绿茶在水醇复合体系中的浸提规律研究

蒋玉兰，吕杨俊，潘俊娴，叶丽伟，王霈菲，张士康，朱跃进*

（1.中华全国供销合作总社杭州茶叶研究所，浙江杭州 310016; 2. 浙江省茶资源跨界应用技术重点实验室，浙江杭州 310016）

茶是世界三大饮料之一，是公认的健康饮品。茶叶含有多种功能成分，如茶多酚、茶黄素、茶氨酸、茶多糖、咖啡碱等，具有抗氧化[1-2]、降血脂[3-4]、延缓衰老[5-6]等作用。 茶多酚和茶黄素作为食品添加剂，可以应用于油脂、谷物制品、水产品、肉制品及饮料等多品类食品中。 茶具有健康属性已达成共识。但是，目前除了茶饮料、茶烘焙等产品外，茶在其他食品中成功产业化应用的案例仍较少，有些甚至只是概念产品。

茶在食品中的规模化产业化应用仍有很多的瓶颈需要突破。 食品工业用茶是近几年新兴起来的名词，主要是指采用一定技术方法，为实现某些食品产业特定需求目标而加工的茶叶。 如采用冻融技术或酶制剂技术， 来实现茶成分高溶出率的冷泡茶加工等[7-8]。食品工业用茶要求加工方便、价格低、品质优良、使用便捷。要解决好茶、茶制品或是食品工业用茶在食品中规模化应用的瓶颈，就需要寻找一种介质提取茶成分， 而这种介质恰好是食品加工的原辅料， 可以很好地提高茶成分与食品组分间的融合度， 加工出的茶食品品质也会更加优良。水和酒是食品加工中经常用到的原料，被广泛应用于肉类产品、调味料类产品、酒酿发酵类产品中。 文章研究了绿茶在水醇复合体系中的浸提规律，旨在寻找合适的水醇溶解介质，将绿茶成分高效、有效地溶解出来，进而更好的应用于工业化食品中， 为茶食品的开发提供一定的理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

绿茶（绿碎片茶）：浙江茗皇天然食品开发有限公司；45%vol 白酒：浙江剑光酒业有限公司；无水乙醇：上海凌峰化学试剂有限公司；没食子酸标准品：阿拉丁公司；福林酚：上海源叶生物科技有限公司；碳酸钠、十二水磷酸氢二钠：国药集团化学试剂有限公司；磷酸二氢钾：湖州湖试化学试剂有限公司；茚三酮：广东光华科技股份有限公司；氯化亚锡：上海化学试剂总厂所属上海世纪四厂；茶氨酸标准品：国际环试标品。

1.2 仪器与设备

AL204 电子分析天平， 梅特勒-托利多仪器（上海） 有限公司；TU-1901 双光束紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；EPED-10TH 实验室级纯水器，南京易普易达科技发展有限公司；CS-830G 台式分光测色仪，杭州彩谱科技有限公司；DHG-9140A 型电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 绿茶中水分含量测定

参考GB 5009.3—2016 《食品安全国家标准食品中水分的测定》第一法进行。

1.3.2 绿茶在45%vol 白酒中浸提

分别按照料液比1∶20（g/mL），1∶30（g/mL）和1∶40 （g/mL） 在室温下浸提， 浸提时间分别为5，10，15，20，25，30，40，50 和60 min 浸提，每隔5 min 搅拌1 次，浸提后过滤，滤液备用，茶渣连同滤纸一起烘干。

1.3.3 绿茶在不同浓度乙醇溶液中浸提

分别配置0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%浓度的乙醇溶液，然后将绿茶和不同浓度的乙醇溶液分别按照料液比1∶30（g/mL）、浸提时间50 min 浸提，浸提后过滤，滤液备用，茶渣连同滤纸一起烘干。

1.3.4 总浸提率计算

计浸提前茶叶的重量为m1，茶叶中的水分含量为w%，浸提后茶渣和滤纸烘干至恒重（前后两次称重的质量差不超过2 mg）后的重量为m2，滤纸原始重量为m3， 则绿茶总浸提率的计算公式为：

