超声波微波协同浸提工艺优化及速溶红茶产品品质分析

付静1,2,3,沈小萌1,3,杨晨曦1,3,刘宁宁1,3,赵锦1,3,李新生1,2,3

(1.陕西理工大学 生物科学与工程学院,陕西 汉中 723000;2.陕西省“四主体一联合”茶产业校企联合研究中心,陕西 汉中 723001;3.陕西理工大学 秦巴生物资源与生态环境省部共建国家重点实验室(培育),陕西 汉中 723000)

摘 要: 为提高速溶红茶品质,研究超声波微波协同浸提工艺,考察不同因素(超声时间、超声功率、微波时间、微波功率、微波温度)对茶黄素总量及其单体组分含量的影响,并通过响应面优化条件。在此基础上对速溶红茶产品进行感官审评和主要理化指标的测定。结果表明:最优工艺条件为超声时间31 min、超声功率360 W、微波时间9 min、微波温度52 ℃、微波功率203 W。在该工艺条件下,速溶红茶的汤色红亮,香气醇厚,感官审评总分为91.73,其中香气90.00、汤色91.80、组织形态92.40、滋味94.20;茶黄素总含量高达3.74%,茶多酚含量为24.11%。

关键词: 速溶红茶;超声波微波协同浸提;茶黄素;工艺优化;品质分析

速溶红茶能够保持红茶原有的色、香、味等感官特色,同时具备健康卫生、方便快捷等特点,因此深受国内外消费者的喜爱[1-2],是茶资源高值化利用的重要途径[3-4]。传统的速溶红茶是以成品红茶和绿茶等作为原料,经过粉碎、浸提、浓缩、干燥等基础工艺过程制备而成的茶深加工产品。但是传统工艺生产的速溶红茶在成本、营养价值、能耗等方面均存在改进的空间。

速溶红茶最主要的品质指标包括茶黄素(theaflavins,TFs)和茶多酚等。已从红茶中分离鉴定出TFs有20 多种,其中最主要的TFs 有4 种,即茶黄素(theaflavin,TF)、茶黄素-3-没食子酸酯(theaflavin-3-gallate,TF-3-G)、茶黄素-3'-没食子酸酯(theaflavin-3'-gallate,TF-3'-G)、茶黄素-3,3'-没食子酸(theaflavin-3,3'-gallate,TF-3,3'-G)。茶黄素具有抗氧化[5-6]、抑制病毒[7-8]、抑 制 炎 症[9-10]、预 防 癌 细 胞 增 殖 和DNA 损伤[11-12]、预防骨质疏松[13-14]、抑制脂质过氧化[15]、降低尿酸[16]等多种生物活性。

浸提是速溶茶生产的关键工序,也是决定速溶茶品质的重要环节。浸提的方法有水提法[17]、酶浸提法[18]、超声波辅助浸提法[19]和微波辅助浸提法[20]等。目前,采用的浸提方法主要是超声波辅助浸提法和微波辅助浸提法。Wang 等[21]、Kraujalytė 等[22]研究了超声波辅助浸提法对茶汤的化学成分影响,发现超声波辅助浸提法得到的浸提液中,茶多酚和氨基酸等成分的含量明显高于热水辅助浸提法。Xia 等[23]比较了超声波辅助浸提法、微波辅助浸提法和热水辅助浸提法对绿茶茶汤感官品质的影响,发现使用超声波辅助浸提法更有利于提高茶多酚、咖啡碱和氨基酸的溶出率,同时能够有效抑制蛋白质和果胶的溶出。与常规热水浸提法相比,超声波辅助浸提法可以提高香气成分和糖苷类香气前体物质的提取率。唐小闲等[24]使用超声波微波协同提取莲藕中膳食纤维,发现协同提取比单一使用超声波或微波的提取率高3 倍左右,主要是因为物料中大分子物质经超声波、微波处理后变为小分子物质,更易溶出。但是,超声波微波协同浸提法制备速溶红茶的工艺鲜见报道。本研究主要通过单因素试验和响应面试验优化超声波微波协同浸提法工艺参数,以期为有效提高浸提效率、制备高品质速溶红茶提供新的途径。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

