速溶藏茶制備工藝優(yōu)化、功能性成分及抗氧化性分析

張 恒，鄭俏然，何靖柳，韋 婷，劉 翔，章 斌

（1.雅安職業(yè)技術(shù)學院藥學與檢驗學院，四川雅安 625000；2.長江師范學院生命科學與技術(shù)學院，重慶 408100）

雅安藏茶屬于黑茶的一種，是典型的發(fā)酵茶，是包括西藏、四川、青海等地域在內(nèi)的藏區(qū)居民的日常必備飲品。雅安藏茶一般選用蒙頂山茶產(chǎn)區(qū)產(chǎn)出的1芽5葉以內(nèi)的新梢作為原料，經(jīng)過殺青、揉捻、渥堆和干燥等工序制作而成。近年來文獻顯示其具有抗氧化[1?2]、抗輻射[3]、減肥降脂[4?5]、調(diào)理消化系統(tǒng)[6?7]等功效。雅安藏茶主要以泡飲為主，目前對其報道主要還停留在基礎(chǔ)研究階段，對其進行加工應(yīng)用方面少有報道。

速溶茶粉是一種方便快捷的固體飲料，目前市面上多見速溶綠茶、速溶紅茶、速溶烏龍茶等產(chǎn)品，未見速溶藏茶產(chǎn)品，也無文獻對此進行過研究與報道。本文以雅安藏茶為原料，以速溶藏茶得率、藏茶多糖提取量和藏茶茶多酚提取量為指標，通過單因素實驗和響應(yīng)面試驗優(yōu)化速溶藏茶提取工藝?？紤]到不同干燥方法對速溶茶粉品質(zhì)影響較多，因此本文進一步分析了冷凍干燥和噴霧干燥兩種方式制得速溶藏茶的功能性成分與含量以及體外抗氧化活性，旨在為速溶藏茶產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)提供了理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

藏茶 雅安周公山茶廠，2015年；福林酚、DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼）、ABTS（2,2-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽） Sigma公司；沒食子酸（GA）、表兒茶素（EC）、表兒茶素沒食子酸酯（ECG）、表沒食子兒茶素（EGC）、表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）、沒食子兒茶素沒食子酸酯（GCG）、原兒茶酸（protocatechuic acid）、蘆丁（Rutin）、槲皮素（quercetin）、綠原酸（chlorogenic acid） 上海源葉生物技術(shù)有限公司；甲醇（色譜純）德國 Merck 公司;其余試劑 均為國產(chǎn)分析純。

FW100型萬能粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司；HHS-9S恒溫水浴鍋 上海光地儀器設(shè)備有限公司；RE52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠；U-1900紫外可見分光光度計 日本日立公司；TDL-5000B冷凍離心機 上海安亭科學儀器廠；TFFD冷凍干燥機 上海拓紛設(shè)備有限公司;YC-015噴霧干燥機 上海雅程設(shè)備有限公司；超高效液相色譜（Agilent）-三重四極桿質(zhì)譜儀（6460QqQ-MS/MS）Agilent公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 速溶藏茶的制備工藝 藏茶→粉碎→過篩→熱水浸提→離心→抽濾→濃縮→干燥→速溶藏茶。將藏茶粉碎后按一定料液比加蒸餾水,水浴加熱浸提一定時間，離心（4000 r/min, 10 min），取上層液體抽濾，60 ℃旋轉(zhuǎn)濃縮。冷凍干燥：濃縮茶汁放入?50 ℃中預(yù)凍結(jié)，再置于真空冷凍干燥機干燥。噴霧干燥：進風溫度170 ℃，進料速度12 mL/min。

1.2.2 單因素實驗

1.2.2.1 料液比對速溶藏茶提取效果的影響 稱取藏茶粉按料液比1:10、1:20、1:30、1:40、1:50、1:60（g/mL）分別加蒸餾水,于70 ℃浸提1 h，浸提1次，濃縮后經(jīng)過冷凍干燥制得速溶藏茶，測定速溶藏茶得率、藏茶多糖和藏茶茶多酚提取量，考察料液比對速溶藏茶提取效果影響。

