碎茶末制备速溶绿茶提取工艺研究

吴冲 李昕钰 魏昕钰 常娜 尹旭超 祁蒙 纪昌中

基金项目：中国富硒产业研究院富硒专项研发计划项目（2021 FXZX01-01）、大学生创新创业训练计划项目（AKXY2022038）、

安康学院乡村振兴专项（2022AYXCZX01）

作者简介：吴冲，男，助教，主要从事茶叶加工与茶叶资源综合利用研究。*通信作者，E-mail：1982990005@aku.edu.cn

摘要：为提高碎茶末利用价值，优化速溶绿茶提取工艺，以安康绿茶加工过程中产生的碎茶末为原料，采用超声波提取技术制备速溶绿茶，考察浸提时间、浸提温度、茶水比对速溶绿茶品质及提取率的影响，通过单因素及正交试验确定速溶绿茶的最优提取工艺。结果表明，超声波提取时间20 min，提取温度30 ℃，茶水比1︰25为最佳提取条件。在此条件下，速溶绿茶得率为24.67%，茶多酚含量为13.78%、游离氨基酸含量为2.30%、咖啡碱含量为3.32%、可溶性糖总量为9.04%。所制得的速溶绿茶干茶色泽嫩绿，汤色黄绿尚亮，滋味醇厚鲜爽，溶解性良好。经优化后的速溶绿茶超声波提取工艺设计合理、稳定可行且重复性高，所制速溶绿茶品质较优。

關键词：碎茶末；速溶绿茶；超声波提取；正交试验

中图分类号：TS272.2                                          文献标识码：A                                           文章编号：1000－3150（2024）01-48-6

Study on the Extraction Technology of Instant

Green Tea Prepared from Tea Fragments

WU Chong1，2， LI Xinyu1， WEI Xinyu1， CHANG Na1，2， YIN Xuchao1，2， QI Meng3， JI Changzhong1，2*

1. Ankang University， Ankang 725000， China; 2. Shaanxi Tea Key Lab Co-sponsored by Province and Municipality，

Ankang 725000， China; 3. Ankang Research Center of Se-enriched Product， Ankang 725099， China

Abstract： In order to improve the utilization of tea fragments and optimize the extraction technology of instant green tea， ultrasonic extraction technology was used to prepare instant green tea from the tea fragments produced in the processing of Ankang green tea. The effects of extraction time， extraction temperature， ratio of tea to water on the quality and extraction rate of instant green tea were investigated. The optimal extraction technology was determined by single factor and orthogonal test. The results show that the optimal extraction time， extraction temperature and ratio of tea to water were 15 min， 30 ℃ and 1：25. Under these conditions， the yield of instant green tea was 24.67%， the content of tea polyphenols was 13.78%， the content of free amino acids was 2.30%， the content of caffeine was 3.32%， and the total soluble sugar was 9.04%. The instant green tea has a tender green color and a bright yellow and green soup color， with a rich and fresh taste and good solubility. The optimized ultrasonic extraction technology for instant green tea is reasonable， stable， feasible and reproducible， and the instant green tea has excellent quality.

Keywords： tea fragments， instant green tea， ultrasonic extraction， orthogonal test

我国是世界上最大的茶叶生产国和消费国，绿茶是我国六大茶类之一，居六大茶类之首，其销量和产量逐年增加。2022年，全国绿茶产量185.38万t，占茶葉总产量58.3%；国内销售131.10万t，占茶叶内销量的54.7%，绿茶产量相较其他茶类内销量占比较大[1]。在绿茶初加工与精加工过程中，揉捻、干燥、风选、复火等工艺会产生大量碎茶、茶末，这些在茶叶加工过程中产生的废弃物统称为碎茶末，占茶叶总产量的10%～30%[2]，这将导致严重的浪费现象[3]。虽然绿茶碎茶末的外形不佳，但其内含成分较为丰富。汪雪莲等[4]研究表明，绿茶茶末中多酚类物质含量较高，周红霞等[5]认为绿茶茶末有较大的开发潜力。

