以云南鐵觀音為原料的速溶茶加工研究

蔣賓，黃尹，石興云，王利妍，郭天杰，念波，呂才有，趙明，馬燕

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

速溶茶是以茶葉或茶鮮葉為主要原料，經(jīng)水提、過濾、濃縮、干燥制成的固態(tài)速溶茶產(chǎn)品[1]。其基本保持了茶葉原有的色、香、味，且兼具營(yíng)養(yǎng)、衛(wèi)生、方便、高雅等特點(diǎn)，深受國(guó)內(nèi)外消費(fèi)者青睞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009年全球速溶茶粉年產(chǎn)量約8.6萬(wàn)噸[2]。隨著人們對(duì)健康的追求，應(yīng)用領(lǐng)域由飲料行業(yè)拓展至食品、藥品、化妝品及保健品，速溶茶具有廣闊的市場(chǎng)前景。

我國(guó)速溶茶的年生產(chǎn)量超過2萬(wàn)噸，主要集中在福建、深圳、浙江、四川等省[3]。就云南來說，主要為速溶普洱茶，據(jù)統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)廠家已有55家[4]。同時(shí)，楊轉(zhuǎn)[5]、耿麗晶[6]、郭桂義[7]等也分別研究了速溶普洱茶加工工藝，但是鮮見其它類茶葉的速溶茶研究與開發(fā)。

云南是茶葉種植大省，據(jù)省農(nóng)業(yè)廳統(tǒng)計(jì)，2016年全省茶葉種植面積610萬(wàn)畝，采摘面積達(dá)575萬(wàn)畝，總產(chǎn)量37.5萬(wàn)噸[8]。云南省茶葉主要以普洱茶、紅茶和綠茶為主[9]，近年來云南騰沖等地高山烏龍茶得到了大力推廣，據(jù)云南科技報(bào)報(bào)道[10]，2010年騰沖高山烏龍茶生產(chǎn)基地發(fā)展到2.55萬(wàn)畝，年加工銷售高山鐵觀音300余噸。隨著種植面積的擴(kuò)大，云南鐵觀音產(chǎn)量也逐年增加，與福建鐵觀音競(jìng)爭(zhēng)也日益激烈。深加工是提升綜合競(jìng)爭(zhēng)力的有效方法，但目前未見云南鐵觀音的深加工研究報(bào)道。

為此，本文以云南騰沖鐵觀音為原料，通過浸提、濃縮和干燥工藝的研究?jī)?yōu)化，加工制備了香氣滋味俱佳的鐵觀音速溶茶粉，以期提升云南鐵觀音的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

云南騰沖鐵觀音：昆明雅潤(rùn)經(jīng)貿(mào)有限公司；甲醇、食用乙醇（分析純）：昆明謀好品科技有限公司；硫酸亞鐵、酒石酸鉀鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀（分析純）：西隴化工股份有限公司；茚三酮、三氯化鋁、氫氧化鈉（分析純）：廣東光華科技股份有限公司；水為去離子水；乙腈（色譜純）：Sigma公司；咖啡堿（caffeine CA）、兒茶素（catechins，C）、表兒茶素（epicatechin，EC）、表沒食子酸兒茶素（epigallocatechin，EGC）、表兒茶素沒食子酸酯（epicatechin gallate，ECG）、表沒食子兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）、沒食子酸（gallic acid GA）、1，4，6-O-三沒食子?；?β-D-葡萄糖（1，4，6-O-tricosyl-β-D-glucose，G-G）對(duì)照品：天津一方科技有限公司。

CP214型電子分析天平：北京賽多利斯天平有限公司；HH-S28S型數(shù)顯恒溫水浴鍋：金壇市大地自動(dòng)化儀器廠；101A-2型電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱：上海市崇明實(shí)驗(yàn)儀器廠；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠；756CRT型紫外可見分光光度計(jì)：上海菁華科技儀器有限公司；ADL311S-A型噴霧干燥機(jī)：上海滬新專業(yè)檢測(cè)管理公司；國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)茶葉審評(píng)設(shè)備：上海清友堂實(shí)業(yè)有限公司；1200型高速液相色譜系統(tǒng)：美國(guó)安捷倫公司。

1.2 方法

1.2.1 食用乙醇濃度單因素試驗(yàn)

