倪 媛 李立祥 余紅軍 薛 晨 李 惠

(安徽農(nóng)業(yè)大學茶葉生物化學與生物技術(shù)教育部，農(nóng)業(yè)部重點實驗室，安徽合肥 230036)

響應(yīng)面法優(yōu)化速溶藤茶浸提工藝參數(shù)研究

倪 媛 李立祥*余紅軍 薛 晨 李 惠

(安徽農(nóng)業(yè)大學茶葉生物化學與生物技術(shù)教育部，農(nóng)業(yè)部重點實驗室，安徽合肥 230036)

本文以藤茶為試驗材料，對比分析了速溶藤茶的浸提工藝參數(shù)。采用單因素試驗考察浸提效果，響應(yīng)面設(shè)計(Response Surface Method,RSM)優(yōu)化茶水比、浸提溫度、浸提時間和粒度4因素對浸提效率（即總黃酮含量、水浸出物含量和游離氨基酸總量）的影響。在響應(yīng)面設(shè)計程序中分別定義總黃酮含量、水浸出物含量和游離氨基酸總量為第一、第二和第三指標，根據(jù)分析結(jié)果得出最優(yōu)浸提方案為：茶水比1:25、浸提溫度為100℃、浸提時間為30min、茶葉粒度為20目，總黃酮、水浸出物和游離氨基酸總量一次浸出含量分別達到31.60%、42.74%和 2.93%。

速溶茶 浸提 藤茶 響應(yīng)面設(shè)計

藤茶是一種名貴珍稀的類茶植物，學名顯齒蛇葡萄(Ampelopsis Grassedentata)[1]，自古以來其嫩葉經(jīng)加工揉制、干燥被制成保健茶，可治療感冒發(fā)熱、咽喉腫痛、黃疸型肝炎、瘡癤等疾病[2-4]。近年來化學分析發(fā)現(xiàn)，藤茶中具有豐富的營養(yǎng)成分，包括17種天然氨基酸，8種人體必需氨基酸和多種特殊氨基酸如γ-氨基丁酸等；礦質(zhì)元素Se、Ca、Mg、Fe、Zn 等；黃酮類、龍涎香醇、楊梅素、β-谷甾醇和楊醇苷等[5-8]。另外，根據(jù)前期高效液相色譜檢測，藤茶咖啡堿含量很低，約為0.02%，對兒童、老年人、孕婦、心臟病人及神經(jīng)衰弱等特殊人群無限制，適合長期飲用。藤茶中最重要的活性成分為黃酮類化合物，含量可達44%，以二氫楊梅素含量為最高，可達38%，是目前國內(nèi)外發(fā)現(xiàn)的二氫黃酮類化合物含量最高的植物[9]。藥理實驗表明，二氫楊梅素具有特殊的生物活性，如抗血小板凝集和血栓的形成、祛痰、消炎、止咳、降脂[10]，緩解酒醉反應(yīng)和促進醒酒作用，另有研究證實二氫楊梅素對酒精所致的肝損傷具有保護作用[3,11]。

基于藤茶的醫(yī)藥保健功能，研制與開發(fā)集方便、營養(yǎng)、保健于一體的保肝解酒功能的速溶藤茶符合社會發(fā)展和市場需求。本文對速溶藤茶加工的浸提工藝進行了研究，旨在為速溶藤茶產(chǎn)品獲得良好風味和較高保健功能性成分奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 實驗材料、儀器與設(shè)備

1.1.1 實驗材料

藤茶：鳳陽藤茶發(fā)展有限公司提供，產(chǎn)地：安徽鳳陽，粉碎后過篩，裝袋冷藏(-18℃)備用。

1.1.2 主要儀器與設(shè)備

JFSO-100粉碎機，上海嘉定糧油儀器有限公司；AB104-N電子天平，梅特勒-托力多(上海)有限公司；DHG-9140A型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海一恒科技有限公司；HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋，國華電器有限公司；Vis7200可見分光光度計，尤尼柯(上海)儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 浸提指標測定方法

總黃酮含量測定：三氯化鋁比色法[10]；水浸出物含量測定：GB/T 8305-2002；游離氨基酸：GB/T 8314-2002茚三酮比色法。

1.2.2 單因素試驗設(shè)計

以藤茶為試驗原料，先對茶水比、浸提溫度、浸提時間和粒度四個因素以總黃酮含量為指標，分別安排了四個單因素試驗，旨在找到每個因素的較優(yōu)參數(shù)區(qū)間。其中，每個因素安排的水平數(shù)大于或等于五（詳見表1），每因素每水平試驗重復(fù)三次，浸提指標數(shù)據(jù)取三次重復(fù)試驗的平均值，制圖1。

表1 浸提單因素試驗設(shè)計Table1 Single Factor Test Design for Extracting

1.2.3 響應(yīng)面試驗設(shè)計

根據(jù)前期單因素試驗結(jié)果，采用Design-Expert7.0軟件中Box-Behnken(BBD)設(shè)計試驗方法，對茶水比、浸提溫度、浸提時間和粒度四因素（分別以 A、B、C、D 代碼表示）的低、中、高三個試驗水平分別以-1，0，1進行因素編碼，具體參見表2。