茶鲜叶:采摘时间为4 月下旬,陕西省紫阳和平茶厂有限公司。

85%磷酸、甲醇(色谱纯)、乙腈(色谱纯)、盐酸、抗坏血酸、硼酸、硝酸、硫酸钾、95%乙醇(均为分析纯):天津市光复精细化工有限公司;乙二胺四乙酸二钠、丙酮、甲基红、亚甲基蓝、硼氢化钾(均为分析纯):天津市大茂化学试剂厂;福林酚、碳酸钠、石油醚、硫酸铜(均为分析纯):天津市天力化学试剂有限公司。

1.2 设备与仪器

FW-100 高速万能粉碎机:北京市永光明医疗仪器有限公司;DW-86L626 超低温保存箱:青岛海尔生物医疗股份有限公司;YX-6CFJ-10B 红茶发酵机:安溪永兴机械有限公司;DF-101S 集热式恒温加热磁力搅拌器:巩义市予华仪器有限责任公司;H1850 台式高速离心机:湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;HP1100 高效液相色谱仪:安捷伦科技(中国)有限公司; GL-22M大容量高速冷冻离心机:广州沪瑞明仪器有限公司;XO-SM100 超声波微波协同反应工作站:南京先欧仪器制造有限公司;RE-6000A 旋转蒸发仪:上海义荣生化仪器厂;AP-01P 真空泵:武汉美睿仪器有限公司;GOLD-SIM 冷冻干燥机:美国SIM 公司。

1.3 试验方法

1.3.1 速溶红茶工艺流程

茶鲜叶→萎凋→粉碎过筛→发酵→灭酶→超声波微波协同浸提→离心→浓缩→干燥。

1.3.2 操作要点

将采摘好的茶鲜叶先进行萎凋处理(含水量约67%),将萎凋叶粉碎,按料液比1∶10~1∶15 (g/mL)进行发酵,灭酶后转入超声波微波协同反应工作站中进行超声波微波协同浸提,浸提液在4 ℃、3 500 r/min 离心10 min,将上清液转入旋转蒸发仪中50 ℃ 浓缩10 min,最后将浓缩液冷冻干燥、样品装保鲜袋置于4 ℃冷藏。

1.4 超声波微波协同浸提工艺优化单因素试验

1.4.1 微波温度对茶黄素含量的影响

将装有发酵液的烧杯放置于超声波辅助微波协同反应工作站中,设定超声功率300 W、超声时间40 min;微波功率300 W,微波时间9 min,在此条件下设定微波温度分别为30、40、50、60、70 ℃,研究微波温度对浸提液中茶黄素含量的影响。

1.4.2 微波功率对茶黄素含量的影响

将装有发酵液的烧杯放置于超声波微波协同反应工作站中,设定超声功率300 W、超声时间40 min;微波时间9 min ,微波温度50 ℃,在此条件下设定微波功率分别为100、200、300、400、500 W,研究微波功率对浸提液中茶黄素含量的影响。

1.4.3 微波时间对茶黄素含量的影响

将装有发酵液的烧杯放置于超声波微波协同反应工作站中,设定超声功率300 W、超声时间40 min;微波功率300 W,微波温度50 ℃,在此条件下设定微波时间分别为3、6、9、12、15 min,研究微波时间对浸提液中茶黄素含量的影响。

1.4.4 超声时间对茶黄素含量的影响

将装有发酵液的烧杯放置于超声波微波协同反应工作站中,设定超声功率300 W;微波功率300 W,微波温度50 ℃,在此条件下设定超声时间分别为10、20、30、40、50 min,研究超声时间对浸提液中茶黄素含量的影响。

1.4.5 超声功率对茶黄素含量的影响

将装有发酵液的烧杯放置于超声波微波协同反应工作站中,设定超声时间40 min;微波功率300 W,微波时间9 min,微波温度50 ℃,在此条件下设定超声功率分别为100、200、300、400、500 W,研究超声功率对浸提液中茶黄素含量的影响。

1.5 响应面优化试验设计

依据Box-Behnken 试验设计原则,结合单因素试验结果,以茶黄素含量为响应值,进行四因素三水平响应曲面分析试验。试验因素与水平见表1。

表1 Box-Behnken 试验因素与水平
Table 1 Factors and levels of Box-Behnken design

水平-1 01因素A 超声时间/min 30 40 50 B 超声功率/W 200 300 400 C 微波温度/℃40 50 60 D 微波功率/W 200 300 400

