TWI569729B - 兒茶素之萃取方法 - Google Patents

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兒茶素之萃取方法
本發明係關於一種兒茶素之萃取方法及含兒茶素之飲料，特別是有關於獲得含兒茶素之綠茶萃取液的一種兒茶素之萃取方法及含兒茶素之飲料。
茶葉裡對人體有效之成分中最主要為兒茶素，兒茶素亦稱為兒茶酸，屬於黃烷-3-醇類的衍生物，為茶多酚中最重要的一種，佔茶多酚含量的約65%至約80%。兒茶素溶於甲醇、乙醇、丙酮及正己烷等溶劑，不溶於苯、氯仿及石油醚。兒茶素主要包含表兒茶素(EC)、表沒食子兒茶素(EGC)、表兒茶素沒食子酸酯(ECG)及表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)四種，其化學結構如下所示。其中，於茶菁中，表沒食子型兒荼素(EGC及EGCG)的莫耳數是表型兒荼素(EC及ECG)的約3至4倍。
大量研究表明兒茶素具有清除自由基、抗氧化、抗菌消炎、抗病毒、抗癌抗突變、強化微血管活性、增進體內維生素攝取量、降低血液中膽固醇及低密度脂蛋白含量和調節免疫系統等作用。尤其是酯型兒茶素EGCG和ECG，已有相關研究顯示EGCG可有效對抗阿茲海默症的發展、誘導肝癌細胞(BEI-7402)凋亡、抑制胰腺癌(PANC-1)細胞增質，且EGCG與ECG具有血液凝集抑制作用力、對在MDCK細胞之病毒性核醣核酸合成能予以抑制、對逆轉錄酸具有強的抑制作用，同時對DNA聚合酶a和p亦具有強抑制作用。
兒茶素廣泛存在例如黑巧克力、蔓越莓、蘋果、櫻桃、黑葡萄及茶葉等食物中，其中又以茶葉中之EGCG含量為最高。茶葉依照茶菁之發酵程度，一般可被分類為全發酵茶之紅茶、半發酵茶之烏龍茶及不發酵茶之綠茶。其中，全發酵茶及半發酵茶之製茶程序比不發酵茶之製茶程序多了凋萎步驟。 而於凋萎步驟期間，茶菁細胞中的水分大量消散，從而進一步活化茶菁細胞中之多元酚氧化酵素，使茶菁中之兒茶素在多元酚氧化酵素之催化下，產生氧化聚合作用，而生成橙紅色的茶黃素及暗褐色的茶紅素。也就是說，凋萎步驟之發酵會降低茶菁中兒茶素之含量，且發酵程度越高，茶菁中之兒茶素含量越低。相較之下，不發酵茶之綠茶因其不經凋萎步驟而直接進行殺菁，以高溫破壞酵素活性，從而進一步抑制茶菁繼續發酵，而保留有最多的兒茶素。
然而，大量採收茶菁後，若無法立即對茶菁進行蒸熟、殺菁之步驟，摘採之茶菁會持續發酵而使茶菁中之兒茶素進一步氧化聚合生成茶紅素、茶褐素，進而影響茶菁之風味及品質，並損失茶菁中對人體有效之兒茶素。
為進一步取得茶葉中之兒茶素，傳統上係在茶菁經過殺菁程序後，利用揉捻步驟破壞茶葉細胞，使茶葉細胞中之汁液滲出，以當利用熱水沖泡茶葉時可獲得較多之兒茶素。
有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種降低茶菁之發酵作用，且不需使用有機溶劑、無高設備要求且低成本之兒茶素之萃取方法及含兒茶素之飲料。
根據本發明之一目的提出一種兒茶素之萃取方法，其可包含以下步驟：於第一預定溫度下冷凍茶菁；切碎冷凍過之茶菁；將切碎之茶菁與水混合以獲得茶液；調整茶液之PH值至一預定PH值範圍；置入分解酵素於經PH值調整之茶液中，於第二預定溫度下進行發酵處理；以及過濾發酵處理過之茶液以獲得萃取液。
較佳者，第一預定溫度可為約-18℃。
較佳者，切碎經冷凍之茶菁可利用切碎機於約2500rpm至約3500rpm的轉速下進行切碎步驟約3分鐘至約5分鐘。
較佳者，切碎過之茶菁的大小可為約1mm2至約10mm2。
較佳者，第二預定溫度可為約30℃至約60℃，且預定PH值範圍可為約PH 7.0至約PH 9.0。
較佳者，分解酵素之酵素力價可為約400,000u/g至約800,000u/g，且其量佔茶菁重量的約0.2重量%至約3重量%。
較佳者，發酵時間可為約1小時至約3小時。
根據本發明之另一目的，提出一種含兒茶素之飲料，其中該飲料係以將經由上述方法所獲得之萃取液加入茶飲料而製成。
承上所述，本發明提供之兒茶素之萃取方法及含兒茶素之飲料具有以下優點：