表2 因素水平編碼表Table2 The Code Table of the Factors and Levels

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素浸提效果分析

由圖1-A總黃酮含量（占干茶百分比）隨茶水比變化曲線和圖1-B總黃酮含量隨浸提溫度變化曲線可以看出，總黃酮含量隨著茶水比的加大和浸提溫度升高而分別增加；在茶水比為1∶25之后增加幅度變小，說明總黃酮提取已逐步接近平衡，盡管仍有增加的趨勢，但結(jié)合實際，加大溶劑量需加大設(shè)備的容積，大量的溶劑也會增加濃縮的成本，故在工藝提取中選擇茶水比為1∶25；隨浸提溫度的提高，總黃酮含量曲線在90℃后較為平穩(wěn)。

圖1 藤茶浸提時總黃酮含量隨不同茶水比(A)、浸提溫度(B)、浸提時間(C)、粒度(D)的變化曲線Fig.1 The Changes of Total Flavones with Different Ratio of Tea and Water(A),Extraction Temperature(B),Extraction Time(C)and Granularity(D)in Extraction of Ampelopsis Grassedentata

由圖1-C總黃酮含量隨浸提時間變化曲線可以看出，總黃酮含量隨著浸提時間的延長先增加后減少，30min為拐點，表明總黃酮已在30min內(nèi)提取完全，過長時間的高溫可能會造成黃酮類物質(zhì)的氧化損失，且不可口的酚類物質(zhì)和植物色素等組分會溶出，影響茶湯的營養(yǎng)性、色澤、口感和香氣。由圖1-D總黃酮含量隨粒度變化曲線可以看出，總黃酮含量隨粒度加大先降低后增加。在藤茶粒度為100目時，茶葉與水接觸面積大，總黃酮的溶出量較大；隨著藤茶粒度繼續(xù)增大，接觸面積變小而減小，此外粒度在80目至40目時果膠大量溶出，增加了茶湯的粘稠度，不利于可溶性物質(zhì)溶出，加大后續(xù)加工工藝如過濾的困難性；粒度增大至整葉時，果膠溶出減少，總黃酮含量增加。藤茶葉片較薄，整葉的總黃酮含量達到較大水平，稍加粉碎可溶性物質(zhì)即可較完全的溶出。

2.2 響應(yīng)面試驗結(jié)果分析

2.2.1 設(shè)計方案和結(jié)果

根據(jù)前期單因素實驗結(jié)果，茶水比選擇1∶15、1∶20 和 1∶25 三個水平； 浸提溫度選擇 90℃、95℃和100℃三個水平；浸提時間選擇20、25和30min三個水平；藤茶粒度選擇20目、16目和整葉三個水平。以總黃酮含量、水浸出物含量和游離氨基酸總量為指標，進行響應(yīng)面試驗。表3為響應(yīng)面設(shè)計的方案和結(jié)果。各響應(yīng)值的方差分析見表4～表6，求得響應(yīng)函數(shù)即回歸方程。

從表4、表5和表6的方差分析中可以看出模型P值均小于0.01，說明各響應(yīng)值對該模型是高度顯著的，具有統(tǒng)計學意義；失擬項均為不顯著，說明該回歸方程與試驗擬合情況好，可以用該回歸方程代替試驗真實點對試驗結(jié)果進行分析；決定系數(shù)R2分別0.9575、0.9175、0.8895，表明其應(yīng)變量與全體自變量之間的多元回歸關(guān)系顯著，也說明該回歸方程對試驗擬合情況較好，試驗誤差小，因此可用該回歸方程對不同提取條件下三個響應(yīng)值進行預(yù)測。方差分析結(jié)果也顯示出方程一次項、二次項和交互項的顯著性，表明各具體試驗因素對響應(yīng)值的影響不是簡單的線性關(guān)系。

表3 響應(yīng)面試驗方案和結(jié)果Table3 Experimental Design and Results of the RSM

表4 方差分析表-總黃酮含量Table4 ANOVA for the Total Flavones

表5 方差分析表-水浸出物含量Table5 ANOVA for Water Extraction Content

表6 方差分析表-游離氨基酸總量Table6 ANOVA for the Total Free Amino Acid

由方差分析表4，根據(jù)F值檢驗和概率P值可以看出，影響總黃酮含量的主次因素順序分別為：茶水比(A)、粒度(D)、浸提時間(C)和浸提溫度(B)，其中A、D和C為顯著影響因素，交互項AD、BC、BD都達到極顯著水平；由表5可以得出，影響水浸出物含量的主次因素順序分別為：A、C、B和D，其中A和C為極顯著影響因素，交互項AD、BC、AB達到顯著水平；由表6可以得出，影響游離氨基酸總量的主次因素順序分別為：A、B、D和C，其中A和B為極顯著影響因素，交互項AB、AD達到顯著水平。

