CN108323766A - 一种具有通便功能的茶膳食纤维及其制备方法 - Google Patents

一种具有通便功能的茶膳食纤维及其制备方法 Download PDF

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CN108323766A CN201810055681.XA CN201810055681A CN108323766A CN 108323766 A CN108323766 A CN 108323766A CN 201810055681 A CN201810055681 A CN 201810055681A CN 108323766 A CN108323766 A CN 108323766A
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Abstract

本发明涉及一种具有通便功能的茶膳食纤维及其制备方法，所述茶膳食纤维，是通过下述方法制备得到的：茶渣加入0.00004％‑10％NaOH溶液，加入体积为茶渣重量的3‑35倍，加热到40‑100℃，提取1‑5次，每次0.5‑5h，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。

Description

一种具有通便功能的茶膳食纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种功能性食品，特别涉及一种具有通便功能的茶渣膳食纤维及其制备方法。
背景技术
膳食纤维(dietary fiber，DF)是指能抑制人体小肠消化吸收，而在人体大肠能部分或全部发酵的可食用的植物性成分、碳水化合物及其相类似物质的总和，包括多糖、寡糖、木质素以及相关的植物物质，是被列为继水、蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素之外的人体必需的“第七大营养素”。膳食纤维按溶解性不同可分为水溶性膳食纤维(soluble dietary fibre，SDF)和非水溶性膳食纤维(water-insoluble dietary fiber，IDF)两大类，二者在人体内对糖尿病、心血管病、肥胖、肠癌、便秘等多种疾病均有明显预防和治疗作用。尤其是水不溶性膳食纤维(包括纤维素、半纤维素、木质素等)具有良好的吸水性和膨胀性，可促进肠蠕动，预防便秘和肠道疾病；可增加饱腹感，防止肥胖；能够吸附肠毒素并促其排出体外。水不溶性膳食纤维是重要的功能性食品基料或保健品的主要功能性成分，将其添加到其他食品中，可开发出一系列富含茶叶膳食纤维的食品，如面包、面条、糕点、饼干、糖果、饮料以及畜肉制品等。
我国是产茶大国，茶叶种植面积和产量均居世界第一。目前中低档茶叶的深加工以提取茶多酚、多糖和水浸出物为主，茶渣多作为垃圾丢弃，未能充分利用。膳食纤维是茶渣的主要成分之一，经提取制备茶渣膳食纤维，在实现茶渣综合利用的同时可显著提高经济附加值。
普洱茶是以云南大叶种茶叶为原料制成的，研究表明云南大叶种茶树鲜叶原料的水浸出物含量、茶多酚、儿茶素、咖啡碱、茶氨酸以及多糖等生化成分都高于一般中小叶种茶树。普洱茶属于后发酵茶，随着发酵与储藏过程其茶褐素含量不断增加，所以普洱茶茶色素含量尤其是茶褐素含量明显高于其他茶类。且普洱茶茶性温和，不寒不热，老少皆宜。具有降血脂，减肥，降血糖，抗癌，抑菌等功效；且具有越陈越香的特点，有良好的收藏价值。研究表明，普洱茶与其他茶类进行对比实验，发现其有更好的降脂效应。普洱茶能有效抑制RAW264.7巨噬细胞中由脂多糖诱导的NO产生，而且效果优于红茶、绿茶和乌龙茶提取物。
茶渣膳食纤维的提取方法主要有酶法、化学法等。例如，艾仄宜等(茶叶非水溶性膳食纤维的提取及其理化特性研究，《食品科学》，2010)公开了采用酶法(淀粉酶、木瓜蛋白酶)提取茶叶非水溶性膳食纤维。中国专利CN101816413A中公开了一种不溶性茶渣膳食纤维的制备方法：茶渣干燥后粗粉碎，经酸处理、碱处理、脱脂、脱色、干燥后粉碎。黄艳等(绿茶渣中膳食纤维提取工艺的研究，《武夷学院学报》，2011)公开了以热水浸泡过的绿茶渣为原料，采用碱性提取法制备膳食纤维，最佳提取工艺参数为：NaOH浓度为0.4mol/L、处理时间60min、提取温度为50℃，提取率为34.64％。陈仕学等(响应面法优化茶渣水不溶性膳食纤维的提取及性能研究，食品工业科技，2015)公开了对石阡苔茶茶渣采用碱提法提取水不溶性膳食纤维，最佳提取工艺条件为：浸提温度32.6℃、碱浓度0.2mol/L、浸提时间50min、料液比1：13.5(g/ml)，茶渣中水不溶性膳食纤维的提取率为78.66％。厉剑剑(茶渣中膳食纤维成分提取及作为染料吸附剂的研究，华南理工大学硕士学位论文)论文中表明茶渣中膳食纤维含量丰富，以不溶性膳食纤维为主，不溶性膳食纤维的含量为14.55％-23.38％。
以上现有技术中膳食纤维的提取需要经不同的化学试剂提取，且需要进行脱色和脱脂等步骤(例如CN101816413A中公开的方法需要分别经过酸、碱处理，还要脱脂、脱色的步骤；黄艳、陈仕学所采用的碱提取法虽然步骤简单，但是还需要复杂的前处理或者后处理步骤，例如黄艳所公开的碱处理法，需要事先热水浸泡、过滤烘干后茶渣去除脂类，提取之后需要经过乙醇沉淀才能得到水不溶性膳食纤维；陈仕学公开的方法碱处理后还需要用盐酸调节pH值至中性、5％H2O2除色素等步骤才能得到最终的水不溶性膳食纤维)，提取过程较复杂。厉剑剑等是以绿茶茶渣制备膳食纤维，不溶性膳食纤维的含量较低，普洱茶为云南大叶种茶树鲜叶制备的茶叶，其膳食纤维含量较小叶种茶树鲜叶制备的茶叶高。因此，一种以普洱茶茶渣为原料制备茶渣膳食纤维的方法是没有报道的。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明首先提供一种普洱茶渣膳食纤维的提取方法。本发明进一步提供一种由该方法得到的普洱茶渣膳食纤维。本发明最后提供本发明的普洱茶渣膳食纤维在制备治疗便秘的药物、食品、保健品中的应用。
