響應面優化黑茶酒產品工藝

袁子杰，秦洋，楊鳳英，鄧志萍

1.邵陽學院食品與化學工程學院（邵陽 422000）；2.生態釀酒技術與應用湖南省重點實驗室（邵陽 422000）

安化黑茶屬于后發酵茶，深受人們喜愛。安化黑茶具有降血壓[1]、抗氧化[2]、降血糖[3-5]、降血脂[6]、防心血管疾病[7]等多種保健作用。茶葉中的茶多酚，是茶葉保健功能和色澤口感的主要成分之一[8]。冠突散囊菌和紅曲霉菌均具有很好的保健功能[9-12]，并且它們的生長習性相近[13-14]。試驗使用的原料茶就是將冠突散囊菌和紅曲霉菌接種到安化黑茶上，所生產的新型黑茶，具有更好的保健功能。

茶酒制酒工藝可以歸納為三大類：配制法、浸泡法和釀制法[15]。采用浸泡法可以更好地讓茶葉中的營養物質融入到酒中，從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時間過長，導致成分增加。采用真空的輔助技術，可以在較低的浸泡溫度下，使茶葉中的營養物質更快速地融入酒中，從而達到縮短時間和降低成本的目的[20]。目前真空輔助技術更多地用在中藥提取和干燥方面，幾乎沒有應用在茶酒的制備上。

因此試驗采用真空輔助技術，以浸泡的方法生產黑茶酒，在不影響原料酒的基礎上，控制浸泡溫度、浸泡時間和浸泡轉速，以多酚質量濃度為指標，以感官評價為輔助指標，探究黑茶酒最佳工藝條件，可以更高效、安全地生產黑茶酒。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

安化黑茶（購買于湖南省安化縣）；紅曲霉菌（北納創聯生物技術有限公司）；冠突散囊菌（北納創聯生物技術有限公司）。酒樣，22%vol米香型白酒（廣西天龍泉酒業有限公司）。新型黑茶（由實驗室制備所得）。

沒食子酸標準品（合肥博美生物科技有限責任公司）；福林酚試劑（分析純，上海藍季科技發展有限公司）；Na2CO3（分析純，天津市永大化學試劑有限公司）。

UV-2600紫外-可見分光光度計（龍尼克儀器有限公司）；RE-52AA旋轉蒸發儀（上海雅榮生化設備儀器有限公司）；電子天平（梅特勒-托利多儀器有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程與操作要點

安化黑茶→除雜→酶解→滅菌→引入冠突散囊菌和紅曲霉菌→發酵→干燥→黑茶

黑茶、22%vol米香型白酒→浸泡（真空處理）→抽濾→黑茶酒→指標測定、感官評價

1) 浸泡：樣品在不同的料液比、時間、溫度和轉速下真空浸泡，在此過程中需要較為精準地控制溫度，溫度過高會使得酒樣中酒精揮發出來，影響原料酒的品質。

2) 抽濾：抽濾時過0.3 mm的濾膜，可有效地過濾掉固體成分，保證成品酒的口感。

1.2.2 確定料液比

當浸泡溫度為30 ℃、浸泡時間為20 min、浸泡轉速為0 r/min時，以料液比1∶250，2∶250，3∶250，4∶250和5∶250（g/mL）進行試驗，測定成品酒中多酚質量濃度，并進行感官評價。確定料液比，在后續的試驗中以固定的料液比進行。

1.2.3 單因素試驗

料液比為4∶250（g/mL），采用真空浸泡的方法，探究不同浸泡時間（20，40，60，80和100 min）、不同浸泡溫度（22，26，30，34和38 ℃）、不同浸泡轉速（0，37.5，75，112.5和150 r/min）對黑茶酒中多酚質量濃度以及感官評價的影響。每個試驗重復3次。

1.2.4 響應面試驗

在單因素試驗的基礎上，以浸泡溫度（A）、浸泡時間（B）和浸泡轉速（C）作為自變量，以黑茶酒中多酚質量濃度為響應值，設計三因素三水平的響應面試驗。確定真空輔助浸泡法制備黑茶酒的最佳工藝條件。如表1所示。

