高溫高壓提取茶湯加工普洱茶膏的研究

張冬蓮，楊燦瓊，蘇小琴，馬 燕，趙 明，*

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)龍潤(rùn)普洱茶學(xué)院，云南昆明650201；

2.云南下關(guān)沱茶（集團(tuán)）股份有限公司，云南大理671000）

高溫高壓提取茶湯加工普洱茶膏的研究

張冬蓮1，楊燦瓊2，蘇小琴1，馬 燕1，趙 明1，*

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)龍潤(rùn)普洱茶學(xué)院，云南昆明650201；

2.云南下關(guān)沱茶（集團(tuán)）股份有限公司，云南大理671000）

普洱茶膏是云南獨(dú)特的速飲茶葉產(chǎn)品，但目前采用大鍋熬制的工藝提取茶湯，導(dǎo)致產(chǎn)品的香氣低、滋味淡薄，亟需改進(jìn)提取方法。本文應(yīng)用高壓滅菌鍋和響應(yīng)面設(shè)計(jì)，開(kāi)展高溫高壓（121℃、103kPa）提取茶湯加工茶膏研究。優(yōu)化發(fā)現(xiàn)在浸提溫度為113℃，茶水比1∶41g/mL，時(shí)間14min的條件下，提取茶湯的茶多酚、氨基酸、水浸出物含量最高，分別為20.89%±0.81%、3.82%±0.35%和37.89%±5.35%。按優(yōu)化條件提取茶湯、減壓濃縮、干燥加工制成茶膏有效成分含量與感官評(píng)審得分均優(yōu)于大鍋熬制加工的茶膏。本研究表明高溫高壓提取茶湯可以改進(jìn)茶膏品質(zhì)，在速飲茶葉產(chǎn)品加工中具有一定的應(yīng)用前景。

高溫高壓，茶膏，內(nèi)含物，響應(yīng)面

普洱茶膏是以云南普洱茶為原料，經(jīng)提取、凈化、濃縮、干燥（成型）等工序加工而成的固態(tài)即飲茶飲料產(chǎn)品[1]。茶膏具有普洱茶的營(yíng)養(yǎng)成分和保健功效，同時(shí)便于攜帶與沖泡等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的市場(chǎng)前景。

目前茶膏生產(chǎn)工藝為：原料選擇→浸提→濃縮→干燥。浸提是茶膏的第一道熱處理工序，也是生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，浸提效果的好壞直接影響到茶葉原料利用率和產(chǎn)品品質(zhì)?，F(xiàn)有的普洱茶膏浸提方法主要有：大鍋熬制與低溫萃取。大鍋熬制浸提具有茶葉內(nèi)含成分的浸出率高，設(shè)備簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但存在香氣低、滋味淡薄、茶膏品質(zhì)差等不足[2]。低溫浸提的茶湯透明度高，是高品質(zhì)茶湯的標(biāo)志[3]，但對(duì)茶葉原料要求較高，且茶葉內(nèi)含成分浸出量低、浸提時(shí)間長(zhǎng)，不利于工業(yè)化生產(chǎn)[4]。因此，有必要針對(duì)茶膏加工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的浸提工藝開(kāi)展研究，以提高提取效率并增進(jìn)茶膏品質(zhì)。

近年來(lái)，在植物化學(xué)成分提取中出現(xiàn)了超高壓提取方法[5]，研究發(fā)現(xiàn)超高壓技術(shù)較之傳統(tǒng)熱水浸提工藝水浸出物、茶多酚、氨基酸、可溶性糖、咖啡堿等茶葉內(nèi)含物浸出率更高，并具有提取液澄清、提取時(shí)間短的特點(diǎn)[6-8]。本文借鑒超高壓提取技術(shù)的原理，應(yīng)用高壓滅菌鍋開(kāi)展高溫高壓提取茶湯加工茶膏的研究，為改進(jìn)茶膏加工工藝提供實(shí)驗(yàn)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

曬青毛茶 購(gòu)于云南大理大栗樹(shù)茶廠；咖啡堿（CA）、兒茶素（C）、沒(méi)食子酸（GA）、沒(méi)食子酸沒(méi)食子酸（G-G）、表沒(méi)食子酸兒茶素（EGC）、表兒茶素（EC）、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（EGCG）、表兒茶素沒(méi)食子酸酯（ECG）對(duì)照品 天津一方科技有限公司；乙腈 Tedia有限公司；硫酸亞鐵、酒石酸鉀鈉、磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉、茚三酮、氯化亞錫、磷酸氫二鉀、磷酸氫二鈉 均為國(guó)產(chǎn)分析純。

