譚少波 劉詩詩 黃敏周 鄭子儀 王小云

（廣西壯族自治區(qū)茶葉科學研究所，廣西 桂林 541004）

六堡茶是廣西特色名茶，因具有“紅、濃、醇、陳”獨特品質風味，具有減肥降脂［1］、調節(jié)糖脂代謝［2］、調節(jié)免疫功能［3］、抗氧化［4］、保護肝臟活性［5］、調節(jié)藥物導致的血脂代謝異常［6］、調節(jié)代謝綜合征［7］、調節(jié)腸道微生物［8］等保健養(yǎng)生功效，具有“越陳越香”的黑茶收藏價值而得到消費者的青睞。近年來，隨著六堡茶品質形成機理研究的深入，逐漸形成精準化加工，產品品質可控化和多樣化大幅度提升，消費市場逐步由國內的南方城市和馬來西亞、新加坡等東南亞國家、地區(qū)擴大到國內的北方城市及歐美市場，發(fā)展前景廣闊。茶膏是萃取茶葉精華的一種固體速溶茶，雛形始于唐代，形成于宋代，創(chuàng)制于清代，繁榮于當代，因具有茶葉功能屬性和品質特征，且便捷、美觀、時尚，深受消費者特別是年輕消費者的青睞，是茶葉高值化產品開發(fā)一個重要方向［9］，其加工工藝為是原料→浸提→濃縮→干燥。浸提是茶膏加工的關鍵工藝，直接影響到茶膏的得率和品質。近年文獻中，對茶葉有效成分浸提有較多研究，夏濤等［10］對微波、超聲波對炒青綠茶主要化學成分浸提效果的研究，表明微波和超聲波浸提法與傳統(tǒng)高溫浸提方式相比，浸提效率更高，對茶湯色澤和香氣影響更??；袁媛等［11］以鐵觀音、武夷巖茶、貴州紅茶、云南白茶、白毫銀針、龍井茶為原料，研究不同浸提溫度對茶葉茶氨酸溶出率的影響，得出6種茶葉均在100℃的恒溫水浴浸提中達到茶氨酸溶出量最大值；陳峰等［12］以綠茶為原料研究響應面法優(yōu)化浸提綠茶茶多酚工藝，表明以甲醇濃度66%、茶粉與甲醇的料液比1∶25、浸提時間10 min、浸提1 次、提取溫度70℃為最佳提取工藝參數，茶多酚提取量達到26.20 mg/g；朱德文等［13］研究茶葉微波超聲波耦合動態(tài)逆流浸提工藝，提出的最佳浸提工藝參數為：浸提時間6 min（微波）+6 min（超聲波），料液比1∶20，浸提功率1.0 kW（微波）+1.0 kW（超聲波），茶多酚、氨基酸、咖啡堿的浸出率均高于常規(guī)的水浸提，而浸提時間是常規(guī)浸提的1/5；董紅霞［14］研究了超聲波對綠茶主要化學成分浸提效果的影響，表明與高溫浸提工藝相比，超聲波浸提效率高，對茶湯香氣與色澤影響更小，但抑制茶湯中果膠與蛋白質等分子較大物質的浸出。超聲波、微波浸提技術與沸水浸提、溶劑抽提法相比，茶葉生物活性成分浸提率得以大幅提高，但在茶膏浸提上研究較少，在六堡茶茶膏研究及應用上幾乎是空白。為推進六堡茶茶膏的研究與開發(fā)，借鑒其茶葉成分及茶類茶膏浸提工藝，本研究在單因素試驗的基礎上，采用響應面法優(yōu)化六堡茶茶膏浸提工藝，經試驗表明，六堡茶浸提分兩次浸提，第一次采用超聲波輔助浸提，第二次采用熱水浸提的聯合浸提工藝，可保證浸提率、香氣、滋味物質和品質。本研究旨在為開發(fā)六堡茶茶膏高值化產品提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

一級六堡茶（廣西公盛農業(yè)開發(fā)有限公司提供），GZ-1024超聲波振動棒（深圳市重子聲學科技有限公司），NSJ-0.05提取濃縮機（溫州浩工機械設備有限公司），真空低干燥機（梅州永利機械設備有限公司），DHG-9140電熱恒溫鼓風干燥箱（上海一恒科學儀器有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 六堡茶茶膏加工方法