1.3.5 浸提液中茶多酚含量的测定

参照GB/T 8313 《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》。

1.3.6 浸提液中游离氨基酸含量的测定

参照GB/T 8314 《茶 游离氨基酸总量的测定》。

1.3.7 浸提液色差测试

分光测色仪分别进行黑白校正后， 采用透视模式，测定浸提液的色差L*值、a*值和b*值。

1.4 数据处理

分析使用的所有数据为三次平行检测试验后所得结果的平均值，利用SPSS26.0 软件进行显著性差异分析，以p<0.05 表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 绿茶在水醇复合体系中的总浸提率分析

总浸提率是浸提可行性的重要指标。 绿茶在45%vol 白酒中的总浸提率变化规律如图1 中A-1 所示，随着浸提时间延长，不同料液比的绿茶总浸提率均逐渐增大。 浸提时间为50 min 时，料液比1∶20（g/mL）、1∶30（g/mL）和1∶40（g/mL）的绿茶浸提率分别为29.29%、30.02%和32.19%，从产业角度分析，这三个总浸提率间差异不显著，可根据需要选择料液比。不同料液比的绿茶在浸提时间50 min 和60 min 时的总浸提率均无显著性差异（p>0.05），说明浸提50 min 即可。

图1 绿茶在水醇复合体系中的总浸提率Fig.1 Total extraction rate of green tea in wateralcohol complex system

绿茶在不同乙醇浓度的复合溶液中的总浸提率变化如图1 中A-2 所示， 随着乙醇浓度的增大， 绿茶总浸提率呈现先缓慢升高后急剧降低的趋势，可能是因为随着溶液乙醇浓度增大，除了水溶性的成分溶出外， 其他醇溶性的成分也随之溶出。 但是，当酒精度增大到一定程度时，绿茶中的水溶性成分极难溶出， 且绿茶中的水溶性成分含量远大于醇溶性成分，故总浸提率出现骤降。乙醇浓度40%时的总浸提率最大， 为29.93%， 这与45%vol 白酒浸提的总浸提率契合； 乙醇浓度30%、40%和50%的总浸提率间没有显著性差异（p>0.05）。 酒精度80%时的总浸提率为19.64%，而酒精度90%时下降到只有6.21%，酒精度100%时仅有0.83%。

2.2 绿茶水醇复合体系浸提液中茶多酚分析

绿茶在45%vol 白酒中茶多酚溶出规律如图2 中TP-1 所示，随着浸提时间延长，不同料液比的浸提液中茶多酚浓度均逐渐增大， 料液比1∶20（g/mL）时的曲线斜率最大，说明此时浸提液中茶多酚的浓度增速最快。 浸提时间为50 min 时，料液比1∶20（g/mL）、1∶30（g/mL）和1∶40（g/mL）浸提液中茶多酚的浓度分别为9.72 mg/mL、6.43 mg/mL和5.07 mg/mL，且均与60 min 时的浸提液中茶多酚浓度无显著性差异（p>0.05），说明浸提时间为50 min 即可，这与上述总浸提率的结论一致。

图2 茶多酚在水醇复合体系中溶出规律Fig.2 Dissolution rule of tea polyphenols in wateralcohol complex system

图2 中TP-2 所示，茶多酚在不同乙醇浓度溶液中的溶出规律与前述总浸提率的曲线变化趋势相同。纯水（酒精度为零）浸泡绿茶，浸提液中的茶多酚浓度为3.00 mg/mL， 而乙醇浓度为50%时浸提液中的茶多酚浓度最高为6.17 mg/mL， 是纯水浸提的两倍之多，溶液乙醇浓度50%和60%的浸提液中茶多酚浓度无显著性差异（p>0.05），茶多酚在纯乙醇溶液中的浸提浓度仅为0.42 mg/mL。汪雪莲等[9]以料液比1∶20（g / mL）、乙醇体积分数60%、提取时间60 min 为条件提取绿茶茶末中的多酚。 张瑞刚等[10]采用乙醇浓度60%、料液比1∶25（g/mL）、提取时间65 min、超声功率为400 W 提取黑豆种皮多酚。 牛生洋等[11]采用乙醇体积分数60%、料液比1∶40（g/mL）、水浴温度70 ℃、水浴时间50 min 提取长茎葡萄蕨藻多酚。 这些研究的食品多酚浸提参数和文章的结果相一致。

