低咖啡碱速溶茶制备工艺优化

◎ 姚 佳，陈开琴，黄希莲，吴清美，梁 晨

（1.黔南民族师范学院，贵州 都匀 558000；2.贵州省普通高校都匀毛尖茶工程研究中心，贵州 都匀 558000；3.遵义师范学院，贵州 遵义 563006）

咖啡碱又名1,3,7-三甲基黄嘌呤，是一种重要的黄嘌呤碱化合物。咖啡碱作为茶叶中的特征性成分，在茶树中含量较高，具有兴奋神经、利尿、助消化、抗癌等功效[1]，但摄入过量的咖啡碱会对人体产生短期的负面作用，同时具有成瘾性，长期服用中断后，会产生如失眠、烦躁、头痛等一系列综合症状，一些特殊人群如孕妇、儿童、老年人、胃溃疡患者均不能食用[2]。

速溶茶是一种能够迅速溶解于水的固体饮料，以成品茶、半成品茶、茶叶副产物或鲜叶为原料，由于其易溶于热水，制备的速溶茶中往往含有咖啡碱。近年来，低咖啡碱速溶茶的制备技术成为研究热点，常用技术有超临界CO2流体萃取技术、微生物降解、热水脱除、酶法制备、吸附剂吸附等[3-6]，根据咖啡碱与茶多酚易形成络合物的性质，降低茶汤中的咖啡碱含量[7]。本文拟通过加入茶多酚降低咖啡碱的方法制备速溶茶，研制出一种制作低咖啡碱速溶茶的方法，以期能降低成本。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

都匀毛尖（购自于贵州省黔南州境内）；茶多酚 （纯度98%，上海梦荷生物科技有限公司）；咖啡碱标准品（贵州迪大生物科技有限公司）；pH=7.5的磷盐酸缓冲液，碱式乙酸铅溶液（AR），酒石酸亚铁溶液（AR）。

1.2 仪器与设备

Cary 60紫外可见光分光光度计（美国Agilent公司）、GZX-GF-101-2-BS-Ⅱ电热恒温鼓风干燥箱（上海贺德试验设备厂）、SHZ-DⅢ循环式多用真空泵（上海瑞兹仪器设备有限公司）、BSS-110-S电子天平（京赛多斯天平有限公司）、GZX-GF-101-2-BS-Ⅱ电热恒温鼓风干燥箱（上海核德实验设备厂）。

1.3 方法

1.3.1 标准品溶液的配制

称取咖啡碱标准品约0.200 mg，精密称定，置100 mL容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，作母液，准确吸取1 mL母液，加水至10 mL作为标准品溶液（1 mL含咖啡碱0.200 μg）。

1.3.2 供试溶液的准备

称取1 g（精确到0.001 g）研磨捣碎茶样于250 mL 锥形瓶中，加沸蒸馏水80 mL，立即移入沸水浴45 min （每隔10 min摇匀1次），浸提完毕后立即趁热减压过滤，滤液移入100 mL容量瓶中，残留滤液用少量蒸馏水洗涤2～3次，移入上述容量瓶中，冷却后用蒸馏水稀释至刻度。

1.3.3 咖啡碱标准液曲线的绘制

吸取1.3.1标准品溶液0 mL、1.0 mL、2.0 mL、 3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL和6.0 mL分别于25 mL容量瓶中，各加入1.0 mL盐酸，蒸馏水定容，于波长274 nm处测吸光度（A），以吸光度（A）为纵坐标，浓度（c）为横坐标，绘制标准曲线。

1.3.4 咖啡碱脱除率计算

按照2.1.2方法制备供试品溶液，取供试品溶液，计算出样品中咖啡碱的干态质量：

式（1）中：ω-咖啡碱脱除率，%；W1-对照组咖啡碱含量，%；W2-试验组咖啡碱含量，%。

1.3.5 单因素考察

设计4个因素分别为浸提时间（A），浸提温度（B），茶水比（C），茶多酚用量（D），并设计空白对照组，按1.3.4计算咖啡碱脱除率。

（1）浸提时间对咖啡碱脱除率的影响。称取1 g（精确到0.001 g）茶样研磨捣碎，按1.3.2方法，浸提温度80 ℃，茶水比1∶100，茶多酚用量0.5 mg条件下，考察浸提时间分别为15 min、30 min、45 min、60 min、75 min时对咖啡碱脱除率的影响。