稱取茶葉10 g，參考傳統(tǒng)速溶茶加工工藝，分別以料液比 1∶10（g/mL），濃度為 30%、40%、50%、60%、70%的食用乙醇浸提鐵觀音24 h，按方法測(cè)定各組試驗(yàn)浸提率，考察乙醇濃度對(duì)浸提率的影響。

1.2.2 料液比單因素試驗(yàn)

以 50%乙醇為溶劑，料液比分別為1∶3、1∶5、1∶10、1 ∶15、1 ∶20（g/mL）浸提鐵觀音 24 h，測(cè)定各組試驗(yàn)浸提率，考察料液比對(duì)浸提率的影響。

1.2.3 浸提時(shí)間單因素試驗(yàn)

用料液比 1 ∶10（g/mL）、50%乙醇，浸提時(shí)間分別為 8、12、24、36、48 h 浸提鐵觀音，測(cè)定各組試驗(yàn)浸提率，考察浸提時(shí)間對(duì)浸提率的影響。

1.2.4 浸提工藝正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述各單因素試驗(yàn)所獲得的結(jié)果以及本次試驗(yàn)的因素?cái)?shù)和水平數(shù)，選取時(shí)間（12、24、36 h）、料液比[1 ∶5、1 ∶10、1 ∶15（g/mL）]和乙醇濃度（40%、50%、60%），進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)。

1.2.5 浸提率、速溶茶粉得率的計(jì)算方法

1.2.6 濃縮干燥工藝優(yōu)化

參考已有研究，設(shè)置以下5種不同的處理，優(yōu)化濃縮、干燥工藝。

A：優(yōu)化條件浸提茶樣→過濾→100℃噴霧干燥。

B：優(yōu)化條件浸提茶樣→過濾→茶渣以料液比1∶5（g/mL）沸水浸提 30 min→過濾（合并濾液）→100℃噴霧干燥。

C：優(yōu)化條件浸提茶樣→過濾→茶渣以料液比1∶5（g/mL）沸水浸提 30 min→過濾（合并濾液）→40℃減壓濃縮至1/3體積→100℃噴霧干燥。

D：優(yōu)化條件浸提茶樣→過濾→120℃噴霧干燥。

E：優(yōu)化條件浸提茶樣→過濾→茶渣以料液比1∶5（g/mL）沸水浸提30 min→過濾（合并濾液）→40℃減壓濃縮至1/3體積→120℃噴霧干燥。

1.2.7 化學(xué)成分分析方法

應(yīng)用（103±2）℃質(zhì)量恒定法測(cè)定含水量[11]，應(yīng)用酒石酸亞鐵顯色法測(cè)定多酚含量[12]，參照課題組建立的方法，測(cè)定兒茶素、咖啡堿、沒食子酸含量[13]。

1.2.8 感官審評(píng)

參照茶葉審評(píng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23776-2009《茶葉感官審評(píng)方法》[14]，季玉琴《速溶茶的審評(píng)方法》[15]進(jìn)行審評(píng)。

1.2.9 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用軟件SPSS 22.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，每個(gè)測(cè)定重復(fù)2次，以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（mean±SD）表示平均值。

2 結(jié)果與分析

目前，速溶茶一般使用沸水提取，姚勇芳等[17]研究速溶烏龍茶最佳浸提條件為浸提溫度85℃～90℃、茶水比 1 ∶9（g/mL）、時(shí)間 25 min；崔繼來等[18]確定速溶綠茶最佳提取工藝為浸提水溫80℃、水茶比20∶1（mL/g）、時(shí)間80 min，但水提取加工產(chǎn)品香氣貧乏、滋味淡薄以及得率較低的問題一直沒有得到很好的解決[16]。據(jù)陳榮山等[19]報(bào)道，采用乙醇浸提加工的速溶茶香氣成分保留更多、香氣更高，因此本研究選用食用乙醇為浸提液，另外，得率是評(píng)價(jià)速溶茶加工工藝優(yōu)劣的重要指標(biāo)[20]，為此本文首先以浸提率為指標(biāo)，進(jìn)行了單因素和正交試驗(yàn)優(yōu)化提取方法。

2.1 浸提條件單因素試驗(yàn)優(yōu)化

2.1.1 乙醇濃度單因素試驗(yàn)

