微波浸提乌龙茶浓缩液中试研究

皮小弟，罗龙新，陈忠正，解新安，林晓蓉，张凤霞，李 斌，*

(1.华南农业大学食品学院，广东广州510642;2.深圳市深宝实业股份有限公司，广东深圳518020)

微波浸提乌龙茶浓缩液中试研究

皮小弟1，罗龙新2，陈忠正1，解新安1，林晓蓉1，张凤霞1，李 斌1，*

(1.华南农业大学食品学院，广东广州510642;2.深圳市深宝实业股份有限公司，广东深圳518020)

以乌龙茶为材料，采用自主研制的50L微波萃取罐，通过超滤与反渗透制取乌龙茶浓缩液，以水浴浸提为对照，研究微波与水浴浸提乌龙茶浓缩汁的效果。结果表明，在1∶35的相同茶水比下，微波(2kW)浸提液的主要内含物成分、超滤液内含物保留率以及浓缩液得率等均高于水浴浸提液及其浓缩液，且浸提时间由水浸提过程的30min缩短为微波浸提过程的8min，而能耗仅为水浴的40%;正交试验获得的微波浸提优化方案为:茶水比1∶15，微波功率2kW，浸提8min。

乌龙茶，微波，浸提，中试

茶叶［1］(Camellia sinensis(L.)O.Kuntze)起源于中国，是世界三大无酒精饮料之一，其不仅具有提神醒脑、清热解暑、生津止渴、止痢除湿等功能作用，还对辐射病、心脑血管病、癌症等现代疾病具有一定的药理功效［2］，被誉为“二十一世纪的健康饮料”。长期以来，人们习惯采用沸水冲泡、慢斟细饮的饮茶方式。然而伴随着生活水平的提高、生活节奏的加快，20世纪80年代以来，茶饮料异军突起，成为继水和碳酸饮料之后的又一主要饮料种类。茶浓缩液由茶叶浸提液经超滤和反渗透工艺加工而成，目前生产上一般采用热水浸提，耗时长，茶叶有效物质浸出率低。微波技术作为21世纪食品加工高新技术之一，在植物饮料及中草药萃取中，显示出浸提率高，浸提时间短的优势［3－5］。本研究以铁观音乌龙茶为原料，研究中试条件下微波浸提对乌龙茶浓缩液品质的影响。通过对比分析微波与水浴浸提对乌龙茶浓缩液茶多酚、咖啡碱、游离氨基酸和水浸出物总量等主要内含物浸出的影响，结合感官审评，探讨微波浸提技术在乌龙茶浓缩液加工中应用的可能性，为提高茶饮料品质，改进传统茶饮料加工工艺提供新的技术方法。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

铁观音乌龙茶 深圳市深宝华城科技股份有限公司提供;谷氨酸、咖啡碱标准品 Sigma公司;氯化亚锡、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、硫酸亚铁、酒石酸钾钠、盐酸 广州化学试剂厂;浓硫酸 天津恒兴化学试剂厂;水合茚三酮 上海伯奥生物科技有限公司。

KL－2D－8CQ 50L微波萃取仪 与广州市凯棱工业用微波设备有限公司联合研制;超滤－反渗透设备(超滤系统:陶瓷膜，1nm～0.1μm;反渗透系统:海德能芳香族聚酰胺复合RO膜，单只脱盐率为99%)深圳市深宝华城科技股份有限公司提供。

表2 乌龙茶汤感官审评表Table 2 The sensory evaluation of oolong tea extraction

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程 茶叶→浸提→超滤→反渗透浓缩→浓缩液

1.2.2 操作技术 准确称取一定量的乌龙茶样，量取一定体积的100℃去离子水，加入微波萃取中试罐中，设定微波功率和时间浸提;经200目纱布滤除茶渣，冷却至25℃，导入超滤前贮液罐中;固定0.15MPa超滤压力陶瓷膜进行超滤，当超滤压力降至0.05MPa时，结束超滤;以海德能芳香族聚酰胺复合RO膜进行反渗透浓缩，调节膜进口压力1.5MPa，出口压力1.35MPa，待浓缩压力下降至0.5MPa，结束浓缩，得乌龙茶浓缩液。

1.2.3 比较实验 微波浸提:茶水比1∶35，微波功率2kW，浸提8min;水浴浸提:茶水比1∶35，水浴100℃，浸提30min。

1.2.4 微波浸提正交试验 在单因素实验基础上，采用L9(34)正交试验设计，按1.2.2制备茶浓缩液，研究微波中试浸提不同因素对乌龙茶浓缩液品质的影响。表1为正交试验因素水平表。

表1 微波中试浸提乌龙茶浓缩汁L9(34)正交试验因素及水平Table 1 L9(34)Orthogonal test on microwave extraction of oolong tea