速溶茶是以成品茶、茶副产品或茶鲜叶为原料，通过提取、过滤、浓缩、干燥等工艺制成的茶制品，既保留了茶的风味和功效，还具有便于携带、冲泡的特点。我国已成为速溶茶第一大生产国，“十三五”以来，速溶茶加工技术创新，进一步推动了速溶茶产业发展[6]。提取是速溶茶加工的关键环节，对速溶茶的汤色、香气、滋味及溶解性都具有重要影响。目前，速溶茶的提取方法主要有热水浸提法、超声波辅助提取[7]、微波辅助提取[8]及酶法辅助提取[9]等。其中热水浸提法是我国目前速溶茶生产主要提取方法，其方法简单易行，但存在提取率低、成品茶香气不足、滋味带苦、速溶性差等问题[10-11]。超声波浸提技术对绿茶香气的保留有很好的效果[12]，高强度超声波可以促进大分子物质的分解[13]，有利于多酚等内含物质的提取[14]，其特殊的强纵向振动可以破坏茶叶细胞结构，能使提取溶液较好地浸入细胞中，从而起到加速溶解茶叶有效成分的作用[7]，提取效率明显优于传统速溶茶提取[15]。

本试验以传统绿茶加工过程中产生的碎茶末为原料，采用超声波辅助提取制备速溶绿茶，通过单因素试验考察浸提时间、浸提温度和茶水比对速溶绿茶品质的影响，并设计正交试验，优化速溶绿茶超声波提取工艺条件，为传统绿茶加工中产生的碎茶末资源利用提供参考。

1  材料与方法

1.1  试验材料

绿茶碎茶末，紫阳天一富硒茶业开发有限公司。

无水乙醇、酒石酸钾钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、碱式乙酸铅均为分析纯，天津市天力化学试剂有限公司；盐酸、硫酸均为分析纯，成都市科隆化学品有限公司；谷氨酸、蒽酮、茚三酮均为分析纯，天津市光复精细化工研究所。

1.2  仪器与设备

VS-100UE多用途恒温超声波提取仪，宁波新芝生物科技股份有限公司；SCIENTZ-50N真空冷冻干燥机，无锡沃信仪器制造有限公司；SG-723PC紫外可见分光光度计，上海光学仪器一厂；先行者cp214分析天平，上海奥豪斯仪器有限公司。

1.3  试验方法

1.3.1  工艺流程

原料处理：将绿茶碎茶末投入石磨匀浆机中磨碎，再以40目筛网过筛，得到浸提原料。

超声波提取：超声波提取时间、提取温度及茶水比按照单因素试验及正交试验设计的工艺组合进行。超声功率为450 W，超声频率为每间隔2 s超声2 s。

过滤、浓缩：超声波辅助提取完成后，通过6层纱布将提取液趁热过滤至洁净的烧杯中，待其冷却后，在4 000 r/min的条件下离心10 min，再将上清液进行抽滤，滤液于50 ℃条件下蒸发浓缩20 min。

真空冷冻干燥：将浓缩液倒入培养皿中，在皿身贴上标签后，将浓缩液放入冰箱预冷12 h，铺料厚度3 mm，冷冻干燥真空度10 Pa，温度－40 ℃，时间24 h。

1.3.2  单因素试验设计

查阅相关文献[16-17]和预试验，选取提取时间、提取温度和提取茶水比为试验因素，以提取时间20 min、提取温度40 ℃、茶水比1∶20为基础条件，分别考察浸提时间10、15、20、25、30 min，浸提温度30、40、50、60、70 ℃，浸提茶水比1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25对速溶绿茶品质及得率的影响。

1.3.3  正交试验设计

基于单因素试验结果，以感官审评为指标，在提取时间、提取温度及茶水比中选取最佳水平确定正交试验L9（34）的水平，各因素水平设计如表1所示。

1.3.4  得率计算

真空冷冻干燥完成后，将制得的速溶绿茶样品称重后进行分类装袋，并贴上标签。计算速溶绿茶粉的得率[18]。

速溶绿茶粉得率（%）= m/M × 100%

式中：m为制得速溶茶粉质量（g）；M为绿茶碎末茶原料质量（g）。

1.3.5  感官审评

所得速溶绿茶样品的感官审评按照《茶制品 第一部分：固态速溶茶》（GB/T 31740.1—2015）[19]进行，结合季玉琴[20]提出的速溶茶评分标准进行打分，速溶绿茶评分标准如表2所示。

