碎茶末制備速溶綠茶提取工藝研究

吳沖 李昕鈺 魏昕鈺 常娜 尹旭超 祁蒙 紀昌中

基金項目：中國富硒產業研究院富硒專項研發計劃項目（2021 FXZX01-01）、大學生創新創業訓練計劃項目（AKXY2022038）、

安康學院鄉村振興專項（2022AYXCZX01）

作者簡介：吳沖，男，助教，主要從事茶葉加工與茶葉資源綜合利用研究。*通信作者，E-mail：1982990005@aku.edu.cn

摘要：為提高碎茶末利用價值，優化速溶綠茶提取工藝，以安康綠茶加工過程中產生的碎茶末為原料，采用超聲波提取技術制備速溶綠茶，考察浸提時間、浸提溫度、茶水比對速溶綠茶品質及提取率的影響，通過單因素及正交試驗確定速溶綠茶的最優提取工藝。結果表明，超聲波提取時間20 min，提取溫度30 ℃，茶水比1︰25為最佳提取條件。在此條件下，速溶綠茶得率為24.67%，茶多酚含量為13.78%、游離氨基酸含量為2.30%、咖啡堿含量為3.32%、可溶性糖總量為9.04%。所制得的速溶綠茶干茶色澤嫩綠，湯色黃綠尚亮，滋味醇厚鮮爽，溶解性良好。經優化后的速溶綠茶超聲波提取工藝設計合理、穩定可行且重復性高，所制速溶綠茶品質較優。

關鍵詞：碎茶末；速溶綠茶；超聲波提取；正交試驗

中圖分類號：TS272.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1000－3150（2024）01-48-6

Study on the Extraction Technology of Instant

Green Tea Prepared from Tea Fragments

WU Chong1，2， LI Xinyu1， WEI Xinyu1， CHANG Na1，2， YIN Xuchao1，2， QI Meng3， JI Changzhong1，2*

1. Ankang University， Ankang 725000， China; 2. Shaanxi Tea Key Lab Co-sponsored by Province and Municipality，

Ankang 725000， China; 3. Ankang Research Center of Se-enriched Product， Ankang 725099， China

Abstract： In order to improve the utilization of tea fragments and optimize the extraction technology of instant green tea， ultrasonic extraction technology was used to prepare instant green tea from the tea fragments produced in the processing of Ankang green tea. The effects of extraction time， extraction temperature， ratio of tea to water on the quality and extraction rate of instant green tea were investigated. The optimal extraction technology was determined by single factor and orthogonal test. The results show that the optimal extraction time， extraction temperature and ratio of tea to water were 15 min， 30 ℃ and 1：25. Under these conditions， the yield of instant green tea was 24.67%， the content of tea polyphenols was 13.78%， the content of free amino acids was 2.30%， the content of caffeine was 3.32%， and the total soluble sugar was 9.04%. The instant green tea has a tender green color and a bright yellow and green soup color， with a rich and fresh taste and good solubility. The optimized ultrasonic extraction technology for instant green tea is reasonable， stable， feasible and reproducible， and the instant green tea has excellent quality.

Keywords： tea fragments， instant green tea， ultrasonic extraction， orthogonal test

我國是世界上最大的茶葉生產國和消費國，綠茶是我國六大茶類之一，居六大茶類之首，其銷量和產量逐年增加。2022年，全國綠茶產量185.38萬t，占茶葉總產量58.3%；國內銷售131.10萬t，占茶葉內銷量的54.7%，綠茶產量相較其他茶類內銷量占比較大[1]。在綠茶初加工與精加工過程中，揉捻、干燥、風選、復火等工藝會產生大量碎茶、茶末，這些在茶葉加工過程中產生的廢棄物統稱為碎茶末，占茶葉總產量的10%～30%[2]，這將導致嚴重的浪費現象[3]。雖然綠茶碎茶末的外形不佳，但其內含成分較為豐富。汪雪蓮等[4]研究表明，綠茶茶末中多酚類物質含量較高，周紅霞等[5]認為綠茶茶末有較大的開發潛力。

速溶茶是以成品茶、茶副產品或茶鮮葉為原料，通過提取、過濾、濃縮、干燥等工藝制成的茶制品，既保留了茶的風味和功效，還具有便于攜帶、沖泡的特點。我國已成為速溶茶第一大生產國，“十三五”以來，速溶茶加工技術創新，進一步推動了速溶茶產業發展[6]。提取是速溶茶加工的關鍵環節，對速溶茶的湯色、香氣、滋味及溶解性都具有重要影響。目前，速溶茶的提取方法主要有熱水浸提法、超聲波輔助提取[7]、微波輔助提取[8]及酶法輔助提取[9]等。其中熱水浸提法是我國目前速溶茶生產主要提取方法，其方法簡單易行，但存在提取率低、成品茶香氣不足、滋味帶苦、速溶性差等問題[10-11]。超聲波浸提技術對綠茶香氣的保留有很好的效果[12]，高強度超聲波可以促進大分子物質的分解[13]，有利于多酚等內含物質的提取[14]，其特殊的強縱向振動可以破壞茶葉細胞結構，能使提取溶液較好地浸入細胞中，從而起到加速溶解茶葉有效成分的作用[7]，提取效率明顯優于傳統速溶茶提取[15]。