本发明是通过下述技术方案实现的：
本发明提供一种用普洱茶茶渣制备而成的膳食纤维，所述普洱茶茶渣可以是任何一种或多种茶叶经过提取后的茶渣，以其制备的膳食纤维称为普洱茶茶渣膳食纤维。
本发明提供一种具有通便功能的茶渣膳食纤维，是通过下述方法制备得到的：茶渣加入0.00004％-10％NaOH溶液(W/V,g/mL,或kg/L)，加入体积为茶渣重量的3-35倍(W/V,g/mL,或kg/L)，加热到40-100℃，提取1-5次，每次0.5-5h，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。
所述NaOH溶液浓度为0.004-5％；进一步优选，所述NaOH溶液浓度为0.04-4％；进一步优选，所述NaOH溶液浓度为0.4-4％。
优选的，本发明所述的茶渣膳食纤维，是通过下述方法制备得到的：茶渣加入0.004％-5％NaOH溶液(W/V,g/mL,或kg/L)，加入体积为茶渣重量的25-35倍，加热到75-85℃，提取2次，每次1-1.5h，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。
优选的，本发明所述的茶渣膳食纤维，是通过下述方法制备得到的：茶渣加入0.04％-4％NaOH溶液(W/V,g/mL,或kg/L)，加入体积为茶渣重量的25-35倍，加热到75-85℃，提取2次，每次1-1.5h，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。
优选的，本发明所述的茶渣膳食纤维，是通过下述方法制备得到的：茶渣加入0.4％-4％NaOH溶液(W/V,g/mL,或kg/L)，加入体积为茶渣重量的25-35倍，加热到75-85℃，提取2次，每次1-1.5h，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。
优选的，本发明所述的普洱茶茶渣膳食纤维，是通过下述方法制备得到的：茶渣物料粉碎过12目筛，加入2-4％NaOH溶液，加入体积为茶渣重量的25-35倍，加热到75-85℃，提取2次，每次1-1.5h，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。
最优选的，本发明所述的普洱茶茶渣膳食纤维，是通过下述方法制备得到的：茶渣物料粉碎过12目筛，加入4％NaOH溶液，加入体积为茶渣重量的30倍，加热到80℃，提取2次，每次1h，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。
本发明的上述制备方法，其中所述的普洱茶茶渣是水浸泡后的茶渣，优选的是普洱茶经水煎煮分离煎煮液后得到的茶渣。如普洱茶用3-12倍体积的水煎煮提取3-8次，每次0.5～5小时，提取液过滤，过滤后的滤液用于制备茶饮料或茶制品，而滤渣即为茶渣。
所述普洱茶包括普洱生茶和普洱熟茶。
采用本发明方法制备的本发明的普洱茶茶渣膳食纤维，其中总膳食纤维含量不低于50％，优选的，总膳食纤维含量不低于60％；优选的，总膳食纤维含量不低于70％，最优选的其中总膳食纤维含量不低于90％。
上述普洱茶茶渣膳食纤维中，除总膳食纤维外，余量为蛋白质、脂肪、灰分、水分等中一种或几种。
本发明的一种普洱茶茶渣膳食纤维提取物中总膳食纤维包括水溶性膳食纤维和/或水不溶性膳食纤维。
所述不溶性膳食纤维占总膳食纤维50-99.9％，优选90-99.9％。
本发明的总膳食纤维主要成分为纤维素和几丁质，其结构紧密，不能为肠道微生物所利用，能够吸收食物中的有毒物质，预防便秘并弱化消化道中细菌排出的毒素，降低患肠癌的风险等，当它们以适当的量存在时，可以缩短食物通过肠道的时间。
本发明的膳食纤维的制备方法是经过筛选得到的，筛选过程如下。
(一)确定提取工艺
提取普洱茶茶渣膳食纤维，首先要了解普洱茶茶渣的化学组成，对本发明的茶渣进行检测，结果如下：
表1茶渣化学组成
茶渣中含量最高的成分是膳食纤维(不溶性膳食纤维占比40.0％)，其次是蛋白质，因而只要脱除茶渣中的蛋白质，即可提取出高含量的膳食纤维。
蛋白质的常用提取方法有酶法和化学法，研究通过定性实验和优化实验，以蛋白质脱除率和得率为首要衡量指标，取得理想结果后再结合持水力和膨胀力确定茶渣膳食纤维的最佳提取工艺。
1.定性提取实验
1.1酶法提取
1.1.1实验材料
1.1.1.1材料
茶渣，碱性蛋白酶(诺维信Alcalase 2.4L)，氢氧化钠。试剂为分析纯。
1.1.1.2设备
超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司，KQ-250E)，电热恒温水浴锅(天津室中环实验电炉有限公司，HH.SY21-Ni6)，电子天平(美国双杰兄弟(集团)有限公司，JJ-1000)，电热恒温干燥箱(天津科器仪器设备公司，DG-201)，台式pH计(METTLER TOLEDO，DELTA320)，抽滤装置，pH试纸等。
1.1.2实验方法
1.1.2.1酶法1
样品制备：茶渣粉碎过40目筛。