(1)本發明之方法可提高兒茶素保留率。
(2)本發明之方法可藉由冷凍保存所摘取之茶菁而延長茶菁的可作業時間，從而可提高大量生產的界限。
(3)本發明可藉由改良之兒茶素萃取方法，提供含高兒茶素之飲料。
101-111‧‧‧步驟
本發明之上述及其他特徵及優勢將藉由參照附圖詳細說明其例示性實施例而變得更顯而易知，其中：第1圖係為說明本發明實施例之兒茶素萃取方法之流程圖
為了讓上述目的、技術特徵以及實際實施後之增益性更為明顯易懂，於下文中將係以較佳之實施範例輔佐對應相關之圖式來進行更詳細之說明。
本文中所用之用語「茶菁」係指未經殺菁等製茶程序，直接從茶樹上摘取之茶樹葉片，而「茶葉」係指經殺菁處理過之茶樹葉片。
請參閱第1圖，其係為本發明之兒茶素萃取方法的流程圖。
如第1圖所示，本發明實施例之兒茶素萃取方法包含：冷凍茶菁(步驟101)；切碎茶菁(步驟103)；將水與切碎之茶菁混合以獲得茶液(步驟105)；調整茶液之PH值(步驟107)；置入分解酵素以進行發酵處理(步驟109)；以及過濾發酵處理過之茶液以獲得萃取液(步驟111)。
本發明實施例之萃取方法所使用之茶菁可為任何品種之茶菁，包含但不限於，台茶27號(金萱)、台茶29號(翠玉)、鐵觀音、四季春等。
於步驟101中，以一第一預定溫度將茶菁冷凍保存。於一實施例中，第一預定溫度為約-18℃。將茶菁冷凍係指在茶菁含水率高的情形下，經由降低溫度將茶菁中的水分凝固，藉由此步驟，茶菁內部可形成較大的冰晶，使細胞脹大破裂而達到破壞細胞壁的效果，而與此同時，可抑制茶菁之發酵，從而延長茶菁的可作業時間，且冷凍過後之茶菁亦有利於步驟103的進行。
於步驟103中，將自步驟101得到之茶菁切碎，於一實施例中，切碎係利用切碎機於約2500rpm至約3500rpm的轉速下進行切碎步驟約3分鐘至約5分鐘，以將冷凍過之茶菁切成約1mm2至約10mm2的大小。於此步驟中，由於茶菁已經在步驟101中先進行過冷凍處理，故此時茶菁中 之細胞壁可被輕易的破壞以進一步釋放兒茶素，同時與未經冷凍之茶菁相比，冷凍過後之茶菁可被切碎的較為均勻。
於步驟105中，將切碎之茶菁與適當的水混合可獲得茶液，將切碎的茶菁與水混合可使兒茶素更容易地溶於水中以利於兒茶素的萃取。
於步驟107中，調整茶液之PH值至預定PH值範圍，其中調整茶液之PH值是為了加強後續加入之分解酵素的活性，故最適之PH值隨著所加入之分解酵素的種類而改變。於一實施例中，預定PH值範圍為PH 7.2至約PH 8.0。
於步驟109中，加入分解酵素於經PH值調整之茶液中，並於第二預定溫度下進行發酵處理。其中第二預定溫度依據所使用之分解酵素而定。於一實施例中，第二預定溫度為約30℃至約60℃。於一實施例中，分解酵素之酵素力價為約400,000u/g至約800,000u/g。本文使用酵素力價來表示酵素活性高低，其中使用之酵素力價的定義為單位重量下酵素分解果膠的能力。發酵處理的時間可根據酵素殘留率而決定，於一實施例中，發酵時間為約1小時至約3小時。此處之發酵處理與傳統製茶程序中之發酵處理不同，此處之發酵處理係為釋放更多的兒茶素而進一步分解細胞壁之步驟。
最後於步驟111中，將通過上述步驟101至步驟109所獲得之茶液以篩網過篩去除茶菁，即可獲得根據本發明實施例之萃取液。於一實施例中，兒茶素之萃取方法可進一步包含以細胞震碎機處理自步驟111所獲得之萃取液之步驟，以進一步釋放出其中所含之兒茶素。
本發明亦提供一種含兒茶素之飲料，該飲料係將利用上述步驟101至步驟111所獲得之萃取液加入茶飲料中而製成，其中茶飲料包含，但不限於綠茶、烏龍茶、煎茶等。除此之外，萃取液亦可添加入非茶飲料之一般飲料，像是果汁、礦泉水等，或可製成錠劑或膠囊狀之產品。
以下將參照實例及比較例進一步詳細描述本發明之實施例，以下實例僅用以解釋實施例之目的而不意圖限制本發明。
實例
於本實例中，使用之茶菁原料為由當地茶農所提供。此茶菁原料係取自在生長期間嚴禁使用農藥，且每年針對茶葉原料檢測農藥殘留之品種為四季春之茶樹。其中此茶菁原料之兒茶素含量為150mg/g。