取六堡茶為原料，分別進行兩次浸提，第一次浸提以獲得茶香和滋味為浸提目標，在獲取一定的浸提率的基礎上最大限度保證浸提液香氣、滋味物質和品質；第二次浸提以獲得浸提率為目標，浸提出茶葉中可溶性大分子物質，提高茶膏濃稠度，利于茶膏后期轉化。將兩次浸提液混合，在提取濃縮機中真空低溫至含水量20%以下，取出濃縮液置于真空低干燥機中以40～45 ℃進行干燥至水分含量10%以下得到茶粉，將茶粉壓模定型后得出茶膏。

1.2.2 第一次浸提試驗

浸提溫度確定試驗：固定液料比為20∶1、浸提時間為15 min，在超聲波儀（1.0 kW）輔助條件下，選擇浸提溫度為50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃進行單因素試驗，取浸提液進行感官審評和測定浸膏得率，研究浸提溫度對浸出率的影響，確定浸提溫度。

浸提液料比確定試驗：固定浸提溫度為80 ℃、浸提時間為15 min，在超聲波儀（1.0 kW）輔助條件下，選擇液料比為12∶1、16∶1、20∶1、24∶1、28∶1進行單因素試驗，取浸提液進行感官審評和測定浸膏得率，研究浸提液料比對浸出率的影響，確定浸提液料比。

浸提時間確定試驗：固定浸提溫度為80 ℃、液料比為20∶1，在超聲波儀（1.0 kW）輔助條件下，選擇浸提時間為10 min、15 min、20 min、30 min、40 min進行單因素試驗，取浸提液進行感官審評和測定浸膏得率，研究浸提時間對浸出率的影響，確定浸提時間。

1.2.3 第二次浸提試驗

浸提溫度確定試驗：固定液料比為20∶1、浸提時間為40 min，選擇浸提溫度為60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃、100 ℃進行單因素試驗，測定浸膏得率，研究浸提溫度對浸出率的影響，確定浸提溫度。

浸提液料比確定試驗：固定浸提溫度為100 ℃、浸提時間為40 min，選擇液料比為12∶1、16∶1、20∶1、24∶1、28∶1進行單因素試驗，測定浸膏得率，研究浸提液料比對浸出率的影響，確定浸提液料比。

浸提時間確定試驗：固定浸提溫度為100 ℃、液料比為20∶1，選擇浸提時間為20 min、30 min、40 min、50 min、60 min進行單因素試驗，測定浸膏得率，研究浸提時間對浸出率的影響，確定浸提時間。

1.2.4 響應面法優(yōu)化試驗

根據單因素試驗結果和兩次浸提的目標，將第二次浸提工藝固定為浸提溫度為100 ℃、液料比為20∶1，選擇浸提時間為40 min，采用Design Expert 8.0.6軟件，根據Box-Behnken的中心組合試驗設計原理，選取第一次浸提時間（A）、浸提溫度（B）、浸提液料比（C）3個對茶葉有效成分有顯著影響的因素為自變量，所得六堡茶茶膏綜合得分為響應值，進行三因素三水平的響應面分析試驗。響應面試驗因素見表1。

表1 響應面試驗因素

1.3 數據處理

1.3.1 六堡茶浸提液感官審評

六堡茶浸提液感官審評的評分標準見表2，由5名專家組成審評小組，參考速溶普洱茶審評標準，分別對六堡茶浸提液的香氣和滋味兩個指標進行評分（每項指標均為100分），計算平均得分：感官評分=香氣評分×40%+滋味評分×60%