表1 響應面優化試驗因素水平及編碼表

1.3 多酚質量濃度測定

參照GB/T 8313—2018，采用福林酚法檢測多酚質量濃度。福林酚試劑氧化茶多酚—OH基團并顯藍色，最大吸收波長λ為765 nm，用沒食子酸作校正標準定量多酚質量濃度。標準曲線為y=0.058 8x+0.001 6（R2=0.998 4）。

1.4 感官評價方法

試驗所得黑茶酒感官評價參照韓珍等[21]的感官評價方法，以外觀（30分）、香氣（20分）、口感（40分）和風格（10分）4個方面為標準。

2 結果與分析

2.1 試驗結果與分析

2.1.1 料液比

當浸泡溫度為30 ℃、浸泡時間為60 min、浸泡轉速為0 r/min時，探究不同料液比對黑茶酒的多酚質量濃度以及感官評分的影響。結果見圖1。

圖1 不同料液比對黑茶酒中多酚質量濃度（a）和感官評分（b）的影響

由圖1（a）可以看出，隨著料液比的增加，黑茶酒中的多酚質量濃度也隨之增加，當料液比為4∶250（g/mL）時，多酚質量濃度增長速度達到最大，隨后增長速度相較于前面有明顯的下降。結合圖1（b），當料液比為4∶250（g/mL）時，感官評價得分最高。料液比較高時，茶香會掩蓋酒香，感官評分降低，同理料液比較低時，酒香會掩蓋茶香，感官評分沒有4∶250（g/mL）時高。綜合考慮，選取料液比4∶250（g/mL）為后續試驗的料液比。

2.1.2 浸泡溫度

當料液比為4∶250（g/mL）、浸泡時間為20 min、浸泡轉速為0 r/min時，探究不同浸泡溫度對黑茶酒的多酚質量濃度以及感官評分的影響。結果見圖2。

由圖2（a）可以看出，隨著浸泡溫度的增加，黑茶酒中多酚質量濃度隨之上升，浸泡溫度繼續升高，在真空環境下，會達到原料酒的沸點，影響酒的品質。結合圖2（b），當浸泡溫度低于34 ℃時，感官評分不高，這是因為這個浸泡溫度不能使茶中的物質更好地溶于酒中；當浸泡溫度高于34 ℃時，茶香過重，掩蓋了酒的味道，導致感官評分下降。因此結合圖2（b），選擇浸泡溫度30~38 ℃進行后續響應面優化試驗。

圖2 不同浸泡溫度對黑茶酒中多酚質量濃度（a）和感官評分（b）的影響

2.1.3 浸泡轉速

當料液比為4∶250（g/mL）、浸泡時間為20 min、浸泡溫度為30 ℃時，探究不同轉速對黑茶酒多酚質量濃度以及感官評分的影響。結果見圖3。

由圖3（a）可以看出，隨著轉速的增加，黑茶酒中的多酚質量濃度也隨著增加，當轉速為150 r/min時，轉速達到最大，多酚增長速度下降；結合圖3（b）的感官評分可以看出，當轉速為112.5 r/min時，感官評分最高。轉速高于或者低于112.5 r/min均會出現茶香掩蓋酒香或者酒香掩蓋茶香的情況，導致感官評價不如112.5 r/min。因此結合圖3（b），選擇轉速75~150 r/min進行后續響應面優化試驗。

圖3 不同浸泡轉速對黑茶酒中多酚質量濃度（a）和感官評價（b）的影響

2.1.4 浸泡時間

當料液比為4∶250（g/mL）、浸泡溫度為30 ℃、轉速為0 r/min時，探究不同時間對黑茶酒的多酚質量濃度以及感官評分的影響。結果見圖4。

圖4 不同時間對黑茶酒中多酚質量濃度（a）和感官評價（b）的影響

由圖4（a）可以看出，隨著時間的增加，黑茶酒的多酚質量濃度也隨著增加，在80 min時增長速度達到最大，隨后增長速度開始明顯下降；結合圖4（b）可以看出，在80 min時感官評分最高。當時間低于80 min時，由于浸泡時間不足，茶葉中的物質沒有更好地融入酒中，導致茶酒的感官評價沒有80 min高；當時間高于80 min時，茶葉中的物質融入量超過達到一定值，酒的味道更多地被茶香掩蓋，導致感官評價得分降低。因此結合圖4（b），選擇時間60~100 min進行后續響應面優化試驗。