1.6 速溶红茶理化成分的测定

1.6.1 茶黄素含量的测定

茶黄素含量参考薛金金等[25]方法检测。

吸取3 mL 浸提液装入10 mL 离心管中,加入5 mL甲醇(70 ℃水浴锅中加热),在水浴锅中放置10 min,常温下离心(10 min、3 500 r/min),吸取上清液于10 mL 的容量瓶中。重复上述操作1 次,用甲醇定容到10 mL,过0.45 μm 滤膜。做3 次平行。色谱条件:色谱柱为日本COSMOSIL 5C18-AR-Ⅱ柱(4.6 mm×250 mm,5 μm),流动相A 相为50 mmol/L 磷酸,B 相为100%乙腈。在0.8 mL/min 的流速下,柱温35 ℃,检测波长为280 nm,吸取10 μL 样品进行检测,洗脱梯度见表2。

表2 高效液相的洗脱梯度
Table 2 Elution gradients of high performance liquid chromatography

时间/min 0 39 54 55流动相(A 相)/%4.0 30.0 75.0 4.0流动相(B 相)/%96.0 70.0 25.0 96.0

1.6.2 茶黄素单体标准曲线的制定

分别称取2.0 mg(精确到0.000 1 g)TF、TF-3-G、TF-3'-G 和TF-3,3'-G 标准品,用超纯水定容至1.0 mL,混匀使标准品溶解于溶剂中,将其配制成浓度均为2.00 mg/mL 的标准品母液,用移液枪吸取适量的TF、TF-3-G、TF-3'-G 和TF-3,3'-G 母液,用超纯水配制成TF 浓度为0.007 8、0.025 8、0.077 5、0.116 3、0.155 0、0.191 9、0.230 4 mg/mL,TF-3-G 浓度为0.008 1、0.027 1、0.081 2、0.121 8、0.162 4、0.324 8、0.487 2 mg/mL,TF-3'-G+TF-3,3'-G 浓度为0.009 8、0.032 5、0.097 5、0.146 3、0.195 0、0.390 0、0.585 0 mg/mL 的混标溶液。

1.6.3 其他指标测定

水分含量参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》测定;茶多酚含量参照GB/T 31740.2—2015《茶制品 第2 部分:茶多酚》测定;儿茶素参照GB/T 21727—2008《固态速溶茶 儿茶素类含量的检测方法》测定;咖啡碱参照GB/T 8312-2013 《茶 咖啡碱测定》测定;灰分含量的参照GB/T 5009.4—2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》测定。

1.7 数据处理

用 Excel 2021、SPSS 26.0、Origin 2018 及Design-Expert 10.0.7 对数据进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 标准曲线的绘制

由1.6 方法制备混标,按1.6 色谱条件进行检测得到TF、TF-3-G、TF-3'-G 和TF-3,3'-G 的标准曲线,结果见表3。

表3 TF、TF-3-G、TF-3'-G 和TF-3,3'-G 的标准曲线
Table 3 Standard curves of TF,TF-3-G,TF-3'-G,and TF-3,3'-G

组分TF TF-3-G TF-3'-G 和TF-3,3'-G线性范围/(mg/mL)0.00~0.23 0.00~0.48 0.00~0.58线性方程Y=18 399X-12.781 Y=21 503X-89.38 Y=34 451X-215.16相关系数R2=0.998 8 R2=0.996 6 R2=0.996 6