前处理：称取100g样品，按料液比1:40加入0.00004％的NaOH溶液，搅拌至分散均匀。
酶解：向烧杯中加入碱性蛋白酶3000μL,50℃水浴振摇1.5h。
沉淀：过滤，向滤液中加入预热至50℃的95％乙醇，样品与乙醇体积比1∶4，室温沉淀1小时。
过滤：滤纸抽滤。
洗涤：分别用78％乙醇、95％乙醇和丙酮各150mL洗涤残渣至流出液透明后，105℃烘干，称重。
1.1.2.2酶法2
样品制备：茶渣粉碎过40目筛。
前处理：称取100g样品，按料液比1:10加入0.00004％的NaOH溶液，搅拌至分散均匀后超声1h。
酶解：向烧杯中加入碱性蛋白酶2000μL,55℃温度水浴振摇4h。
沉淀：过滤，向滤液中加入预热至55℃的95％乙醇，样品与乙醇体积比1∶4，室温沉淀1小时。
过滤：滤纸抽滤。
洗涤：分别用78％乙醇、95％乙醇洗涤残渣至流出液透明后，105℃烘干，称重。
1.1.2.3酶法3
样品制备：茶渣粉碎过40目筛。
前处理：称取100g样品，按料液比1:1加水，80℃水浴浸泡4h，搅拌至分散均匀。
酶解：向烧杯中加入碱性蛋白酶100μL,55℃温度水浴振摇4h。
沉淀：过滤，向滤液中加入预热至55℃的95％乙醇，样品与乙醇体积比1∶4，室温沉淀1小时。
过滤：滤纸抽滤。
洗涤：分别用78％乙醇、95％乙醇和丙酮各1.5L洗涤残渣至流出液透明后，105℃烘干，称重。
1.1.3检测方法
蛋白质检测方法：采用GB 5009.5-2010第一法。
蛋白质脱除率计算：
P＝(P0-X*P1)/P0*100％
式中：
P——蛋白质脱除率(％)；
P0——茶渣蛋白质含量(g/100g)；
X——提取得率(％)；
P1——提取后蛋白质含量(g/100g)。
1.2化学法提取
本发明分别采用超声波辅助碱法、酸碱法、多轮碱法和有机溶剂法进行茶渣膳食纤维提取。
1.2.1实验材料
1.2.1.1材料
茶渣，氢氧化钠，盐酸，三氯乙酸，正丁醇。试剂皆为分析纯。
1.2.1.2设备
超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司，KQ-250E)，超声波细胞破碎仪(美国SONICS，SONIC VCX130)，调温电热套(北京中兴伟兴仪器有限公司，ZDHW 500mL)，台式pH计(METTLER TOLEDO，DELTA320)，电子天平(美国双杰兄弟(集团)有限公司，JJ-1000)，电热恒温干燥箱(天津科器仪器设备公司，DG-201)，pH试纸等。
1.2.2实验方法
1.2.2.1化学法1
样品制备：茶渣粉碎过40目筛。
溶解：称取15g样品置于烧杯中，按料液比1:25加入1.4％的NaOH溶液，搅拌至分散均匀。
超声：样品在超声波清洗器中超声1h。
分离：样品抽滤并洗涤至中性，105℃烘干，称重。
1.2.2.2化学法2
样品制备：茶渣粉碎过40目筛。
溶解：称取15g样品置于烧杯中，按料液比1:25加入1.4％的NaOH溶液，搅拌至分散均匀。
超声：样品置于超声细胞破碎仪中超声1h。
分离：样品抽滤并洗涤至中性，105℃烘干，称重。
1.2.2.3化学法3
样品制备：茶渣粉碎过40目筛。
溶解：称取100g样品置于烧杯中，按料液比1:10加入0.5％盐酸溶液，搅拌至分散均匀。
超声：样品在超声波清洗器中超声1h。
酸提：超声结束后将样品转移至圆底烧瓶中，100℃提取1h。
分离：样品抽滤并洗涤至中性。
碱提前处理：洗涤后的样品置于烧杯中，按料液比1:10加入0.004％的NaOH溶液，搅拌至分散均匀。
超声：样品在超声波清洗器中超声1h。
碱提：超声后的样品转移至圆底烧瓶中，100℃提取1h。
分离：样品抽滤并洗涤至中性，105℃烘干，称重。
1.2.2.4化学法4
样品制备：取化学法3提取后样品粉碎过40目筛。
前处理：称取10g样品置于烧杯中，按料液比1:10加入0.004％的NaOH溶液，搅拌至分散均匀。
超声：样品在超声波清洗器中超声1h。
碱提：超声结束后将样品转移至圆底烧瓶中，100℃提取1h。
分离：样品抽滤并洗涤至中性。
碱提：重复碱提操作1次。
分离：样品抽滤并洗涤至中性，105℃烘干，称重。
1.2.2.5化学法5
样品制备：取化学法3提取后样品粉碎过40目筛。
提取：称取10g样品置于烧杯中，按料液比1:10加入三氯乙酸与正丁醇混合液(1:10)，搅拌至分散均匀。
超声：样品在超声波清洗器中超声1h。
静置：静置1小时。
有机溶剂提：重复有机溶剂提取操作1次。
分离：样品抽滤并洗涤至中性，105℃烘干，称重。
1.2.2.6化学法6
样品制备：茶渣粉碎过40目筛。
溶解：称取100g样品置于烧杯中，按料液比1:10加入0.004％的NaOH溶液，搅拌至分散均匀。
超声：样品在超声波清洗器中超声1h。
碱提：样品转移至圆底烧瓶中，100℃提取1h。
多次碱提：样品洗涤至中性后，按料液比1:10加入0.004％的NaOH溶液，搅拌至分散均匀，转移至圆底烧瓶中，100℃提取1h。
酸处理：洗涤后的样品置于烧杯中，按料液比1:10加入0.5％盐酸溶液，搅拌至分散均匀。
酸提：超声结束后将样品转移至圆底烧瓶中，100℃提取1h。
分离：样品抽滤并洗涤至中性，105℃烘干，称重。
1.2.2.7化学法7
样品制备：茶渣粉碎过40目筛。
前处理：称取100g样品置于烧杯中，按料液比1:10加入0.004％的NaOH溶液，搅拌至分散均匀。
超声：样品在超声波清洗器中超声1h。
碱提：超声后的样品转移至圆底烧瓶中，100℃提取1h。
提取后样品转移至烧杯中洗涤后置于圆底烧瓶中按料液比1:10加入0.004％的NaOH溶液，重复上述提取步骤1次。
