翁淑燚

大闽食品（漳州）有限公司 海西茶叶深加工研究所 福建省饮料用植物提取技术企业重点试验室，福建 漳州 363000

茶萃取液（又称茶浸提液）是以鲜茶、成品茶叶为原料，经浸提、过滤等工序制得的原茶汤，是浓缩茶、速溶茶等深加工产品的原料。茶萃取液中富含的茶多酚、茶氨酸、茶多糖、儿茶素、黄酮以及咖啡碱等，不仅具有一定的营养价值，也是茶汤中主要的风味物质。茶汤的感官风味与其理化成分密不可分，茶多酚是构成茶汤的苦味、涩味和回甘生津的主要物质，茶氨酸能够增加茶汤的鲜爽度和甜度，茶多糖有利于茶汤风味和汤色的提高，咖啡碱是绿茶中的主要苦味物质。在原茶汤中，由于滋味物质的组成与含量不同常导致茶汤苦涩味重、收敛性强，从而影响成品茶饮料的感官风味。研究表明，茶叶深加工过程中使用外源酶进行前处理，能够改善茶饮料的风味品质与营养价值，因为酶可催化滋味成分的重组与合成，例如单宁酶可断裂儿茶酚与没食子酸间的酯键，生成非酯型儿茶素和没食子酸，减轻苦涩味；纤维素酶可水解茶叶中的纤维素，增加茶氨酸、可溶性多糖等的含量；果胶酶可以通过分解果胶，释放可溶性多糖等。

在实际的生产过程中，工艺参数的繁多与复杂可能使得茶萃取液的酶解效果不够理想，感官品质不能有效提升。因此，本研究采用复合酶M（单宁酶、纤维素酶和果胶酶复配）酶解炒青绿茶萃取液，通过对酶解工艺中的加工因素进行风险评估，选定优化参数，以感官评价和生化品质为标准，利用双响应面优化设计的方法，优化绿茶萃取液的酶解工艺，得出最优工艺参数。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

炒青绿茶：G02-D 系列，福建兴旺茶业有限公司；复合酶M：凯爱瑞食品贸易上海有限公司；福林酚、蒽酮、葡萄糖、碳酸钠、没食子酸、氧化镁、硫酸（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；乙腈、甲醇、乙醇（色谱纯）：上海安谱试验科技股份有限公司；咖啡碱、茶氨酸（HPLC 标品）：美国阿法埃莎公司；电子分析天平：BS223型，北京赛多利斯仪器系统有限公司；电热恒温水浴锅：DK-S28型，上海精宏试验设备有限公司；双联过滤器：YWDL-1P1S型，天台县清楚筛网有限公司；水处理装置：自组仪器，大闽食品（漳州）有限公司；罐组低温逆流装置：自组仪器，大闽食品（漳州）有限公司；高效液相色谱仪：Waters 2487 型，美国沃特世公司；色谱柱：Phenomenex Luna C，美国菲罗门公司。

1.2 试验方法

工艺流程：茶叶→水处理→低温逆流浸提→超滤→茶萃取液→酶解。

水处理：自来水→原水箱→砂罐→炭罐→过滤器→原水箱→过滤器→RO膜→纯水桶，处理后的水硬度≤1 德国度，无色无味无肉眼可见杂质，pH值控制在6.5±0.5。

低温逆流浸提：以料液比1∶15 的比例，于二级槽末端加水，水温为（65±2）℃，一级槽与二级槽槽内温度（50±5）℃，一级槽和二级槽浸提时间均为15 min。

超滤：使用超滤膜（孔径0.2 μm）对茶水茶渣进行过滤分离，获得茶萃取液。

酶解：取1 000 mL 的茶萃取液，添加0.026%复合酶M，置于恒温水浴锅中60 ℃、47 min，得到酶解茶萃取液。

采用风险分析识别茶萃取液酶解工艺的关键工艺参数。采用鱼骨图分析列举潜在酶解工艺性能的影响因素。采用失效模式与效应分析法（FMEA）对各潜在影响因素作定量风险评估，对每一个因素的风险严重度（）、风险发生度（）和风险检测度（）进行属性评分，其评分原则如表1。通过计算风险优先系数（），对各类因素发生的风险程度进行量化评估，计算公式为：=××。

