咖啡果皮茶冲泡条件研究

孙岳，周地娇，何飞飞，黄家雄，吕玉兰，周皓，蔡乐

（1.云南大学化学科学与工程学院，云南 昆明 650091；2.云南大学农学院，云南 昆明 650091；3.云南省农业科学研究院热带亚热带经济作物研究所，云南 保山 678000）

咖啡作为世界三大饮料之一，在我国云南、广西、广东以及海南等地区广泛种植， 总面积超过12 万公顷，而按干物质计，咖啡果皮占30%～40%，鲜果加工过程中每年要产果皮20 多万吨[1]。 通常，果皮被认为是咖啡制造过程的副产品，传统用作燃料、堆肥、饲料等[2-7]，利用价值相对较低，甚至会带来环境污染等问题[8]。 近年来，咖啡果皮这一庞大资源正逐渐引起关注，越来越多高利用度的方式被挖掘出来，果皮茶的开发可以充分利用咖啡果皮资源[9-12]。绿原酸作为咖啡的主要风味物质之一，具有抗菌、抗病毒、降血脂和清除自由基等作用[13]。 但目前的研究工作多是对其制备工艺的研究[14-15]，对咖啡果皮茶饮冲泡条件的系统优化研究还未见报道，因此，本文综合参考类似饮品的冲泡条件，从冲泡温度、冲泡时间、料水比以及冲泡次数4 个因素出发[16-20]，以高效液相色谱（high performance liquid chromatography,HPLC）测定绿原酸溶出量为依据，优化咖啡果皮茶的最佳冲泡条件，并与咖啡豆进行对比分析及综合品鉴，为咖啡果皮茶饮的开发及应用提供指导与理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

咖啡果皮茶、烘焙咖啡、生咖啡豆：云南景兰热作科技有限责任公司；甲醇（分析纯）、甲醇（优级纯）、乙腈（优级纯）：四川西陇化工有限公司；绿原酸标准品（优级纯）、磷酸（分析纯）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；纯水：云南大学化学科学与工程学院分析化学实验室自制。

1.2 仪器与设备

AgilentEC-C18柱（150 mm × 4.6 mm，4 μm）、高效液相色谱仪（Agilent 1260）：美国Agilent 公司；恒温水浴锅（HH-2）： 力辰科技股份有限公司； 恒温干燥箱（DHP-9272）：上海一恒科技有限公司；电子分析天平（FA2104）： 上海恒平科学仪器； 高速粉碎机（DKC11）：东莞市大康机械设备有限公司；超声波清洗仪（AS10200）：华瑞博远公司。

1.3 试验与方法

1.3.1 冲泡条件优化

采用单因素试验， 对咖啡果皮茶冲泡工艺从冲泡温度、冲泡时间、料水比以及冲泡次数4 个方面进行优化。 首先将咖啡果皮茶置于研钵中进行研磨，过24 目筛（中国药典2015 版通则标准），50 ℃下烘干30 min，作为试验样品，密封保存备用。

1.3.1.1 冲泡温度

准确称量4 份（1.000 0±0.000 9）g 样品，置于30 mL锥形瓶中， 分别浸没于预设温度为90.0、80.0、70.0、60.0 ℃的水浴中，以料水比为1∶30（g/mL）用不同温度下的热水30.0 mL 冲泡样品6.0 min 后，取相应温度的热水补齐30 mL，以定量滤纸过滤，从中取2 mL 滤液用0.22 μm 滤膜过滤并置于色谱进样瓶中待测。

1.3.1.2 冲泡时间

准确称量11 份（1.000 0±0.000 9）g 样品，置于30 mL锥形瓶并浸没于温度为90 ℃的恒温水浴中，以料水比为1∶30（g/mL）分别用30 mL 温度为90 ℃的热水进行冲泡， 分别冲泡0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0 min，取90 ℃热水补齐30 mL，以定量滤纸过滤，从中取2 mL 滤液用0.22 μm 滤膜过滤并置于色谱进样瓶中待测。

1.3.1.3 料水比

准确称量5 份（1.000 0±0.000 9）g 样品， 置于200 mL 锥形瓶并浸没于温度为90 ℃的恒温水浴中，分别取不同体积的90.0 ℃热水使料水比分别为1∶20、1∶40、1∶80、1∶120、1∶160（g/mL）进行冲泡，9.0 min 后，取90 ℃热水补齐30 mL，以定量滤纸过滤，从中取2 mL 滤液用0.22 μm 滤膜过滤并置于色谱进样瓶中待测。

