響應面法優化超聲波提取極邊烏龍茶香料工藝

李紅霞，樸永革，劉友杰，李 鋒*，李寶志，付 祺，張文龍

1. 云南瑞升煙草技術（集團）有限公司，云南 昆明 650106；

2. 吉林煙草工業有限責任公司，吉林 長春 130031

超聲波萃取技術因為提取時間短、提取溫度低及提取產率高而在天然香料提取領域有廣泛應用[1-3]。 極邊烏龍茶是產自“極邊第一城”騰沖的高山有機茶[4]。該茶不但利用了臺灣優良的茶樹品種（臺灣原種青心，又稱軟枝烏龍）和先進的制茶技術，而且得益于騰沖得天獨厚的自然條件，因而具有極高的品質。有文獻報道超聲波技術提取茶葉中的咖啡因、茶多酚、多糖、黃酮、蛋白質等成分[5-17]，但是，利用超聲波提取極邊烏龍茶香料及對其香氣成分分析研究未見報道。本文以極邊烏龍茶香料浸膏提取率為指標，通過響應面優化極邊烏龍茶超聲波提取最佳工藝，并采用GC-MS對該香料進行成分分析，旨在為極邊烏龍茶的開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與儀器

1.1.1 材料

極邊烏龍茶，市售。

1.1.2 主要儀器設備

CTXNW-100L型組合式循環超聲提取裝置（北京市弘祥隆超聲儀器公司）、Agilent 6890N/5975氣相色譜-質譜聯用儀（美國安捷倫公司）、BUCHIR-3000型旋轉蒸發儀（瑞士BUCHI公司）及自制同時蒸餾萃取裝置。

1.2 方法

1.2.1 提取方法

極邊烏龍茶茶粉以乙醇為溶劑，按設計條件進行超聲波提取，旋轉蒸發儀減壓蒸餾回收溶劑，濃縮為浸膏。

1.2.2 響應面實驗設計

根據資料和單因素試驗，采用Design Expert 8.0軟件，根據Box-Behnken的中心組合試驗設計原理，以超聲波功率（A）、提取時間（B）和乙醇體積分數（C）為主要影響因素，每個因素取3個水平，以-1、0和+1編碼，以極邊烏龍茶香料浸膏樣品提取率為響應值，進行三因素三水平響應面工藝優化試驗（表1）。

表1 實驗因素水平Table 1 Factors and levels of response test

提取率計算公式：極邊烏龍茶香料浸膏提取率（%）=極邊烏龍茶提取物質量（g）/原料質量（g）×100%。

1.2.3 香氣成分測定

色譜條件：TR-5MS，60 m×0.25 mm×0.25μm；載氣：氦氣（99.999%）；進樣量：1 μL；分流比：20∶1；柱流速：恒流1.8 mL/min；程序升溫：50℃（1 min）—8℃/min—160℃（2 min）—8℃/min—260℃（15 min）；傳輸線溫度：280℃；進樣口溫度：250℃。

質譜條件：EI能量：70 eV；離子源溫度：230℃；四級桿溫度：160℃；溶劑延遲：2 min；掃描離子范圍：35 ～ 455 aum；定性分析：采用NIST 08質譜譜庫檢索；定量分析：采用歸一化法。

2 結果與分析

2.1 響應面實驗結果

結果見表2。對表2實驗數據進行多元回歸擬合，得到極邊烏龍茶香料浸膏提取率（Y）對超聲波功率（A）、提取時間（B）和乙醇體積分數（C）的二次多項回歸方程模型為：

表2 實驗設計及結果Table 2 Experimental design and results

Y = +53.27+2.72* A+4.91* B+0.86* C+4.25*A* B-0.8* A* C-0.93* B* C-4.57* A2-7.05* B2-3.9* C2。

該二次回歸方程方差分析結果和回歸方程系數顯著性檢驗結果見表3。3因素交互作用對極邊烏龍茶茶香料浸膏提取率的響應面分析結果見圖1。

圖1 響應面的交互作用及等高線Figure 1 Interaction of response surface and contour lines

由表3可看出，模型極顯著（P < 0.01），失擬項不顯著（P > 0.05），模型在統計學上有意義；決定系數R2= 0.9880，說明該模型的預測值和實際值擬合度高，該模型可靠，可以預測超聲波提取極邊烏龍茶的最佳提取條件。因素中一次項A、B是極顯著的，C是不顯著的，說明超聲波功率和提取時間對極邊烏龍茶香料浸膏提取率有極顯著影響，而乙醇體積分數影響不顯著。二次項A2、B2、C2都是極顯著的。交互項AB是極顯著的，說明這2個因素交互作用對極邊烏龍茶香料浸膏提取率有顯著影響。

表3 回歸方程模型的方差分析結果Table 3 Variance analysis results of the regression equation model

2.2 極邊烏龍茶香料浸膏樣致香成分

結果見圖2和表4。由表4可知，極邊烏龍茶香料浸膏的致香成分共鑒定出50種化合物，主要為醇類、酯類、酮類、醛類、雜環及烯烴類化合物。其中主要成分為：吲哚15.099 μg/g（花香）、橙花叔醇11.908 μg/g（花香、果香）、植醇7.253 μg/g（青香）、α-金合歡烯6.734μg/g（青香、花香）、苯乙醇4.899 μg/g（花香、蜜甜香）、香葉醇3.77 3μg/g（花香、清香、甜香）、芳樟醇3.028 μg/g（木香、花香、果香）、茉莉酮2.252 μg/g（花香、清香）、茉莉酸甲酯1.990μg/g（花香、甜香）、二氫芳樟醇1.935 μg/g（果香、清香）、苯乙醛1.830 μg/g（花香、清香）及苯甲醇1.281 μg/g（特殊芳香、甜香）。

表4 極邊烏龍茶香料致香成分Table 4 Aroma components in the perfume of Jibian Oolong Tea

圖2 極邊烏龍茶香料浸膏致香成分的總離子流圖Figure 2 Gas chromatogram of aroma components in the perfume extract of Jibian Oolong Tea

3 結論

超聲波提取極邊烏龍茶香料浸膏的最佳工藝參數為：超聲波功率650 W、提取時間5 5 min、乙醇體積分數60%。

致香成分分析結果表明，極邊烏龍茶香料浸膏中含有大量的致香成分，如吲哚、橙花叔醇、苯乙醇和芳樟醇等，還有多種酯類化合物和其他成分。

優選的超聲波提取工藝穩定、可行，制備的極邊烏龍茶香料浸膏具有優雅茶香氣和香味，是一種高品質的香料浸膏。本試驗結果可為極邊烏龍茶的開發利用提供參考。