表1 风险评分规则

酶添加量的优化：取1 000 mL 绿茶萃取液，设置复合酶M 的添加量为茶叶质量的0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%，置于恒温水浴锅中，设定酶解温度50 ℃，酶解时间50 min，通过感官评价筛选最优酶添加量。

酶解温度的优化：取1 000 mL 绿茶萃取液，设置复合酶M 的添加量为茶叶质量的0.04%，置于恒温水浴锅中，酶解温度分别为30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃，酶解时间为50 min，通过感官评价筛选最优酶解温度。

酶解时间的优化：取1 000 mL 绿茶萃取液，设置复合酶M的添加量为茶叶质量的0.04%，置于恒温水浴锅中，酶解温度为50 ℃，设置酶解时间分别为10 min、30 min、50 min、70 min、90 min，通过感官评价筛选最优酶解时间。

参考金孝芳等对绿茶滋味的描述、分析与感官评价方法，同时结合绿茶的特点，制定了针对酶解茶萃取液滋味的感官评分标准（表2），由5 位评审员对酶解绿茶萃取液滋味的涩味、苦味、甜味和鲜味4 个方面进行评分，综合评价酶解绿茶萃取液的滋味品质。

表2 酶解绿茶萃取液感官评分标准

茶多酚含量采用福林酚比色法测定，咖啡碱含量按《茶 咖啡碱测定》（GB/T 8312—2013）测定，茶氨酸含量按《茶叶中茶氨酸的测定 高效液相色谱法》（GB/T 23193—2017）测定，茶多糖含量采用蒽酮-硫酸比色法测定。

参考何文斌等和钱书云等对茶的各理化成分评价指标，结合炒青绿茶的特点，将各生化因子以及权重指数修正如下：茶多酚0.380 2，茶氨酸0.162 8，茶多糖0.120 6，咖啡碱0.192 0，（茶氨酸+茶多糖）/茶多酚0.144 4，组成权重数集A=（a，a，a，a，a）=（0.380 2，0.162 8，0.120 6，0.192 0，0.144 4），得到生化品质模糊综合评价关系式如下：

生化品质模糊综合评判值=×

式中为生化因子权重数集，为生化成分含量数集〔茶多酚、茶氨酸、茶多糖、咖啡碱、（茶氨酸+茶多糖）/茶多酚〕。

在单因素试验的基础上，根据Box-Behnken中心组合试验设计原则，以感官评价和生化品质模糊综合评判值为双响应值，对酶添加量（A）、酶解温度（B）、酶解时间（C）3个因素进行优化（表3）。

表3 响应面分析法因素与水平表

1.3 数据处理

通过Office Excel 2013 和DPS 数据处理系统V18.10 软件进行平均值、标准偏差的计算，折线图的绘制；通过Design-Expert 8.0.6 软件的Box-Behnken设计原则进行响应面试验设计及数据分析。

2 结果与讨论

2.1 绿茶萃取液酶解关键工艺参数识别

通过鱼骨图（图1）分析列举潜在工艺影响因素，得出5 个方面的影响因素，包括提取液固含量、温度、pH值、酶添加量、酶解温度和酶解时间等在内的10个具体影响因素。通过FMEA对10个潜在影响因素作定量风险评估，并计算得出其风险性优先值，绿茶萃取液的酶解工艺风险值分析结果如表4。结合FMEA的量化评估原则和生产实际经验，认定≥10 的酶解工艺因素为高风险因素。因此，由表4可知，酶添加量、酶解温度和酶解时间为酶解工艺中的高风险因素，即关键工艺参数。