由表3 可知,相关系数均在0.996 6 以上,说明TF、TF-3-G、TF-3'-G 和TF-3,3'-G 峰面积与含量有显著的线性关系。

2.2 微波辅助浸提单因素试验结果与分析

2.2.1 微波温度对茶黄素含量的影响

微波温度对茶黄素含量的影响结果见图1。

图1 茶黄素含量随微波温度的变化趋势
Fig.1 Trend of theaflavin content with microwave temperature

由图1 可知,随着微波温度升高,茶黄素含量呈现先增大后减小的趋势,茶黄素各单体含量及茶黄素总含量在30~40 ℃呈现上升趋势,50 ℃和60 ℃相当,其中,50 ℃条件下TF-3-G 含量较高,约(0.080±0.002) mg/mL,不同微波温度茶黄素含量分别为(0.132±0.007)、(0.155±0.034)、(0.209±0.016)、(0.206±0.005)、(0.150±0.003) mg/mL。Perera 等[26]认为高温浸提可提高茶叶中品质成分的浸出率,温度过高使茶黄素转化成茶红素,导致茶黄素含量下降,这一现象说明茶黄素在温度过高时不容易积累,易转化为茶红素等物质,因此需要准确控制温度来提高茶黄素含量。故选择微波温度为50 ℃进行后续试验。

2.2.2 微波功率对茶黄素含量的影响

微波功率对茶黄素含量的影响见图2。

图2 茶黄素含量随微波功率的变化趋势
Fig.2 Trend of theaflavin content with microwave power

由图2 可知,随着微波功率的增加,茶黄素含量呈先上升后下降的趋势,微波功率为100 ~200 W 时,茶黄素各组分含量及总含量上升,分别为(0.070±0.004)、(0.140±0.006)、(0.192±0.021)、(0.176±0.004)、(0.129±0.007)mg/mL。微波功率为300 W 时,茶黄素总含量最大,为(0.192±0.021) mg/mL,在400 ~500 W 时,由于微波功率过大,放热较多,浸提液会迅速达到沸点而沸腾,可能会增加溶液内分子的运动速度,进而加速茶黄素氧化成茶红素,导致茶黄素含量降低。适当的微波功率可以增加物料分子的运动频率和速度,提高物料分子的浸出速度和浸出数量,因此,微波功率选择300 W 进行后续试验。

2.2.3 微波时间对茶黄素含量的影响

微波时间对茶黄素含量的影响见图3。

图3 茶黄素含量随微波时间的变化趋势
Fig.3 Trend of theaflavin content with microwave time

由图3 可知,随着微波时间的延长,茶黄素含量呈现先增大后减小的趋势。浸提时间在3 min 和6 min时茶黄素含量变化不太明显,在9 min 时茶黄素含量达到最大,为(0.230±0.029) mg/mL。但随着微波时间继续延长,由于温度等的原因,预测此时可能由于升温达到沸点,导致茶黄素结构受到影响使茶黄素含量下降,因此选择9 min 作为最佳微波时间。

2.3 超声波辅助浸提单因素试验结果与分析

2.3.1 超声时间对茶黄素含量的影响

超声时间对茶黄素含量的影响见图4。

图4 茶黄素含量随超声时间变化趋势
Fig.4 Trend of theaflavin content with ultrasonic time

由图4 可以看出,超声时间为10 min 时,茶黄素含量最低,为(0.038±0.002) mg/mL。随着超声时间延长茶黄素含量呈现先上升后下降的趋势,在达到40 min茶黄素含量达到峰值,约为(0.048±0.003) mg/mL。可知超声波辅助浸提在较短时间内茶黄素组分还未完全浸提,但超声时间过长不利于茶黄素的积累,可能由于时间过长,浸提液中茶黄素组分浸出达饱和状态,控制合适的时间有利于茶叶中理化成分的浸出,所以浸提液中茶黄素含量随之开始下降,茶汤的颜色也逐渐泛红褐色,综合分析选择40 min 为最佳超声时间。

2.3.2 超声功率对茶黄素含量的影响

超声功率对茶黄素含量的影响见图5。

图5 茶黄素含量随超声功率变化趋势
Fig.5 Trend of theaflavin content with ultrasonic power

由图5 可知,超声功率为100~200 W 时,茶黄素含量很低,超声功率为300 W 时茶黄素总含量明显上升,但在400 W 以后茶黄素含量出现骤减。可能由于功率过小,无法提升茶黄素含量,功率过大容易破坏浸提液中不稳定物质结构,无法很高效将茶黄素积累在浸提液中,所以选择超声功率300 W 进行后续试验。