本試驗以傳統綠茶加工過程中產生的碎茶末為原料，采用超聲波輔助提取制備速溶綠茶，通過單因素試驗考察浸提時間、浸提溫度和茶水比對速溶綠茶品質的影響，并設計正交試驗，優化速溶綠茶超聲波提取工藝條件，為傳統綠茶加工中產生的碎茶末資源利用提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 試驗材料

綠茶碎茶末，紫陽天一富硒茶業開發有限公司。

無水乙醇、酒石酸鉀鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、堿式乙酸鉛均為分析純，天津市天力化學試劑有限公司；鹽酸、硫酸均為分析純，成都市科隆化學品有限公司；谷氨酸、蒽酮、茚三酮均為分析純，天津市光復精細化工研究所。

1.2? 儀器與設備

VS-100UE多用途恒溫超聲波提取儀，寧波新芝生物科技股份有限公司；SCIENTZ-50N真空冷凍干燥機，無錫沃信儀器制造有限公司；SG-723PC紫外可見分光光度計，上海光學儀器一廠；先行者cp214分析天平，上海奧豪斯儀器有限公司。

1.3? 試驗方法

1.3.1? 工藝流程

原料處理：將綠茶碎茶末投入石磨勻漿機中磨碎，再以40目篩網過篩，得到浸提原料。

超聲波提取：超聲波提取時間、提取溫度及茶水比按照單因素試驗及正交試驗設計的工藝組合進行。超聲功率為450 W，超聲頻率為每間隔2 s超聲2 s。

過濾、濃縮：超聲波輔助提取完成后，通過6層紗布將提取液趁熱過濾至潔凈的燒杯中，待其冷卻后，在4 000 r/min的條件下離心10 min，再將上清液進行抽濾，濾液于50 ℃條件下蒸發濃縮20 min。

真空冷凍干燥：將濃縮液倒入培養皿中，在皿身貼上標簽后，將濃縮液放入冰箱預冷12 h，鋪料厚度3 mm，冷凍干燥真空度10 Pa，溫度－40 ℃，時間24 h。

1.3.2? 單因素試驗設計

查閱相關文獻[16-17]和預試驗，選取提取時間、提取溫度和提取茶水比為試驗因素，以提取時間20 min、提取溫度40 ℃、茶水比1∶20為基礎條件，分別考察浸提時間10、15、20、25、30 min，浸提溫度30、40、50、60、70 ℃，浸提茶水比1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25對速溶綠茶品質及得率的影響。

1.3.3? 正交試驗設計

基于單因素試驗結果，以感官審評為指標，在提取時間、提取溫度及茶水比中選取最佳水平確定正交試驗L9（34）的水平，各因素水平設計如表1所示。

1.3.4? 得率計算

真空冷凍干燥完成后，將制得的速溶綠茶樣品稱重后進行分類裝袋，并貼上標簽。計算速溶綠茶粉的得率[18]。

速溶綠茶粉得率（%）= m/M × 100%

式中：m為制得速溶茶粉質量（g）；M為綠茶碎末茶原料質量（g）。

1.3.5? 感官審評

所得速溶綠茶樣品的感官審評按照《茶制品 第一部分：固態速溶茶》（GB/T 31740.1—2015）[19]進行，結合季玉琴[20]提出的速溶茶評分標準進行打分，速溶綠茶評分標準如表2所示。

1.3.6? 理化檢測

采用《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》（GB/T 8313—2018）[21]中的福林酚法測定原料茶多酚含量，按照《食品工業用速溶茶》（QB/T 4067—2010）[22]中的檢測方法測定樣品茶多酚含量。按照《茶 游離氨基酸總量的測定》（GB/T 8314—2013）[23]檢測游離氨基酸含量。按照《茶 咖啡堿測定》（GB/T 8312—2013）[24]測定原料咖啡堿含量，按照《食品工業用速溶茶》（QB/T 4067—2010）[22]中的檢測方法測定樣品咖啡堿含量。根據《茶葉生物化學實驗教程》[25]的檢測方法測定可溶性糖含量。

2? 結果與分析

2.1? 單因素試驗結果

2.1.1? 超聲波提取時間對感官評分及得率的影響

由圖1可知，超聲波提取時間在10～20 min時，感官評分與得率均呈遞增趨勢；超過20 min后，其感官評分呈下降趨勢，但得率仍在上升。綜合分析，后續選擇提取時間15、20、25 min進行正交試驗設計。

2.1.2? 超聲波提取溫度對感官評分及得率的影響

由圖2可知，隨超聲波提取溫度的增加，速溶茶感官評分及得率均呈現先增后降趨勢。提取溫度為40 ℃時感官評分最高；提取溫度在30～60 ℃范圍內，得率不斷上升，超過60 ℃后，得率下降。綜合考慮，將30、40、50 ℃確定為超聲波提取溫度的正交試驗水平。