分离：样品抽滤并洗涤至中性，105℃烘干，称重。
1.2.3检测方法
蛋白质检测方法：采用GB 5009.5-2010第一法。
蛋白质脱除率计算：
P＝(P0-X*P1)/P0*100％
式中：
P——蛋白质脱除率(％)；
P0——茶渣蛋白质含量(g/100g)；
X——提取得率(％)；
P1——提取后蛋白质含量(g/100g)。
1.3结果
1.3.1酶法提取实验结果
酶法提取样品的蛋白质脱除率和得率如下表所示：
表2酶法提取实验结果
实验方法 蛋白质脱除率(％) 得率(％)
酶法1 6.8 78.4
酶法2 12.4 77.4
酶法3 14.0 76.2
实验结果表明，碱性蛋白酶对茶渣中蛋白质脱除效果不理想，不适用于茶渣膳食纤维提取。
1.3.2化学法提取实验结果
化学法提取样品的蛋白质脱除率和得率如下表所示：
表3化学法提取实验结果
实验结果表明，化学法中酸、有机溶剂对蛋白质脱除率影响不大，化学法4为酸处理加两轮碱处理，化学法6为两轮碱处理加酸处理，化学法7为两轮碱处理，其蛋白质脱除率结果相近，说明酸处理对该茶渣膳食纤维提取率影响不大，说明化学法7多轮碱法提取效果较其他提取方法去除蛋白质效果更好。
2.本发明技术方案的优化
根据上述实验结果，本发明在多轮碱法的基础上，对参数进行优化和调整。
2.1实验材料
1.1.1材料
茶渣，氢氧化钠。试剂为分析纯。
1.1.2设备
超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司，KQ-250E)，电热恒温水浴锅(天津室中环实验电炉有限公司，HH.SY21-Ni6)，台式pH计(METTLER TOLEDO，DELTA320)，电子天平(美国双杰兄弟(集团)有限公司，JJ-1000)，电热恒温干燥箱(天津科器仪器设备公司，DG-201)，pH试纸，筛网等。
1.2实验方法
1.2.1正交实验
定性实验中，酶法蛋白质脱除率较低，化学法中酸、有机溶剂对蛋白质脱除率影响不大，因而主要考察以下7个因素，对提取效果的影响。
以物料目数(0、12、40目)、料液比(1:3、1:20、1:30)、NaOH浓度(0.00004％、0.04％、4％)、超声时间(0、0.5、1h)、提取时间(1、2、3h)、提取温度(40、80、100℃)和提取次数(1、2、3次)，设计7因素3水平正交实验，实验条件如下：
表4茶渣膳食纤维提取正交实验
注：
实验19：陈仕学等(响应面法优化茶渣水不溶性膳食纤维的提取及性能研究，食品工业科技，2015)公开了对石阡苔茶茶渣采用碱提法提取水不溶性膳食纤维，最佳提取工艺条件为：浸提温度32.6℃、碱浓度0.2mol/L、浸提时间50min、料液比1：13.5(g/ml)。
实验20黄艳等(绿茶渣中膳食纤维提取工艺的研究，《武夷学院学报》，2011)公开了以热水浸泡过的绿茶渣为原料，采用碱性提取法制备膳食纤维，最佳提取工艺参数为：NaOH浓度为0.4mol/L、处理时间60min、提取温度为50℃。
1.2.2实验条件筛选
1.2.2.1 NaOH浓度
称取8份粉碎过12目筛的普洱茶渣100g，按料液比1:30分别加入1％、2％、4％、6％、8％、10％、11％和12％NaOH溶液，80℃提取1h，重复提取2次后过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。
1.2.2.2提取温度
称取4份粉碎过12目筛的普洱茶渣100g，按料液比1:30加入4％NaOH溶液，分别40℃、60℃、80℃和100℃提取1h，重复提取2次后过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。
1.2.2.3提取时间
称取7份粉碎过12目筛的普洱茶渣100g，按料液比1:30加入4％NaOH溶液，80℃分别提取0.5h、1h、2h、3h、4h、5h和6h，重复提取2次后过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。
1.2.2.4提取次数
称取6份粉碎过12目筛的普洱茶渣100g，按料液比1:30加入4％NaOH溶液，80℃提取1h，分别重复提取1次、2次、3次、4次、5次和6次后过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。
1.3检测方法
1.3.1蛋白质检测方法
采用GB 5009.5-2010第一法。
蛋白质脱除率计算：
P＝(P0-X*P1)/P0*100％
式中：
P——蛋白质脱除率(％)；
P0——茶渣蛋白质含量(g/100g)；
X——提取得率(％)；
P1——提取后茶渣蛋白质含量(g/100g)。
1.3.2膨胀力检测方法
取1g样品记作m放入带刻度离心管中，加蒸馏水至50mL，摇匀后静置24h，测量静置前后分界面下样品体积V1和V2，单位质量样品膨胀力即为(V2-V1)/m(mL/g)。
1.3.3持水力检测方法
取1g样品记作m放入离心管中，记录样品与离心管的重量记作m1，加入25mL蒸馏水，室温下浸泡4h后，4000rpm离心20min，除去上清液后称重记作m2，单位质量样品持水量即为(m2-m1)/m*100(％)。
1.3.4膳食纤维检测方法
膳食纤维检测方法参考GBT 22224-2008食品中膳食纤维的测定酶重量法和酶重量法-液相色谱法。
2.2实验结果与讨论
2.2.1正交实验结果
正交实验样品的检测结果如下表所示：
表5优化提取实验结果
上述结果表明，陈仕学与黄艳实验条件制备得的样品，即使经过脱色与脱脂等步骤，其蛋白质脱除率、膨胀力与持水力结果均低于本实验的最优结果。