2.4 响应面法优化超声波微波协同浸提条件试验结果

2.4.1 Box-Behnken 试验结果及数学模型建立

利用 Design-Expert 10.0.7 软件,以茶黄素总含量(Y)为评价指标,优化超声波微波协同反应浸提条件,结果如表4 所示。

表4 超声波微波协同浸提条件优化Box-Behnken 试验设计及结果
Table 4 Box-Behnken design and test results of ultrasonicmicrowave synergistic extraction conditions

序号1234567891 0 11 12 13 14 15 16 A 超声时间/min 50 40 40 40 50 50 30 40 40 40 30 50 40 40 40 50 B 超声功率/W 300 300 200 300 300 400 400 200 400 300 300 300 300 300 200 300 C 微波温度/℃40 50 60 50 60 50 50 50 60 40 50 50 60 50 50 50 D 微波功率/W 300 300 300 300 300 300 300 200 300 200 400 400 400 300 400 200 Y 茶黄素总含量/(mg/mL)0.17 0.25 0.06 0.22 0.04 0.12 0.08 0.09 0.06 0.19 0.10 0.11 0.07 0.24 0.06 0.18

续表4 超声波微波协同浸提条件优化Box-Behnken 试验设计及结果
Continue table 4 Box-Behnken design and test results of ultrasonic-microwave synergistic extraction conditions

序号17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 A 超声时间/min 40 30 40 50 40 40 30 40 30 40 30 40 40 B 超声功率/W 300 300 400 200 200 300 300 300 200 400 300 300 400 C 微波温度/℃40 50 50 50 40 60 60 50 50 40 40 50 50 D 微波功率/W 400 200 400 300 300 200 300 300 300 300 300 300 200 Y 茶黄素总含量/(mg/mL)0.17 0.11 0.09 0.07 0.10 0.07 0.12 0.22 0.07 0.09 0.13 0.17 0.11

根据响应面分析,对 Box-Behnken 试验数据进行二次多元回归拟合,超声时间(A)、超声功率(B)、微波温度(C)、微波功率(D)与茶黄素总含量(Y)和之间关系的二次多元回归方程为Y=0.22+7.27A+9.81B-0.036C-0.01D+0.01AB-0.031AC-0.02AD+1.78BC+1.93BD+3.62CD-0.05A2-0.09B2-0.05C2-0.04D2

方差分析结果见表5。

表5 回归模型及回归系数的回归分析结果
Table 5 Regression model and regression coefficient of the regression analysis results

注:*表示影响显著(P<0.05);**表示影响极显著(P<0.01)。

方差来源模型A-超声时间B-超声功率C-微波温度D-微波功率AB AC AD BC BD CD A2 B2 C2 D2残差失拟项误差总和自由度14 111111111111111 4 10 4 28均方0.01 0.0 006 350 0.0 011 570 0.0 155 134 0.0 018 868 0.0 004 747 0.0 039 623 0.0 009 231 0.0 000 127 0.000 015 0.0 000 525 0.0 154 760 0.0 481 632 0.0 185 059 0.0 115 992 0.0 006 830 0.0 005 847 0.0 009 290 0.0 063 469 F 值9.29 0.94 1.69 22.71 2.76 0.69 5.80 1.35 0.019 0.022 0.077 22.66 70.51 27.091 16.98 0.63 P 值0.000 1 0.351 3 0.214 1 0.000 3 0.118 7 0.418 5 0.030 4 0.264 5 0.893 7 0.884 3 0.785 6 0.000 3 0.000 1 0.000 1 0.001 0 0.748 5显著性*************

由表5 可知,模型均达到极显著水平(P<0.01),表明模型可信度极高,回归方程的Y 的 R2=0.902 8,说明响应值分别有90.28%变化源自对应变量,失拟项均不显著,表明回归方程拟合良好,可以用此模型对超声波-微波协同浸提中的茶黄素含量进行预测。 由 P 值可知,方程的 CA2B2C2D2 对茶黄素总含量的影响极显著(P<0.01),AC 对茶黄素总含量影响显著(P<0.05),说明,超声时间(A)、超声功率(B)、微波温度(C)、微波功率(D)与茶黄素总含量之间并非简单的线性关系,因素间的交互作用对茶黄素总含量的影响也较大。由F 值确定各因素对茶黄素总含量影响的主次顺序为CDBA