Agilent1200型高速液相色譜儀（HPLC） 為美國(guó)Agilent1200型高速液相色譜系統(tǒng)，包括UV檢測(cè)器（VWDG1314B），柱溫箱（G1316A），進(jìn)樣器（G1329A），脫氣機(jī)（G1322A），溶劑輸送泵（G1311A）；色譜柱為TSKgel ODS 80TM（4.6mmΦ×250mm，5μm） 日本Tosoh公司；LDZX_7514B型立式壓力蒸汽滅菌器 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠；755B型紫外分光光度計(jì) 上海美譜達(dá)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 茶湯提取方法的確定、優(yōu)化 在傳統(tǒng)茶膏加工中茶湯的提取方法[3，9-10]加以改進(jìn)，以確定茶湯浸提茶水比、時(shí)間和溫度（根據(jù)高壓滅菌鍋的最大值設(shè)置最高溫度）。使用響應(yīng)面軟件（Design-Expert 8.0.5b）設(shè)計(jì)因素表優(yōu)化以上3個(gè)因素水平，因素水平表見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)的因素水平表Table.1 Factors and levels of RSM

1.2.2 茶湯內(nèi)含物質(zhì)測(cè)定方法 茶多酚、游離氨基酸和水浸出物分別按照國(guó)標(biāo)應(yīng)用酒石酸鐵比色法[11]、茚三酮比色法[12]和全量法[13]進(jìn)行測(cè)定。

1.2.3 茶膏的加工 以同一原料分別按照傳統(tǒng)方法（大鍋熬制）和高溫高壓提取茶湯加工茶膏，各重復(fù)3次，并以茶膏質(zhì)量（g）/茶葉（g）計(jì)算得率，各方法主要步驟分別如下：

1.2.3.1 傳統(tǒng)方法茶膏加工 原料250g→按照1∶20加入沸水→浸提2次（分別15、20min）→濃縮→干燥→茶膏

1.2.3.2 優(yōu)化的高溫高壓方法 原料250g→高溫高壓提取1次→旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮→干燥→茶膏

1.2.4 茶膏內(nèi)含物質(zhì)的測(cè)定 稱取茶膏0.50g定容至100mL，用HPLC測(cè)定茶膏樣品的咖啡堿和兒茶素含量，主要方法如下：

色譜柱為TSKgel ODS 80TM；流動(dòng)相A為5% CH3CN，0.261%磷酸；流動(dòng)相B相為80%CH3CN，0.261%磷酸；洗脫梯度為：0～20min（A液從90%線性降低到78%，B液從10%線性增加到22%），20～20.5min（A液從78%降低到0%，B液從22%增加到100%），20.5～26min（100%B），26～26.5min（A液從0%增加到90%，B液從100%降低到10%），27min結(jié)束，后運(yùn)行平衡色譜柱5min（90%A，10%B）；流速（1mL/min）；檢測(cè)波長(zhǎng)（280nm）；進(jìn)樣量（10μL）。

1.2.5 感官評(píng)審 參照茶葉審評(píng)[14]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)審，評(píng)分。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶湯提取條件的優(yōu)化

應(yīng)用響應(yīng)面軟件優(yōu)化浸提時(shí)間（A）、溫度（B）和茶水比（C），共17組實(shí)驗(yàn)，測(cè)定各組實(shí)驗(yàn)樣品的茶多酚、氨基酸和水浸出物含量，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 響應(yīng)面軟件實(shí)驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案與實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table.2 Response surface experimental design by Design-Expert and the contents of polyphenols，free amino acids，and water extract of each design

將測(cè)定的各數(shù)據(jù)應(yīng)用響應(yīng)面軟件分析，對(duì)表2數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合，得到二次回歸方程響應(yīng)面圖，結(jié)果見(jiàn)圖1。每個(gè)響應(yīng)面分別代表著2個(gè)獨(dú)立變量之間的相互作用，此時(shí)第3個(gè)變量保持在編碼0的水平。由圖1可知，響應(yīng)面均開(kāi)口向下，且隨著每個(gè)因素的增大，響應(yīng)值逐漸增大；當(dāng)響應(yīng)值增至極值后，隨著因素的增大，響應(yīng)值開(kāi)始逐漸減小，該模型具有最大值的穩(wěn)定點(diǎn)。

利用響應(yīng)面軟件分析得出茶多酚的最優(yōu)條件計(jì)算公式為：

茶多酚=+23.60-0.5A+1.29B+3.26C-2.50A2-2.75C2；

氨基酸=+3.68-0.15A-0.19B+0.15C-0.11AB-0.053AC+0.25BC-0.18A2-0.49B2+0.12C2

水浸出物=+40.30+0.29A+3.26B+2.5C+0.72AB-0.37AC-2.17BC-3.19A2-0.68B2-3.46C2

圖1 時(shí)間、溫度、茶水比對(duì)內(nèi)含物提取影響的響應(yīng)面圖Fig.1 Effect of contents in tea extraction by time，temperature，and tea/water

應(yīng)用Design-Expert 8.0.5b軟件分析出來(lái)最優(yōu)條件時(shí)間為13.67min，溫度為112.22℃，茶水比為1∶40.56。該條件下理論推導(dǎo)茶多酚、氨基酸、水浸出物的含量分別為25.36%、3.37%、40.76%。

