響應(yīng)面法優(yōu)化超聲波提取極邊烏龍茶香料工藝

李紅霞，樸永革，劉友杰，李 鋒*，李寶志，付 祺，張文龍

1. 云南瑞升煙草技術(shù)（集團(tuán)）有限公司，云南 昆明 650106；

2. 吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春 130031

超聲波萃取技術(shù)因?yàn)樘崛r(shí)間短、提取溫度低及提取產(chǎn)率高而在天然香料提取領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用[1-3]。 極邊烏龍茶是產(chǎn)自“極邊第一城”騰沖的高山有機(jī)茶[4]。該茶不但利用了臺(tái)灣優(yōu)良的茶樹品種（臺(tái)灣原種青心，又稱軟枝烏龍）和先進(jìn)的制茶技術(shù)，而且得益于騰沖得天獨(dú)厚的自然條件，因而具有極高的品質(zhì)。有文獻(xiàn)報(bào)道超聲波技術(shù)提取茶葉中的咖啡因、茶多酚、多糖、黃酮、蛋白質(zhì)等成分[5-17]，但是，利用超聲波提取極邊烏龍茶香料及對(duì)其香氣成分分析研究未見(jiàn)報(bào)道。本文以極邊烏龍茶香料浸膏提取率為指標(biāo)，通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化極邊烏龍茶超聲波提取最佳工藝，并采用GC-MS對(duì)該香料進(jìn)行成分分析，旨在為極邊烏龍茶的開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

1.1.1 材料

極邊烏龍茶，市售。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

CTXNW-100L型組合式循環(huán)超聲提取裝置（北京市弘祥隆超聲儀器公司）、Agilent 6890N/5975氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)安捷倫公司）、BUCHIR-3000型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（瑞士BUCHI公司）及自制同時(shí)蒸餾萃取裝置。

1.2 方法

1.2.1 提取方法

極邊烏龍茶茶粉以乙醇為溶劑，按設(shè)計(jì)條件進(jìn)行超聲波提取，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓蒸餾回收溶劑，濃縮為浸膏。

1.2.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)資料和單因素試驗(yàn)，采用Design Expert 8.0軟件，根據(jù)Box-Behnken的中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，以超聲波功率（A）、提取時(shí)間（B）和乙醇體積分?jǐn)?shù)（C）為主要影響因素，每個(gè)因素取3個(gè)水平，以-1、0和+1編碼，以極邊烏龍茶香料浸膏樣品提取率為響應(yīng)值，進(jìn)行三因素三水平響應(yīng)面工藝優(yōu)化試驗(yàn)（表1）。

表1 實(shí)驗(yàn)因素水平Table 1 Factors and levels of response test

提取率計(jì)算公式：極邊烏龍茶香料浸膏提取率（%）=極邊烏龍茶提取物質(zhì)量（g）/原料質(zhì)量（g）×100%。

1.2.3 香氣成分測(cè)定

色譜條件：TR-5MS，60 m×0.25 mm×0.25μm；載氣：氦氣（99.999%）；進(jìn)樣量：1 μL；分流比：20∶1；柱流速：恒流1.8 mL/min；程序升溫：50℃（1 min）—8℃/min—160℃（2 min）—8℃/min—260℃（15 min）；傳輸線溫度：280℃；進(jìn)樣口溫度：250℃。

質(zhì)譜條件：EI能量：70 eV；離子源溫度：230℃；四級(jí)桿溫度：160℃；溶劑延遲：2 min；掃描離子范圍：35 ～ 455 aum；定性分析：采用NIST 08質(zhì)譜譜庫(kù)檢索；定量分析：采用歸一化法。

2 結(jié)果與分析

2.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果

結(jié)果見(jiàn)表2。對(duì)表2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到極邊烏龍茶香料浸膏提取率（Y）對(duì)超聲波功率（A）、提取時(shí)間（B）和乙醇體積分?jǐn)?shù)（C）的二次多項(xiàng)回歸方程模型為：

表2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 Experimental design and results

Y = +53.27+2.72* A+4.91* B+0.86* C+4.25*A* B-0.8* A* C-0.93* B* C-4.57* A2-7.05* B2-3.9* C2。

該二次回歸方程方差分析結(jié)果和回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。3因素交互作用對(duì)極邊烏龍茶茶香料浸膏提取率的響應(yīng)面分析結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 響應(yīng)面的交互作用及等高線Figure 1 Interaction of response surface and contour lines

由表3可看出，模型極顯著（P < 0.01），失擬項(xiàng)不顯著（P > 0.05），模型在統(tǒng)計(jì)學(xué)上有意義；決定系數(shù)R2= 0.9880，說(shuō)明該模型的預(yù)測(cè)值和實(shí)際值擬合度高，該模型可靠，可以預(yù)測(cè)超聲波提取極邊烏龍茶的最佳提取條件。因素中一次項(xiàng)A、B是極顯著的，C是不顯著的，說(shuō)明超聲波功率和提取時(shí)間對(duì)極邊烏龍茶香料浸膏提取率有極顯著影響，而乙醇體積分?jǐn)?shù)影響不顯著。二次項(xiàng)A2、B2、C2都是極顯著的。交互項(xiàng)AB是極顯著的，說(shuō)明這2個(gè)因素交互作用對(duì)極邊烏龍茶香料浸膏提取率有顯著影響。

表3 回歸方程模型的方差分析結(jié)果Table 3 Variance analysis results of the regression equation model

2.2 極邊烏龍茶香料浸膏樣致香成分

結(jié)果見(jiàn)圖2和表4。由表4可知，極邊烏龍茶香料浸膏的致香成分共鑒定出50種化合物，主要為醇類、酯類、酮類、醛類、雜環(huán)及烯烴類化合物。其中主要成分為：吲哚15.099 μg/g（花香）、橙花叔醇11.908 μg/g（花香、果香）、植醇7.253 μg/g（青香）、α-金合歡烯6.734μg/g（青香、花香）、苯乙醇4.899 μg/g（花香、蜜甜香）、香葉醇3.77 3μg/g（花香、清香、甜香）、芳樟醇3.028 μg/g（木香、花香、果香）、茉莉酮2.252 μg/g（花香、清香）、茉莉酸甲酯1.990μg/g（花香、甜香）、二氫芳樟醇1.935 μg/g（果香、清香）、苯乙醛1.830 μg/g（花香、清香）及苯甲醇1.281 μg/g（特殊芳香、甜香）。

表4 極邊烏龍茶香料致香成分Table 4 Aroma components in the perfume of Jibian Oolong Tea

圖2 極邊烏龍茶香料浸膏致香成分的總離子流圖Figure 2 Gas chromatogram of aroma components in the perfume extract of Jibian Oolong Tea

3 結(jié)論

超聲波提取極邊烏龍茶香料浸膏的最佳工藝參數(shù)為：超聲波功率650 W、提取時(shí)間5 5 min、乙醇體積分?jǐn)?shù)60%。

致香成分分析結(jié)果表明，極邊烏龍茶香料浸膏中含有大量的致香成分，如吲哚、橙花叔醇、苯乙醇和芳樟醇等，還有多種酯類化合物和其他成分。

優(yōu)選的超聲波提取工藝穩(wěn)定、可行，制備的極邊烏龍茶香料浸膏具有優(yōu)雅茶香氣和香味，是一種高品質(zhì)的香料浸膏。本試驗(yàn)結(jié)果可為極邊烏龍茶的開發(fā)利用提供參考。