2.1.3? 超聲波提取茶水比對感官評分及得率的影響

由圖3可知，在超聲波提取茶水比從1∶5至1∶20時，速溶茶感官評分呈遞增趨勢且變化明顯，但得率先上升后下降。感官審評得分在1∶20時達到峰值，超過1∶20后，得分呈下降趨勢，得率則又呈上升趨勢。綜合考慮，將超聲波提取茶水比的正交試驗水平確定為1∶15、1∶20和1∶25。

2.2? 正交試驗結果

如表3所示，第2組速溶綠茶的感官審評得分最高，為91.09分。由此可得出超聲波輔助提取制作速溶綠茶感官品質最高的工藝組合為A2B1C2，即提取時間20 min，提取溫度30 ℃，提取茶水比1∶20。通過對比極差值R可知C>A>B，即對速溶綠茶品質的影響順序為提取茶水比>提取時間>提取溫度。通過對K值的比較，可知最佳工藝組合為A2B1C3，即超聲波輔助提取時間為20 min，浸提溫度為30 ℃，浸提茶水比為1∶25。

2.3? 驗證試驗

由正交分析可得A2B1C3工藝組合為最優工藝組合，即超聲波提取時間20 min，提取溫度30 ℃，提取茶水比1∶25，以此技術參數進行超聲波輔助提取，得率為24.67%。

最佳工藝組合所制的速溶綠茶，其感官審評綜合得分為91.56分（表4），茶多酚含量13.78%、可溶性糖含量9.04%、咖啡堿含量3.32%、游離氨基酸含量2.30%（表5）。相比原料，速溶綠茶中可溶性糖含量顯著升高；茶多酚、咖啡堿的含量顯著下降，這也使得速溶綠茶的苦澀味降低，在口感滋味上有所改善；游離氨基酸含量的變化不顯著。

對比前人研究文獻，崔繼來等[26]以茶多酚為指標，通過正交試驗優化，所制速溶綠茶得率為25.1%；萬穎敏[27]采用噴霧干燥工藝優化所制速溶綠茶得率為23.02%；高玉萍等[28]研究表明，不同速溶茶中茶多酚、游離氨基酸總量在10%～40%和2%～5%之間；王偉偉等[29]以安吉白茶為原料加工速溶茶，其茶多酚含量在13.97%～14.52%之間、氨基酸含量在1.81%～6.10%之間、咖啡堿含量在2.22%～3.90%之間；戴群晶[30]用茶末及廢棄茶枝提取的高純度茶多酚綜合含量大于13%。本試驗最優工藝組合所制速溶綠茶的得率、茶多酚、游離氨基酸及咖啡堿含量均在以上范圍內或與其接近。相比原料，速溶綠茶中茶多酚和咖啡堿含量均呈下降趨勢，其可能原因在于茶葉中咖啡堿與茶多酚易形成絡合物[31]，此外茶多糖能促進表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）和咖啡堿形成沉淀，降低形成沉淀的臨界濃度[32]。本試驗速溶綠茶中可溶性糖含量較高可能是造成茶多酚和咖啡堿減少的原因之一。

茶葉中的可溶性糖是茶湯的主要呈味物質，賦予茶湯甜醇的味道。張靚[33]優化浸提工藝制備速溶綠茶，其可溶性糖含量達20.64%，高于本研究所制備的速溶綠茶，其可能原因在于原料中可溶性糖含量存在差異。本試驗所用原料中可溶性糖含量較低，但經過超聲提取所制成的速溶綠茶中可溶性糖含量大幅度提高，其可能原因在于超聲波輔助提取時產生的機械破碎、熱效應和空化效應[34]，使茶葉細胞壁中的多糖加速溶解，向溶液中擴散。此外，超聲波處理可以破壞纖維素表面的蠟質[35]，超聲波產生的沖擊波和空化作用，使木質纖維素中的化學鍵松動和斷裂[36]，有助于物質水解。超聲波輔助也被應用于茶葉多糖的提取[37-39]。

3? 小結與討論

綜上所述，在超聲波輔助提取制作速溶綠茶時，不同的提取時間、提取溫度及提取茶水比對速溶綠茶的得率、感官品質等均有較大影響。通過單因素試驗、正交試驗及驗證試驗可得，超聲波輔助提取制作速溶綠茶的最佳工藝組合為：超聲波提取時間20 min，提取溫度30 ℃，提取茶水比1∶25。在此條件下，該速溶綠茶的湯色、滋味及溶解性最好，其得率為24.67%，茶多酚含量為13.78%、游離氨基酸含量為2.30%、咖啡堿含量為3.32%、可溶性糖總量可達9.04%，表明該工藝適制速溶綠茶且效果較佳。

傳統綠茶加工過程中產生的碎茶、末茶未被有效利用，造成資源浪費。本研究表明，通過優化超聲波輔助提取工藝制作的速溶綠茶，其外形嫩綠有光澤、湯色黃綠尚亮、口感鮮爽醇厚有回甘。本研究為速溶綠茶加工提供了理論基礎，也為傳統綠茶加工產生的碎茶末資源利用提供了參考。

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