响应面优化黑茶酒产品工艺

袁子杰，秦洋，杨凤英，邓志萍

1.邵阳学院食品与化学工程学院（邵阳 422000）；2.生态酿酒技术与应用湖南省重点实验室（邵阳 422000）

安化黑茶属于后发酵茶，深受人们喜爱。安化黑茶具有降血压[1]、抗氧化[2]、降血糖[3-5]、降血脂[6]、防心血管疾病[7]等多种保健作用。茶叶中的茶多酚，是茶叶保健功能和色泽口感的主要成分之一[8]。冠突散囊菌和红曲霉菌均具有很好的保健功能[9-12]，并且它们的生长习性相近[13-14]。试验使用的原料茶就是将冠突散囊菌和红曲霉菌接种到安化黑茶上，所生产的新型黑茶，具有更好的保健功能。

茶酒制酒工艺可以归纳为三大类：配制法、浸泡法和酿制法[15]。采用浸泡法可以更好地让茶叶中的营养物质融入到酒中，从而使得成品酒具有更好的保健功能[16-19]。但浸泡法制作茶酒浸泡时间过长，导致成分增加。采用真空的辅助技术，可以在较低的浸泡温度下，使茶叶中的营养物质更快速地融入酒中，从而达到缩短时间和降低成本的目的[20]。目前真空辅助技术更多地用在中药提取和干燥方面，几乎没有应用在茶酒的制备上。

因此试验采用真空辅助技术，以浸泡的方法生产黑茶酒，在不影响原料酒的基础上，控制浸泡温度、浸泡时间和浸泡转速，以多酚质量浓度为指标，以感官评价为辅助指标，探究黑茶酒最佳工艺条件，可以更高效、安全地生产黑茶酒。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

安化黑茶（购买于湖南省安化县）；红曲霉菌（北纳创联生物技术有限公司）；冠突散囊菌（北纳创联生物技术有限公司）。酒样，22%vol米香型白酒（广西天龙泉酒业有限公司）。新型黑茶（由实验室制备所得）。

没食子酸标准品（合肥博美生物科技有限责任公司）；福林酚试剂（分析纯，上海蓝季科技发展有限公司）；Na2CO3（分析纯，天津市永大化学试剂有限公司）。

UV-2600紫外-可见分光光度计（龙尼克仪器有限公司）；RE-52AA旋转蒸发仪（上海雅荣生化设备仪器有限公司）；电子天平（梅特勒-托利多仪器有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程与操作要点

安化黑茶→除杂→酶解→灭菌→引入冠突散囊菌和红曲霉菌→发酵→干燥→黑茶

黑茶、22%vol米香型白酒→浸泡（真空处理）→抽滤→黑茶酒→指标测定、感官评价

1) 浸泡：样品在不同的料液比、时间、温度和转速下真空浸泡，在此过程中需要较为精准地控制温度，温度过高会使得酒样中酒精挥发出来，影响原料酒的品质。

2) 抽滤：抽滤时过0.3 mm的滤膜，可有效地过滤掉固体成分，保证成品酒的口感。

1.2.2 确定料液比

当浸泡温度为30 ℃、浸泡时间为20 min、浸泡转速为0 r/min时，以料液比1∶250，2∶250，3∶250，4∶250和5∶250（g/mL）进行试验，测定成品酒中多酚质量浓度，并进行感官评价。确定料液比，在后续的试验中以固定的料液比进行。

1.2.3 单因素试验

料液比为4∶250（g/mL），采用真空浸泡的方法，探究不同浸泡时间（20，40，60，80和100 min）、不同浸泡温度（22，26，30，34和38 ℃）、不同浸泡转速（0，37.5，75，112.5和150 r/min）对黑茶酒中多酚质量浓度以及感官评价的影响。每个试验重复3次。

1.2.4 响应面试验

在单因素试验的基础上，以浸泡温度（A）、浸泡时间（B）和浸泡转速（C）作为自变量，以黑茶酒中多酚质量浓度为响应值，设计三因素三水平的响应面试验。确定真空辅助浸泡法制备黑茶酒的最佳工艺条件。如表1所示。