表4 绿茶萃取液酶解工艺风险值分析结果

图1 绿茶萃取液酶解工艺的鱼骨图分析

2.2 绿茶萃取液酶解单因素试验

复合酶M 由单宁酶、纤维素酶和果胶酶组成。Zhang等用单宁酶对绿茶冲剂进行水解，发现其苦涩味被显著抑制，而甜味增加；梁靖等发现纤维酶的添加可得到浸出物含量高、口感鲜爽、香气浓郁的绿茶速溶茶；尹军峰等发现绿茶和乌龙茶经果胶酶处理后，虽感官评价和理化成分没有发生显著变化，但超滤通量显著提高，茶汤黏度下降。因此，复合酶M 对绿茶萃取液具有一定的减少涩味、增强回甘、降低液体浑浊度和黏度、提高澄清度的作用。

复合酶M 的添加量对感官评价分值的影响如图2。随着酶添加量的增加，绿茶萃取液的总感官评分呈现先上升后下降的趋势。当酶添加量为0.04%时，感官评价得分最高，此时绿茶萃取液的苦涩味较低，且甜味与鲜味较高（苦味、涩味分值越高，苦涩味越弱；甜味、鲜味分值越高，甜鲜味越强），因此复合酶M最优添加量为0.04%。

图2 酶添加量对酶解绿茶萃取液感官评价的影响

根据相关文献报道，浸提茶汤的滋味属性在一定程度上也受酶解温度的影响，吴荣梅等用单宁酶处理夏秋绿茶时，发现在40 ℃下浸提液的苦涩味最低，回甘最强，整体风味最佳；罗红玉等通过单因素试验发现纤维素酶的最适反应温度为30～60 ℃，在60 ℃时，速溶茶中浸出物含量显著增多；钱晓军等得出果胶酶在绿茶浸出液中最佳的工作温度为35 ℃，此时茶汤黏度显著下降，超滤通量提高18.5%。由图3可见，随着酶解温度的上升，绿茶萃取液的总感官评分呈现先上升后下降的趋势，在50 ℃时取得最大值。此时绿茶萃取液具有口感清爽、苦涩感低等特点。而随着酶解温度的上升，各感官因素评分略有下降，可能是由于在温度较高的环境下，复合酶活性有所下降，滋味物质的组成与含量转化低下。因此，以综合感官评分为评判标准，选择最优酶解温度为50 ℃。

图3 酶解温度对酶解绿茶萃取液感官评价的影响

适当的酶解时间对绿茶萃取液的感官评价与生化品质的提升具有一定影响，当酶解时间过短时，酯型儿茶素、果胶等分解量较小，茶汤苦涩味依旧较强，茶汤浑浊，感官与生化品质均较差；当酶解时间过长时，酶活力逐渐降低，不利于高效连续的工业生产。复合酶M 的酶解时间对酶解工艺的影响如图4，在酶解时间为50 min 时，总感官评分最高。酶解时间过长导致绿茶萃取液无鲜爽感，口感浓涩，且不利于实际生产效率，因此最优酶解时间为50 min。

图4 酶解时间对酶解绿茶萃取液感官评价的影响

2.3 双响应面设计试验及分析

在绿茶萃取液酶解工艺单因素试验的基础上，根据响应面Box-Behnken设计原理，应用Design-Expert 8.0.6软件设计3因素3水平的响应面试验，试验方案如表5。

表5 响应面试验方案

根据试验方案的条件对绿茶萃取液进行酶解处理，对不同酶解工艺下的绿茶萃取液进行感官评价以及理化成分（茶多酚、咖啡碱、茶氨酸和茶多糖）含量检测，并按照各理化成分评价指标的权重指数，计算得出不同酶解工艺的生化品质模糊综合评判值，以未经酶解处理的绿茶萃取液为对照（CK），结果如表6。对该试验结果进行多元回归拟合，得到生化品质模糊综合评判值（）和感官评价（）的二元多项次回归方程分别为：