1.2.2.2 溫度對速溶藏茶提取效果的影響 料液比1:50（g/mL），分別在50、60、70、80、90、100 ℃溫度下浸提1 h，浸提1次。濃縮后經(jīng)過冷凍干燥制得速溶藏茶，測定速溶藏茶得率、藏茶多糖和藏茶茶多酚提取量，考察溫度對速溶藏茶提取效果影響。

1.2.2.3 浸提時間對速溶藏茶提取效果的影響 料液比1:50（g/mL），100 ℃下分別浸提0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h,浸提1次。濃縮后經(jīng)過冷凍干燥制得速溶藏茶，測定速溶藏茶得率、藏茶多糖和藏茶茶多酚提取量，考察浸提時間對速溶藏茶提取效果影響。

1.2.2.4 浸提次數(shù)對速溶藏茶提取效果的影響 料液比1:50，100 ℃浸提1.5 h,分別浸提1、2、3次。濃縮后經(jīng)過冷凍干燥制得速溶藏茶，測定速溶藏茶得率、藏茶多糖和藏茶茶多酚提取量，考察浸提次數(shù)對速溶藏茶提取效果影響。

1.2.3 響應(yīng)面分析法對浸提工藝的優(yōu)化 綜合單因素實驗的結(jié)果，運用Design-Expert 8.0.6軟件，設(shè)計Box-Behnken試驗，以料液比（A）、溫度（B）、浸提時間(C)、浸提次數(shù)（D）為響應(yīng)因素，以速溶藏茶得率（Y1）、藏茶多糖提取量（Y2）、藏茶茶多酚提取量（Y3）為響應(yīng)值，設(shè)計四因素三水平響應(yīng)面分析試驗，得出速溶藏茶浸提的最佳工藝參數(shù)（表1）。

表1 響應(yīng)面試驗因素與水平表Table 1 Factors and levels table of response surface experiments

1.2.4 速溶藏茶得率的計算

1.2.5 藏茶多糖的測定與計算 速溶藏茶中藏茶多糖測定采用苯酚-硫酸法[8]。

1.2.6 藏茶茶多酚的測定與計算 速溶藏茶中藏茶茶多酚測定按照GB/T8313-2018 茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法。

1.2.7 UPLC-QqQ-MS/MS分析條件 樣品上機處理：稱取0.3 g速溶藏茶加入3 mL 80%甲醇溶液，超聲10 min，3000 r/min離心取上清液于4 ℃冰箱靜置過夜，再12000 r/min離心，取上清液1 mL過0.22 μm有機相濾膜。

液質(zhì)聯(lián)用分析條件：ZORBAX Eclipse Plus C18色譜柱（50 mm×2.1 mm，1.8 μm）。流動相由水（A）和甲醇（B）組成，各加0.1%甲酸，流速為0.4 mL/min，柱溫：30 ℃,進樣量：5 μL。梯度洗脫條件如下：6 min內(nèi)90%～10%B，7 min內(nèi)10%B，7.5 min內(nèi)90%B，以及10 min內(nèi)90%～90%B。

質(zhì)譜條件：ESI負離子模式，干燥氣體流速為10.0 mL/min，霧化氣溫度350 ℃，毛細管電壓為3.5 kV。掃描模式為多反應(yīng)監(jiān)測（MRM），目標物監(jiān)測離子對（m/z）及去簇電壓、碰撞能等參數(shù)見表2，每個離子對的駐留時間均為0.02 s。

表2 待測物的保留時間和質(zhì)譜分析條件Table 2 Retention time and MS parameters for the analysis of target compounds