表2 六堡茶浸提液感官審評的評分標準

1.3.2 六堡茶茶膏綜合評分權重系數的確定

本研究的目的主要是在得到最大浸出率前提下又兼顧茶膏品質，試驗以浸出率、感官審評得分為權重進行綜合評分，各記50%。

綜合評分=各茶樣中浸出率/該組樣品中浸出率最高得率×50%+各茶樣中感官審評得分×50%

1.3.3 浸出率的測定

定量量取六堡茶浸提液，置已干燥至恒重的蒸發(fā)皿中，水浴蒸干后，置105 ℃干燥箱中干燥至恒重，取出置于干燥器內冷卻30 min精密稱定質量，計算浸出率。

浸出率%=可溶性固形物質的質量/所用茶葉質量×100%

2 結果與分析

2.1 六堡茶第一次浸提試驗結果

2.1.1 浸提溫度對六堡茶第一次浸提效果的影響

不同浸提溫度對六堡茶第一次浸提浸出率的影響如圖1所示。從圖1可知，隨著浸提溫度的提高，六堡茶浸出率不斷提高，浸提溫度到80℃上升趨勢趨于平穩(wěn)，六堡茶浸出率最高的是浸提溫度90℃處理，比浸提溫度80℃處理高0.2%，兩者差異不顯著。不同浸提溫度對六堡茶第一次浸提感觀評分的影響如圖2所示。從圖2可知，感觀評分以浸提溫度80℃處理浸提液得分最高，評分為93.0分；其次是浸提溫度90℃處理浸提液，評分為88.3分，低于最高得分4.7分，兩者差異顯著。綜合浸出率和感觀評分分析，最佳的浸提溫度為80℃。

圖1 不同浸提溫度對六堡茶第一次浸提浸出率的影響

圖2 不同浸提溫度對六堡茶第一次浸提感觀評分的影響

2.1.2 浸提液料比對六堡茶第一次浸提效果的影響

不同浸提液料比對六堡茶第一次浸提浸出率的影響如圖3所示。由圖3可知，從液料比對浸出率的影響分析，隨著液料比的提高，浸出率不斷提高，當液料比在20∶1區(qū)間時出現拐點。各液料比處理六堡茶浸出率高低排名為：（28∶1）＞（24∶1）＞（20∶1）＞（16∶1）＞（12∶1），液料比（28∶1）處理六堡茶浸出率為14.58%，液料比（24∶1）處理六堡茶浸出率為14.56%，液料比（20∶1）處理六堡茶浸出率為14.55%，三者相差不顯著。不同浸提液料比對六堡茶第一次浸提感觀評分的影響如圖4所示。由圖4可知，從感觀評分分析，隨著液料比的增加，浸提液審評得分相應提高，在液料比到20∶1時出現拐點，之后出現下降趨勢，浸提液感觀評分最高的液料比為（20∶1）的處理，得分為92.2分，其次是液料比為（24∶1）的處理，得分為90.1分，兩者感觀評分差異顯著。綜合浸出率和感觀評分分析，浸提液料比最佳比例為20∶1。

圖3 不同浸提液料比對六堡茶第一次浸提浸出率的影響

圖4 不同浸提液料比對六堡茶第一次浸提感觀評分的影響

2.1.3 浸提時間對六堡茶第一次浸提效果的影響

不同浸提時間對六堡茶第一次浸提浸出率的影響如圖5所示。從圖5可知，隨著浸提時間的增加，六堡茶浸出率呈上升趨勢，40 min處理浸出率最高，為14.63%，其次是30 min處理，浸出率為14.58%，第三是20 min處理，浸出率為14.57%，第四是15 min處理，浸出率為14.54%，四者浸出率差異不顯著。不同浸提時間對六堡茶第一次浸提感觀評分的影響如圖6所示。從圖6可知，從浸提液感觀評分上分析，不同時間處理浸提液感觀評分從高到低排序為：15 min＞10 min＞20 min＞30 min＞40 min，感觀評分最高的時間處理為15 min，得分92.2分，其次是時間處理10 min，得分為90.1分，兩者差異顯著。綜合浸出率和感觀評分分析，浸提最佳時間為15 min。

圖5 不同浸提時間對六堡茶第一次浸提浸出率的影響

圖6 不同浸提時間對六堡茶第一次浸提感觀評分的影響

2.2 六堡茶第二次浸提試驗結果

2.2.1 浸提溫度對六堡茶第二次浸提浸出率的影響

不同浸提溫度對六堡茶第二次浸提浸出率的影響如圖7所示。從圖7可知，隨著浸提溫度的提高，六堡茶浸出率不斷提高，浸提溫度達到100℃時，浸出率最高，為21.73%，其次是90℃處理，為20.90%，60℃處理浸出率最低，為18.61%，浸出率最高與最低的兩個處理，六堡茶浸出率相差3.12%，差異顯著，六堡茶第二次浸提最佳的溫度處理為100℃。