1.3.1.4 冲泡次数

准确称量（1.000 0±0.000 9）g 的样品，置于200 mL锥形瓶并浸没于温度为90 ℃的恒温水浴中， 以料水比为1∶120（g/mL）冲泡9.0 min 后，用90 ℃热水补齐120 mL，以定量滤纸过滤，从中取2 mL 滤液用0.22 μm滤膜过滤并置于色谱进样瓶中待测。 重复上述操作，分别得到第2 次、第3 次、第4 次和第5 次待测样。

1.3.2 绿原酸溶出量测定

1.3.2.1 色谱条件

流动相：乙腈-0.4%磷酸；梯度洗脱：0～40.0 min，5%～100%乙腈；柱温：35 ℃；检测波长：375 nm；总流速：1 mL/min；进样量：10.0 μL。

1.3.2.2 标准液配制

用分析天平精密称取绿原酸标准品的质量为1.0 mg，用50%甲醇完全溶解，定容至25 mL 容量瓶中，即得40.0 μg/mL 绿原酸标准溶液。10 ℃下避光保存。

1.3.2.3 标准曲线的建立

按1.3.2.1 的色谱条件进样，分别测定绿原酸质量为0.04、0.20、0.24、0.28、0.36、0.40、0.80 μg 时的峰面积，每个进样浓度重复进样5 次，以进样量-峰面积绘制工作曲线。

1.3.2.4 加标回收率试验

取上述40.0 μg/mL 绿原酸标准溶液，向其中加入一定量绿原酸标准品， 以同样的HPLC 测定条件重复测定5 次，计算加标回收率。

1.3.3 咖啡果皮茶、烘焙咖啡及生咖啡豆对比分析

准确称取（1.000 0±0.000 9）g 的咖啡果皮茶、烘焙咖啡粉及生咖啡豆样品各1 份， 采用优化后的冲泡条件进行冲泡，并通过HPLC 分析绿原酸溶出量。

1.3.4 感官品评

参考国标GB/T 23776—2018《茶叶感官审评方法》，以汤色、气味、滋味为评价指标。请10 位评审人员对咖啡果皮茶进行评审打分，同时与烘焙咖啡、生咖啡豆的冲泡饮品进行比较。

2 结果与分析

2.1 标准曲线

测定结果如表1 所示。

表1 建立标准曲线所得测定结果Table 1 The results of standard curve

以绿原酸的进样量（μg）为横坐标x，相应的峰面积为纵坐标y ，线性拟合得到线性回归方程y =9 864.2x-18.049，R=0.999 9，即标准工作曲线，如图1所示。 平均加标回收率为102.0%，结果表明本方法回收率良好，方法可靠。

图1 标准工作曲线Fig.1 The standard curve

2.2 冲泡温度对于咖啡果皮茶中绿原酸溶出量的影响

以冲泡温度作为单一变量探究最佳冲泡条件，绿原酸溶出量检测结果如表2 所示。

表2 不同冲泡温度下咖啡果皮茶冲泡液中绿原酸溶出量检测结果Table 2 The chlorogenic acid concentrations in coffee pericarp tea at different brewing temperatures

测定结果显示，绿原酸溶出量随冲泡温度的升高而逐渐上升，且在80 ℃～90 ℃区间急剧增长，因此确定90 ℃为最佳冲泡温度。此结果与绿原酸在热水中溶解度较大相吻合，也与实际生活中人们通常选取沸水进行泡茶的习惯一致。

2.3 冲泡时间对于咖啡果皮茶中绿原酸溶出量的影响

以冲泡时间作为单一变量探究最佳冲泡条件，绿原酸溶出量检测结果如表3 所示。 以绿原酸溶出量C（μg/mL）为纵坐标，以冲泡时间t（min）为横坐标作图，如图2 所示。

表3 不同冲泡时间下咖啡果皮茶冲泡液中绿原酸溶出量检测结果Table 3 The chlorogenic acid concentrations in coffee pericarp tea with different brewing time

图2 咖啡果皮茶中绿原酸溶出量随冲泡时间的变化趋势图Fig.2 The chart of chlorogenic acid concentrations in coffee pericarp tea with different brewing time

