响
准确称取1g预处理好的茶叶6份，微波时间分别为55、75、95、105、135、155s，按照1.1.2的方法进行实验，探讨不同时间对其提取率的影响。
1.1.2.4 微波功率对提取率的影响
准确称取1g预处理好的茶叶6份，微波功率为136、264、440、616、800w，按照1.1.2的方法进行实验，探讨不同功率对其提取率的影响。
1.1.3 正交实验
在单因素实验的基础上，以NaOH浓度、料液比、微波时间、微波功率为实验因素，以茶叶蛋白质提取率为指标，进行4因素3水平的正交实验设计。
1.1.4 茶叶蛋白质的性质研究
1.1.4.1 茶叶蛋白质干品的制备
利用碱提酸沉法，将得到的茶叶蛋白质提取液中加入0.01moL/L盐酸并调节pH至蛋白质的等电点使蛋白质沉淀出来，离心后取沉淀烘干制成蛋白质干品备用。
1.1.4.2 吸水性测定
称取0.5g干燥茶叶蛋白质置于干燥离心管中，再加入5mL蒸馏水，在室温下静置30min，4000 r/min离心30 min，测量上清液体积，用原水体积减去离心后上清液体积即为蛋白样品的吸水性。
吸水性=（原水体积-离心后上清液体积）/蛋白质质量
1.1.4.3 吸油性测定
取0.5g干燥茶叶蛋白质置于干燥离心管中，加5 mL 清油置于离心管中，混匀1min后，在室温下静置30 min，4 000 r/min离心30 min，测量游离油体积，原油量减去游离油量即为蛋白样品所吸油性。
吸油性=（原油量-离心后游离油量）/蛋白质质量
1.1.4.4 持水性测定
称取0.5g茶叶蛋白质置于干燥离心管中，加入10mL蒸馏水，搅拌均匀后80℃
水浴加热60 min，冷却至室温，4000 r/min离心10 min后去上清液，擦干离心管内壁和外壁的水分，称取沉淀的质量，计算出每毫克蛋白质样品的持水性。持水性（%）＝沉淀质量/样品质量×100%
2 结果与分析
2.1蛋白质标准曲线的制作
用考马斯亮蓝对标准蛋白溶液进行染色， 595nm波长下测定其吸光度，以蛋白质含量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，得出回归方程y=7.9850x-0.0090(R2=0.9992)，
如图1所示。
单因素实验
2.2.1 NaOH浓度对提取率的影响
按照1.2.3.1中的实验方法，探讨NaOH浓度对茶叶蛋白质提取率的影响，结果如图2所示。由图2可知，随着NaOH浓度的升高，茶叶中蛋白质的提取率不断增大，当NaOH浓度达到0.12moL/L时，茶叶蛋白质的提取率达到最大，之后随着NaOH浓度的持续增加蛋白质提取率又有了下降的趋势，表明在NaOH溶液为0.12moL/L时，蛋白质大部分溶出，当NaOH浓度较高时，会使蛋白质变性和水解，还会改变蛋白质的营养学特性，生成赖氨酰丙氨酸。另外，碱浓度过高还会影响分离效果降低。所以随着NaOH浓度的持续增加，蛋白质提取率逐渐下降。因此，确定微波辅助提取茶叶蛋白质的最佳NaOH浓度为0.12moL/L。
2.2.2料液比对提取率的影响
按照1.2.3.1中的实验方法，探讨不同料液比对茶叶蛋白质提取率的影响，结果如图3所示。由图3可知，随着料液比的增加，茶叶蛋白质的提取率逐渐增大，当料液比达到1:30g/mL时提取率达到最大，随着料液比的持续增加，茶叶中蛋白质的提取率又逐渐下降，另外料液比太大，会造成提取液中蛋白质浓度偏低，也会增加后面处理的负担。所以料液比1:30g/mL为其最佳料液比。
2.2.3微波时间对提取率的影响
按照1.2.3.1中的实验方法，探讨不同时间对茶叶蛋白质提取率的影响，结果如图4所示。由图4可知，开始时随着微波时间的增加，茶叶蛋白质提取率呈现一直增大的趋势，当微波提取时间达到135s时茶叶蛋白质提取率达到最大，然后随着时间的延长，茶叶蛋白提取率呈下降趋势，可能是由于微波时间过长，持续的高温使茶叶蛋白质变性失活，变性失活的蛋白质与考马斯亮蓝不能染色，导致其提取率下降。所以微波辅助提取茶叶蛋白质的最佳时间为135s。
2.2.4微波功率对提取率的影响
按照1.2.3.1中的实验方法，探讨不同功率对茶叶蛋白质提取率的影响，结果如图5所
示。由图5可知，随着微波功率的增大，茶叶蛋白质提取率呈现先增大后减小的趋势，当微波功率达到440w时，提取率达到最大，随着微波功率的不断增大，茶叶蛋白质的提取率反而逐渐下降，这可能是由于微波功率过大易造成温度过高而使蛋白质变性失活，最终导致蛋白质的提取率下降。所以微波辅助提取茶叶蛋白质的最佳功率为440w。
正交实验