藤茶速溶茶浸提試驗中，各相應(yīng)值與茶水比(A)、浸提溫度(B)、浸提時間(C)和粒度(D)四因素之間的響應(yīng)面擬合方程為：

總黃酮=21.17+3.68A-0.015B+0.49C+1.19D-0.089AB-0.36AC-1.71AD+1.29BC-1.07BD-0.22CD-0.061A2+0.32B2+1.49C2+1.61D2

游離氨基酸=2.63+0.18A+0.11B+0.047C+0.047D-0.090AB+0.028AC-0.12AD-0.079BC-0.055BD+0.0010CD-0.026A2-0.076B2+0.0084C2-0.050D2

水浸出物=35.19+2.63A-0.40B+0.94C+0.12D+0.59AB-0.31AC-1.72AD+1.47BC-0.50BD-0.59CD-0.99A2-0.48B2+0.98C2+0.86D2

2.2.2 速溶藤茶浸提工藝條件的確定

依據(jù)Design-expert程序優(yōu)化選項（Optimiza-tion Choices)，定義三個響應(yīng)值的重要順序為：總黃酮含量、水浸出物含量和游離氨基酸總量，根據(jù)程序?qū)M合方程的求解與響應(yīng)面模型預(yù)測出速溶藤茶浸提的最佳工藝條件為：茶水比1∶24.99、浸提溫度100℃、浸提時間30min、粒度為20目，在此條件下，總黃酮含量、水浸出物含量和游離氨基酸總量的預(yù)測值分別為：31.24%、43.10%和2.89%。

3 驗證試驗與結(jié)論

結(jié)合模型預(yù)測的最佳工藝條件，根據(jù)實際情況調(diào)整茶水比為1∶25，進行三組平行驗證試驗并取平均值。結(jié)果為：總黃酮含量31.60%、水浸出物含量42.74%、游離氨基酸含量2.93%，可得驗證試驗結(jié)果與預(yù)測值接近，進一步驗證了模型與試驗結(jié)果可靠性。

[1]中國科學植物研究所.中國高等植物圖鑒(第二冊)[M].北京:科學出版社,1983:349-356.

[2]張友勝,寧正祥,楊偉麗.藤茶學[M].廣東:廣東科技出版社,2003.

[3]徐靜娟,姚茂君,鄔敏辰.二氫楊梅素生物功效的研究[J].食品科學,2008,11(29):622-625.

[4]中國中草匯編編寫組.全國中草藥匯編下冊[M].北京:人民出版社,1978:788-789.

[5]張有勝,楊偉麗,熊浩平.顯齒蛇葡萄部分營養(yǎng)劑功能成分研究[J].食品科學,2001,9(22):75-77.

[6]付曉芳.藤茶中二氫楊梅素的提取、分離和功能研究[D].華中農(nóng)業(yè)大學,2005.

[7]張有勝.類茶植物顯齒蛇葡萄化學成分的分離鑒定與DMY提制技術(shù)研究[D].湖南農(nóng)業(yè)大學,2001.

[8]WANG Ding-yong,ZHENG Zong-zhong,and XU Su-ying.Fournew isoflavones from Ampelopsis Grossedentata[J].Journal of Asian Natural Products Research,2002,4(4):303-308.

[9]何貴霞,裴剛,周天達,等.顯齒蛇葡萄中總黃酮和二氫楊梅素的含量測定[J].中國中藥雜志,2000,25(7):423-425.

[10]張曉曉.顯齒蛇葡萄浸提動態(tài)及其飲料開發(fā)的研究[D].中南林學院,2003.

[11]Toshiyuki M,Masazumi M,Daisuke A et al.Hepatoprotective activity ofTocha,the stemsand leavesofAmpelopsis Grossedentata,and Ampelopsin [J].BioFactors,2004,21:175-178.

Study on Optimizing the Extracting Parameters to Instant Tea of Ampelopsis Grassedentata by the Response Surface Method

NI Yuan,LI Li-xiang,YU Hong-jun,XUE Chen,LI Hui
(Key Lab of Tea Biochemistry&Biotechnology,Ministry of Education and Ministry of Agriculture,Anhui Agricultural University,Hefei 230036,China)

Based on Ampelopsis Grassedentata as an experimental material,the paper comparatively analyzed the extracting parameters of its instant tea.The single factor experiment was used to investigate the extracting results,and the response surface method (RSM)was to optimize four factors(ratio of tea and water,extracting time and temperature,and granularity)by their effects on extracting efficiency(the total flavones,water extraction content and the total free amino acids).In the procedure of response surface design,the total flavones,water extraction content and the total free amino acids were defined as the first,second and third index,respectively,according to the data analysis the optimum extraction conditions were:ratio of tea and water at 1:25,the extraction temperature at 100℃,extraction time at 30 minutes,granularity at 20 mesh size,the first extracting contents of total flavones,the total free amino acids and water extraction reached at 31.60%,42.74%and 2.93%,respectivly.

Instant tea,Extraction,Ampelopsis Grassedentata,Response surface design

2011-02-19

倪媛(1987-)，女，安徽合肥人，碩士研究生，主要從事茶學與天然產(chǎn)物方向的研究。

*通訊作者：llx@ahau.edu.cn