紅茶在水醇復合體系中的浸提規律研究

蔣玉蘭于馨玥呂楊俊潘俊嫻葉麗偉王霈菲張士康朱躍進

(1.中華全國供銷合作總社杭州茶葉研究所，浙江 杭州 310016；2.浙江省茶資源跨界應用技術重點實驗室，浙江 杭州 310016；3.浙江農林大學，浙江 杭州 311300)

我國是茶葉的起源地，也是世界主要產茶國家之一[1]。紅茶是我國6大茶類之一，其茶色素主要包括茶黃素、茶紅素和茶褐素[2]。紅茶茶色素在醫療、食品等領域有很多應用[3-5]，GB 2760-2014中也已經明確規定茶黃素可以作為食品抗氧化劑使用[6]。茶黃素是紅茶的特征性成分[2]，是紅茶中重要的功能性色素，具有良好的抗氧化、抗炎、防癌抗癌、降脂和預防心血管[7]、抗病毒和抗菌[8，9]等疾病的功效。溶劑提取法是提取茶色素最常見的方法[10]，已有研究表明，室溫條件下，用純凈水提取紅茶茶色素，浸提時間為10min時紅茶中茶色素的提取率最高為21.5%[11]；乙醇濃度、浸提時間、料液比和微波功率是影響紅茶茶色素提取率的4個重要因素，當乙醇濃度40%、時間5min、料液比1∶25(m/v)、微波功率490W時，茶色素最大浸提率可達到21.78%[12]；浸提時間、溫度和pH值均會對紅茶水浸出物主要成分含量產生影響[13]。水和乙醇是食品工業中經常用到的原輔料，或作為提取介質提取某些功能成分后應用于食品或其他領域中。該方法具有操作簡單、無污染、經濟實用有效等特點。本文研究了紅茶在水醇復合體系中的浸提規律，旨在尋找合適的水醇溶解介質濃度，將紅茶成分高效快速地溶解出來，進而將紅茶更好地應用于工業化食品中，為茶食品的開發、紅茶的綜合跨界利用提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅條茶，松陽縣建陽茶葉有限公司；45%vol白酒，浙江劍光酒業有限公司；無水乙醇，上海凌峰化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

AL204電子分析天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；EPED-10TH實驗室級純水器，南京易普易達科技發展有限公司；CS-830G臺式分光測色儀，杭州彩譜科技有限公司；DHG-9140A型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海精宏實驗設備有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 紅茶中水分含量測定

參考GB 5009.3《食品安全國家標準 食品中水分的測定》。

1.3.2 紅茶在45%vol白酒中浸提

紅茶與45%vol白酒分別按照料液比1∶20(g·mL-1)、1∶30(g·mL-1)和1∶40(g·mL-1)在室溫條件下浸提，浸提時間分別為5min、10min、15min、20min、25min、30min、40min、50min和60min浸提，每隔5min攪拌1次，浸提后抽濾，濾液備用，茶渣連同濾紙一起烘干至恒重。

1.3.3 紅茶在不同濃度乙醇溶液中浸提

分別配制無水乙醇濃度0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%的乙醇溶液，然后將紅茶和不同濃度的乙醇溶液分別按照料液比1∶30(g·mL-1)、浸提時間50min浸提，浸提后抽濾，濾液備用，茶渣連同濾紙一起烘干至恒重。

1.3.4 總浸提率計算

計浸提前茶葉的重量為m1，茶葉中的水分含量為w，浸提后茶渣和濾紙烘干至恒重(前后2次稱重的質量差不超過2mg)后的重量為m2，濾紙原始重量為m3，則紅茶總浸提率x的計算公式：

1.3.5 浸提液色差測試

分光測色儀分別進行黑白校正后，采用透視模式，測定浸提液的色差L*值、a*值和a*值。

1.4 數據處理

分析使用的所有數據為3次平行檢測試驗后所得結果的平均值，利用SPSS 26.0軟件進行顯著性差異分析，以p<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 紅茶在水醇復合體系中的總浸提率分析

