响应面法优化超声波提取极边乌龙茶香料工艺

2021-08-30李红霞朴永革刘友杰李宝志张文龙

茶叶通讯 2021年3期

李红霞，朴永革，刘友杰，李锋*，李宝志，付祺，张文龙

1. 云南瑞升烟草技术（集团）有限公司，云南昆明 650106；

2. 吉林烟草工业有限责任公司，吉林长春 130031

超声波萃取技术因为提取时间短、提取温度低及提取产率高而在天然香料提取领域有广泛应用[1-3]。极边乌龙茶是产自“极边第一城”腾冲的高山有机茶[4]。该茶不但利用了台湾优良的茶树品种（台湾原种青心，又称软枝乌龙）和先进的制茶技术，而且得益于腾冲得天独厚的自然条件，因而具有极高的品质。有文献报道超声波技术提取茶叶中的咖啡因、茶多酚、多糖、黄酮、蛋白质等成分[5-17]，但是，利用超声波提取极边乌龙茶香料及对其香气成分分析研究未见报道。本文以极边乌龙茶香料浸膏提取率为指标，通过响应面优化极边乌龙茶超声波提取最佳工艺，并采用GC-MS对该香料进行成分分析，旨在为极边乌龙茶的开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

1.1.1 材料

极边乌龙茶，市售。

1.1.2 主要仪器设备

CTXNW-100L型组合式循环超声提取装置（北京市弘祥隆超声仪器公司）、Agilent 6890N/5975气相色谱-质谱联用仪（美国安捷伦公司）、BUCHIR-3000型旋转蒸发仪（瑞士BUCHI公司）及自制同时蒸馏萃取装置。

1.2 方法

1.2.1 提取方法

极边乌龙茶茶粉以乙醇为溶剂，按设计条件进行超声波提取，旋转蒸发仪减压蒸馏回收溶剂，浓缩为浸膏。

1.2.2 响应面实验设计

根据资料和单因素试验，采用Design Expert 8.0软件，根据Box-Behnken的中心组合试验设计原理，以超声波功率（A）、提取时间（B）和乙醇体积分数（C）为主要影响因素，每个因素取3个水平，以-1、0和+1编码，以极边乌龙茶香料浸膏样品提取率为响应值，进行三因素三水平响应面工艺优化试验（表1）。

表1 实验因素水平Table 1 Factors and levels of response test

提取率计算公式：极边乌龙茶香料浸膏提取率（%）=极边乌龙茶提取物质量（g）/原料质量（g）×100%。

1.2.3 香气成分测定

色谱条件：TR-5MS，60 m×0.25 mm×0.25µm；载气：氦气（99.999%）；进样量：1 µL；分流比：20∶1；柱流速：恒流1.8 mL/min；程序升温：50℃（1 min）—8℃/min—160℃（2 min）—8℃/min—260℃（15 min）；传输线温度：280℃；进样口温度：250℃。

质谱条件：EI能量：70 eV；离子源温度：230℃；四级杆温度：160℃；溶剂延迟：2 min；扫描离子范围：35 ～ 455 aum；定性分析：采用NIST 08质谱谱库检索；定量分析：采用归一化法。

2 结果与分析

2.1 响应面实验结果

结果见表2。对表2实验数据进行多元回归拟合，得到极边乌龙茶香料浸膏提取率（Y）对超声波功率（A）、提取时间（B）和乙醇体积分数（C）的二次多项回归方程模型为：

表2 实验设计及结果Table 2 Experimental design and results

Y = +53.27+2.72* A+4.91* B+0.86* C+4.25*A* B-0.8* A* C-0.93* B* C-4.57* A2-7.05* B2-3.9* C2。

该二次回归方程方差分析结果和回归方程系数显著性检验结果见表3。3因素交互作用对极边乌龙茶茶香料浸膏提取率的响应面分析结果见图1。

图1 响应面的交互作用及等高线Figure 1 Interaction of response surface and contour lines

由表3可看出，模型极显著（P < 0.01），失拟项不显著（P > 0.05），模型在统计学上有意义；决定系数R2= 0.9880，说明该模型的预测值和实际值拟合度高，该模型可靠，可以预测超声波提取极边乌龙茶的最佳提取条件。因素中一次项A、B是极显著的，C是不显著的，说明超声波功率和提取时间对极边乌龙茶香料浸膏提取率有极显著影响，而乙醇体积分数影响不显著。二次项A2、B2、C2都是极显著的。交互项AB是极显著的，说明这2个因素交互作用对极边乌龙茶香料浸膏提取率有显著影响。

表3 回归方程模型的方差分析结果Table 3 Variance analysis results of the regression equation model

2.2 极边乌龙茶香料浸膏样致香成分

结果见图2和表4。由表4可知，极边乌龙茶香料浸膏的致香成分共鉴定出50种化合物，主要为醇类、酯类、酮类、醛类、杂环及烯烃类化合物。其中主要成分为：吲哚15.099 µg/g（花香）、橙花叔醇11.908 µg/g（花香、果香）、植醇7.253 µg/g（青香）、α-金合欢烯6.734µg/g（青香、花香）、苯乙醇4.899 µg/g（花香、蜜甜香）、香叶醇3.77 3µg/g（花香、清香、甜香）、芳樟醇3.028 µg/g（木香、花香、果香）、茉莉酮2.252 µg/g（花香、清香）、茉莉酸甲酯1.990µg/g（花香、甜香）、二氢芳樟醇1.935 µg/g（果香、清香）、苯乙醛1.830 µg/g（花香、清香）及苯甲醇1.281 µg/g（特殊芳香、甜香）。