正交实验(实验1-实验18)分析结果表明，氢氧化钠浓度是最重要影响因素，其次是提取温度和提取次数。
由上表5中蛋白质脱除率与得率对应关系可知，得率较高的样品其蛋白质脱除率均较低，本发明普洱茶茶渣中主要成分为膳食纤维与蛋白质，蛋白质脱除率低说明提取后的样品中还含有大量的蛋白质类成分，其膳食纤维纯度较低。综上所述膳食纤维得率越高，其膳食纤维纯度越低。正交实验结果表明碱液浓度越低，其得率越高，相应蛋白质脱除率越低，提取后样品中残余蛋白质含量越高，膳食纤维纯度越低。
综合考虑蛋白质脱除率、得率、膨胀力和持水力实验结果，并结合实验条件可工业化程度，初步确定NaOH溶液0.04-4％作为提取条件，实验6的工艺为最优茶渣膳食纤维提取条件。
进一步测定实验6所得样品的膳食纤维含量与提取前的膳食纤维含量对比，结果见下表：
表6样品膳食纤维含量
膳食纤维含量超过90％，是提取物前的2倍以上。因此，本发明的制备方法是有显著进步的，确定实验6的工艺：物料过12目筛，以料液比1:30加入4％NaOH溶液,80℃提取2次，每次1h为最优茶渣膳食纤维提取条件。
2.2.2条件筛选实验结果
2.2.2.1 NaOH浓度
发明人考察了NaOH浓度为1-11％的蛋白质脱除率及得率。当NaOH浓度为4％时其蛋白质脱除率有明显增加，且得率没有明显降低；NaOH浓度为10％时，蛋白质脱除率、得率与NaOH浓度为4％的没有显著变化；当NaOH浓度为11％时蛋白质脱除率基本保持不变，但得率明显降低；因此选择氢氧化钠浓度为4-10％，考虑到实验成本与可操作性等问题，所以选取NaOH浓度为4％为最优条件。
2.2.2.2提取温度
考察了40，60,80，100℃时对样品蛋白质脱除率，催着温度升高，达到60℃，茶渣蛋白质脱除率显著增加，温度达到80℃时其样品蛋白质脱除率最高，随着温度高于80℃，蛋白质脱除率随之降香。优选60-80℃。
2.2.2.3提取时间
考察提取时间1-6小时的蛋白质脱除率。提取时间为1h时其蛋白质脱除率有明显增加，且得率没有明显降低；当提取时间为6h时蛋白质脱除率基本保持不变，但得率明显降低；考虑到实验成本与可操作性等问题，所以选取提取时间1-3h为最优条件，最佳是1小时。
2.2.2.4提取次数
提取次数为2次时其蛋白质脱除率有明显增加，且得率没有明显降低；当提取次数为6次时蛋白质脱除率基本保持不变，但得率明显降低；考虑到实验成本与可操作性等问题，所以选取提取次数1-3次为最优条件。2次为最佳。
2.2.3讨论
蛋白质脱除率是确定工艺的决定性指标，高的蛋白质脱除率对应高的膳食纤维含量，得率则作为经济可行性的辅助判断指标，结合膨胀力和持水力即可判断膳食纤维优劣。
由优化提取实验结果可以看出，碱液浓度高时，蛋白质脱除率高，得率低。原因是纤维素发生了碱性降解。膳食纤维的持水力和膨胀力是反映生理活性的重要参考指标,持水力大可以增加人体排便的速度和体积,缩短粪便在肠道内的滞留时间,以减少粪便中各种致癌物对肠壁的刺激,而膨胀力可对人体肠道产生增容作用,容易引起饱腹感,对预防肥胖症很有作用。
为了均衡蛋白质脱除率及膳食纤维的得率，本发明对提取条件进行了优化，最终得出既能满足蛋白质的脱除要求，也能满足膳食纤维提取率的本发明的提取方法。
本发明的有效效果：
本发明的膳食纤维提取方法简便易操作，提取得到的茶渣膳食纤维粉总膳食纤维含量优于国标GB/T 22494-2008对于一级大豆纤维粉的要求。本发明提取得到的膳食纤维粉具有茶叶本来的颜色，普洱茶中含有具有较强保健功效的茶褐素，经提取后茶渣残留的少量色素不影响膳食纤维功效，所以不需脱色；普洱茶渣中脂肪含量不足2％，提取茶脂肪需要使用有机溶剂，容易造成有机溶剂残留。普洱茶中茶褐素含量较其他茶叶高，茶叶中脂肪含量均在2％左右，本实验证明不另外进行脱色脱脂步骤也可以得到纯度较高的膳食纤维粉，且茶色素与茶脂肪经研究均具有保健功效，所以膳食纤维提取过程可以不进行脱色脱脂步骤。
本专利正交实验结果表明得率较高的样品其蛋白质脱除率均较低，茶渣中主要成分为膳食纤维与蛋白质，蛋白质脱除率低说明提取后的样品中还含有大量的蛋白质类成分，其膳食纤维纯度较低。综上所述膳食纤维得率越高，其膳食纤维纯度越低。本专利正交实验结果表明碱液浓度越低，其得率越高，相应蛋白质脱除率越低，提取后样品中残余蛋白质含量越高，膳食纤维纯度越低。上述陈仕学与黄艳的提取条件也验证了碱液浓度越低，得率越低，所以可以说明陈仕学与黄艳得到的膳食纤维纯度均低于本专利。厉剑剑(茶渣中膳食纤维成分提取及作为染料吸附剂的研究，华南理工大学硕士学位论文)论文中表明茶渣中膳食纤维含量丰富，以不溶性膳食纤维为主，不溶性膳食纤维的含量为14.55％-23.38％。本发明的方法制备得到的膳食纤维含量大于50％，优于现有技术。
本发明是针对普洱茶的茶渣进行膳食纤维的提取。普洱茶是以云南大叶种茶树为原料制备而成的，研究表明云南大叶种茶树鲜叶原料的水浸出物含量、茶多酚、儿茶素、咖啡碱、茶氨酸以及多糖等生化成分都高于一般中小叶种茶树。普洱茶属于后发酵茶，随着发酵与储藏过程其茶褐素含量不断增加，所以普洱茶茶色素含量尤其是茶褐素含量明显高于其他茶类。结果表明普洱茶在不需进行脱色及脱脂等步骤，仅使用碱液提取的情况下，仍能得到较高(90.3％)的膳食纤维纯度，与现有技术相比，避免不必要化学试剂的引入造成的溶剂残留等问题，节约了大量的膳食纤维纯化等步骤所需的时间和成本，产品质量高。
本发明最后提供本发明的普洱茶渣膳食纤维在制备治疗便秘的药物、食品、保健品等中的应用。将茶渣变废为宝，开发了普洱茶茶渣应用新形势。
实验例二