2.4.2 响应面结果分析及验证试验

超声波-微波协同浸提工艺中考察,各因素交互作用见图6~图11。

图6 超声功率和超声时间对浸提液中茶黄素总含量影响的响应面和等高线
Fig.6 Response surface and contour plot of the effect of interaction between ultrasonic power and ultrasonic time on the total theaflavin content in the extract

图7 微波温度和超声时间对浸提液中茶黄素总含量影响的响应面和等高线
Fig.7 Response surface and contour plot of the effect of interaction between microwave temperature and ultrasonic time on the total theaflavin content in the extract

图8 微波功率和超声时间对浸提液中茶黄素总含量影响的响应面和等高线
Fig.8 Response surface and contour plot of the effect of interaction between microwave power and ultrasonic time on the total theaflavin content in the extract

图9 微波温度和超声功率对浸提液中茶黄素总量影响的响应面和等高线
Fig.9 Response surface and contour plot of the effect of interaction between microwave temperature and ultrasonic power on the total theaflavin content in the extract

图10 微波功率和超声功率对浸提液中茶黄素总含量影响的响应面和等高线
Fig.10 Response surface and contour plot of the effect of interaction between microwave power and ultrasonic power on the total theaflavin content in the extract

图11 微波功率和微波温度对浸提液中茶黄素总含量影响的响应面和等高线
Fig.11 Response surface and contour plot of the effect of interaction between microwave power and microwave temperature on the total theaflavin content in the extract

根据建立的数学模型利用 Design-Expert 软件对参数进行分析,得出超声波微波协同浸提最佳工艺条件为超声时间31.42 min、超声功率360.52 W、微波温度52.32 ℃、微波功率203.56,为便于实践操作,将最佳前发酵工艺条件修正为超声时间31 min、超声功率360 W、微波温度52 ℃、微波功率203 W。在此发酵工艺条件下进行验证试验。

2.4.3 验证试验

为了验证最佳工艺条件的真实性,进行验证试验,做3 次平行试验,测出超声波微波协同浸提最优工艺条件下浸提液中的茶黄素总含量分别0.253、0.265、0.250 mg/mL,平均值为0.256 mg/mL,进一步体现最佳工艺的可行性。

2.5 速溶红茶理化成分对比分析

对速溶红茶理化成分进行分析对比结果见表6。

表6 超声波微波协同浸提速溶红茶与市场上速溶红茶比较
Table 6 Comparison of the instant black tea produced by ultrasonic-microwave synergistic extraction with the instant black tea products on the market

样品名称市售速溶红茶1市售速溶红茶2市售速溶红茶3超声波微波协同浸提速溶红茶茶多酚含量/%31.15 28.54 20.36 24.11茶红素含量/%34.39 37.73 27.06 26.85茶黄素总含量/%1.63 3.62 1.86 3.74茶红素与茶黄素总含量的比值21.07 10.45 14.51 7.20

由表6 可知,超声波微波协同浸提制备速溶红茶中茶多酚含量与市售速溶红茶1 和市售速溶红茶2 相差不大,市售速溶红茶3 的茶多酚含量相对较低,超声波微波协同浸提制备速溶红茶中茶黄素总含量均高于3 款市售红茶,冲泡出来的茶汤明亮。茶红素对速溶红茶汤的色泽有积极的影响,较低的茶红素与茶黄素总含量比值是速溶红茶汤亮度、色泽和强度的关键指标[27],超声波微波协同浸提制备速溶红茶的茶红素与茶黄素含量的比值为7.20,均低于其他市售产品,说明该产品品质优于其他3 款市售的速溶红茶。

2.6 速溶红茶的感官评价

对速溶红茶进行感官评价试验,试验结果如表7所示。

表7 速溶红茶的感官评价结果
Table 7 Sensory quality of instant black tea

项目(权重)外形(20%)滋味(25%)香气(20%)汤色(20%)组织形态(15%)加权后总分评审得分评审1 89.0 95.0 95.0 91.0 95.0 93.0评审2 85.0 91.0 85.0 92.0 89.0 88.5评审3 83.0 95.0 88.0 90.0 90.0 89.5评审4 95.0 97.0 93.0 95.0 97.0 95.4评审5 97.0 93.0 89.0 91.0 91.0 92.3平均得分89.8 94.2 90.0 91.8 92.4 91.7