2.2 響應面試驗結果與分析

2.2.1 響應面試驗設計與結果

根據單因素試驗的結果，按照表1進行響應面試驗，試驗結果見表2。

表2 響應面優化試驗

2.2.2 響應面回歸模型的建立與分析

運用Design-Expert 8.0.5軟件，以A（浸泡溫度）、B（浸泡時間）和C（浸泡轉速）為因素，以（Y）多酚質量濃度為響應值進行回歸擬合，得到二次多項回歸方程：

由表3可知：該模型F值為54.57，p值＜0.000 1，表示該回歸模型差異極顯著；失擬項p值0.064 3＞0.05，不顯著，表明回歸模型可以接受；模型決定系數R2=0.985 9，矯正系數Radj2=0.967 9，說明該回歸模型與試驗數據擬合程度高，可以用于黑茶酒的工藝優化預測和分析。模型中A、B對黑茶酒中多酚質量濃度的影響極顯著；C、BC、B2、C2對黑茶酒中多酚質量濃度影響顯著。根據F值和p值，各因素對于黑茶酒多酚質量濃度的影響程度為A（浸泡溫度）＞B（浸泡時間）＞C（浸泡轉速）。

表3 回歸模型的方差分析

2.2.3 響應面試驗交互作用分析

根據響應面試驗設計原理，三維曲線彎曲程度越大，表明兩因素交互作用對多酚質量濃度的影響越顯著。等高線圖為三維曲線在底部的投影，若表現為圓形，則表示兩因素間對多酚質量濃度的影響不顯著；若表現為橢圓，則表明兩因素間對多酚質量濃度的交互影響顯著。各因素及其交互作用對黑茶酒中多酚質量濃度的影響見圖5。

圖5 各因素交互作用對黑茶酒中多酚質量濃度影響的響應面圖

根據圖5（a，b）可以看出，當浸泡時間不變時，多酚質量濃度隨著浸泡溫度的增加而增加。當浸泡溫度不變時，多酚質量濃度隨著時間的增加而增加。浸泡溫度和浸泡時間兩因素的交互作用不顯著。浸泡溫度對于多酚質量濃度的影響相較于浸泡時間更加顯著。根據圖5（c，d）可以看出，當浸泡轉速不變時，多酚質量濃度隨著浸泡溫度的增加而增加。當浸泡溫度不變時，多酚質量濃度隨著轉速的增加而增加。浸泡溫度和浸泡轉速之間的交互作用顯著，浸泡溫度對于多酚質量濃度的影響相較于浸泡轉速更加顯著。根據圖5（e，f）可以看出，當浸泡轉速不變時，多酚質量濃度隨著浸泡時間的增加而增加。當浸泡時間不變時，多酚質量濃度隨著浸泡轉速的增加而增加，浸泡轉速和浸泡時間兩因素的交互作用不顯著，時間對于多酚質量濃度的影響相較于轉速更加顯著。

2.2.4 響應面驗證試驗

根據響應面軟件分析出最佳工藝條件：浸泡溫度38 ℃、浸泡時間100 min、浸泡轉速118 r/min，模型預測多酚質量濃度為61.733 μg/mL。在實際試驗中，根據響應面得出的最佳工藝條件得出的實際結果為61.26 μg/mL，感官評分為94分，與預測結果基本吻合，因此采用響應面法優化黑茶酒工藝得到的工藝條件準確可靠，可以用于實際操作。

3 結論

試驗以將冠突散囊菌和紅曲霉菌引入到安華黑毛茶上所生產的黑茶為原料，采用真空輔助技術生產黑茶酒，以浸泡時間、浸泡溫度和浸泡轉速為因素，設置3個因素水平，采用響應面法對生產工藝進行優化。結果顯示，最佳工藝條件為料液比4∶250（g/mL）、浸泡溫度38 ℃、浸泡時間100 min、浸泡轉速118 r/min，黑茶酒中的多酚質量濃度為61.26 μg/mL，感官評分為94分。試驗采用真空輔助技術生產黑茶酒擁有高效、快捷、經濟的特點，可以為生產黑茶酒提供一定的理論依據。