1.2.8 速溶藏茶體外抗氧化活性測定

1.2.8.1 DPPH自由基清除能力測定 參考文獻方法[9?10]，稱取速溶藏茶，配制成一定濃度（0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/mL）的待測樣品。取2.0 mL待測樣品，加2.0 mL 0.04 g/LDPPH無水乙醇，搖勻，室溫下反應(yīng)25 min，于517 nm處測其吸光值，記為A1。另取2.0 mL待測樣品，加入2.0 mL無水乙醇，搖勻，反應(yīng)25 min，于517 nm處測其吸光值，記為A2，取2.0 mL 0.04 g/L DPPH無水乙醇，加入2 mL無水乙醇，搖勻，做空白對照，于517 nm測其吸光值，記為A0。

式中：A1是樣品加DPPH無水乙醇的吸光度，A2是樣品加無水乙醇的吸光度，A0是DPPH無水乙醇加無水乙醇的吸光度。

1.2.8.2 ABTS自由基清除能力測定 參考文獻方法[11]，稱取速溶藏茶，配制成一定濃度（0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/mL）的待測樣品。將7 mmol/L ABTS與2.45 mmol/L過硫酸鉀溶液混合，避光室溫放置16 h，配制成ABTS+溶液，用無水乙醇將ABTS+溶液稀釋至734 nm下吸光值為0.70±0.02。取10 μL樣品與200 μL ABTS+溶液混合，30 ℃下避光反應(yīng)6 min。采用酶標儀測定樣品在734 nm處的吸光值A(chǔ)樣品，水在734 nm處的吸光值A(chǔ)對照。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有的實驗數(shù)據(jù)運用Excel和SPSS軟件進行基礎(chǔ)統(tǒng)計學和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 料液比對速溶藏茶提取效果的影響 從圖1看出，隨著料液比的提高，速溶藏茶的提取效果增強，當料液比在1:20～1:40范圍增加，速溶藏茶得率以及藏茶茶多酚和藏茶多糖提取量增加不顯著，當料液繼續(xù)增加到1:50時，速溶藏茶得率以及藏茶茶多酚提取量均較料液比1:20時顯著增加（P<0.05），料液比為1:50時產(chǎn)品得率和藏茶多糖提取量達到峰值，因此，選擇料液比1:50。

圖1 料液比對提取效果的的影響Fig.1 Effects of solid-liquid ratio on extraction

2.1.2 溫度對速溶藏茶提取效果的影響 從圖2看出，隨著溫度的提高，藏茶中的水溶性成分溶出增多，在提取溫度50～90 ℃的范圍內(nèi)，隨著溫度升高，速溶藏茶得率增加顯著（P<0.05），藏茶茶多酚提取量和藏茶多糖提取量隨著溫度升高而提高，溫度70～90 ℃范圍內(nèi)增加不顯著；90～100 ℃時速溶藏茶得率增加不顯著，但藏茶茶多酚提取量和藏茶多糖提取量在此溫度范圍含量顯著增加（P<0.05），所以提取溫度應(yīng)該在90～100 ℃之間。

圖2 溫度對提取效果的的影響Fig.2 Effects of temperature on extraction

2.1.3 浸提時間對速溶藏茶提取效果的影響 從圖3看出，浸提時間為0.5～1.5 h范圍內(nèi)，隨著浸提時間延長，速溶藏茶得率和藏茶茶多酚提取量增加，藏茶多糖提取量隨著時間延長的變化不顯著。浸提時間超過1.5 h，速溶藏茶得率與藏茶茶多酚提取量增加均不顯著，說明隨著浸提時間的延長，藏茶中浸出成分含量隨之增加并達到平穩(wěn)，因此選擇浸提時間為1.5 h。

圖3 浸提時間對提取效果的的影響Fig.3 Effects of extraction time on extraction

2.1.4 浸提次數(shù)對速溶藏茶提取效果的影響 從圖4看出，隨著浸提次數(shù)的增加，藏茶浸出成分含量增加并達到平穩(wěn)，浸提次數(shù)為2次時，速溶藏茶得率以及藏茶多糖提取量較浸提1次顯著增加（P<0.05），浸提次數(shù)超過2次，速溶藏茶得率、藏茶茶多酚提取量和藏茶多糖提取量增加均不顯著，因此最佳浸提次數(shù)為2次。