普洱茶渣与本发明普洱茶渣膳食纤维通便功能研究
1.实验方法
1.1实验目的
通过测定小鼠的排便时间、粪便粒数和粪便重量，评价茶渣与茶渣膳食纤维对实验性便秘小鼠排便功能的影响；采用小鼠的小肠运动实验评价茶渣与茶渣膳食纤维对小鼠的小肠推进功能的影响作用。
1.2检验依据
按照《保健食品检验与评价技术规范》(2003版)通便功能检验方法进行评价。
1.3实验材料
1.3.1受试物
名称：茶渣、茶渣膳食纤维(实施例1)
批号：20160216
供试品编号：茶渣：CNAS-2016-TA-001，茶渣膳食纤维：CNAS-2016-TA-002
性状：黄棕色粉末(过200目筛)
阳性药：便通胶囊，武汉健民公司，供试品编号：CNAS-2016-TA-003
1.3.2对照品
名称：复方地芬诺酯片；供试品编号：CNAS-2016-TA-004
性状：白色片状
规格：每片含盐酸地芬诺酯2.5mg，硫酸阿托品25ug
来源：河南鼎昌药业有限公司
实验推荐剂量：成人，每次1-2片，每日2-3次
保存条件：避光，密封干燥
1.4主要试验仪器
1.4.1受试物天平(供试品、粪便称量)
型号：MS204S
编号：23010100154
精确度：0.1mg
生产厂家：梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司
1.4.2天平(动物称量)
型号：T-1000
精确度：0.1g
生产厂家：常熟市双杰测试仪器厂
1.4.3钢尺(墨汁推进长度称量)
型号：YL-JL-001
量程：50cm
精确度：1mm
生产厂家：曙光工量具厂
1.4.4秒表(排首粒黑便时间测量)
型号：DM1-010
生产厂家：上海星钻秒表有限公司
1.5实验动物
1.5.1实验系统选择的理由
根据卫生部《保健食品检验与评价技术规范》(2003)通便功能检验方法的要求，选用BALB/c小鼠进行茶渣纤维小肠推进功能评价实验。
1.5.2实验动物
品系：BALB/c小鼠
等级：SPF级
体重：体重18--22g
数量：216只，雄性
供应单位：北京维通利华实验动物技术有限公司
生产单位许可证编号：SCXK(京)2012-0001
实验动物质量合格证编号：11401300036297
1.6动物饲养
动物饲养于药理所屏障动物房内，温度19-26℃，相对湿度40-70％，每笼10只，照明时间12小时，定时添加适量饲料，定时添加足量饮水。饲料为灭菌全价鼠专用饲料，该饲料由北京科澳协力饲料有限公司提供；每日更换垫料。
1.7剂量设计与分组
1.7.1分组
将检疫合格的216只小鼠随机分为阴性对照组，模型对照组，阳性对照组，茶渣样品低、中、高剂量组，茶渣膳食纤维低、中、高剂量组，共9组，24只/组。
1.7.2剂量设计
本实验中所有组的小鼠给药剂量均根据客户要求设计，即受试样品分别以人体推荐量的5倍、10倍和20倍作为低、中、高剂量组，分别为1.7g/kg、3.3g/kg和6.7g/kg。
1.8实验方法
1.8.1供试品配制方法
分别准确称取受试样品6.7g茶渣膳食纤维和茶渣加入蒸馏水定容至40mL,得到高剂量溶液A和B，用于受试样品高剂量组给药；取受试样品高剂量溶液10mL加蒸馏水定容至20mL得到中剂量溶液A和B，用于受试样品中剂量组给药；取受试样品中剂量溶液5mL加蒸馏水定容至10mL得到低剂量溶液A和B，用于受试样品低剂量组给药。取阳性药便通胶囊1粒加蒸馏水定容至25mL得到阳性药溶液，用于阳性药组给药。
1.8.2主要试剂配制方法
1.8.2.1墨汁的配制
准确称取阿拉伯树胶10g，加水80mL，煮沸至溶液透明，称取活性炭(粉状)5g加至上述溶液中煮沸3次，待溶液冷却后加水定容至100mL，4℃冰箱保存，用前摇匀。
1.8.2.2复方地芬诺酯溶液配制(浓度为0.025％)
取复方地芬诺酯片25mg(10片)，用研钵研碎呈粉末后加水至100mL，临用前配制。
1.8.3实验方法
1.8.3.1给予受试物方法和时间
动物按照0.2mL/10g的灌胃体积给药，每天给予受试物2次，小肠运动实验和排便时间、粪便粒数和粪便重量的测定实验均连续给予受试物14天。
1.8.3.2模型的建立
实验最后一天，所有动物禁食16h，除空白对照组给蒸馏水外，小肠运动实验其余各组均灌胃给予5mg/kg BW复方地芬诺酯，排便时间、粪便粒数和粪便重量的测定实验其余各组均灌胃给予10mg/kg BW复方地芬诺酯。
1.8.3.3小肠运动实验指标测定方法
给予复方地芬诺酯0.5h后，剂量组分别给予含相应样品的墨汁(以墨汁作溶剂)，空白对照组和模型对照组给予墨汁灌胃，墨汁按照0.2mL/10g BW给予。25min后颈椎脱臼处死动物，剖腹剪取上自幽门、下至回盲部的肠管，置于托盘上，轻轻将小肠拉成直线，测量肠管长度为“小肠总长度”，从幽门至墨汁前沿为“墨汁推进长度”。计算墨汁推进率：墨汁推进率(％)＝墨汁推进长度(cm)/小肠总长度(cm)×100％。
1.8.3.4排便时间、粪便粒数和粪便重量的测定实验方法
给予复方地芬诺酯0.5h后，剂量组分别给予含相应样品的墨汁(以墨汁作溶剂)，动物均单笼饲养，正常饮水进食。阴性对照组和模型对照组给予墨汁灌胃，墨汁按照0.2mL/10g BW给予。从灌墨汁开始，记录每只动物首粒排黑便时间，5小时内排黑便粒数及重量。
1.8.3.5数据处理及判定