表1 响应面优化试验因素水平及编码表

1.3 多酚质量浓度测定

参照GB/T 8313—2018，采用福林酚法检测多酚质量浓度。福林酚试剂氧化茶多酚—OH基团并显蓝色，最大吸收波长λ为765 nm，用没食子酸作校正标准定量多酚质量浓度。标准曲线为y=0.058 8x+0.001 6（R2=0.998 4）。

1.4 感官评价方法

试验所得黑茶酒感官评价参照韩珍等[21]的感官评价方法，以外观（30分）、香气（20分）、口感（40分）和风格（10分）4个方面为标准。

2 结果与分析

2.1 试验结果与分析

2.1.1 料液比

当浸泡温度为30 ℃、浸泡时间为60 min、浸泡转速为0 r/min时，探究不同料液比对黑茶酒的多酚质量浓度以及感官评分的影响。结果见图1。

图1 不同料液比对黑茶酒中多酚质量浓度（a）和感官评分（b）的影响

由图1（a）可以看出，随着料液比的增加，黑茶酒中的多酚质量浓度也随之增加，当料液比为4∶250（g/mL）时，多酚质量浓度增长速度达到最大，随后增长速度相较于前面有明显的下降。结合图1（b），当料液比为4∶250（g/mL）时，感官评价得分最高。料液比较高时，茶香会掩盖酒香，感官评分降低，同理料液比较低时，酒香会掩盖茶香，感官评分没有4∶250（g/mL）时高。综合考虑，选取料液比4∶250（g/mL）为后续试验的料液比。

2.1.2 浸泡温度

当料液比为4∶250（g/mL）、浸泡时间为20 min、浸泡转速为0 r/min时，探究不同浸泡温度对黑茶酒的多酚质量浓度以及感官评分的影响。结果见图2。

由图2（a）可以看出，随着浸泡温度的增加，黑茶酒中多酚质量浓度随之上升，浸泡温度继续升高，在真空环境下，会达到原料酒的沸点，影响酒的品质。结合图2（b），当浸泡温度低于34 ℃时，感官评分不高，这是因为这个浸泡温度不能使茶中的物质更好地溶于酒中；当浸泡温度高于34 ℃时，茶香过重，掩盖了酒的味道，导致感官评分下降。因此结合图2（b），选择浸泡温度30~38 ℃进行后续响应面优化试验。

图2 不同浸泡温度对黑茶酒中多酚质量浓度（a）和感官评分（b）的影响

2.1.3 浸泡转速

当料液比为4∶250（g/mL）、浸泡时间为20 min、浸泡温度为30 ℃时，探究不同转速对黑茶酒多酚质量浓度以及感官评分的影响。结果见图3。

由图3（a）可以看出，随着转速的增加，黑茶酒中的多酚质量浓度也随着增加，当转速为150 r/min时，转速达到最大，多酚增长速度下降；结合图3（b）的感官评分可以看出，当转速为112.5 r/min时，感官评分最高。转速高于或者低于112.5 r/min均会出现茶香掩盖酒香或者酒香掩盖茶香的情况，导致感官评价不如112.5 r/min。因此结合图3（b），选择转速75~150 r/min进行后续响应面优化试验。

图3 不同浸泡转速对黑茶酒中多酚质量浓度（a）和感官评价（b）的影响

2.1.4 浸泡时间

当料液比为4∶250（g/mL）、浸泡温度为30 ℃、转速为0 r/min时，探究不同时间对黑茶酒的多酚质量浓度以及感官评分的影响。结果见图4。

图4 不同时间对黑茶酒中多酚质量浓度（a）和感官评价（b）的影响

由图4（a）可以看出，随着时间的增加，黑茶酒的多酚质量浓度也随着增加，在80 min时增长速度达到最大，随后增长速度开始明显下降；结合图4（b）可以看出，在80 min时感官评分最高。当时间低于80 min时，由于浸泡时间不足，茶叶中的物质没有更好地融入酒中，导致茶酒的感官评价没有80 min高；当时间高于80 min时，茶叶中的物质融入量超过达到一定值，酒的味道更多地被茶香掩盖，导致感官评价得分降低。因此结合图4（b），选择时间60~100 min进行后续响应面优化试验。

