茶制品去咖啡因方法的比较研究

《中国食品添加剂》 China Food Additives l999 No ． 1 开发表以后，人们已将此研究拓展到其他几 个方面，其最新结果是非常令人振奋的。 大 鼠实验表 明，菊粉及低 聚果糖 的摄 人 可以显著提高机体对钙、镁等重要矿物元素 的吸收，甚至可以提高骨矿密度，这对防止 骨质疏松将具有极为重要的意义；菊粉 (成 年人)及低聚果糖 (青少年)促进对钙的吸 收这一结论 已得到证实。 菊粉及低聚果糖还可以降低试验动物癌 症前期阵挛性器官损伤 (畸变器官腺 管病 灶)的可能性，因而可以防止发生结肠癌。 值得指出的是，长链菊粉的作用是似乎比低 聚果糖更强。 目前人们正在对此进行更深人 的研 究。 另一个以鹌鹑为研究对象，有关人肠道 菌丛的试验表明，低聚果糖和双歧杆菌对可 能会引起坏死的小肠结肠炎有很好的防护作 用，而小肠结肠炎是非常危险的d,JL易患疾 病，所以我们有理 由确信低聚果糖的促进双 歧杆菌增殖作用对维持人体健康具有重要作 3 食品法规中对菊粉及低聚果糖的认识 有关的食品法规 中对菊粉及低聚果糖 的 认识也发生 了很 大变化 。十年前 ，菊 粉及低 聚果糖是否 属于膳 食 纤 维还 无 定 论 。现 在 ， 虽然欧洲还没有对膳食纤维的法定定义 许 多国家都已同意将菊粉及低聚果糖标注为膳 食 纤 维，有 关 的 食 品法规 也 将 很 快 进 行 修 ’ 改 。 A0AC 果 聚 糖 测 定 方 法 (AOAC International of Fructan M~hod，No．997．08) 的提 出更 将 会大 大 推 进 该 进 程 。 AOAC 的 新方法使得我们可以准确测定食物中菊粉及 低 聚果糖 的含 量 ，也 可 以与依 AOAC原 先 。 提 出的总膳食纤维测定方法得到的结果合并 而得到可以在食品标签上标注的、包括原来 一 的 “总膳 食纤维 ”和 菊粉及低 聚果糖在 内的 真正意义上的总膳食纤维的含量。 4 展望 综上所述，由于其具有 良好的加工特性 及营养特性，菊粉及低聚果糖必将在食品加 工 领域获得 广泛应用 ，开发菊 粉及低聚果糖 、o力b畸7三周， 戋 高 丢 j建 ， 、毛 唤柑7 茶制品去咖啡因方法的比较研究 一 Q 一 L， ．苎 兰苎 倌荣 7 ． 叶勇周军勇朱伯荣 。7 2／／ 一． 一 — 1 f一 (中国农业科学院茶叶研究所 杭州，310008) 茶 叶本 身含有 2～ 4％ 的咖啡 因。由于 咖啡因在水、乙醇等一些溶剂中可溶，因而 在用这些溶剂提取的茶制品中，不可避免含 有部分咖啡因，并且由于浓缩，使茶制品的 咖啡因含量高达 10％，食用后可能产生兴奋 及其不 良反应。一些国家如 日本、美国等对 茶制品的咖啡因含量均有所要求，因此，去 咖啡因已成为多种低咖啡 因 茶制品生产中 的必需步骤。茶制品如速溶茶、粉茶、多酚 一 40 一 类产品、多糖类产品等均为直接食 用的产 品，或用作食 品添加 剂，而去 咖啡 因方法有 多种， 良莠不 齐，在分离效 果、产品安全 性 产品质量、生产效益等方面缺乏系统的 比较研究。因此有必要对各种去咖啡因方法 进行 比较研究 ， 为茶制 品的生 产提供指 导。 1 方法概述 利用茶叶咖啡 因的性 质，可 以将其分 离。常用方法可归为溶剂分离法、沉淀分离 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additiv 1999 No ． 1 法、离子交换树 脂 法、 吸附 法 和酸 洗 脱 法。 以下对各种方法进行阐述。 1．1 溶剂 分离法 茶叶咖啡 因易溶 于稀酸 、含水 乙醇 、三 氯甲烷、二氯甲烷、乙醚等有机溶剂中，具 有一 定脂溶性 。为了将茶 叶咖 啡 因从水相 中 分离，必须使用非水溶的有机溶剂。在上述 试剂 中，三氯甲烷为非水溶试剂，对咖啡因 的溶解度室温下 (25℃ )可达 0．17g／ml，较 其它溶剂高，因而常用三氯甲烷作为直接萃 取茶 叶咖啡 因的有 效溶剂，在 试验和生产中 得到广泛应用。其分离过程如下： 茶 叶一 提取一 过滤一 (溶 剂 回收)一 三氯甲烷萃取一分离=== 缩一茶制品制 备途 径 (溶剂 回收)在水提取 时可省略 。此 方 法简便、效率高，茶制品的咖啡因含量可降 至 1％ 以下 ，但 因为三氯 甲烷具毒性 ，易造 成成品 中残 留，在茶制 品的生产 中将逐步被 淘汰 。 1．2 沉淀分 离法 茶 叶咖啡 因具较强 的稳定 性，不易 氧化 变性 ，一般不与金属离子结合沉淀，也不会 在有机试剂中析出。而茶叶中的其它功能性 成分如茶多酚、蛋白质 ，则易与 Ca¨ 、ZnH、 H等结合沉淀，茶多糖、果胶类、纤维素 类物 质易在丙 酮、 乙醇 中析 出。