2.3 绿茶水醇复合体系浸提液中游离氨基酸分析

由图3 中AA-1 可知，随着浸提时间延长，不同料液比条件下，绿茶在45%vol 白酒中的浸提液中游离氨基酸的浓度逐渐增大，且增大速率相似。料液比1∶20（g/mL）、1∶30（g/mL）和1∶40（g/mL）的绿茶在浸提时间为50 min 时，浸提液中游离氨基酸的浓度分别为1.96 mg/mL、1.50 mg/mL 和0.91 mg/mL， 和60 min 时的浸提液中的游离氨基酸浓度均无显著性差异（p>0.05），这与前述总浸提率和茶多酚的时间规律相同。

图3 绿茶游离氨基酸在水醇复合体系中溶出规律Fig.3 Dissolution rule of free amino acids in green tea in water-alcohol complex system

由图3 中AA-2 可知， 绿茶在不同浓度的乙醇溶液中浸提， 浸提液中游离氨基酸的变化幅度不如茶多酚大， 在乙醇浓度为30%的浸提液中游离氨基酸浓度最大，为1.53 mg/mL。纯水浸提液中的游离氨基酸浓度为1.43 mg/mL，60%乙醇浸提液中游离氨基酸浓度为1.44 mg/mL， 二者无显著性差异（p>0.05）。 乙醇浓度大于60%时，浸提液中游离氨基酸浓度随乙醇浓度增大而快速减小。

2.4 绿茶水醇复合体系浸提液色差分析

茶中含有丰富的茶绿色素、 茶黄色素和茶红色素等色素[12]。 其中，茶绿色素包括脂溶性茶绿色素和水溶性茶绿色素[13]。 脂溶性茶绿色素是绿茶干茶色泽的主要物质基础， 主要包括叶绿素和类胡萝卜素[14]。 水溶性茶绿色素主要包括叶绿素铜钠盐和叶绿素锌钠盐[15]。 绿茶在不同乙醇浓度溶液中的浸提液颜色如图4 所示，可以明显看出，随着溶液乙醇浓度的增大， 浸提液的颜色发生了较明显的变化，由浅绿色慢慢变成橙红色，后变成橙黄色、黄色，最后又变成绿色。

图4 不同乙醇浓度溶液的绿茶浸提液颜色比较Fig.4 Color comparison of green tea extracts with different ethanol concentrations

为了更清晰地阐明绿茶在水醇复合体系中的浸提液颜色变化情况， 对浸提液的色度值L*、a*和b* 进行分析。 L* 表示明暗度值，数值越大，颜色越偏白[16]；a* 值为红绿色度值，a* 为正指示红色，为负指示绿色；b* 值为黄蓝色度值，值越大颜色越黄，值越小表示越蓝。

由图5 中L-1 可知，在45%vol 白酒中，随着浸提时间的延长，不同料液比的绿茶浸提液L* 值均呈现稳定降低的趋势， 这可能是因为浸提时间长，茶成分的浸出量大，影响了浸提液的亮度；浸提液的L*值与料液比成负相关，即浸提时间相同时，料液比越大，浸提液的L* 值越低，分析原因，可能是因为料液比大， 单位浸提液中茶成分的浸出量大，影响了浸提液的亮度。

图5 绿茶在水醇复合体系中浸提液的色差L*值Fig.5 Color difference L* value of green tea extract in water-alcohol complex system

由图5 中L-2 可知，在不同乙醇浓度的水醇复合体系中，随着乙醇浓度的增大，绿茶浸提液的L* 值呈“快速降低-保持平稳-快速增大”的趋势。 浸提液的亮度与其内含物种类及含量有直接关系，浸提初期绿茶的水溶性和醇溶性成分均快速溶出，浸提液亮度下降；乙醇浓度逐渐增大，绿茶的水溶性成分和醇溶性成分的溶出对浸提液亮度的影响达到平衡； 随着乙醇浓度的再次增大，水溶性成分的溶出快速减少，浸提液的亮度再次提升。

