咖啡果皮茶沖泡條件研究

孫岳，周地嬌，何飛飛，黃家雄，呂玉蘭，周皓，蔡樂

（1.云南大學化學科學與工程學院，云南 昆明 650091；2.云南大學農學院，云南 昆明 650091；3.云南省農業科學研究院熱帶亞熱帶經濟作物研究所，云南 保山 678000）

咖啡作為世界三大飲料之一，在我國云南、廣西、廣東以及海南等地區廣泛種植， 總面積超過12 萬公頃，而按干物質計，咖啡果皮占30%～40%，鮮果加工過程中每年要產果皮20 多萬噸[1]。 通常，果皮被認為是咖啡制造過程的副產品，傳統用作燃料、堆肥、飼料等[2-7]，利用價值相對較低，甚至會帶來環境污染等問題[8]。 近年來，咖啡果皮這一龐大資源正逐漸引起關注，越來越多高利用度的方式被挖掘出來，果皮茶的開發可以充分利用咖啡果皮資源[9-12]。綠原酸作為咖啡的主要風味物質之一，具有抗菌、抗病毒、降血脂和清除自由基等作用[13]。 但目前的研究工作多是對其制備工藝的研究[14-15]，對咖啡果皮茶飲沖泡條件的系統優化研究還未見報道，因此，本文綜合參考類似飲品的沖泡條件，從沖泡溫度、沖泡時間、料水比以及沖泡次數4 個因素出發[16-20]，以高效液相色譜（high performance liquid chromatography,HPLC）測定綠原酸溶出量為依據，優化咖啡果皮茶的最佳沖泡條件，并與咖啡豆進行對比分析及綜合品鑒，為咖啡果皮茶飲的開發及應用提供指導與理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

咖啡果皮茶、烘焙咖啡、生咖啡豆：云南景蘭熱作科技有限責任公司；甲醇（分析純）、甲醇（優級純）、乙腈（優級純）：四川西隴化工有限公司；綠原酸標準品（優級純）、磷酸（分析純）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；純水：云南大學化學科學與工程學院分析化學實驗室自制。

1.2 儀器與設備

AgilentEC-C18柱（150 mm × 4.6 mm，4 μm）、高效液相色譜儀（Agilent 1260）：美國Agilent 公司；恒溫水浴鍋（HH-2）： 力辰科技股份有限公司； 恒溫干燥箱（DHP-9272）：上海一恒科技有限公司；電子分析天平（FA2104）： 上海恒平科學儀器； 高速粉碎機（DKC11）：東莞市大康機械設備有限公司；超聲波清洗儀（AS10200）：華瑞博遠公司。

1.3 試驗與方法

1.3.1 沖泡條件優化

采用單因素試驗， 對咖啡果皮茶沖泡工藝從沖泡溫度、沖泡時間、料水比以及沖泡次數4 個方面進行優化。 首先將咖啡果皮茶置于研缽中進行研磨，過24 目篩（中國藥典2015 版通則標準），50 ℃下烘干30 min，作為試驗樣品，密封保存備用。

1.3.1.1 沖泡溫度

準確稱量4 份（1.000 0±0.000 9）g 樣品，置于30 mL錐形瓶中， 分別浸沒于預設溫度為90.0、80.0、70.0、60.0 ℃的水浴中，以料水比為1∶30（g/mL）用不同溫度下的熱水30.0 mL 沖泡樣品6.0 min 后，取相應溫度的熱水補齊30 mL，以定量濾紙過濾，從中取2 mL 濾液用0.22 μm 濾膜過濾并置于色譜進樣瓶中待測。

1.3.1.2 沖泡時間

準確稱量11 份（1.000 0±0.000 9）g 樣品，置于30 mL錐形瓶并浸沒于溫度為90 ℃的恒溫水浴中，以料水比為1∶30（g/mL）分別用30 mL 溫度為90 ℃的熱水進行沖泡， 分別沖泡0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0 min，取90 ℃熱水補齊30 mL，以定量濾紙過濾，從中取2 mL 濾液用0.22 μm 濾膜過濾并置于色譜進樣瓶中待測。

1.3.1.3 料水比

準確稱量5 份（1.000 0±0.000 9）g 樣品， 置于200 mL 錐形瓶并浸沒于溫度為90 ℃的恒溫水浴中，分別取不同體積的90.0 ℃熱水使料水比分別為1∶20、1∶40、1∶80、1∶120、1∶160（g/mL）進行沖泡，9.0 min 后，取90 ℃熱水補齊30 mL，以定量濾紙過濾，從中取2 mL 濾液用0.22 μm 濾膜過濾并置于色譜進樣瓶中待測。