將4.5kg茶菁以-18℃冷凍一個月以上後，冷凍過後之茶菁與水以1：4的重量比混合，接著利用茶菁切細機以3000rpm的轉速切碎茶菁約3至約5分鐘，將茶菁切至約1mm2至約10mm2的大小後，利用18kg的水將切碎之茶菁洗入發酵桶內，然後補入4.5kg的水，將水與茶菁之重量比調整為1：9，即使茶菁佔混合溶液總重之10%後，進行後續之發酵。
將醱酵桶內定溫為30℃並以NaOH將茶液之pH調整為7.8。其後添加由聚半乳糖醛酸苷酶及果膠甲基酯酶組成之酵素力價為500,000u/g至約700,000u/g的分解酵素進行2小時的發酵，其中添加之分解酵素的量佔茶菁重量的約1重量%。此處之發酵處理不同於傳統製茶程序中以多元酚氧化酵素所為之發酵處理，故茶菁中之兒茶素不產生氧化聚合反應。
將發酵後所得之茶液以300mesh振動篩網過篩以藉由去除茶菁，即可獲得具有綠茶新鮮的風味及香氣之單細胞綠茶萃取液。
所得之單細胞綠茶萃取液的pH值為6.4±0.4，布里克氏糖度(Brix)為1.9±0.4，沈澱指標為2500rpm下之沈澱為0.3cm/10cm。
測量單細胞綠茶萃取液中之兒茶素含量，所測得之兒茶素含量為3.14mg/ml，其中於本實例中，茶菁佔總萃取液的10%，據此計算出之兒茶素保留率為20.9%(3.14mg/ml/0.1g/ml/150mg/g=0.209)。
且如更進一步地將根據本實例之單細胞綠茶萃取液以細胞震碎機處理10分鐘，測得之兒茶素含量增高為8.87mg/ml，兒茶素保留率為59.1%(8.87mg/ml/0.1g/ml/150mg/g=0.591)。
比較例
首先將4kg來源與實例所用之茶菁原料相同之茶菁原料在約160℃至約180℃之高溫下進行炒菁的步驟，利用高溫使茶菁裡的酵素失去活性，停止茶菁之發酵作用以獲得茶葉。接著，為使茶葉中的成分易於溶解於熱水中，對茶液進行揉捻之步驟，利用揉捻之壓力使茶葉中之汁液滲出而附著於茶葉上。於揉捻步驟後，進行初乾步驟以除去茶葉中約60%的水分。接著為使茶液能夠均勻乾燥，於解塊步驟後進行乾燥步驟即可獲得1kg的炒菁綠茶。
以熱水沖泡自比較例所得之炒菁綠茶後，所測得之兒茶素含量為100mg/g，因為係以4kg的茶菁原料製成1kg的炒菁綠茶，據此計算出之兒茶素保留率為16.7%(100mg/g/(4kg/1kg)/150mg/g=0.167)。
實例與比較例之結果分析
由以上實例與比較例所測得之兒茶素保留率結果可得知，根據本發明實施例之兒茶素萃取方法可萃取出明顯較高之兒茶素，且可延長茶菁之可作業時間並進一步降低所需之成本。
雖然本發明已參考例示性實施例具體地示出及描述，但本發明所屬技術領域之通常知識者將理解，可對本發明之實施例做出形式及細節之各種改變而不背離本發明下列申請專利範圍及其等效範圍所定義之精神及範疇。
101-111‧‧‧步驟

Claims (4)

  1. 一種兒茶素之萃取方法，其包含以下步驟：於一第一預定溫度下冷凍一茶菁；切碎經冷凍之該茶菁；將切碎之該茶菁與水混合以獲得一茶液；調整該茶液之PH值至約PH 7.0至約PH 9.0；置入佔該茶菁重量的約0.2重量%至約3重量%且酵素力價為約400,000u/g至約800,000u/g之一果膠分解酵素於經PH值調整之該茶液中，於約30℃至約60℃下進行一發酵處理約1小時至約3小時；以及過濾經該發酵處理過之該茶液以獲得一萃取液。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之萃取方法，其中該第一預定溫度係約-18℃。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之萃取方法，其係利用一切碎機於約2500rpm至約3500rpm的轉速下進行該切碎步驟約3分鐘至約5分鐘。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之萃取方法，其中經切碎之該茶菁的大小為約1mm2至約10mm2。
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