2.2 响应面试验结果与分析

2.2.1 响应面试验设计与结果

根据单因素试验的结果，按照表1进行响应面试验，试验结果见表2。

表2 响应面优化试验

2.2.2 响应面回归模型的建立与分析

运用Design-Expert 8.0.5软件，以A（浸泡温度）、B（浸泡时间）和C（浸泡转速）为因素，以（Y）多酚质量浓度为响应值进行回归拟合，得到二次多项回归方程：

由表3可知：该模型F值为54.57，p值＜0.000 1，表示该回归模型差异极显著；失拟项p值0.064 3＞0.05，不显著，表明回归模型可以接受；模型决定系数R2=0.985 9，矫正系数Radj2=0.967 9，说明该回归模型与试验数据拟合程度高，可以用于黑茶酒的工艺优化预测和分析。模型中A、B对黑茶酒中多酚质量浓度的影响极显著；C、BC、B2、C2对黑茶酒中多酚质量浓度影响显著。根据F值和p值，各因素对于黑茶酒多酚质量浓度的影响程度为A（浸泡温度）＞B（浸泡时间）＞C（浸泡转速）。

表3 回归模型的方差分析

2.2.3 响应面试验交互作用分析

根据响应面试验设计原理，三维曲线弯曲程度越大，表明两因素交互作用对多酚质量浓度的影响越显著。等高线图为三维曲线在底部的投影，若表现为圆形，则表示两因素间对多酚质量浓度的影响不显著；若表现为椭圆，则表明两因素间对多酚质量浓度的交互影响显著。各因素及其交互作用对黑茶酒中多酚质量浓度的影响见图5。

图5 各因素交互作用对黑茶酒中多酚质量浓度影响的响应面图

根据图5（a，b）可以看出，当浸泡时间不变时，多酚质量浓度随着浸泡温度的增加而增加。当浸泡温度不变时，多酚质量浓度随着时间的增加而增加。浸泡温度和浸泡时间两因素的交互作用不显著。浸泡温度对于多酚质量浓度的影响相较于浸泡时间更加显著。根据图5（c，d）可以看出，当浸泡转速不变时，多酚质量浓度随着浸泡温度的增加而增加。当浸泡温度不变时，多酚质量浓度随着转速的增加而增加。浸泡温度和浸泡转速之间的交互作用显著，浸泡温度对于多酚质量浓度的影响相较于浸泡转速更加显著。根据图5（e，f）可以看出，当浸泡转速不变时，多酚质量浓度随着浸泡时间的增加而增加。当浸泡时间不变时，多酚质量浓度随着浸泡转速的增加而增加，浸泡转速和浸泡时间两因素的交互作用不显著，时间对于多酚质量浓度的影响相较于转速更加显著。

2.2.4 响应面验证试验

根据响应面软件分析出最佳工艺条件：浸泡温度38 ℃、浸泡时间100 min、浸泡转速118 r/min，模型预测多酚质量浓度为61.733 μg/mL。在实际试验中，根据响应面得出的最佳工艺条件得出的实际结果为61.26 μg/mL，感官评分为94分，与预测结果基本吻合，因此采用响应面法优化黑茶酒工艺得到的工艺条件准确可靠，可以用于实际操作。

3 结论

试验以将冠突散囊菌和红曲霉菌引入到安华黑毛茶上所生产的黑茶为原料，采用真空辅助技术生产黑茶酒，以浸泡时间、浸泡温度和浸泡转速为因素，设置3个因素水平，采用响应面法对生产工艺进行优化。结果显示，最佳工艺条件为料液比4∶250（g/mL）、浸泡温度38 ℃、浸泡时间100 min、浸泡转速118 r/min，黑茶酒中的多酚质量浓度为61.26 μg/mL，感官评分为94分。试验采用真空辅助技术生产黑茶酒拥有高效、快捷、经济的特点，可以为生产黑茶酒提供一定的理论依据。