墨汁推进率需要进行数据转换，式中P为墨汁推进率，用小数表示。在进行方差分析时，需按方差分析的程序先进性方差齐性检验，方差齐，计算F值，F值≤F0.05，结论：各组均数间差异性无显著性；F值≥F0.05，P≤0.05，用多个试验组和一个对照组间均数的两两比较方法进行统计；对非正态或方差不齐的数据进行适当的变量转换，待满足正态或方差齐要求后，用转换后的数据进行统计，若变量转换后仍达到正态或方差齐的目的，改用秩和检验进行统计。在模型成立的前提下,受试样品组小鼠墨汁推进率显著高于模型对照组,可判定该项实验结果阳性。即可判定受试样品对小鼠通便功能的影响试验结果阳性。
2.实验结果与讨论
2.1实验结果
2.1.1小肠运动实验结果
在实验条件下，模型组小鼠墨汁推进率极显著低于正常组，因此本模型建立成功。阳性药组小鼠墨汁推进率极显著高于模型组；茶渣中剂量组小鼠墨汁推进率极显著高于模型组，茶渣高剂量组小鼠墨汁推进率显著高于模型组；茶渣膳食纤维低剂量组小鼠墨汁推进率显著高于模型组。实验结果见表8。
表8各受试物对小肠墨汁推进率的影响
注：模型组与正常组比较，##P<0.01；给药组与模型组比较，*P<0.05，**P<0.01。
2.1.2排便时间、粪便粒数和粪便重量结果
实验结果表明，模型组小鼠首次排黑便时间极显著长于正常组；阳性药组和茶渣低剂量组小鼠首次排黑便时间显著短于模型组。模型组小鼠排黑便粒数显著少于正常组；茶渣高剂量组和茶渣中剂量组小鼠排黑便粒数极显著多于模型组；阳性药组、茶渣低剂量组和茶渣膳食纤维低剂量组小鼠排黑便粒数显著多于模型组。模型组小鼠排便重量显著低于正常组；茶渣中剂量组小鼠排便重量显著高于模型组。实验结果见表9。
表9各受试物对小鼠排便时间、排粪便粒数和粪便重量的影响
注：模型组与正常组比较，#P<0.05，##P<0.01；给药组与模型组比较，*P<0.05，**P<0.01。
2.1.3小肠运动实验期间各组动物体重测定结果
实验期间对各组小鼠的体重进行测定，测定结果见表10。实验结果表明实验开始时，各组小鼠体重没有显著差异。实验开始一周后，茶渣中剂量组和茶渣膳食纤维中剂量组小鼠的体重极显著低于模型组。实验结束时，阳性药组、茶渣中剂量组、茶渣低剂量组、茶渣膳食纤维中剂量组和茶渣膳食纤维低剂量组小鼠的体重极显著低于模型组；茶渣膳食纤维高剂量组小鼠的体重显著低于模型组。
表10各组小鼠体重测定结果
注：给药组与模型组比较，*P<0.05，**P<0.01。
2.1.4排便时间、粪便粒数和粪便重量实验期间各组动物体重测定结果
实验期间对各组小鼠的体重进行测定，测定结果见表11。实验结果表明实验开始时，各组小鼠体重没有显著差异。实验开始一周后，茶渣中剂量组、茶渣膳食纤维中剂量组和茶渣膳食纤维低剂量组小鼠的体重显著低于模型组。实验结束时，茶渣膳食纤维中剂量组小鼠的体重极显著低于模型组；阳性药组、茶渣高剂量组、茶渣中剂量组和茶渣膳食纤维高剂量组小鼠的体重显著低于模型组。
表11各组小鼠体重测定结果
注：给药组与模型组比较，*P<0.05，**P<0.01。
2.1.5结论
2.1.5.1茶渣
经口给予小鼠不同剂量的茶渣14天，与模型组比较，该受试物在3.3g/kg BW组和6.7g/kg BW能提高小鼠小肠运动实验墨汁推进率。在排便实验中，1.7g/kg BW组能缩短小鼠首次排黑便时间；1.7g/kg BW组、3.3g/kg BW组和6.7g/kg BW组能增加小鼠排黑便粒数；3.3g/kg BW组能增加小鼠排黑便重量。
根据《保健食品检验与评价技术规范》(2003版)对通便功能保健食品的判定标准可知，茶渣通便功能动物实验结果阳性。
2.1.5.2茶渣膳食纤维
经口给予小鼠不同剂量的茶渣膳食纤维14天，与模型组比较，该受试物在1.7g/kgBW能提高小鼠小肠运动实验墨汁推进率。在排便实验中，1.7g/kg BW组能增加小鼠排黑便粒数。
根据《保健食品检验与评价技术规范》(2003版)对通便功能保健食品的判定标准可知，茶渣膳食纤维通便功能动物实验结果阳性。
2.2讨论
(1)小肠运动实验期间各组动物体重测定与排便时间、粪便粒数和粪便重量实验期间各组动物体重测定结果可以推测茶渣与茶渣膳食纤维可能具有一定的减肥效果，但是由于受试动物非肥胖动物，所以不能确定样品的减肥作用。体重减少也可能是由于大量膳食纤维长时间在受试动物胃里聚集，一定程度影响其进食，从而导致体重下降。具体原因有待进一步实验分析。
(2)茶渣通便功能动物实验结果为阳性，因为茶渣中膳食纤维含量为50％左右，所以茶渣具有通便作用。
(3)结果显示虽然茶渣与茶渣膳食纤维通便功能动物实验结果均为阳性，但茶渣样品对墨汁推进率、排便时间、排便粒数与排便重量的影响优于茶渣膳食纤维。原因可能是茶渣中除膳食纤维外还有蛋白质和茶色素等活性成分，这些活性成分对实验造成一定影响；也可能是本实验剂量较高，导致大量膳食纤维在动物体内堆积，影响实验结果。
(4)茶渣可以直接作为食品添加剂添加于食品中来补充膳食纤维，但是往往需要较大的添加量，会对食品原色泽口感造成一定的影响；经提取后的茶渣膳食纤维其纤维含量高且颜色较浅，极少的添加量即可达到补充膳食纤维效果，对食品原有色泽与口感等影响较小。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明。
实施例1
普洱茶经水煎煮分离煎煮液后得到的茶渣。如普洱茶用3-12倍体积的水煎煮提取3-8次，每次0.5～5小时，提取液过滤，过滤后的滤液用于制备茶饮料或茶制品，而滤渣即为茶渣。
取普洱茶茶渣100g，料液比1:30加入4％NaOH溶液，80℃，提取2次，每次1h，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。经过测定普洱茶茶渣膳食纤维提取物23.1g，总膳食纤维含量20.9g,其中不溶性膳食纤维含量20.7g。
实施例2
