响应面法优化武夷岩茶茶膏的制备

孙　辉，何小滨，吴玉琼，徐晓斌，王淑培，陈宗道，李国平

（武夷学院 乌龙茶产业协同创新中心，福建 武夷山 354300）

响应面法优化武夷岩茶茶膏的制备

孙辉，何小滨，吴玉琼，徐晓斌，王淑培，陈宗道，李国平

（武夷学院 乌龙茶产业协同创新中心，福建 武夷山 354300）

摘要：为了提高武夷岩茶茶膏得率，以茶膏得率为指标，采用响应面法优化茶膏制备工艺参数。研究武夷岩茶茶膏最佳的二次逆流法浸提工艺条件为固液比（g/mL）1∶21，浸提时间21.0 min，浸提温度为90℃，茶膏得率为48.68%。此茶膏汤色红橙明亮，木香淡雅，滋味醇厚，回味清甜。

关键词：武夷岩茶；茶膏；响应面法；得率；逆流法

近年来，随着人们生活节奏的加快，健康方便的日常消费品的需求也越来越高。茶膏作为茶汁精华的浓缩品，具有化痰消食、清理肠胃和生津的功效，存在很高的品饮和保健价值[1-2]，另外，茶膏具有体积较小、重量较轻，方便携带等优点。所以，研究高品质茶膏的制备技术具有积极的实际意义。张万新等[3]研究表明，现代茶膏通过改进生产工艺，将茶叶原料经除杂、浸提、浓缩、干燥等一系列复杂工序精制而成。Lu C H[4]，陈继伟[5]等人的研究发现，茶膏中多种活性多酚类氧化产物能有效抑制巨噬细胞中脂多糖诱导产生NO及可以抑制低密度脂蛋白(LDL)的氧化作用。现代医学也证明茶膏中多种活性多酚类氧化产物具有较强清除自由基抑制脂质氧化作用[6-8]、抗氧化、抗诱导突变、抗癌变等作用[9-12]。故本研究以武夷山丰富、低廉的武夷岩茶下脚料作为原料，通过响应面法优化武夷岩茶茶膏的制作工艺[13-14]，为武夷岩茶茶膏的开发利用提供一定的理论依据。茶膏可以保留茶叶自身营养价值，既可以做直接消费品，还可以当作原料制成其它茶产品，为当地创造经济价值，为大众提供方便实用的茶制品。

1　材料与设备

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（国药集团化学试剂有限公司）；武夷岩茶（粗老叶片，自制）其他所有试剂均为分析纯。

1.2主要设备

UV3200PC型紫外可见分光光度计 （上海美谱达仪器有限公司）；AR224CN型分析天平 （奥豪斯仪器有限公司制造）；手动凯氏定氮仪（实验室组装）；RE-2000A型真空旋转蒸发仪 （上海亚荣生化仪器厂）；FZ102型微型植物粉碎机（天津市泰斯特仪器公司）；HH-4型数显恒温水浴锅（国华电器有限公司）。

2　试验方法

武夷岩茶下脚料及粗老叶为原料→粉碎 （过40目筛）→浸提→减压抽滤(重复3次)→旋转蒸发→干燥→成品。

2.1单因素试验

采用二次逆流法，考察浸提温度、浸提时间、固液比对茶膏得率的影响。

2.2中心组合试验

结合单因素试验结果，采用Box-Benhnken中心组合试验设计方法，研究3个因素（浸提温度、浸提时间、固液比）对武夷岩茶茶膏得率的影响，以武夷岩茶茶膏得率为响应值设计响应面试验，因素和水平取值见表1。

表1　响应面分析的因素水平编码表

2.3数据分析

每组试验均重复3次取平均值，中心组合实验采用Design Expert 7.0.1.0进行数据分析。

2.4相关分析

2.4.1茶膏得率的测定

称重法测定，计算公式参照：式中：m0为试样的原始质量 （g）；m1为浓缩后的试样质量（g）。

2.4.2茶膏感官分析

2.4.2.1接受性检验[16]

随机选择10名品评员（5男5女），对处于相同温度环境的样品进行品评，样品采用三位数随机编码，品评员采用7点快感标度进行评分，并将相应的样品编码写在相应的位置，以得到最佳饮用浓度。

2.4.2.2质地剖面描述分析

邀请10名品评员组成感官评定小组，评定在感官实验室内进行。在实验前，对品评员进行针对性的训练以弄清茶膏各种感官特性指标的含义和参照物的刻度点。样品采用随机的三位数编码并按随机顺序分发，品评员通过将样品与参照物进行比较，按照0 到10（0=强度最小，10=强度最大）的得分对武夷岩茶冬片茶膏的感官特性指标进行打分。