用料液比1∶10（g/mL）的30%～70%乙醇浸提茶葉24 h，各組試驗(yàn)浸提率如圖1所示。

圖1 不同濃度乙醇的浸提率（24 h）Fig.1 Extraction rates of various concentrations of ethanol（24 h）

結(jié)果表明，乙醇濃度為40%、50%、60%的浸提率差異不顯著（P＞0.05），但顯著高于30%和70%（P＜0.05）；當(dāng)乙醇濃度大于60%之后，浸提率下降，可能是滲透平衡，高濃度的乙醇會(huì)阻止茶葉可溶性物質(zhì)浸出，所以乙醇浸提濃度以60%左右為宜。而這與陳榮山等[19]第一次提取時(shí)所用乙醇濃度為70%，第二次提取時(shí)濃度為80%，提取量更大、提取效率更高的研究結(jié)果不一致，原因可能是陳榮山茶葉通過粉碎和采用2次超聲波浸提等相關(guān)。

2.1.2 料液比單因素試驗(yàn)

用乙醇濃度 50%，料液比 1∶3（g/mL）～1∶20（g/mL）浸提茶葉24 h，各組試驗(yàn)浸提率如圖2所示。

圖2 不同料液比浸提率（24 h）Fig.2 Extraction rates of various ratio of solid/liquid（24 h）

料液比在 1∶3（g/mL）～1∶10（g/mL）范圍內(nèi)，浸提率顯著增加（P＜0.05），在 1∶10（g/mL）～1∶20（g/mL）內(nèi)，浸提率先減少后增加，但均低于 1∶10（g/mL），因乙醇量過多，會(huì)給后面濃縮工藝帶來負(fù)擔(dān)，在長(zhǎng)時(shí)間的濃縮過程中，茶葉中的有效成分在水熱條件下會(huì)發(fā)生變化，大量的芳香物質(zhì)會(huì)隨水分的蒸發(fā)被帶走，造成香氣的損失，所以料液比以1∶10（g/mL）最合適。這與崔繼來等[18]水茶比為 20∶1（mL/g）時(shí)浸提率最高，楊轉(zhuǎn)等[20]水浸出物含量在料液比為1∶30（g/mL）時(shí)達(dá)到最大值的研究結(jié)果不一致，原因可能是本研究采用乙醇溶液浸提茶葉，改變了現(xiàn)有速溶茶采用純水為提取溶劑的傳統(tǒng)方法，茶葉的有效成分提取量更大，浸提率更高。

2.1.3 浸提時(shí)間單因素試驗(yàn)

用料液比 1∶10（g/mL）、50%乙醇浸提茶葉 8 h～48 h，各組試驗(yàn)浸提率如圖3所示。

結(jié)果表明在8 h～36 h范圍內(nèi)，隨著浸提時(shí)間的延長(zhǎng)，浸提率顯著增加（P＜0.05），超過36 h后，浸提率下降，因此浸提時(shí)間為36 h最合適。

2.2 浸提工藝正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇乙醇濃度（40%、50%、60%）、料液比[1 ∶5、1 ∶10、1 ∶15（g/mL）]和浸提時(shí)間（12、24、36 h）進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)果見表 1。

圖3 不同浸提時(shí)間浸提率Fig.3 Extraction rates at various time

表1 鐵觀音速溶茶浸提工藝正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 1 Experimental results of orthogonal array design

續(xù)表1 鐵觀音速溶茶浸提工藝正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Continue table 1 Experimental results of orthogonal array design

3個(gè)因素中料液比對(duì)浸提率影響最大，其次是乙醇濃度，最后是浸提時(shí)間，最佳工藝條件為A3B2C3，即乙醇濃度 60%、料液比 1 ∶10（g/mL）、浸提時(shí)間 36 h，此方案浸提率可達(dá)（32.05±0.58）%，顯著高于其他方案（P＜0.05）。

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

按照2.2中確定的最佳浸提條件，重復(fù)提取3次，進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，測(cè)定浸提率為（33.78±0.08）%。與正交設(shè)計(jì)結(jié)果基本一致，說明正交試驗(yàn)篩選出來的最佳工藝條件重復(fù)性好，結(jié)果真實(shí)可靠。