1.3.1.4 沖泡次數

準確稱量（1.000 0±0.000 9）g 的樣品，置于200 mL錐形瓶并浸沒于溫度為90 ℃的恒溫水浴中， 以料水比為1∶120（g/mL）沖泡9.0 min 后，用90 ℃熱水補齊120 mL，以定量濾紙過濾，從中取2 mL 濾液用0.22 μm濾膜過濾并置于色譜進樣瓶中待測。 重復上述操作，分別得到第2 次、第3 次、第4 次和第5 次待測樣。

1.3.2 綠原酸溶出量測定

1.3.2.1 色譜條件

流動相：乙腈-0.4%磷酸；梯度洗脫：0～40.0 min，5%～100%乙腈；柱溫：35 ℃；檢測波長：375 nm；總流速：1 mL/min；進樣量：10.0 μL。

1.3.2.2 標準液配制

用分析天平精密稱取綠原酸標準品的質量為1.0 mg，用50%甲醇完全溶解，定容至25 mL 容量瓶中，即得40.0 μg/mL 綠原酸標準溶液。10 ℃下避光保存。

1.3.2.3 標準曲線的建立

按1.3.2.1 的色譜條件進樣，分別測定綠原酸質量為0.04、0.20、0.24、0.28、0.36、0.40、0.80 μg 時的峰面積，每個進樣濃度重復進樣5 次，以進樣量-峰面積繪制工作曲線。

1.3.2.4 加標回收率試驗

取上述40.0 μg/mL 綠原酸標準溶液，向其中加入一定量綠原酸標準品， 以同樣的HPLC 測定條件重復測定5 次，計算加標回收率。

1.3.3 咖啡果皮茶、烘焙咖啡及生咖啡豆對比分析

準確稱取（1.000 0±0.000 9）g 的咖啡果皮茶、烘焙咖啡粉及生咖啡豆樣品各1 份， 采用優化后的沖泡條件進行沖泡，并通過HPLC 分析綠原酸溶出量。

1.3.4 感官品評

參考國標GB/T 23776—2018《茶葉感官審評方法》，以湯色、氣味、滋味為評價指標。請10 位評審人員對咖啡果皮茶進行評審打分，同時與烘焙咖啡、生咖啡豆的沖泡飲品進行比較。

2 結果與分析

2.1 標準曲線

測定結果如表1 所示。

表1 建立標準曲線所得測定結果Table 1 The results of standard curve

以綠原酸的進樣量（μg）為橫坐標x，相應的峰面積為縱坐標y ，線性擬合得到線性回歸方程y =9 864.2x-18.049，R=0.999 9，即標準工作曲線，如圖1所示。 平均加標回收率為102.0%，結果表明本方法回收率良好，方法可靠。

圖1 標準工作曲線Fig.1 The standard curve

2.2 沖泡溫度對于咖啡果皮茶中綠原酸溶出量的影響

以沖泡溫度作為單一變量探究最佳沖泡條件，綠原酸溶出量檢測結果如表2 所示。

表2 不同沖泡溫度下咖啡果皮茶沖泡液中綠原酸溶出量檢測結果Table 2 The chlorogenic acid concentrations in coffee pericarp tea at different brewing temperatures

測定結果顯示，綠原酸溶出量隨沖泡溫度的升高而逐漸上升，且在80 ℃～90 ℃區間急劇增長，因此確定90 ℃為最佳沖泡溫度。此結果與綠原酸在熱水中溶解度較大相吻合，也與實際生活中人們通常選取沸水進行泡茶的習慣一致。

2.3 沖泡時間對于咖啡果皮茶中綠原酸溶出量的影響

以沖泡時間作為單一變量探究最佳沖泡條件，綠原酸溶出量檢測結果如表3 所示。 以綠原酸溶出量C（μg/mL）為縱坐標，以沖泡時間t（min）為橫坐標作圖，如圖2 所示。

表3 不同沖泡時間下咖啡果皮茶沖泡液中綠原酸溶出量檢測結果Table 3 The chlorogenic acid concentrations in coffee pericarp tea with different brewing time

圖2 咖啡果皮茶中綠原酸溶出量隨沖泡時間的變化趨勢圖Fig.2 The chart of chlorogenic acid concentrations in coffee pericarp tea with different brewing time