對于茶的提取應用而言，總浸提率是衡量浸提可行性的重要因素之一。圖1a為紅茶在45%vol白酒中總浸提率的變化情況，結果表明，不同料液比的紅茶的總浸提率隨著浸提時間的延長均呈現升高的趨勢，且升高的趨勢大致相同，但浸提時間為60min時，料液比1∶20(g·mL-1)、1∶30(g·mL-1)和1∶40(g·mL-1)的紅茶總浸提率分別為26.91%、28.50%和28.00%，從產業實際應用角度分析，這3個總浸提率間的差異不顯著，故產業上可考慮采用浸提時間為40～50min；如果產業上45%vol白酒的使用量較大，可以考慮采用料液比1∶40(g·mL-1)進行提取，但如果白酒用量較少，則可采用料液比1∶20(g·mL-1)進行提取，具體可根據產業應用實際綜合考慮浸提工藝參數的選擇。

圖1b為紅茶在不同濃度乙醇溶液中的總浸提率變化情況，結果表明，隨著乙醇濃度的增大，紅茶總浸提率呈現先保持平穩后急劇降低的趨勢，可能是因為當乙醇濃度較小時(乙醇濃度小于40%)，紅茶中的水溶性成分和醇溶性成分間存在一個溶出平衡，體現為總浸提率間無顯著性差異(p>0.05)。但是，當乙醇濃度增大到一定程度時，紅茶中的水溶性成分極難溶出，而僅有部分醇溶性成分溶出，但是紅茶中的水溶性成分含量遠大于醇溶性成分，故總浸提率出現驟降的現象。乙醇濃度在0%～30%的總浸提率間沒有顯著性差異(p>0.05)，總浸提率最大為29.23%。乙醇濃度80%時的總浸提率為13.19%，而乙醇濃度90%時下降到只有3.86%，乙醇濃度100%(無水乙醇)時僅有1.31%。

圖1 紅茶在水醇復合體系中的總浸提率

2.2 紅茶水醇復合體系浸提液色差分析

對于紅茶的浸提應用而言，除了總浸提率外，還有一個非常重要的成分要考慮，即紅茶色素，特別對于紅茶的某些功能性需求的浸提而言，如抗氧化、發色等，紅茶色素即為必須要考慮的因素。不同乙醇濃度溶液的紅茶浸提液顏色如圖2所示，隨著乙醇濃度的增大，浸提液的顏色呈現橙黃-橙紅-紅-橙紅-黃-綠的變化趨勢，這可以直觀反映紅茶色素在不同濃度乙醇溶液中的溶出情況。

為明確紅茶色素在水醇復合體系中的溶出情況，進一步對浸提液的色差進行分析。L*表示明暗度值，數值越大，表示浸提液越明亮，L*值下降表示顏色變暗。圖3a為紅茶在45%vol白酒中浸提后浸提液的L*值變化情況，可知隨著浸提時間的延長，不同料液比的紅茶浸提液的L*值均呈現下降的趨勢，且下降的趨勢基本相同。這與圖1a所示的總浸提率隨時間延長而增大有直接關系。浸出物的多少，直接影響了浸提液的亮度。浸提時間相同時，浸提液的L*值呈現料液比1∶40(g·mL-1)>1∶30(g·mL-1)>1∶20(g·mL-1)，這主要是因為料液比較小時，單位體積浸提液中含有的茶成分也較少，浸提液較亮，反之浸提液的顏色則較暗沉。圖3b為紅茶在不同濃度乙醇溶液中浸提后溶液的明亮度變化情況，可知隨著乙醇濃度的增大，浸提液的色差L*值呈現先快速降低后急劇升高的趨勢，在乙醇濃度為40%vol時達到最低值。這與圖2所示相符，隨著乙醇濃度的增大，紅茶中的水溶性和醇溶性成分均快速溶出，浸提液的亮度快速下降，但當乙醇濃度增大到一定程度時，紅茶中的水溶性成分不再溶出，僅有極少部分的醇溶性組分溶出，浸提液顏色又變得清亮。這個結果提示，如果需要提取更多的紅茶茶色素，可選擇乙醇濃度40%左右的酒或者直接配制這個濃度的乙醇溶液進行浸提。

