響應面法優化武夷巖茶茶膏的制備

孫　輝，何小濱，吳玉瓊，徐曉斌，王淑培，陳宗道，李國平

（武夷學院 烏龍茶產業協同創新中心，福建 武夷山 354300）

響應面法優化武夷巖茶茶膏的制備

孫輝，何小濱，吳玉瓊，徐曉斌，王淑培，陳宗道，李國平

（武夷學院 烏龍茶產業協同創新中心，福建 武夷山 354300）

摘要：為了提高武夷巖茶茶膏得率，以茶膏得率為指標，采用響應面法優化茶膏制備工藝參數。研究武夷巖茶茶膏最佳的二次逆流法浸提工藝條件為固液比（g/mL）1∶21，浸提時間21.0 min，浸提溫度為90℃，茶膏得率為48.68%。此茶膏湯色紅橙明亮，木香淡雅，滋味醇厚，回味清甜。

關鍵詞：武夷巖茶；茶膏；響應面法；得率；逆流法

近年來，隨著人們生活節奏的加快，健康方便的日常消費品的需求也越來越高。茶膏作為茶汁精華的濃縮品，具有化痰消食、清理腸胃和生津的功效，存在很高的品飲和保健價值[1-2]，另外，茶膏具有體積較小、重量較輕，方便攜帶等優點。所以，研究高品質茶膏的制備技術具有積極的實際意義。張萬新等[3]研究表明，現代茶膏通過改進生產工藝，將茶葉原料經除雜、浸提、濃縮、干燥等一系列復雜工序精制而成。Lu C H[4]，陳繼偉[5]等人的研究發現，茶膏中多種活性多酚類氧化產物能有效抑制巨噬細胞中脂多糖誘導產生NO及可以抑制低密度脂蛋白(LDL)的氧化作用。現代醫學也證明茶膏中多種活性多酚類氧化產物具有較強清除自由基抑制脂質氧化作用[6-8]、抗氧化、抗誘導突變、抗癌變等作用[9-12]。故本研究以武夷山豐富、低廉的武夷巖茶下腳料作為原料，通過響應面法優化武夷巖茶茶膏的制作工藝[13-14]，為武夷巖茶茶膏的開發利用提供一定的理論依據。茶膏可以保留茶葉自身營養價值，既可以做直接消費品，還可以當作原料制成其它茶產品，為當地創造經濟價值，為大眾提供方便實用的茶制品。

1　材料與設備

1.1主要材料

L-谷氨酸 （上海展云化工有限公司）；95%乙醇（上海展云化工有限公司）；茚三酮（國藥集團化學試劑有限公司）；武夷巖茶（粗老葉片，自制）其他所有試劑均為分析純。

1.2主要設備

UV3200PC型紫外可見分光光度計 （上海美譜達儀器有限公司）；AR224CN型分析天平 （奧豪斯儀器有限公司制造）；手動凱氏定氮儀（實驗室組裝）；RE-2000A型真空旋轉蒸發儀 （上海亞榮生化儀器廠）；FZ102型微型植物粉碎機（天津市泰斯特儀器公司）；HH-4型數顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司）。

2　試驗方法

武夷巖茶下腳料及粗老葉為原料→粉碎 （過40目篩）→浸提→減壓抽濾(重復3次)→旋轉蒸發→干燥→成品。

2.1單因素試驗

采用二次逆流法，考察浸提溫度、浸提時間、固液比對茶膏得率的影響。

2.2中心組合試驗

結合單因素試驗結果，采用Box-Benhnken中心組合試驗設計方法，研究3個因素（浸提溫度、浸提時間、固液比）對武夷巖茶茶膏得率的影響，以武夷巖茶茶膏得率為響應值設計響應面試驗，因素和水平取值見表1。

表1　響應面分析的因素水平編碼表

2.3數據分析

每組試驗均重復3次取平均值，中心組合實驗采用Design Expert 7.0.1.0進行數據分析。

2.4相關分析

2.4.1茶膏得率的測定

稱重法測定，計算公式參照：式中：m0為試樣的原始質量 （g）；m1為濃縮后的試樣質量（g）。

2.4.2茶膏感官分析

2.4.2.1接受性檢驗[16]

隨機選擇10名品評員（5男5女），對處于相同溫度環境的樣品進行品評，樣品采用三位數隨機編碼，品評員采用7點快感標度進行評分，并將相應的樣品編碼寫在相應的位置，以得到最佳飲用濃度。

2.4.2.2質地剖面描述分析

邀請10名品評員組成感官評定小組，評定在感官實驗室內進行。在實驗前，對品評員進行針對性的訓練以弄清茶膏各種感官特性指標的含義和參照物的刻度點。樣品采用隨機的三位數編碼并按隨機順序分發，品評員通過將樣品與參照物進行比較，按照0 到10（0=強度最小，10=強度最大）的得分對武夷巖茶冬片茶膏的感官特性指標進行打分。

表2　感官特性評定各指標含義表

3　結果與討論

3.1單因素試驗

3.1.1浸提溫度對武夷巖茶茶膏得率的影響

從圖1中的a圖可以看出，剛開始茶膏的得率隨著浸提溫度的升高而增大，當浸提溫度達到90℃時其得率出現略微的下降。可能是剛開始由于分子的擴散速度隨著溫度的升高而加快，當達到一定溫度時，分子的運動速度接近極限且部分水溶性和揮發性物質隨溫度的升高而加快散失，從而影響其得率。因此，選擇90℃作為浸提溫度。

3.1.2固液比對武夷巖茶茶膏得率的影響

從圖b可以看出，武夷巖茶茶膏得率隨著固液比的增大而增大，但當固液比達到1∶20時，隨著固液比的變化其得率上升幅度不明顯，考慮到能源及成本問題，故選擇固液比為1∶20作為固液比。