2.2 響應(yīng)面結(jié)果與分析

2.2.1 模型建立與顯著性分析 根據(jù) Box-Behnken中心組合試驗設(shè)計原理，綜合單因素實驗結(jié)果，對速溶藏茶工藝進行響應(yīng)面分析，以速溶藏茶得率（Y1）、藏茶多糖提取量（Y2）、藏茶茶多酚提取量（Y3）為響應(yīng)值，以料液比、溫度、浸提時間、浸提次數(shù)為因素，具體方案和結(jié)果見表3。利用Design- Expert 8.0.6軟件對表3數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合和顯著性分析，結(jié)果見表4～表6。

圖4 浸提次數(shù)對提取效果的的影響Fig.4 Effect of number on extraction

表3 響應(yīng)面試驗設(shè)計與結(jié)果Table 3 Experimental results of response surface analysis

2.2.1.1 以速溶藏茶得率為響應(yīng)值 采用Design-Expert 8.0.6軟件對表3中數(shù)據(jù)進行回歸擬合，得到自變量與速溶藏茶得率（Y1）的二次多項回歸方程為：

表4 響應(yīng)面模型方差分析Table 4 ANOVA of response surface results

表5 響應(yīng)面模型方差分析Table 5 ANOVA of response surface results

對模型的方差分析結(jié)果見表4，可見對速溶藏茶得率所建立的二次多項式模型具有高度顯著性（P<0.01），決定系數(shù)R2=0.9672，失擬項不顯著，說明建立的模型能夠反映響應(yīng)值的變化，可以用此模型對速溶藏茶得率進行分析和預(yù)測。在所選擇的試驗范圍內(nèi)，影響速溶藏茶得率的因素按主次順序排列為浸提次數(shù)（D）>溫度（B）>浸提時間（C）>料液比（A）。在所選各因素水平范圍內(nèi)，B、D、AD、A2、B2、C2、D2對速溶藏茶得率的影響極顯著（P<0.01），C、AC、BC、CD對速溶藏茶得率的影響顯著（P<0.05），A、AB、BD對速溶藏茶得率的影響不顯著。

表6 響應(yīng)面模型方差分析Table 6 ANOVA of response surface results

2.2.1.2 以藏茶多糖提取量為響應(yīng)值 采用Design-Expert 8.0.6軟件對表3中數(shù)據(jù)進行回歸擬合，得到自變量與藏茶多糖提取量（Y2）的二次多項回歸方程為：

對模型的方差分析結(jié)果見表5，模型差異極顯著（P<0.01），失擬項不顯著（P>0.05），說明方程誤差小，擬合度較高。一次項B和D對藏茶多糖提取量的影響達到極顯著（P<0.01），二次項B2對藏茶多糖提取量的影響達到顯著（P<0.05）,其余一次項、交互項和二次項對藏茶多糖提取量的影響不顯著。在所選擇的試驗范圍內(nèi)，影響藏茶多糖提取量的因素按主次順序排列為溫度（B）>浸提次數(shù)（D）>料液比（A）>浸提時間（C）。

2.2.1.3 以藏茶茶多酚提取量為響應(yīng)值 采用Design-Expert 8.0.6軟件對表3中數(shù)據(jù)進行回歸擬合，得到自變量與藏茶茶多酚提取量（Y3）的二次多項回歸方程為：

對模型的方差分析結(jié)果見表6，模型差異極顯著（P<0.01），失擬項不顯著（P>0.05），說明方程誤差小，擬合度較高。A、B、D和A2對藏茶茶多酚提取量的影響達到極顯著（P<0.01），CD、B2、C2對藏茶茶多酚提取量的影響顯著（P<0.05）。在所選擇的試驗范圍內(nèi)，影響藏茶茶多酚提取量的因素按主次順序排列為溫度（B）>料液比（A）>浸提次數(shù)（D）>浸提時間（C）。