结果显示，绿原酸溶出量在0.5 min～8 min 阶段内呈逐渐上升趋势，8 min～10 min 趋于平缓，因此选取9min为最佳冲泡时间。

2.4 料水比对于咖啡果皮茶中绿原酸溶出量的影响

以料水比作为单一变量探究最佳冲泡条件，绿原酸溶出量检测结果如表4 所示。

表4 不同料水比下咖啡果皮茶冲泡液中绿原酸溶出量检测结果Table 4 The chlorogenic acid concentration in coffee pericarp tea at different ratios of material to water

结果显示，绿原酸的总溶出量在不同料水比下差别不大，基本维持在一个相对稳定的范围内，说明料水比对于咖啡果皮茶中绿原酸的总溶出量的影响不明显。料水比为1∶120（g/mL）时，样品滤液中绿原酸总溶出量相对较高，确定1∶120（g/mL）为最佳料水比。

2.5 冲泡次数对于咖啡果皮茶中绿原酸溶出量的影响

以冲泡次数作为单一变量探究最佳冲泡条件，绿原酸溶出量检测结果如表5 所示。

表5 不同冲泡次数下咖啡果皮茶冲泡液中绿原酸溶出量检测结果Table 5 The chlorogenic acid concentrations in coffee pericarp tea in the different brewing times

结果显示，第2 次冲泡之后，几乎不再有可统计的绿原酸溶出量被检出，同时，第1 次冲泡绿原酸溶出量要远高于第2 次， 咖啡果皮茶中绿原酸的提取率可达95%以上。

2.6 不同咖啡产品绿原酸溶出量比对分析

以本试验确定的最佳冲泡工艺，通过同样的试验方法冲泡咖啡果皮茶、烘焙咖啡、生咖啡豆，分别得到其滤液中绿原酸溶出量HPLC 测定结果，见表6。

表6 咖啡果皮茶、烘焙咖啡、生咖啡豆冲泡液中绿原酸溶出量检测结果Table 6 The chlorogenic acid concentrations in brewed coffee pericarp tea，coffee and green coffee bean

结果显示，冲泡生咖啡豆滤液中绿原酸溶出量明显较被烘焙处理的咖啡果皮茶和烘焙咖啡的高，而烘焙咖啡和咖啡果皮茶滤液中绿原酸溶出量较低且相差不大。

2.7 感官评价

最佳冲泡工艺冲泡出来的咖啡果皮茶、 烘焙咖啡、生咖啡豆的感官评价结果见表7。

表7 咖啡果皮茶、烘焙咖啡、生咖啡豆冲泡茶饮的感官评价Table 7 Sensory evaluation of brewed coffee pericrap tea，coffee and green coffee bean

咖啡果皮茶的汤色较烘焙咖啡和生咖啡豆的汤色更明亮清澈；生咖啡豆的气味较差，咖啡果皮茶和烘焙咖啡的气味都带有香气；咖啡果皮茶和生咖啡豆品尝起来略带涩味，烘焙咖啡尝起来醇香浓郁且回味甘甜，烘焙咖啡、咖啡果皮茶的综合评分较生咖啡豆的高，分别为86、84、77 分。 绿原酸溶出量明显较高的生咖啡豆的感官综合评分明显较低，而绿原酸溶出量较低且相差不大的咖啡果皮茶和烘焙咖啡的感官综合评分较高且接近，说明烘焙咖啡和咖啡果皮茶中的绿原酸溶出量并不是越多口感越好，而是适中就好。

3 结论

研究结果表明，以绿原酸溶出量为指标，咖啡果皮茶的最佳冲泡条件为冲泡温度90 ℃、 冲泡时间9 min、料水比1∶120（g/mL）。 其中，冲泡时间对于咖啡果皮茶中绿原酸溶出量的影响最大， 冲泡温度次之。 此外，以绿原酸溶出量为标准，咖啡果皮茶长期冲泡或多次反复冲泡意义不大。 在与同类产品对比品鉴中， 咖啡果皮茶作为咖啡系列衍生产品中的新型产品，绿原酸溶出量与常见咖啡产品差异不大，且具有较好口感以及汤色明亮等特点。

本研究首次对咖啡果皮茶的冲泡工艺进行了系统优化，通过同类产品比对，客观地展示了咖啡果皮茶的特点以及不足，为该新型产品的开发提供了理论指导与数据支撑，充分提高了咖啡果皮的应用价值。