由表7 可知,经优化后速溶红茶外观呈红棕色,色泽均匀明亮,颗粒分明不结块,平均得分89.8;滋味方面,滋味浓厚,鲜爽可口,平均得分94.2,香气方面,具有红茶原有茶香,茶香微淡,不够浓郁,平均得分90.0,汤色红亮,具有光泽,平均得分91.8;组织状态上,其热溶性较好,溶解均匀,无明显杂质及沉淀,平均得分92.4。李真[28]的研究发现,在速溶茶加工过程中香气组分的种类及含量均有明显下降,其中浸提与浓缩这两步单元操作香气组分损失最大,而干燥相对较小,所以有必要对浸提深入研究。本试验所用试验样品的原料本身香气丰富,加上对超声波微波协同浸提工艺参数的研究,评价中香气较好。可以看出产品整体优势突出在滋味、汤色与组织状态,经加权后产品总体得分为91.7,感官评价结果整体较好。

3 结论

该试验以茶鲜叶为原料,对超声波微波协同浸提法制备速溶红茶的工艺进行研究。采用单因素试验和响应面法确定了超声波微波协同浸提的最优工艺条件为超声时间31 min、超声功率360 W、微波时间9 min、微波温度52 ℃、微波功率203 W,该条件下茶黄素总含量高达3.74%,茶多酚含量24.11%。产品理化成分测定结果表明该速溶红茶的品质优于其他3 款市售红茶。研究结果为改善速溶红茶加工工艺和提升产品品质提供一定的理论依据。

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Optimization of Ultrasonic-Microwave Synergistic Extraction Process and Quality Evaluation of Instant Black Tea Products

FU Jing1,2,3,SHEN Xiaomeng1,3,YANG Chenxi1,3,LIU Ningning1,3,ZHAO Jin1,3,LI Xinsheng1,2,3
(1. School of Biological Science and Engineering,Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723000,Shaanxi,China;2. Shaanxi Province “Four Subjects and One Joint” Tea University & Enterprise Alliance Research Center,Hanzhong 723001,Shaanxi,China;3. Qinba State Key Laboratory of Biological Resources and Ecological Environment,Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723000,Shaanxi,China)

Abstract: The ultrasonic-microwave synergistic extraction process was studied systematically to improve the quality of instant black tea. The influences of different extraction conditions(ultrasonic extraction time,ultrasonic extraction power,microwave extraction time,microwave extraction power,and microwave extraction temperature) on the content of total theaflavin and monomer components were investigated,and the extraction conditions were optimized by the response surface methodology. The sensory quality and the main physical and chemical properties of the instant black tea prepared under the optimal conditions were determined. The results showed that the optimal extraction process was ultrasonic treatment at 360 W for 31 min and microwave treatment at 203 W and 52 ℃ for 9 min. The instant black tea prepared under these conditions had a red color and a mellow aroma. The total sensory quality score was 91.73,and the scores of aroma,color,appearance,and taste were 90.00,91.80,92.40,and 94.20,respectively. In addition,the instant black tea prepared under these conditions had the theaflavin content of 3.74% and the tea polyphenol content of 28.11%.

Key words: instant black tea;ultrasonic-microwave synergistic extraction;theaflavin;process optimization;quality evaluation

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2024.16.015

基金项目:陕西理工大学秦巴生物资源与生态环境省部共建重点实验室(培育)“市校共建”科研专项(第一批)(SXZC-2102)

作者简介:付静(1976—),女(汉),副教授,博士,研究方向:功能食品开发与评价。

引文格式:

付静,沈小萌,杨晨曦,等. 超声波微波协同浸提工艺优化及速溶红茶产品品质分析[J]. 食品研究与开发,2024,45(16):113-121.

FU Jing,SHEN Xiaomeng,YANG Chenxi,et al. Optimization of Ultrasonic-Microwave Synergistic Extraction Process and Quality Evaluation of Instant Black Tea Products[J]. Food Research and Development,2024,45(16):113-121.

加工编辑:刘艳美

收稿日期:2023-03-18