1.2.5 理化成分测定方法 茶多酚:GB/T21733－2008《茶饮料》附录A－《茶饮料中茶多酚的检测方法》;咖啡碱:GB/T8312－2002《茶咖啡碱测定》;游离氨基酸:GB/T8314－2002《茶游离氨基酸总量测定》;水浸出物总量:SN/T 0920－2000《进出口茶叶水浸出物测定方法》;茶液浓度:数显手持糖度计测定;茶液透光率:分光光度法测定720nm处透光率。各测定指标均重复2次以上。

1.2.6 茶感官审评 按照季玉琴［6］审评方法，结合深宝华城科技股份有限公司对茶提取液及茶浓缩液审评的方法，制定评分表(见表2)，由茶叶审评专家进行感官审评。

1.2.7 数据分析

物质浸出含量(%)=茶液中该物质的浓度(mg/kg)×茶液质量(kg)/浸提用茶叶量(g)×1000 ×100%

物质保留率(%)=操作前该物质浸出含量/操作后该物质浸出含量×100%

茶液得率(%)=茶液浓度/100×茶液质量(g)/浸提用茶叶量(g)×100%

采用SAS软件Duncan’S新复极差检验进行多重比较显著性分析。

2 结果与分析

2.1 微波浸提与水浴浸提乌龙茶浓缩液对比研究

2.1.1 乌龙茶浸提液主要内含物含量分析 本研究设定1∶35的相同茶水比，分析比较了微波与水浴浸提乌龙茶中主要内含物浸出量的差异，结果如图1～图2所示。

图1 微波与水浴浸提乌龙茶茶多酚/水浸出物含量Fig.1 Percentage of oolong tea polyphenols and water extracts content extracted by microwave and water bath

由图1～图2可知，在1∶35相同茶水比条件下，微波浸提8min的乌龙茶提取液主要内含物浸出量大于水浴100℃浸提30min的含量，茶多酚浸出量提高6.88%、游离氨基酸提高 9.27%、咖啡碱提高9.38%、水浸出物总量提高5.31%，微波与水浴浸提各内含物的浸出量差异显著(P＜0.01)。从能耗上分析，微波浸提的工效是水浴浸提的3.75倍，而单位能耗仅为水浴的40%。

2.1.2 乌龙茶超滤液内含物保留率分析 将经过微波与水浴浸提的乌龙茶提取液采用陶瓷膜系统进行超滤，分析比较其主要内含物保留率的变化，结果如表3所示。

图2 微波与水浴浸提乌龙茶氨基酸/咖啡碱含量Fig.2 Percentage of oolong tea caffeine and free amino acids content extracted by microwave and water bath

表3 微波与水浴浸提乌龙茶超滤液主要内含物保留率(%)Table 3 Major compounds extracted from oolong tea by microwave and water bath retention rate after ultrafiltration

由表3可知，茶水比为1∶35，微波浸提乌龙茶提取液经超滤后，主要内含物的保留率均高于水浴浸提，茶多酚保留率高2.91%、游离氨基酸保留率高2.83%，咖啡碱保留率高4.31%。

2.1.3 乌龙茶浓缩液得率及感官审评结果 将乌龙茶超滤液通过海德能芳香族聚酰胺复合RO膜系统进行浓缩，比较微波与水浴浸提对乌龙茶浓缩液得率、感官品质及主要内含物含量的影响，结果如表4、图3～图4所示。

表4 微波与水浴浸提乌龙茶浓度、浓缩液得率及感官审评Table 4 Integrated evaluation of oolong tea extracted by microwave and water bath

由表4及图3～图4可知，微波功率2kW浸提8min相比水浴100℃浸提30min，茶水比1∶35时，茶浸出液浓度高9.09%，茶浓缩液浓度高5.56%，茶浓缩液得率高 6.89%;茶浓缩液中茶多酚含量高20.55%，咖啡碱含量高8.25%，游离氨基酸含量高19.33%，水浸出物总量高20.43%;两者的审评结果相当，结果表明，感官品质没有明显差异，但理化品质和能耗等则微波萃取明显优于水浴萃取。

2.2 中试微波浸提乌龙茶浓缩液正交试验结果

本研究在单因素实验基础上，确定了50L微波浸提时间、功率及茶水比的适宜水平值，采用L9(34)正实试验设计，测得不同处理的乌龙茶提取液主要内含物浸出率，结果如表5所示。浓缩液的感官审评及得分见表6。

图3 微波与水浴浸提茶浓缩液茶多酚/水浸出物含量Fig.3 Comparison of polyphenols and water extracts content in concentrated oolong tea extracted by microwave and water bath