利用这些性 质，可 以将咖 啡 因与这些成分 分离 ，有效地 起到去咖啡因的效果。其分离步骤如下： 茶 叶一 提 取 一 过 滤一 (溶 剂 回收 )一 浓缩=== ： 调整 静置一离心 一 保留沉淀一 茶制品制备 此种方法操作 简便，去咖啡碱效果好， 但茶叶提取液中有效成分并不能完全沉淀或 析出 ，所 以茶 制品的产率不 高。 1．3 离 子交换树脂法 茶 叶咖 啡因水溶液呈弱碱性 ，即在水溶 液中解离，带有部分正电荷。采用阳离子交 换树脂可将部分咖啡因吸附在树脂上，而茶 叶中的其它大部分物质如多酚呈酸性带负电 荷，糖分呈中性，蛋白质也多呈中性，不会 被阳离子交换树 脂所 吸附，这样可将部分咖 啡因除去，其能力大小视阳离子交换树脂的 种类 而定 。 弱 酸性 阳离 子 交换 树 脂 交 换 量 大，但吸附力不强，易解吸，而强酸性阳离 子交换树脂则吸附力强，受 pH和其它 因素 的影响小，故一般采用强酸性阳离子交换树 脂 。其 分离过程 如下 ： 树 脂一 l N]Ha 浸 泡一 水洗一 lNNaoH 浸 泡一 水洗 一 1NI-I~ 转 型一 水 洗 至 中性 一 装柱 洳 桃 茶叶一 水提一 过滤一 滤液过柱一 茶制品制备 树脂的前处理及再生途径较为繁琐，使 树脂法复杂化，但树脂法无有害试剂残 留， 产品质量较好，且树脂可再生，生产成本 低 。 1．4 吸附法 茶叶咖啡因具多羟基嘌呤环和共轭双键 结 构 ， 易 被 分 子 亲 和 力 较 强 的 物 质 如 一 环状糊精交联聚合 物、活性炭、硅 藻 土、活性粘土、纤维素等物质所吸附。这些 物质为多孔性物质，孔径大小与物质选择性 有 关。茶 叶咖 啡 因的 分 子量 为 202，比单 糖、氨基酸等小分子物质分子量大，但比多 糖 、多酚 、蛋白质的分子量小 ，属于易被吸 附的物质。其分离过程如下： 茶 叶一 水 提 一 过 滤 一 滤 液 过 吸 附 剂 一 茶制 品制取 此方法操作简单，吸附剂可活化再生， 故所需成本低，但选择吸附性不强，易造成 茶叶提取液中其它有效成分被同时吸附的现 象，使产品的产率降低。 1．5 酸洗脱 法 茶叶咖啡因易溶于稀酸中，利用这个性 质 将有机酸 如月桂 酸制成膜 ，覆 盖于活性炭 表 面，可脱 去 80％ 以上 的 咖啡 因。此 方法 — — 41 —— 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food Additives 1999 No．1 集酸脱 与吸附于一身 ，效果 较好 。另外 ，在 分离制备茶多酚时，常用醋酸乙酯作为纯化 试剂，但同时溶解了部分咖啡因，如运用柠 檬 酸 溶液 可 将醋 酸 乙酯 中的咖 啡 因 洗 脱 下 来 。其操作 流程 如下 ： 茶叶一水提一过滤一滤液< 竺 兰 酸洗脱一茶多酚制取 酸洗脱法分离效果较好，操作简单，但 洗脱试剂回收困难，易造成污染和浪费。 2 效果比较 以上所述的去咖啡因方法，其分离效果 如表 1所 示 。 表 1 去咖啡因方法的分离效果 表 1表 明，吸附剂去 咖啡 因能力 强 ，溶 剂法次之，酸洗法较差，但生产上不能单从 分离效果上考虑。操作复杂性、成本高低、 产品所得率等都是需要考虑的因素。从复杂 程度上 比较，阳离子交换树脂较复杂，吸附 试剂消耗上考虑成本，溶剂法试剂 消耗大， 并需要防腐、密闭型设备，其它方法则不需 要 。产品所得率则需要 根据所生产茶 制 品的 种类而定。不同去咖啡因方法受到不同茶制 品制 备方 法的制 约，如柠檬 酸水洗 法只适合 茶多 酚生产 ；溶 剂析出法只适合多糖 类产品 的生产。尽管其得率不高，但价值高，故也 是 生产中常用 的方法 。其它方法 比较，吸附 法得率较低，溶剂法得率较高。所以选择何 种方 法，只能综合而定 ，不可一刀切 。 从发展趋势上看，一种新型去咖啡因方 法将替代以上所述的各种方法，即 CO，超 临界流体萃取法。由于 CO，无污染，安 全 性好 ，在超临界状态 下不 仅可溶 出茶叶 中的 咖啡因，并使茶叶香气、茶叶其它化学成分 得以保持，生产的茶制品品质极佳。60℃ 250 Pa可从 茶 叶 中去 咖 啡因，6O℃ l10 Pa 可 从茶叶提取液 中去咖啡 因。由于 此种方法 设备昂贵，技术要求高，尚未能得到普及， 但 它的无污染性 ，高品质产 品决定 了它具有 ～ 韦成促葛文津 c；}7 (中国中医研究院西苑医院 北京，100091) 人体缺钙 日益受到人们的关注，我们选 用了中医药常用富钙牡蛎，经过特殊加工制 成无味 用于人馇苎 与实验 究，简 述如下 ： ． — — 42 —— 1 人体试食试验 1．1 试食者选择标 准 1．1．1 诊断标准：参 考 《疾 病诊 治 大典》 (姚希贤主编)诊断为高血压、冠心病、心 维普资讯 http://www.cqvip.com