表6 不同酶解条件下绿茶提取液的主要生化成分含量、生化品质模糊综合评判值及感官结果

=622.76-3.56A + 24.01B-12.72C-12.90AB-1.45AC+23.12BC-11.95A-8.73B-15.60C（R=0.814 7），

=81.90+3.12A+2.96B-0.1125C-2.90AB+2.30AC-1.43BC+0.4625 A+1.49B-2.06C（R=0.885 3）。

由表7和表8可知，模糊综合评判值模型的值为0.000 8，感官评价模型的值为0.002 6，均小于0.05，说明模型和均显著，失拟性分别为0.060 8、0.136 6，均大于0.05，说明模型拟合性均较好。由值可以看出，各因素对生化品质模糊综合评判值大小分别为B＞C＞A，感官评价的影响显著性大小分别为A＞B＞C。其中，在（模糊综合评判值）模型中，因素B、C、AB、BC的值均＜0.05，说明酶解温度、酶解时间、酶添加量和酶解温度的交互作用，以及酶解温度和酶解时间的交互作用对酶解绿茶萃取液的模糊综合评判值影响较为显著，而酶添加量及其与酶解时间的交互影响作用较小。在（感官评价值）模型中，因素B、C、AB、BC 的值均＜0.05，说明酶添加量、酶解温度、酶添加量和酶解温度的交互作用，以及酶添加量和酶解时间的交互作用对酶解绿茶萃取液的感官评价影响较为显著，而酶解时间以及其与酶解温度的交互作用影响不大。

表7 基于生化品质模糊综合评判值的方差分析

表8 基于感官评分的方差分析

通过Design-Expert 8.0.6 数据分析软件优化对两个回归方程进行计算，得到最佳酶解工艺参数的理论值为酶添加量0.026% 、酶解温度59.029 ℃、酶解时间47.152 min，此时生化品质模糊综合评判值预测为6.435，感官评价值预测为87.597。结合前期单因素试验和实际生产情况，将其参数修正如下：酶添加量为0.026%、酶解温度为59 ℃、酶解时间为47 min。

按照此条件对绿茶萃取液进行酶解处理，对其生化成分和感官进行测定和评估，结果如下：茶多酚含量为（13.563±0.034）mg/mL，茶氨酸（0.795±0.000 8）mg/mL，茶多糖（4.592±0.017 9）mg/mL，咖啡碱（1.852±0.032）mg/mL，（茶氨酸+茶多糖）/茶多酚为0.397±0.00 1；生化品质模糊综合评价关系式计算得到其平均模糊综合评判值为6.428，感官分值为87.2，与预测理论值相近，说明该模型拟合性好，可信度高。

与未酶解的绿茶萃取液对比，酶解后的绿茶萃取液整体感官分值显著提高，其苦味、涩味有所降低，而且鲜味、甜味有所提高；从测定的生化成分含量可知，经酶解作用后的绿茶萃取液中的茶多酚、茶氨酸、茶多糖、咖啡碱含量以及（茶氨酸+茶多糖）/茶多酚比值也都得以提高，说明该优化的酶解工艺能够显著改善绿茶萃取液的感官和生化品质。

3 结论

本试验选用由单宁酶、纤维素酶以及果胶酶组合的复合酶M 对炒青绿茶的萃取液进行酶解，通过FMEA 对酶解工艺的各个因素进行风险评估，选定酶添加量、酶解温度和酶解时间作为优化参数，以感官评价和生化品质评价为响应值，通过双响应面法设计优化绿茶萃取液的酶解工艺，经综合分析得出酶解绿茶萃取液最优的工艺方案为：酶添加量0.026%、酶解温度59 ℃、酶解时间47 min。在此条件下，酶解绿茶萃取液的平均模糊综合评判值为6.428，平均感官分值为87.2，此时酶解绿茶萃取液口感鲜爽、无苦涩味，研究结果可为绿茶萃取液的酶解工艺优化研究和工业化生产提供技术参考。