1.3.6  理化检测

采用《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》（GB/T 8313—2018）[21]中的福林酚法测定原料茶多酚含量，按照《食品工业用速溶茶》（QB/T 4067—2010）[22]中的检测方法测定样品茶多酚含量。按照《茶 游离氨基酸总量的测定》（GB/T 8314—2013）[23]检测游离氨基酸含量。按照《茶 咖啡碱测定》（GB/T 8312—2013）[24]测定原料咖啡碱含量，按照《食品工业用速溶茶》（QB/T 4067—2010）[22]中的检测方法测定样品咖啡碱含量。根据《茶叶生物化学实验教程》[25]的检测方法测定可溶性糖含量。

2  结果与分析

2.1  单因素试验结果

2.1.1  超声波提取时间对感官评分及得率的影响

由图1可知，超声波提取時间在10～20 min时，感官评分与得率均呈递增趋势；超过20 min后，其感官评分呈下降趋势，但得率仍在上升。综合分析，后续选择提取时间15、20、25 min进行正交试验设计。

2.1.2  超声波提取温度对感官评分及得率的影响

由图2可知，随超声波提取温度的增加，速溶茶感官评分及得率均呈现先增后降趋势。提取温度为40 ℃时感官评分最高；提取温度在30～60 ℃范围内，得率不断上升，超过60 ℃后，得率下降。综合考虑，将30、40、50 ℃确定为超声波提取温度的正交试验水平。

2.1.3  超声波提取茶水比对感官评分及得率的影响

由图3可知，在超声波提取茶水比从1∶5至1∶20时，速溶茶感官评分呈递增趋势且变化明显，但得率先上升后下降。感官审评得分在1∶20时达到峰值，超过1∶20后，得分呈下降趋势，得率则又呈上升趋势。综合考虑，将超声波提取茶水比的正交试验水平确定为1∶15、1∶20和1∶25。

2.2  正交试验结果

如表3所示，第2组速溶绿茶的感官审评得分最高，为91.09分。由此可得出超声波辅助提取制作速溶绿茶感官品质最高的工艺组合为A2B1C2，即提取时间20 min，提取温度30 ℃，提取茶水比1∶20。通过对比极差值R可知C>A>B，即对速溶绿茶品质的影响顺序为提取茶水比>提取时间>提取温度。通过对K值的比较，可知最佳工艺组合为A2B1C3，即超声波辅助提取时间为20 min，浸提温度为30 ℃，浸提茶水比为1∶25。

2.3  验证试验

由正交分析可得A2B1C3工艺组合为最优工艺组合，即超声波提取时间20 min，提取温度30 ℃，提取茶水比1∶25，以此技术参数进行超声波辅助提取，得率为24.67%。

最佳工艺组合所制的速溶绿茶，其感官审评综合得分为91.56分（表4），茶多酚含量13.78%、可溶性糖含量9.04%、咖啡碱含量3.32%、游离氨基酸含量2.30%（表5）。相比原料，速溶绿茶中可溶性糖含量显著升高；茶多酚、咖啡碱的含量显著下降，这也使得速溶绿茶的苦涩味降低，在口感滋味上有所改善；游离氨基酸含量的变化不显著。

对比前人研究文献，崔继来等[26]以茶多酚为指标，通过正交试验优化，所制速溶绿茶得率为25.1%；万颖敏[27]采用喷雾干燥工艺优化所制速溶绿茶得率为23.02%；高玉萍等[28]研究表明，不同速溶茶中茶多酚、游离氨基酸总量在10%～40%和2%～5%之间；王伟伟等[29]以安吉白茶为原料加工速溶茶，其茶多酚含量在13.97%～14.52%之间、氨基酸含量在1.81%～6.10%之间、咖啡碱含量在2.22%～3.90%之间；戴群晶[30]用茶末及废弃茶枝提取的高纯度茶多酚综合含量大于13%。本试验最优工艺组合所制速溶绿茶的得率、茶多酚、游离氨基酸及咖啡碱含量均在以上范围内或与其接近。相比原料，速溶绿茶中茶多酚和咖啡碱含量均呈下降趋势，其可能原因在于茶叶中咖啡碱与茶多酚易形成络合物[31]，此外茶多糖能促进表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）和咖啡碱形成沉淀，降低形成沉淀的临界浓度[32]。本试验速溶绿茶中可溶性糖含量较高可能是造成茶多酚和咖啡碱减少的原因之一。