校正后的提取條件為：時(shí)間（14min），溫度（113℃），茶水比（1∶41）。利用響應(yīng)面推導(dǎo)的優(yōu)化提取條件，平行3樣品提取茶湯，測(cè)定茶多酚、氨基酸和水浸出物平均值含量分別為20.89%±0.81%，3.82%±0.35%和37.89%±5.35%。

2.2 茶膏品質(zhì)比較

2.2.1 茶膏收率及外觀比較 分別以同一曬青毛茶為原料，應(yīng)用優(yōu)化確定的高溫高壓方法提取茶湯加工茶膏收率為20%，應(yīng)用傳統(tǒng)方法加工茶膏收率為18%。高溫高壓方法制得的茶膏色澤紅褐明亮，質(zhì)地緊結(jié)，表面光滑（圖2a）；傳統(tǒng)方法制取的茶膏表面質(zhì)地疏松多孔，表面不平整，色澤較淺，明亮度低（圖2b）。

圖2 高溫高壓方法與傳統(tǒng)方法加工的茶膏Fig.2 Tea cream produced by high temperature and pressure，and traditional methods

2.2.2 茶膏兒茶素與咖啡堿含量比較 兒茶素與咖啡堿是茶葉重要的功能與滋味物質(zhì)[15]，本文應(yīng)用HPLC測(cè)定茶膏中咖啡堿和兒茶素的含量（表3，圖3）。由圖表和統(tǒng)計(jì)分析可知，高溫高壓方法加工茶膏的C、EC、EGCG與ECG的含量顯著高于傳統(tǒng)方法加工的茶膏（p＜0.01）。

圖3 兒茶素和咖啡堿測(cè)定的HPLC色譜圖Fig.3 HPLC chromatogram for determination ofcaffeine and catechins

2.2.3 感官審評(píng) 分別采用外觀、湯色、香氣、滋味4因子對(duì)加工茶膏進(jìn)行感官評(píng)審（表4），結(jié)果表明，采用高溫高壓提取茶湯加工的茶膏感官審評(píng)結(jié)果優(yōu)于大鍋熬制的茶膏。

表3 茶膏內(nèi)含物質(zhì)測(cè)定（mg/g）Table.3 Contents of chemical compounds of tea cream（mg/g）

3 結(jié)論

本文借鑒高壓提取的原理，采用高溫高壓（14min，113℃，1∶41）提取茶湯，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮茶湯加工茶膏?；瘜W(xué)物質(zhì)測(cè)定與感官評(píng)審表明，該方法加工的茶膏內(nèi)含物含量高、滋味和香氣優(yōu)于傳統(tǒng)方法制取的茶膏。高溫高壓提取有效保持了茶葉的香氣和內(nèi)含成分，改善了茶膏產(chǎn)品香氣低、滋味淡的不足，具有一定的應(yīng)用潛力。

表4 茶膏審評(píng)結(jié)果Table.4 Results of sensory evaluation of tea cream

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[12]中共和華人民國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 8314-2008茶游離氨基酸總量測(cè)定[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[13]中共和華人民國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 8305-2008茶水浸出物總量測(cè)定[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[14]中共和華人民國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 23776-2009茶葉感官審評(píng)方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[15]宛曉春.茶葉生物化學(xué)第三版[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2007：32-39.

Study on producing pu-erh tea cream by extraction of tea at high temperature and pressure

ZHANG Dong-lian1，YANG Can-qiong2，SU Xiao-qin1，MA Yan1，ZHAO Ming1，*
（1.College of Longrun Pu-erh tea，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，China；2.Yunnan Xiaguan Tuocha（Group）Co.，Ltd.，Dali 671000，China）

Pu-erh tea cream is a special instant tea product in Yunnan.However，the aroma and taster of tea cream was poor for that the method of extraction of tea was cook，presently.So the extraction methods of tea need improve.In this work the extraction of tea at high temperature and pressure was investigated using a high pressure steam sterilizer and response surface methodology.The results of assays by response surface methodology showed that the optimal extract procedure was temperature（113℃），time（14min），and tea/water（1∶41g/mL）.The contents of polyphenols，free amino acids and water extract in tea extractions were 20.89%± 0.81%，3.82%±0.35%and 37.89%±5.35%，respectively.Tea cream was produced by extract tea at the optimal condition，vacuum concentration，and drying.High performance liquid chromatography analysis（HPLC）and sensory evaluation revealed that the appearance，levels of chemical compound（catechins and caffeine），and score of sensory evaluation of tea cream produced by high temperature and pressure were better than that produced by traditional methods.This work showed that extract tea using high temperature and pressure could improve the quality of tea cream，and it had some application potential in the instant tea producing.

high temperature and pressure；tea cream；chemical compounds；response surface methodology

TS272.5

B

1002-0306（2014）04-0242-04

2013－07－04 *通訊聯(lián)系人

張冬蓮（1989-），女，碩士，主要從事茶葉生物化學(xué)方面的研究。

國(guó)家自然科學(xué)基金（31160174）。