3.1.3浸提時間對武夷巖茶茶膏得率的影響

從圖c可以看出，浸提時間對武夷巖茶茶膏的得率影響較小，當浸提時間達到20 min時，隨著浸提時間的增加茶膏得率變化較小，當浸提時間達到25 min時，其得率開始出現略微的下降，可能是因為隨著浸提時間的延長，其可溶性物質和易揮發性物質的散失所致，所以選擇浸提時間為20 min。

圖1浸提溫度(a)、固液比(b)、浸提時間(c)對武夷巖茶茶膏得率的影響

3.2響應面法確定武夷巖茶茶膏的最佳浸提條件

3.2.1武夷巖茶茶膏浸提條件的優化

根據Box-Behnken Design的中心組合設計原理，設計了3因素3水平的響應面分析試驗，浸提溫度X1、浸提時間X2、固液比X3為自變量，以浸提液中武夷巖茶茶膏得率作為響應值，試驗設計及結果見表3。

表3　中心組合設計表及試驗結果

利用Design-Expert軟件對表2試驗數據進行二次多項回歸擬合，獲得浸提溫度X1、浸提時間X2、固液比X3關系的二次多項式回歸方程為：

Y=48.24+0.81X1+0.55X2+0.703-0.31X1X2-0.011X1X3-0.074X2X3-0.28X12-0.57X22-1.98 X32(1)

由表3分析結果看出模型與實際情況擬合較好（R2=0.884 8），因此能較好的反映反應體系茶膏得率的變化，可用于實際反應情況預測。Design-Expert軟件分析表明各因素對武夷巖茶茶膏得率的影響順序為浸提溫度＞固液比＞浸提時間。

表4　回歸方程方差分析表

通過回歸方程所作的響應面曲面圖，如圖2所示。浸提時間和浸提溫度對反應體系中武夷巖茶茶膏得率交互作用響應面如圖2的a，二者之間的交互作用較小。當浸提時間一定時，隨著浸提溫度的升高，其茶膏得率也提高，這一現象與分子擴散運動有關。當浸提時間20 min時，浸提溫度80～90℃時茶膏得率較高。

固液比和浸提溫度對茶膏得率作用響應面如圖2 的b，二者之間的交互作用較大，當浸提溫度一定時，所選浸提時間范圍內茶膏得率隨固液比的升高先增加后降低，這一現象與茶葉水浸出物浸出效率的反應動力學有關。當浸提溫度90℃時，固液比為1∶15～1∶20時茶膏得率較高。

浸提時間和固液比對茶膏得率交互作用響應面如圖2的c，二者之間的交互性較大。從圖中可得知，當固液比一定時，所選浸提溫度范圍內茶膏得率隨浸提時間的延長先增加后減少，這一現象與可溶性和易揮發性物質的流失有關。當固液比為1∶20時，浸提時間為15～20 min時茶膏得率較大。

圖2　武夷巖茶茶膏浸提條件響應面圖

對回歸模型進行數學分析，計算得到極大響應值和對應的因素條件為：茶膏得率Y為48.76%，浸提溫度X1為90℃、浸提時間X2為21.1 min、固液比X3為1∶21。

3.2.2驗證實驗

采用上述工藝條件進行實際操作，測得茶膏得率為48.68%（三次平均值），與理論值（48.76%）無顯著差別，說明響應面法優化得到的工藝條件參數準確可靠。

3.3武夷巖茶茶膏風味描述分析分析

由接受性檢驗得到最佳飲用濃度為0.75 g/mL。按照上述感官評分最佳飲用濃度制成茶湯，采用QDA蜘蛛網點標度法進行質地剖面描述分析，可以看出武夷巖茶茶膏茶湯各項指標評價均良好，明濁度感官評價最優，其中香氣得分相對較低。總體感官特征：湯色紅橙明亮，木香淡雅，滋味醇厚，回味清甜。

圖3武夷巖茶茶膏茶湯QDA圖

4　結論

響應面方法優化武夷巖茶茶膏的最佳工藝條件為固液比1:21，浸提時間20.0 min，浸提溫度為90.0℃，此條件下武夷巖茶茶膏得率48.68%。茶膏具有湯色紅橙明亮，木香淡雅，滋味醇厚，回味清甜的優良感官品質。茶膏的最佳飲用濃度為0.75 g/mL。

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（責任編輯：葉麗娜）

中圖分類號：TS272.59

文獻標識碼：A

文章編號：1674-2109(2015)12-0032-05

收稿日期：2015-07-07

基金項目：福建省教育廳科技項目B類項目（JB14098）。

作者簡介：孫輝（1986-），女，漢族，助教，主要從事食品化學與營養研究。

Wuyi Rock Tea Cream Response Surface Method to Optimize the Preparation Technology

SUN Hui，HE Xiaobin，WU Yuqiong，XU Xiaobin, WANG Shupei，CHEN Zongdao，LI Guoping

(Center of Co11aborative Innovative Wo1ong Tea Industry,Wuyi University,Wuyishan,Fujian 354300)

Abstract:To enhance the extraction yie1d of Wuyi Rock Tea cream,response surface ana1ysis was app1ied to optimize the conditions of preparation tea cream with the extraction yie1d of tea cream as response.The resu1ts showed that the optimum heat ref1ux extraction for producing Wuyi Rock Tea cream in this study was:temperature for 90℃,materia1 water ratio for 1:21(g/mL),time for 21.0 min.The high yie1d for 48.68%of tea cream was obtained at the above conditions and the concentration of tea were bright1y red and orange,1ight1y woodiness fragrance,me11ow taste and sweet aftertaste.

Key words:Wuyi Rock Tea;cream;response surface method;yie1d;ref1ux extraction