茶叶中的可溶性糖是茶汤的主要呈味物质，赋予茶汤甜醇的味道。张靓[33]优化浸提工艺制备速溶绿茶，其可溶性糖含量达20.64%，高于本研究所制备的速溶绿茶，其可能原因在于原料中可溶性糖含量存在差异。本试验所用原料中可溶性糖含量较低，但经过超声提取所制成的速溶绿茶中可溶性糖含量大幅度提高，其可能原因在于超声波辅助提取时产生的机械破碎、热效应和空化效应[34]，使茶叶细胞壁中的多糖加速溶解，向溶液中扩散。此外，超声波处理可以破坏纤维素表面的蜡质[35]，超声波产生的冲击波和空化作用，使木质纤维素中的化学键松动和断裂[36]，有助于物质水解。超声波辅助也被应用于茶叶多糖的提取[37-39]。

3  小结与讨论

综上所述，在超声波辅助提取制作速溶绿茶时，不同的提取时间、提取温度及提取茶水比对速溶绿茶的得率、感官品质等均有较大影响。通过单因素试验、正交试验及验证试验可得，超声波辅助提取制作速溶绿茶的最佳工艺组合为：超声波提取时间20 min，提取温度30 ℃，提取茶水比1∶25。在此条件下，该速溶绿茶的汤色、滋味及溶解性最好，其得率为24.67%，茶多酚含量为13.78%、游离氨基酸含量为2.30%、咖啡碱含量为3.32%、可溶性糖总量可达9.04%，表明该工艺适制速溶绿茶且效果较佳。

传统绿茶加工过程中产生的碎茶、末茶未被有效利用，造成资源浪费。本研究表明，通过优化超声波辅助提取工艺制作的速溶绿茶，其外形嫩绿有光泽、汤色黄绿尚亮、口感鲜爽醇厚有回甘。本研究为速溶绿茶加工提供了理论基础，也为传统绿茶加工产生的碎茶末资源利用提供了参考。

参考文献

[1] 梅宇， 张朔. 2022年中国茶叶生产与内销形势分析[J]. 中国茶叶， 2023， 45（4）： 25-30.

[2] 王伟伟， 陈琳， 张建勇， 等. 茶末的综合利用研究进展[J]. 食品研究与开发， 2020， 41（19）： 194-199.

[3] 赵丛丛， 黄慧福. 利用碎茶末制备功能饮料的研究[J]. 安徽农业科学， 2014， 42（24）： 8333-8334， 8385.

[4] 汪雪莲， 冯慧祥， 薛世华， 等. 绿茶茶末多酚的提取、鉴定及其生物活性研究[J]. 轻工学报， 2022， 37（6）： 58-67.

[5] 周红霞， 徐峥， 王旭， 等. 浙产绿茶茶末抗氧化活性初步研究[J]. 中国卫生检验杂志， 2014， 24（17）： 2473-2476， 2480.

[6] 尹军峰， 许勇泉， 张建勇， 等. 茶饮料与茶食品加工研究“十三五”进展及“十四五”发展方向[J]. 中国茶叶， 2021， 43（10）： 18-25.

[7] 张远志， 林惠琴. 速溶茶超声波技术提取工艺的研究[J]. 食品科学， 2006， 27（2）： 280-282.

[8] 郑玉芝， 程江山， 赵超艺， 等. 微波提取制备速溶茶及其品质影响因素[J]. 广东茶业， 2006（3）： 7-11.

[9] 武永福， 张宁. 酶在速溶绿茶浸提中的应用研究[J]. 粮油加工， 2010（10）： 105-108.

[10] 康孟利， 薛旭初， 骆耀平， 等. 速溶茶研究进展及前景[J]. 茶叶， 2006（3）： 136-140.

[11] 何晓梅， 乔德亮， 黄仁术， 等. 纯天然速溶绿茶的制备研究[J]. 皖西学院学报， 2016， 32（2）： 8-11.

[12] 鉏萍. 超声波浸提联合β-环糊精包埋提高绿茶饮料品质的研究[D]. 无锡： 江南大学， 2012.

[13] JIN H B， SUN S S， SUN Z， et al. Ultrasonic-assisted spray drying as a tool for improving the instant properties of egg white powder[J/OL]. Food Structure， 2022， 33： 100289. https：//doi.org/10.1016/j.foostr.

2022.100289.

[14] GHASEMZADEH-MOHAMMADI V， ZAMANI B， AFSHARPOUR M， et al. Extraction of caffeine and catechins using microwave-assisted and ultrasonic extraction from green tea leaves： An optimization study by the IV-optimal design[J]. Food Science and Biotechnology， 2017， 26（5）： 1281-1290.