圖7 不同浸提溫度對六堡茶第二次浸提浸出率的影響

2.2.2 不同浸提液料比對六堡茶第二次浸提浸出率的影響

不同浸提液料比對六堡茶第二次浸提浸出率的影響如圖8所示。從圖8可知，隨著液料比的提高，浸出率不斷上升，當液料比在20∶1時出現拐點，之后上升趨于平穩(wěn)。六堡茶浸出率最高的處理為液料比（28∶1）處理，為21.74%，其次是液料比（24∶1）處理，為21.73%，第三是液料比（20∶1）處理，為21.71%，三者相差不顯著。液料比（20∶1）處理與液料比（16∶1）處理的六堡茶浸出率相差1.51%，相差顯著。綜合六堡茶茶膏后期濃縮、干燥工藝考慮和生產成本因素，選取液料比（20∶1）處理為第二次浸提最佳六堡茶浸提液料比。

圖8 不同浸提液料比對六堡茶第二次浸提浸出率的影響

2.2.3 不同浸提時間對六堡茶第二次浸提浸出率的影響

不同浸提時間對六堡茶第二次浸提浸出率的影響如圖9所示。從圖9可知，隨著浸提時間的增加，浸出率曲線呈上升趨勢，當40 min時出現拐點，之后上升趨勢趨于平穩(wěn)。六堡茶浸出率最高處理為60 min，為21.754%，其次是50 min處理，為21.753%，第三是40 min處理，為21.744%，三者相差不顯著。40 min處理與30 min處理的六堡茶浸出率相差0.9%，相差顯著。綜合六堡茶茶膏后期濃縮、干燥工藝考慮和生產成本因素，選取40 min處理為第二次浸提最佳六堡茶浸提時間。

圖9 不同浸提時間對六堡茶第二次浸提浸出率的影響

2.3 響應面優(yōu)化浸提工藝結果與分析

2.3.1 響應面試驗結果

根據第一次浸提、第二次浸提單因素試驗結果，固定第二次浸提工藝為浸提溫度100℃、液料比20∶1、浸提時間40 min，選取第一次浸提時間（A）、浸提溫度（B）、浸提液料比（C）為自變量，以六堡茶茶膏綜合得分為響應值，進行3次平行試驗，響應面試驗設計方案與試驗結果見表3。

表3 響應面試驗設計方案與試驗結果

續(xù)表

2.3.2 回歸模型及方差分析

應用Design Expert 8.0.6軟件對表3中綜合評分數據進行二次響應面回歸分析，得到回歸方程 模型：Y（綜合評分）= 92.76+0.97*A+3.40*B+0.78*C-0.52*A * B+0.025* A * C-0.13* B * C-1.8*A2-3.74* B2-1.04* C2。響應面回歸模型的方差分析及顯著性檢驗結果見表4。從表4可知，F=48.98，相應的P值＜ 0.0001，表明該模型極顯著，具有意義；二次多元回歸方程擬失項P=0.3273，表現為不顯著水平，表明該模型模擬三因素三水平的分析可行。相關性系數R2=0.9844，校正決定系數AdjR2=0.9643，說明該模型與實際試驗擬合程度較好，因此擬合的模型可用于六堡茶茶膏浸提工藝的分析和預測。模型中A、B、C、A2、B2、C2對六堡茶浸提綜合得分的影響顯著或極顯著，說明回歸方程非線性關系。從表4中F值的大小可以得出，各因素對六堡茶茶膏綜合得分的影響排序是：B（浸提溫度）＞A（取浸提時間）＞C（浸提液料比）。