2.2.2 響應(yīng)面的交互作用分析 將一個因素固定在0水平，其余兩因素間交互作用對速溶藏茶提取影響的響應(yīng)面圖見圖5。從圖5（A）中可以看出料液比與浸提時間的交互作用顯著，隨著時間的增加，速溶藏茶得率增加顯著；從圖5（B）中可以看出料液比與浸提次數(shù)的交互作用顯著，在一定料液比下，隨著浸提次數(shù)增加，速溶藏茶得率增加極顯著;從圖5（C）中可以看出溫度與浸提時間的交互作用顯著，隨著提取溫度和浸提時間增加，速溶藏茶得率增加顯著；從圖5（D）、（E）可以看出浸提時間與浸提次數(shù)交互作用顯著,隨著浸提時間和浸提次數(shù)增加，速溶藏茶得率和藏茶多酚提取量增加顯著。

圖5 兩因素交互作用對速溶藏茶提取效果的響應(yīng)面圖Fig.5 Response surface of two factors interaction effects on extraction

2.2.3 最佳條件的確定和模型的驗證 通過軟件分析，速溶藏茶提取的最優(yōu)工藝條件為料液比1:53.17（g/mL），提取溫度98.42 ℃，提取時間1.46 h，浸提次數(shù)3次。此時預(yù)測速溶藏茶得率為29.85%，藏茶多糖提取量為6.10 g/100 g，藏茶茶多酚提取量為6.36 g/100 g?？紤]實際操作性，將參數(shù)修正為料液比1:53 （g/mL），提取溫度98.5 ℃，浸提時間1.5 h，浸提次數(shù)3次。在此提取條件下進行驗證試驗，三次平行驗證實驗測得速溶藏茶得率為29.72%±0.13%，藏茶多糖提取量為（6.06±0.03） g/100 g，藏茶茶多酚提取量為（6.27±0.05） g/100 g，與預(yù)測值接近，說明回歸方程與實際情況擬合很好，充分驗證了所建模型的正確性。

2.3 速溶藏茶中功能性成分分析

按照以上最優(yōu)條件浸提藏茶，經(jīng)過離心、抽濾和濃縮以后，用冷凍干燥和噴霧干燥兩種干燥方法得到速溶藏茶，測定速溶藏茶中功能性成分的組成和含量，結(jié)果見圖6、圖7。

圖6 不同干燥條件下速溶藏茶中功能性成分組成和含量Fig.6 Composition and content of functional components in instant tea under different drying conditions

由圖6知，兩種干燥方式制得速溶藏茶中均檢測到10種功能性成分，包括沒食子酸（GA）、表沒食子兒茶素（EGC）、表兒茶素（EC）、表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）、沒食子兒茶素沒食子酸酯（GCG）、表兒茶素沒食子酸酯（ECG）、原兒茶酸（protocatechuic acid）、綠原酸（chlorogenic acid）、蘆?。╮utin）和槲皮素（quercetin）。對比兩種干燥方式，冷凍干燥的速溶藏茶中EGC、EGCG、槲皮素顯著高于噴霧干燥的速溶藏茶（P<0.05）；原兒茶酸在噴霧干燥品中顯著高于冷凍干燥品（P<0.05），其余功能性成分兩種干燥方式差異不顯著。

圖7 標準品（A）、冷凍干燥（B）和噴霧干燥（C）中10種化合物的色譜圖Fig.7 MRM Chromatogram of 10 compounds in Standard sample（A）, freeze-dried（B）and spray-dried（C）

兩種干燥方式制得的速溶藏茶中EGCG與GA的含量最高，其次為GCG、ECG，EC含量較少，這與文獻報到的藏茶中兒茶素結(jié)果一致[12?14]。EGCG、GA、GCG、ECG為黑茶兒茶素的主要成分[15?16]，EGCG作為重要的兒茶素成分，一般占兒茶素的50%左右。對比文獻報道的速溶綠茶與速溶鐵觀音茶等產(chǎn)品[17?18]，本研究制備的速溶藏茶兒茶素含量更低，是因為藏茶屬于全發(fā)酵茶，隨著發(fā)酵的進行，黑茶中的氧化和聚合反應(yīng)會顯著降低兒茶素的成分和含量。研究表明原兒茶酸、蘆丁、槲皮素等功能性物質(zhì)在黑茶中廣泛存在[19?21]，蘆丁、槲皮素和綠原酸具有較強的生物活性[22?24]，由此可見，速溶藏茶具有良好的營養(yǎng)及保健價值。