为了研究不同条件对蛋白提取率的影响和确定最佳蛋白提取工艺，根据以上单因素实验选择了对提取率影响较大的NaOH浓度、料液比、微波时间、微波功率4个因素水平（表1），采用 L9（34)正交表进行实验，以蛋白质提取率（%）为指标，结果见表2
表1 正交因素水平表
Table 1 factors and levels of orthogonal tes
表2 正交实验结果表
Table 2 results of orthogonal test and variance analysis
表2 正交实验结果可知，在碱性条件下利用微波提取茶叶蛋白实验过程中，发现影响茶叶蛋白提取率的主次因素依次为：料液比＞微波时间＞微波功率＞NaOH浓度，提取的最佳方案为A2B2C1D2，即NaOH浓度为0.12moL/L、料液比为1:30（g/mL）、微波提取时间为115 s、微波功率为440w。
验证性实验
为了考察上述提取工艺的稳定性，按该工艺的最佳条件，即NaOH浓度为0.12moL/L、料液比1:30（g/mL）、微波提取时间为115 s、微波功率为440 w的条件下进行重复性实验5次分别测定其蛋白质提取率，再计算其RSD，结果如表3
表3 验证性实验
Table 3 verified experiment
由表3 可知，在最佳提取工艺条件下，茶叶蛋白质的平均提取率为11.26%，优于正交实验中的任何一组，且RSD为2.29%，说明该工艺稳定。
精密度实验
按验证实验中5号样品称量，在最佳提取工艺条件下进行提取，用考马斯亮蓝染色法对提取的蛋白溶液进行染色，并用紫外分光光度计测量其吸光度，计算出茶叶蛋白质提取率[18]，重复实验5次 ，结果如表4
表4 精密度实验
Table 4 precision experiment
由表4可得RSD为0.17%，说明用此方法测量茶叶蛋白提取率的精密度较好。
蛋白质性质测定
蛋白质的吸水性表示蛋白质的水化能力，即蛋白质分子通过直接吸附及松散结合而在其分子周围形成水化层的能力。蛋白质的吸油性是指蛋白质与游离脂肪相结合的能力[19]。蛋白质的持水性是蛋白质功能特性中的一种，是指蛋白制品在一定条件下承受热加工后保持水分的能力。本文根据1.1.4中的实验方法，对茶叶蛋白质的吸水性、吸油性和持水性进行了测定，测定结果如表5所示
表5 茶叶蛋白质性质测定
Table 5 Property determination of tea protein
由表5可知，茶叶蛋白质的吸水性为1.797mL/g，吸油性为0.998 mL/g，持水性为1.64g/g。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种微波辅助提取茶叶蛋白质的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原料预处理：将茶叶作为原料用乙酸乙酯进行清洗除脂，干燥后粉碎备用；
（2）茶蛋白浸提：a，将步骤（1）中制得的茶叶粉状原料加入浓度为0.04～0.14mol/L的NaOH溶液中并搅拌均匀，其中茶叶粉状原料与NaOH溶液的料液比1：10g/ml～1：60g/ml；b，将步骤a中得到的固液混合物置于微波炉中经微波催化55～155s后即为茶叶蛋白质粗提取液，其中，微波炉微波催化时的功率为136～440w；
（3）将步骤（2）中得到的茶叶蛋白质粗提取液真空抽滤，取滤液；
（4）脱色：将步骤（3）中得到的滤液经活性炭脱色25～35min，其中，每100mL滤液加入4g活性炭；
（5）提纯：将步骤（4）中处理后的滤液经真空抽滤后取滤液，即为茶叶蛋白质提取液；
（6）制备茶叶蛋白质干品：利用碱提酸沉法，在步骤（5）中得到的茶叶蛋白质提取液中加入浓度为0.01moL/L盐酸并调节pH至蛋白质的等电点使蛋白质沉淀出来，离心后取沉淀烘干制成蛋白质干品，工艺完成。
2.根据权利要求1所述的一种微波辅助提取茶叶蛋白质的工艺，其特征在于，步骤（2）中NaOH溶液的浓度为0.12mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种微波辅助提取茶叶蛋白质的工艺，其特征在于，步骤（2）中茶叶粉状原料与NaOH溶液的料液比1:30g/mL。
4.根据权利要求1所述的一种微波辅助提取茶叶蛋白质的工艺，其特征在于，步骤（2）中微波炉微波催化时的功率为440w。
5.根据权利要求1所述的一种微波辅助提取茶叶蛋白质的工艺，其特征在于，步骤（2）中微波催化的时间为135s。
6.根据权利要求1所述的一种微波辅助提取茶叶蛋白质的工艺，其特征在于，步骤（4）中滤液经活性炭脱色处理的时间为30min。
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