表4 回歸模型方差分析結果

續(xù)表

2.3.3 響應面的互交作用及分析

基于上面回歸方程，繪制響應面的互交作用圖如圖10所示，分析浸提溫度、浸提時間和浸提液料比對六堡茶茶膏綜合得分的交互作用。比較圖10中a、c、e可知：浸提溫度和浸提時間對六堡茶茶膏綜合得分的互作效應較強，表現為曲面較陡；而浸提溫度和浸提液料比對六堡茶茶膏綜合得分的互作效應次之；浸提時間和浸提液料比對六堡茶茶膏綜合得分的交互效應最弱，表現為曲面較為平滑。隨著某個因素的變化，等高線的變化越頻繁，表明該因素對響應值影響越大，綜合b、d、f得出：對六堡茶茶膏綜合得分的影響因子大小依次為：B（浸提溫度）＞A（浸提時間）＞C（浸提液料比）。

圖10 響應面的互交作用圖

2.4 六堡茶浸提工藝條件的確定與模型驗證

本試驗兼顧實際生產的可操作性，根據單因素試驗及響應面試驗，確定六堡茶浸提最佳工藝為：浸提溫度85℃、浸提時間16 min、浸提液料比21∶1。在此條件下進行試驗，所加工的六堡茶茶膏品質為：外形紅褐色、潤，湯色紅亮，香氣純正，滋味醇厚、回味甘爽，綜合得分92.1分，與驗證試驗中預測六堡茶茶膏綜合得分值93.7分接近，說明該模型實際情況擬合較好，再次驗證模型的有效性，具有使用價值。

3 結果與討論

從溫度對浸出率的影響分析，隨著浸提溫度的提高，六堡茶浸出率不斷提高，與呂春秀［15］研究結果相同，原因可能是由擴散原理知，茶葉在浸提時，隨著溫度的提高，茶葉中茶多酚、氨基酸、咖啡堿浸出速率也相應加快，從而提高浸出得率。感觀評分結論與許靜靜等［16］研究結果有差異，原因可能是與綠茶相比，六堡茶的原料相對較粗老，六堡茶經發(fā)酵、陳化后，存在一些低沸點異雜香氣，而一定溫度的浸提液，既能揮發(fā)低沸點異雜香氣，又能盡量浸提出高沸點的香氣，六堡茶浸提溫度相比綠茶來說要高，但過高的溫度，會導致多酚類物質發(fā)生氧化聚合、Vc氧化速率加快等反應，香氣過多揮發(fā)，產生茶膏滋味鮮爽度下降、香氣降低的結果，適當的浸提溫度方能保證浸出率和浸出液品質。

液料比對六堡茶浸提液品質有一定的影響，茶葉浸提液濃度越高，茶葉可溶性物質能夠充分浸提出來，可減少香氣成分的揮發(fā)損失，減少多酚類物質的氧化，提高茶葉浸提液品質。液料比越高，浸出率越大，浸出物質越多，但液料比過大，茶葉浸提濃度并非最高，若液料比過小，溶液中不能將茶葉可溶性物質充分浸提出來，滋味物質也不夠，影響得率與品質。

浸提時間對六堡茶浸出率有密切的關系，浸提時間越長，浸出率越大，但隨著浸提時間的增長，茶湯中的香氣揮發(fā)損失越多，同時香氣物質在長時間高溫條件下易發(fā)生氧化、聚合等反應，產生一些熱敏性物質變化，香氣的鮮靈度下降，產生“熟味”，同時，浸提時間過長，會導致多酚類物質發(fā)生氧化聚合、Vc氧化反應過度，降低茶膏品質。

經過第一次浸提后，六堡茶中的大部分香氣物質和茶多酚等滋味物質已浸出，第二次采取長時間高溫浸提工藝，可促進糖類、纖維素等大分子物質進一步溶于水中，有效提高浸提得膏率，提高浸提液中的功能性物質成分。

綜上所述，六堡茶浸提較佳浸提工藝參數為：第一次超聲波輔助浸提溫度85℃、浸提時間16 min、浸提液料比21∶1，第二次熱水浸提溫度100℃、浸提時間40 min、浸提液料比20∶1。在此工藝條件下，六堡茶茶膏綜合得分92.1分，與驗證試驗中預測六堡茶茶膏綜合得分值93.7分接近，可作為六堡茶浸提與開發(fā)利用的參考。