绿茶在45%vol 白酒中浸提液的a* 值如图6中a-1 所示， 随着浸提时间延长，a* 值均逐渐增大。 其中，料液比1∶20（g/mL）的浸提液a* 值全为正值，说明浸提液全为红色；料液比1∶30（g/mL）的浸提液a*值在浸提时间10 min 前为负值，10 min后为正值，说明浸提液由绿变红；料液比1∶40（g/mL）的浸提液a* 值在浸提时间30 min 前为负值，30 min 后快速变为正值， 说明浸提过程的前段时间茶绿色素溶出较快， 而浸提的后段时间以茶红色素溶出为主。

图6 绿茶在水醇复合体系中浸提液的色差a*值Fig.6 Color difference a* value of green tea extract in water-alcohol complex system

绿茶在不同乙醇浓度浸提液的a* 值如图6中a-2 所示，乙醇浓度小于15%左右和大于75%左右时，浸提液的a* 值全为负值，表示浸提液呈现绿色，溶出的为茶绿色素；而乙醇浓度介于15%左右和75%左右之间时， 浸提液的a* 值全为正值，表示浸提液呈现红色，溶出的为茶红色素。 结合图4，乙醇浓度60%时的浸提液呈现红色，70%时呈现橙红色，而80%时已经变成黄绿色。有报道称绿茶中的茶绿色素与80%体积分数下乙醇极性接近，此时茶绿色素的提取效果好[17]。 袁悦等[18]采用乙醇体积分数80%的溶液， 辅以超声技术提取绿茶色素。

绿茶在45%vol 白酒中浸提液的b* 值如图7中b-1 所示，随着浸提时间延长，不同料液比的浸提液色差b* 值和a* 值变化规律一样， 均逐渐增大。但是，所有浸提液的b*值均为正，表明所有浸提液b*值均呈现黄色。绿茶在不同乙醇浓度浸提液的b* 值如图7 中b-2 所示， 随着乙醇浓度的增加，绿茶浸提液的b* 值逐渐增加，表明浸提液的黄度值逐渐增大，乙醇浓度80%时浸提液黄度值达到最大值，后快速减小。 图6 和图7 的色差变化规律， 可以为提取不同种类的茶色素提供一定参考。

图7 绿茶在水醇复合体系中浸提液的色差b*值Fig.7 Color difference b* value of green tea extract in water-alcohol complex system

3 结论与讨论

文章研究了绿茶在水醇复合体系中的浸提规律，实验结果显示：绿茶在45%vol 白酒中浸提50 min，料液比1:20（g/mL）、1:30（g/mL）和1:40（g/mL）对应的总浸提率分别为29.29% 、30.02% 和32.19%；浸提液中茶多酚含量分别为9.72 mg/mL、6.43 mg/mL 和5.07 mg/mL； 浸提液中游离氨基酸含量分别为1.96 mg/mL、1.50 mg/mL 和0.91 mg/mL；随着浸提时间延长，浸提液色差L* 值逐渐降低，a* 值和b* 值逐渐增大。 绿茶在乙醇浓度为40%时总浸提率最大为29.93%；乙醇浓度为50%时浸提液中的茶多酚浓度最高为6.17 mg/mL；乙醇浓度为30%的浸提液中游离氨基酸浓度最大为1.53 mg/mL， 可以根据调整乙醇浓度来实现浸提液颜色改变。目前，食品加工过程中有采用酒泡茶的方法提取茶成分，但方法较粗糙，目的性不强，所使用酒的酒精度也千差万别。 通过文章的试验结果，工业生产中可以选择乙醇浓度50%（v/v）左右的酒溶液，料液比1:30（g/mL），提取时间为50 min，室温提取即可，该方法具有快速、高效、方便的特点。 文章可为以酒为介质的绿茶在食品中的应用提供一定的参考。