（2）浸提温度对咖啡碱脱除率的影响。称取1 g （精确到0.001 g）研磨捣碎，按1.3.2方法，浸提时间45 min，茶水比1∶100，茶多酚含量0.5 mg条件下，考察浸提温度分别为40 ℃、50 ℃ 、60 ℃、70 ℃、 80 ℃时对咖啡碱脱除率的影响。

（3）茶水比对咖啡碱脱除率的影响。称取1 g（精确到0.001 g）研磨捣碎，按1.3.2方法，考察浸提时间45 min，浸提温度80 ℃，茶多酚用量0.5 mg条件下，茶水比分别为1∶25、1∶50、1∶100、1∶150、1∶200时对咖啡碱脱除率的影响。

（4）茶多酚用量对咖啡碱脱除率的影响。考察浸提时间45 min，浸提温度60 ℃，茶水比1∶150，在此条件下，设计茶多酚用量0.1 mg、0.3 mg、0.5 mg、0.7 mg、1.0 mg对咖啡碱脱除率的影响。

2 结果与分析

2.1 咖啡碱标准曲线

如图1，测得标准曲线方程为A=0.517 9c+0.101 7，R2=0.999 6，结果表明，在0～1.2 μg·mL-1范围内线性关系良好。

图1 咖啡碱标准曲线图

2.2 单因素结果与分析

由图2可知，浸提时间为45 min时，咖啡碱脱除率为25.29%；由图3可知，浸提温度为70 ℃时，咖啡碱的脱除率为29.25%，；由图4可知，茶水比为1∶150时，咖啡碱的脱除率为30.75%，；由图5可知，茶多酚的用量为0.7 mg时，咖啡碱的脱除率为40.60%。因此，选取浸提时间45 min，浸提温度70 ℃，茶水比1∶150，茶多酚的用量0.7 mg为最佳条件。

图2 浸提时间对咖啡碱脱除率的影响图

图3 浸提温度对咖啡碱脱除率的影响图

图4 料液比对咖啡碱脱除率的影响图

图5 茶多酚用量对咖啡碱脱除率的影响图

2.3 正交试验设计及结果

2.3.1 正交试验设计

在单因素试验的基础上采用L9（34）正交试验表，提取时间（A）、提取温度（B）、料液比（C）、茶多酚用量（D）4个因素，每个因素设3个水平，见表1。

表1 正交试验因素水平表

2.3.2 正交试验结果与方差分析

取每份质量为1 g的茶叶样品9份，按正交设计表所列条件，1.3.2方法提取，按1.3.4方法计算速溶茶中咖啡碱脱除率，正交试验相关结果见表2。从表2正交试验结果分析可知，影响速溶茶中咖啡碱的因素依次为茶多酚用量＞浸提时间＞浸提温度＞茶水比。试验的最优组合为A1B3C3D3，即浸提时间30 min，浸提温度80 ℃，茶水比1∶200，茶多酚用量0.7 mg。

表2 正交试验结果表

方差分析见表3。由正交试验结果的方差分析可知，茶多酚用量对降低咖啡碱脱除率的差异性显著。

表3 咖啡碱脱除率的方差分析表

2.4 验证试验

取茶叶1 g，共3份，按确定的最佳工艺条件进行制备，并设空白对照组，验证性试验结果见表4。结果表明，测定的速溶茶的平均咖啡碱脱除为47.30%。RSD为1.9%，说明该工艺重复性良好。

表4 最佳工艺验证试验表

3 结论

通过正交试验以及重复性检验可以得出，制备低咖啡碱速溶茶的最佳组合为浸提时间30 min，浸提温度80 ℃，茶水比1∶200，茶多酚用量0.7 mg；该组合可脱除茶汤中47.30%的咖啡碱含量。且RSD＜2%，重复性可靠，即该工艺具有较大的稳定性，可作为生产工艺的参考。

与目前已在使用的各种降低茶叶中咖啡碱含量的技术相比，该技术具有一定的优势，虽然不及超声波辅助可以提取出氨基酸含量高，但对茶多酚的浸出率相对较高；对比微波辅助法，具有水浸出物相对较高的优势。另外也有不足的地方，相信在科学不断发展进步的今天，会有相应的方法来填补这些不足。