表2　感官特性评定各指标含义表

3　结果与讨论

3.1单因素试验

3.1.1浸提温度对武夷岩茶茶膏得率的影响

从图1中的a图可以看出，刚开始茶膏的得率随着浸提温度的升高而增大，当浸提温度达到90℃时其得率出现略微的下降。可能是刚开始由于分子的扩散速度随着温度的升高而加快，当达到一定温度时，分子的运动速度接近极限且部分水溶性和挥发性物质随温度的升高而加快散失，从而影响其得率。因此，选择90℃作为浸提温度。

3.1.2固液比对武夷岩茶茶膏得率的影响

从图b可以看出，武夷岩茶茶膏得率随着固液比的增大而增大，但当固液比达到1∶20时，随着固液比的变化其得率上升幅度不明显，考虑到能源及成本问题，故选择固液比为1∶20作为固液比。

3.1.3浸提时间对武夷岩茶茶膏得率的影响

从图c可以看出，浸提时间对武夷岩茶茶膏的得率影响较小，当浸提时间达到20 min时，随着浸提时间的增加茶膏得率变化较小，当浸提时间达到25 min时，其得率开始出现略微的下降，可能是因为随着浸提时间的延长，其可溶性物质和易挥发性物质的散失所致，所以选择浸提时间为20 min。

图1浸提温度(a)、固液比(b)、浸提时间(c)对武夷岩茶茶膏得率的影响

3.2响应面法确定武夷岩茶茶膏的最佳浸提条件

3.2.1武夷岩茶茶膏浸提条件的优化

根据Box-Behnken Design的中心组合设计原理，设计了3因素3水平的响应面分析试验，浸提温度X1、浸提时间X2、固液比X3为自变量，以浸提液中武夷岩茶茶膏得率作为响应值，试验设计及结果见表3。

表3　中心组合设计表及试验结果

利用Design-Expert软件对表2试验数据进行二次多项回归拟合，获得浸提温度X1、浸提时间X2、固液比X3关系的二次多项式回归方程为：

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分析结果看出模型与实际情况拟合较好（R2=0.884 8），因此能较好的反映反应体系茶膏得率的变化，可用于实际反应情况预测。Design-Expert软件分析表明各因素对武夷岩茶茶膏得率的影响顺序为浸提温度＞固液比＞浸提时间。

表4　回归方程方差分析表

通过回归方程所作的响应面曲面图，如图2所示。浸提时间和浸提温度对反应体系中武夷岩茶茶膏得率交互作用响应面如图2的a，二者之间的交互作用较小。当浸提时间一定时，随着浸提温度的升高，其茶膏得率也提高，这一现象与分子扩散运动有关。当浸提时间20 min时，浸提温度80～90℃时茶膏得率较高。

固液比和浸提温度对茶膏得率作用响应面如图2 的b，二者之间的交互作用较大，当浸提温度一定时，所选浸提时间范围内茶膏得率随固液比的升高先增加后降低，这一现象与茶叶水浸出物浸出效率的反应动力学有关。当浸提温度90℃时，固液比为1∶15～1∶20时茶膏得率较高。

浸提时间和固液比对茶膏得率交互作用响应面如图2的c，二者之间的交互性较大。从图中可得知，当固液比一定时，所选浸提温度范围内茶膏得率随浸提时间的延长先增加后减少，这一现象与可溶性和易挥发性物质的流失有关。当固液比为1∶20时，浸提时间为15～20 min时茶膏得率较大。

图2　武夷岩茶茶膏浸提条件响应面图

对回归模型进行数学分析，计算得到极大响应值和对应的因素条件为：茶膏得率Y为48.76%，浸提温度X1为90℃、浸提时间X2为21.1 min、固液比X3为1∶21。

3.2.2验证实验

采用上述工艺条件进行实际操作，测得茶膏得率为48.68%（三次平均值），与理论值（48.76%）无显著差别，说明响应面法优化得到的工艺条件参数准确可靠。

3.3武夷岩茶茶膏风味描述分析分析

由接受性检验得到最佳饮用浓度为0.75 g/mL。按照上述感官评分最佳饮用浓度制成茶汤，采用QDA蜘蛛网点标度法进行质地剖面描述分析，可以看出武夷岩茶茶膏茶汤各项指标评价均良好，明浊度感官评价最优，其中香气得分相对较低。总体感官特征：汤色红橙明亮，木香淡雅，滋味醇厚，回味清甜。

图3武夷岩茶茶膏茶汤QDA图

4　结论

响应面方法优化武夷岩茶茶膏的最佳工艺条件为固液比1:21，浸提时间20.0 min，浸提温度为90.0℃，此条件下武夷岩茶茶膏得率48.68%。茶膏具有汤色红橙明亮，木香淡雅，滋味醇厚，回味清甜的优良感官品质。茶膏的最佳饮用浓度为0.75 g/mL。

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（责任编辑：叶丽娜）

中图分类号：TS272.59

文献标识码：A

文章编号：1674-2109(2015)12-0032-05

收稿日期：2015-07-07

基金项目：福建省教育厅科技项目B类项目（JB14098）。

作者简介：孙辉（1986-），女，汉族，助教，主要从事食品化学与营养研究。

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