取茶渣样品100g加入2％NaOH溶液(w/v，g/lm,或kg/l)，加入体积为茶渣重量的20倍(w/v,g/lm,或kg/l)，加热到100℃，提取4次，每次2h，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。经过测定普洱茶茶渣膳食纤维提取物18.6g，总膳食纤维含量16.9g,其中不溶性膳食纤维含量16.5g。
实施例3
取粉碎过12目筛茶渣样品100g，加入1％NaOH溶液，加入体积为茶渣重量的25倍，加热到75℃，提取5次，每次0.5h，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。经过测定普洱茶茶渣膳食纤维提取物20.8g，总膳食纤维含量18.7g,其中不溶性膳食纤维含量18.1g。
实施例4
取茶渣样品100g加入0.04％NaOH溶液(w/v，g/lm,或kg/l)，加入体积为茶渣重量的10倍(w/v,g/lm,或kg/l)，加热到60℃，提取3次，每次4h，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。经过测定普洱茶茶渣膳食纤维提取物60.5g，总膳食纤维含量50.2g,其中不溶性膳食纤维含量48.7g。
实施例5
取粉碎过12目筛茶渣样品100g，加入0.00004％NaOH溶液，加入量为茶渣重量的3倍，加热到40℃，提取1次，每次0.5h，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。经过测定普洱茶茶渣膳食纤维提取物87.6g，总膳食纤维含量46.4g,其中不溶性膳食纤维含量43.6g。
实施例6
取普洱茶茶渣100g，料液比1:30加入0.4％NaOH溶液，80℃，提取2次，每次1h，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。经过测定普洱茶茶渣膳食纤维提取物25.1g，总膳食纤维含量21.8g,其中不溶性膳食纤维含量21.0g。
实施例7
取普洱茶茶渣100g，料液比1:35加入4％NaOH溶液，80℃，提取2次，每次1h，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。经过测定普洱茶茶渣膳食纤维提取物21.2g，总膳食纤维含量19.7g,其中不溶性膳食纤维含量19.1g。
实施例8
取普洱茶茶渣100g，料液比1:25加入4％NaOH溶液，85℃，提取2次，每次1h，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。经过测定普洱茶茶渣膳食纤维提取物20.6g，总膳食纤维含量19.2g,其中不溶性膳食纤维含量18.8g。
实施例9
取普洱茶茶渣100g，料液比1:30加入4％NaOH溶液，75℃，提取2次，每次1.5h，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。经过测定普洱茶茶渣膳食纤维提取物24.3g，总膳食纤维含量21.1g,其中不溶性膳食纤维含量20.0g。

Claims (10)

1.一种具有通便功能的普洱茶膳食纤维，其特征在于，所述的茶渣总膳食纤维含量不低于50％。
2.根据权利要求1所述的一种具有通便功能的普洱茶膳食纤维，其特征在于，是通过下述方法制备得到的：普洱茶茶渣加入0.00004％-10％NaOH溶液，加入体积为茶渣重量的3-35倍，加热到40-100℃，提取1-5次，每次0.5-5h，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。
3.根据权利要求2所述的普洱茶膳食纤维，是通过下述方法制备得到的：茶渣物料粉碎过10-15目筛，加入0.004-5％NaOH溶液，加入体积为茶渣重量的25-35倍，加热到75-85℃，提取1-3次，每次1-3h，提取后过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。
4.如权利要求3所述的一种具有通便功能的普洱茶膳食纤维，所述所述NaOH溶液浓度为0.04-4％；进一步优选，所述NaOH溶液浓度为0.4-4％，进一步优选所述NaOH溶液浓度2-4％。
5.根据权利要求3所述的普洱茶茶渣膳食纤维，是通过下述方法制备得到的：茶渣物料粉碎过12目筛，加入4％NaOH溶液，加入体积为茶重量的30倍，加热到80℃，提取2次，每次1h，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。
6.根据权利要求1所述的普洱茶茶渣膳食纤维，所述茶渣是普洱茶用3-12倍体积的水煎煮提取3-8次，每次0.5～5小时，提取液过滤，滤渣即为茶渣。
7.根据权利要求1所述的普洱茶膳食纤维，其中总膳食纤维含量不低于70％；优选总膳食纤维含量不低于90％。
8.根据权利要求7所述的普洱茶膳食纤维，其中不溶性膳食纤维占总膳食纤维50-99.9％,优选70-99.9％。
9.一种普洱茶膳食纤维的普洱茶制备方法，其特征在于，包括如下步骤：普洱茶茶渣加入0.00004％-10％NaOH溶液，加入体积为茶渣重量的3-30倍，加热到40-100℃，提取1-5次，每次0.5-5h，得到提取液，过滤，得到滤渣，滤渣经过洗涤、干燥和粉碎得到茶渣膳食纤维。
10.权利要求1所述的普洱茶膳食纤维在制备治疗便秘的药物、食品、保健食品中的应用。
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