2.4 速溶藏茶抗氧化活性測定結(jié)果

從圖8可知，冷凍干燥和噴霧干燥的速溶藏茶在0.2～0.6 mg/mL范圍，隨著濃度增加，對DPPH自由基清除能力均快速上升，隨后趨于穩(wěn)定，在濃度1.0 mg/mL時，對DPPH自由基清除率為79.7%和75.3%。冷凍干燥速溶藏茶對DPPH自由基清除能力的IC50為0.247 mg/mL，噴霧干燥速溶藏茶對DPPH自由基清除能力的IC50為0.339 mg/mL。

圖8 速溶藏茶對DPPH自由基清除效果Fig.8 The scavenging effects of instant tea on DPPH free radical

從圖9可知，冷凍干燥和噴霧干燥的速溶藏茶對ABTS自由基清除率在0.2～1.0 mg/mL范圍，隨著濃度增加呈較陡上升趨勢，在濃度1.0 mg/mL時，對ABTS自由基清除率分別為91.8%和83.9%；冷凍干燥速溶藏茶對ABTS自由基清除能力的IC50為0.417 mg/mL，噴霧干燥速溶藏茶對ABTS自由基清除能力的IC50為0.443 mg/mL。

圖9 速溶藏茶對ABTS自由基的清除效果Fig.9 The scavenging effects of instant tea on ABTS free radical

速溶藏茶對DPPH自由基和ABTS自由基清除試驗結(jié)果均顯示出，在濃度為0.2～1.0 mg/mL范圍內(nèi)，速溶藏茶對DPPH自由基和ABTS自由基清除率隨速溶藏茶濃度增加而增強，呈現(xiàn)出良好的劑量效應(yīng)關(guān)系，速溶藏茶有較強的體外抗氧化活性。干燥工藝對速溶藏茶的體外抗氧化活性有影響，冷凍干燥比噴霧干燥的速溶藏茶抗氧化活性更強。

3 結(jié)論

通過單因素實驗與Box-Behnken響應(yīng)面優(yōu)化試驗，確定了雅安藏茶浸提的最佳工藝條件為料液比1:53 （g/mL），溫度98.5 ℃，浸提時間1.5 h，浸提次數(shù)3次，速溶藏茶得率達到29.72%±0.13%，藏茶多糖提取量為(6.06±0.03) g/100 g，藏茶茶多酚提取量為（6.27±0.05） g/100 g。按照以上條件浸提藏茶，用冷凍干燥和噴霧干燥制備速溶藏茶，利用UHPLCQqQ-MS/MS檢測出兩種干燥方法制備的速溶藏茶中均含有10種功能性成分，冷凍干燥的速溶藏茶中EGC、EGCG、槲皮素顯著高于噴霧干燥的速溶藏茶（P<0.05）；原兒茶酸在噴霧干燥品中顯著高于冷凍干燥品（P<0.05），其余功能性成分兩種干燥方式差異不顯著。速溶藏茶對DPPH自由基和ABTS自由基清除率隨速溶藏茶濃度增加而增強，表現(xiàn)出良好的劑量效應(yīng)關(guān)系。冷凍干燥速溶藏茶對DPPH自由基和ABTS自由基清除能力的IC50分別為0.247、0.417 mg/mL，噴霧干燥速溶藏茶對DPPH自由基和ABTS自由基清除能力的IC50分為0.339、0.443 mg/mL，冷凍干燥的速溶藏茶抗氧化效果好于噴霧干燥。本研究開發(fā)的速溶藏茶能為下一步速溶藏茶產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)，對助推雅安藏茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。