2.4 速溶茶化學(xué)成分含量分析

在優(yōu)化浸提工藝的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)5種方案加工鐵觀音速溶茶，測(cè)定速溶茶粉得率、茶多酚和兒茶素含量，結(jié)果見表2，HPLC測(cè)定速溶茶兒茶素和咖啡堿色譜圖見圖4。

表2 鐵觀音速溶茶化學(xué)成分含量Table 2 Content of chemical constituents in Tieguanyin instant tea

圖4 HPLC測(cè)定速溶茶兒茶素和咖啡堿色譜圖Fig.4 HPLC chromatogram for determination of catechins and caffeine in the instant tea

5種方案速溶茶粉得率在24.35%～28.47%之間，明顯高于陳榮山等[19]得到的結(jié)果（15.2%）。茶多酚含量的高低與茶葉品質(zhì)呈顯著正相關(guān)[20]，C方案所得速溶茶的茶多酚含量為35.03%，高于高玉萍等[21]所得24.3%，也顯著高于其他方案（P＜0.05）。兒茶素組分含量是評(píng)價(jià)速溶茶滋味濃強(qiáng)程度的重要指標(biāo)[22]，為此進(jìn)一步采用高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）測(cè)定所得速溶茶咖啡堿和5種兒茶素單體即C、EC、EGC、ECG和EGCG的含量。結(jié)果顯示，兒茶素總量在24.48%～27.65%之間，酯型兒茶素含量在11.95%～16.30%之間，明顯高于黃建安等[23]速溶烏龍茶兒茶總量12.1%和酯型兒茶素含量7.56%～8.99%；C方案所得速溶茶EGCG含量為14.16%，高于蔡烈偉等[24]臺(tái)灣烏龍茶EGCG含量13.83%，由王海斌[19]、邵茜蘭[25]的研究結(jié)果可知，這些差異可能是乙醇浸提，促進(jìn)茶葉化學(xué)成分溶出，以及受騰沖高海拔和高土壤有機(jī)質(zhì)的環(huán)境條件影響，引種后，茶葉的EGCG等化學(xué)成分高于原產(chǎn)地茶葉。EGCG是速溶茶的關(guān)鍵活性成分，其含量的高低是速溶茶作為保健型固體飲料、抗氧化劑等的關(guān)鍵[26]，本次研究得到的鐵觀音速溶茶最佳工藝條件（C方案），對(duì)高EGCG含量的速溶茶加工研究具有借鑒意義。D方案的咖啡堿含量顯著低于其他方案，為4.87%，可能是由于采用乙醇浸提后，未濃縮直接120℃干燥，干燥過程過程咖啡堿損失造成的。

2.7 鐵觀音速溶茶感官審評(píng)

稱取 C方案所得的鐵觀音速溶茶 0.25、0.50、1.00、1.50 g，置于150 mL審評(píng)杯中進(jìn)行開湯審評(píng)。結(jié)果表明，相同水溫條件下，取0.5 g速溶茶進(jìn)行沖泡，其湯色、香氣、滋味均為最佳，因此建議最佳飲用茶水比為1∶300（g/mL）。感官審評(píng)結(jié)果見表3、圖5。

表3 速溶茶與原料茶感官審評(píng)Table 3 Sensory evaluation on instant tea and raw tea

圖5 速溶茶感官審評(píng)照片F(xiàn)ig.5 Photograph of sensory evaluation of instant tea

表明C方案加工制成的速溶茶，花香濃郁、滋味濃醇、湯色明亮，品質(zhì)高于其他方案，且滋味較原料醇厚，可以更好地滿足剛接觸茶葉年輕人和快生活節(jié)奏飲茶者的需求。

3 結(jié)論

通過單因素與正交優(yōu)化試驗(yàn)，結(jié)合內(nèi)含物化學(xué)測(cè)定、HPLC分析和感官審評(píng)，建立了一種料液比1 ∶10（g/mL）、60%食用乙醇常溫浸提 36 h，過濾后茶渣以料液比1∶5（g/mL）沸水浸提30 min、40℃減壓濃縮、100℃噴霧干燥的鐵觀音速溶茶加工工藝，加工得到保留原茶香氣和滋味的鐵觀音速溶茶，適宜冷、熱水沖泡、無(wú)沉淀物，最佳飲用茶水比為1∶300（g/mL），為鐵觀音速溶茶的加工提供了技術(shù)參考。