注：圖片上的數字為浸提用溶液的乙醇濃度，%。

a*值為紅綠色度值，a*為正值表示紅色，為負值表示綠色。由圖4a可知，紅茶在45%vol白酒中浸提，隨著浸提時間的延長，不同料液比的紅茶浸提液的a*值均為正值，表示浸提液均為紅色，且a*值呈現逐漸增大的趨勢，表示浸提液越來越紅。浸提時間相同時，不同料液比的a*值呈現1∶20(g·mL-1)>1∶30(g·mL-1)>1∶40(g·mL-1)的規律，是因為料液比越大，浸提液中紅茶色素的單位濃度越大，顏色越紅。

如圖4b所示，紅茶在不同濃度乙醇溶液中的浸提液的色差a*值隨著乙醇濃度的增大呈現先快速升高后快速降低的趨勢。乙醇濃度小于85%時a*值均為正值，表示浸提液為紅色；乙醇濃度大于85%時a*值均為負值，表示此時浸提液呈現綠色，這與圖2所示顏色變化結果相符。乙醇濃度為40%時，浸提液a*值為最大31.7，此時浸提液顏色最紅，亮度最暗，這與圖3b結果相符。

圖3 紅茶在水醇復合體系中浸提液的色差L*值

圖4 紅茶在水醇復合體系中浸提液的色差a*值

b*值表示黃藍色度，其值越大指示顏色越黃。由圖5a所示，紅茶在45%vol白酒中浸提，隨著浸提時間延長，不同料液比的浸提液的b*值均逐漸增大，浸提后期數值趨于平緩。3個料液比的浸提液在浸提時間為60min時，b*值無顯著性差異，表示浸提液的最終黃度值差異不顯著(p>0.05)。

如圖5b所示，紅茶在不同濃度乙醇溶液中浸提，浸提液的b*值均大于0，表示均為黃色。乙醇濃度小于30%時，浸提液的b*值隨乙醇濃度增大而逐漸升高，此階段浸提液的黃度值變化顯著(p<0.05)；乙醇濃度大于30%小于70%時，浸提液的b*值隨乙醇濃度增大變化不顯著(p>0.05)，表示浸提液黃度值變化不明顯；而當乙醇濃度大于70%時，浸提液的b*值呈現斷崖式下降，表示浸提液黃度值快速下降，這與圖2所示顏色變化情況相符。

圖5 紅茶在水醇復合體系中浸提液的色差b*值

3 結論與討論

本文研究紅茶在水醇復合體系中的溶出規律，主要研究紅茶在45%vol白酒和不同濃度乙醇溶液中的溶出規律，綜合結果分析，產業上可利用酒精度45%vol左右的成品酒或者直接配成此濃度的乙醇溶液浸提紅茶，從總浸提率和紅茶色素溶出情況方面考慮，料液比可選擇1∶30(g·mL-1)，浸提時間可選擇40～50min，如果采用連續攪拌等方式浸提可縮短浸提時間至30min內。如果采用配制型乙醇溶液提取紅茶成分，可從目標提取物中的紅茶有效成分的含量和浸提液的顏色兩方面考慮，乙醇溶液的濃度可考慮控制在30%～40%，既可得到較理想的提取率，也可以使提取液的顏色較紅亮，而且提取用乙醇濃度不高，經濟性較好。王雪梅等[14]研究了微波輔助工藝提取紅茶色素，采用乙醇體積分數67%、固液比1∶23(m/v)、微波功率490W、微波時間62s，此工藝條件下的紅茶色素提取率36.5%。紅茶中的3種色素，目前國標中明確可以使用的有茶黃素。鑒于茶黃素的應用范圍和經濟性，現在產業化批量生產的茶黃素的純度一般在60%以下，應用領域一般為食品加工。對于茶紅素、茶褐素的綜合應用，則需要更多的研究支撐。利用水醇原料溶液為介質提取紅茶中的有效成分，將浸提液直接應用或者進行簡單的濃縮等處理再進行利用，可以解決紅茶粉的直接利用易產生顆粒感或者肉眼可見的顆粒狀物的問題，還可以更有效更便捷地實現紅茶資源的產業化和規模化利用，切實增加紅茶資源的產業化利用量，提高紅茶的大宗利用經濟效益。