[15] 孙庆磊. 超声波浸提对绿茶饮料茶汤品质的影响[D]. 杭州： 浙江大学， 2005.

[16] 杨刘艳， 江和源， 张建勇， 等.速溶茶提取技术研究进展[J]. 食品安全质量检测学报， 2015， 6（4）： 1193-1198.

[17] 许静静. 冷溶花香速溶绿茶加工研究[D]. 合肥： 安徽农业大学， 2020.

[18] 施郁蔭， 刘宝林. 冻干速溶绿茶粉工艺优化[J]. 江苏农业科学， 2013， 41（8）： 269-271.

[19] 国家标准化管理委员会， 国家质量监督检验检疫总局. 茶制品 第一部分： 固态速溶茶： GB/T 31740.1—2015[S]. 北京： 中国标准出版社， 2015.

[20] 季玉琴. 速溶茶的审评方法[J]. 中国茶叶加工， 1996 （4）： 38-40.

[21] 国家市场监督管理总局， 国家标准化管理委员会. 茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法： GB/T 8313—2018[S]. 北京： 中国标准出版社， 2018.

[22] 工业和信息化部. 食品工业用速溶茶： QB/T 4067—2010[S]. 北京： 中国轻工业出版社， 2010．

[23] 国家质量监督检验检疫总局， 国家标准化管理委员会. 茶 游离氨基酸总量的测定： GB/T 8314—2013[S]. 北京： 中国标准出版社， 2013.

[24] 国家质量监督检验检疫总局， 国家标准化管理委员会. 茶 咖啡碱测定： GB/T 8312—2013[S]. 北京： 中国标准出版社， 2013.

[25] 张正竹. 茶叶生物化学实验教程[M]. 北京： 中国农业出版社， 2021： 40-41.

[26] 崔继来， 华飞， 龚正礼. 速溶绿茶粉浸提工艺参数优化[J]. 食品科学， 2011， 32（12）： 130-132.

[27] 万颖敏. 速溶绿茶粉原料优选及加工工艺优化[D]. 杨凌： 西北农林科技大学， 2017.

[28] 高玉萍， 涂云飞， 孔俊豪， 等. 固态速溶茶理化品质研究[C]//中国科学技术协会， 贵州省人民政府. 第十五届中国科协年会第20分会场： 科技创新与茶产业发展论坛论文集. 《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社， 2013： 265-269.

[29] 王伟伟， 张建勇， 陈琳， 等. 安吉白茶速溶茶粉加工技术研究[J]. 食品科技， 2020， 45（7）： 76-81.

[30] 戴群晶. 用茶末及废茶枝叶提取高纯茶多酚的研究[J]. 现代食品科技， 2007， 91（1）： 45-47， 53.

[31] 姚佳， 陈开琴， 黄希莲， 等. 低咖啡碱速溶茶制备工艺优化[J]. 现代食品， 2021（11）： 126-129.

[32] 杜钰. 儿茶素与咖啡碱形成沉淀的影响因素研究[D]. 武汉： 湖北工业大学， 2018.

[33] 张靓. CO2中空造粒的速溶绿茶工艺探究[D]. 杭州： 浙江大学， 2017.

[34] 孙杨. 超声波辅助提取对绿茶提取液品质的影响[D]. 合肥： 安徽农业大学， 2015.

[35] YUNUS R， SALLEH S F， ABDULLAH N， et al. Effect of ultrasonic pre-treatment on low temperature acid hydrolysis of oil palm empty fruit bunch[J]. Bioresource Technology， 2010， 101（24）： 9792-9796.

[36] LUO J， FANG Z， SMITH R L. Ultrasound-enhanced conversion of biomass to biofuels[J]. Progress in Energy and Combustion Science， 2014， 41： 56-93.

[37] 姚佳， 陈开琴， 余凤. 贵定云雾贡茶中茶多糖提取工艺优化[J]. 农产品加工， 2022（11）： 33-37.

[38] 王慧琴. 超声法辅助提取六堡茶多糖工艺及其降血糖活性研究[J]. 中国食品添加剂， 2023， 34（7）： 57-65.

[39] KARADAG A， PELVAN E， DOGAN K， et al. Optimisation of green tea polysaccharides by ultrasound-assisted extraction and their in vitro antidiabetic activities[J]. Quality Assurance and Safety of Crops & Foods， 2019， 11（5）： 479-490.