图4 微波与水浴浸提茶浓缩液咖啡碱/氨基酸含量Fig.4 Comparison of caffeine and free amino acids in concentrated oolong tea extracted by microwave and water bath

由表5的极差分析可知，茶水比是影响浸提的最主要因素，浸提时间和浸提功率次之。综合不同因素浸出率的变化，得到浸提优化方案为:微波萃取时间8min，微波萃取功率2kW，茶水比1∶35。由表6可知，1∶15茶水比的浓缩液感官审评结果均较好，得分均达91分以上，且第8个处理的得分最高，达92.4分。以此浓缩液审评结果，结合生产能耗及工效得出:茶水比1∶15、微波功率2kW，浸提8min所得乌龙茶浓缩液品质较佳。

2.3 中试微波浸提乌龙茶浓缩液优化组合验证

将浸提优化方案:微波萃取时间8min，微波萃取功率2kW，茶水比1∶35同浓缩优化方案:微波浸提时间8min，微波浸提功率2kW，茶水比1∶15进行比较，寻求最优组合，结果见表7。

表5 中试微波浸提乌龙茶浓缩液正交试验浸提结果Table 5 Orthogonal test on the extraction of concentrated oolong tea extract by microwave

表6 乌龙茶浓缩液感官评定结果Table 6 The results of the sensory evaluation of oolong tea concentrated extraction

表7 微波浸提乌龙茶浓缩汁优化实验验证结果Table 7 Validation test on the extraction of concentrated oolong tea by microwave

由表7可知，微波功率2kW、浸提8min，1∶15茶水比较之1∶35茶水比所得的乌龙茶浓缩液感官品质稍好，茶浓缩汁浓度提高57.89%，而浓缩液得率则低34.77%。结合浓缩过程中的能耗等综合因素分析，本研究初步认为，茶水比1∶15、微波功率2kW，浸提8min是该微波浸提设备联机超滤和反渗透膜系统后较好的乌龙茶浓缩液制备的工艺参数。

3 结论

本研究通过单因素和正交试验得到最佳微波浸提工艺条件为茶水比1∶15、微波功率2kW、浸提时间8min，在此工艺条件下，乌龙茶茶多酚浸出率为61.80%，咖啡碱浸出率为65.00%，游离氨基酸总量浸出率为61.50%，水浸出物总量浸出率为69.22%;此条件下乌龙茶浸提液主要内含物含量及感官品质能达到100℃水浴浸提30min的浓缩效果，工效为其3.75倍，单位能耗仅为40%。

在小试基础上放大250～750倍的中试实验结果和小试实验结果基本一致，验证了微波浸提工艺放大实验在技术上是可行的，可以进一步扩大成工业实验和生产。

［1］陈宗懋.中国茶叶大辞典［M］.北京:中国轻工业出版社，2000.

［2］陈宗懋.茶与健康专题(八)茶叶抗癌的效果_过去_现在和将来［J］.中国茶叶，2009(11):4－7.

［3］宁井铭，周天山，方世辉，等.绿茶饮料浸提工艺研究［J］.中国茶叶加工，2004(1):22－28.

［4］杨文杰，黄惠华，张晨，等.茶饮料浸提工艺的微波辅助萃取(MAE)应用研究［J］.食品研究与开发，2005(5):55－59.

［5］杨晓萍，倪德江，郭大勇，等.微波萃取茶叶有效成分的研究［J］.华中农业大学学报，2003(5):505－507.

［6］季玉琴.液态茶饮料的审评方法［J］.茶叶通报，1997，19 (1):30－31.

Pilot study of the application of microwave technology on oolong tea concentrated extraction

PI Xiao－di1，LUO Long－xin2，CHEN Zhong－zheng1，XIE Xin－an1，LIN Xiao－rong1，ZHANG Feng－xia1，LI Bin1，*
(1.College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China; 2.Shenzhen Shenbao Industrial Co.，Ltd.，Shenzhen 518020，China)

The application of microwave extraction technology on oolong tea concentrating process was studied. Oolong tea leaves were extracted with a 50－liter microwave extraction plot which was self－designed and manufactured.The extraction was then concentrated with ultra－filtration and reverse osmosis.The efficiency of microwave extraction was 3.75 times higher than traditional water extraction，while its energy consumption was only 40%of the latter.According to the Orthogonal Test，optimal extraction could be reached when tea/water ratio was 1∶15，microwave power was 2kW，and extraction time was 8 minutes.

oolong tea;microwave;extraction;pilot－study

TS272.5+9

B

1002－0306(2012)02－0235－04

2011－09－09 *通讯联系人

皮小弟(1983－)，男，硕士，研究方向:茶叶精深加工。

现代茶叶产业技术体系建设专项;公益性行业(农业)科研专项资助。