結果顯示，綠原酸溶出量在0.5 min～8 min 階段內呈逐漸上升趨勢，8 min～10 min 趨于平緩，因此選取9min為最佳沖泡時間。

2.4 料水比對于咖啡果皮茶中綠原酸溶出量的影響

以料水比作為單一變量探究最佳沖泡條件，綠原酸溶出量檢測結果如表4 所示。

表4 不同料水比下咖啡果皮茶沖泡液中綠原酸溶出量檢測結果Table 4 The chlorogenic acid concentration in coffee pericarp tea at different ratios of material to water

結果顯示，綠原酸的總溶出量在不同料水比下差別不大，基本維持在一個相對穩定的范圍內，說明料水比對于咖啡果皮茶中綠原酸的總溶出量的影響不明顯。料水比為1∶120（g/mL）時，樣品濾液中綠原酸總溶出量相對較高，確定1∶120（g/mL）為最佳料水比。

2.5 沖泡次數對于咖啡果皮茶中綠原酸溶出量的影響

以沖泡次數作為單一變量探究最佳沖泡條件，綠原酸溶出量檢測結果如表5 所示。

表5 不同沖泡次數下咖啡果皮茶沖泡液中綠原酸溶出量檢測結果Table 5 The chlorogenic acid concentrations in coffee pericarp tea in the different brewing times

結果顯示，第2 次沖泡之后，幾乎不再有可統計的綠原酸溶出量被檢出，同時，第1 次沖泡綠原酸溶出量要遠高于第2 次， 咖啡果皮茶中綠原酸的提取率可達95%以上。

2.6 不同咖啡產品綠原酸溶出量比對分析

以本試驗確定的最佳沖泡工藝，通過同樣的試驗方法沖泡咖啡果皮茶、烘焙咖啡、生咖啡豆，分別得到其濾液中綠原酸溶出量HPLC 測定結果，見表6。

表6 咖啡果皮茶、烘焙咖啡、生咖啡豆沖泡液中綠原酸溶出量檢測結果Table 6 The chlorogenic acid concentrations in brewed coffee pericarp tea，coffee and green coffee bean

結果顯示，沖泡生咖啡豆濾液中綠原酸溶出量明顯較被烘焙處理的咖啡果皮茶和烘焙咖啡的高，而烘焙咖啡和咖啡果皮茶濾液中綠原酸溶出量較低且相差不大。

2.7 感官評價

最佳沖泡工藝沖泡出來的咖啡果皮茶、 烘焙咖啡、生咖啡豆的感官評價結果見表7。

表7 咖啡果皮茶、烘焙咖啡、生咖啡豆沖泡茶飲的感官評價Table 7 Sensory evaluation of brewed coffee pericrap tea，coffee and green coffee bean

咖啡果皮茶的湯色較烘焙咖啡和生咖啡豆的湯色更明亮清澈；生咖啡豆的氣味較差，咖啡果皮茶和烘焙咖啡的氣味都帶有香氣；咖啡果皮茶和生咖啡豆品嘗起來略帶澀味，烘焙咖啡嘗起來醇香濃郁且回味甘甜，烘焙咖啡、咖啡果皮茶的綜合評分較生咖啡豆的高，分別為86、84、77 分。 綠原酸溶出量明顯較高的生咖啡豆的感官綜合評分明顯較低，而綠原酸溶出量較低且相差不大的咖啡果皮茶和烘焙咖啡的感官綜合評分較高且接近，說明烘焙咖啡和咖啡果皮茶中的綠原酸溶出量并不是越多口感越好，而是適中就好。

3 結論

研究結果表明，以綠原酸溶出量為指標，咖啡果皮茶的最佳沖泡條件為沖泡溫度90 ℃、 沖泡時間9 min、料水比1∶120（g/mL）。 其中，沖泡時間對于咖啡果皮茶中綠原酸溶出量的影響最大， 沖泡溫度次之。 此外，以綠原酸溶出量為標準，咖啡果皮茶長期沖泡或多次反復沖泡意義不大。 在與同類產品對比品鑒中， 咖啡果皮茶作為咖啡系列衍生產品中的新型產品，綠原酸溶出量與常見咖啡產品差異不大，且具有較好口感以及湯色明亮等特點。

本研究首次對咖啡果皮茶的沖泡工藝進行了系統優化，通過同類產品比對，客觀地展示了咖啡果皮茶的特點以及不足，為該新型產品的開發提供了理論指導與數據支撐，充分提高了咖啡果皮的應用價值。