红条茶加工过程中茶黄素组分的动态变化

龚志华,刘昆言,刘林峰,向 奕,丰金玉



红条茶加工过程中茶黄素组分的动态变化

龚志华1,2,刘昆言1,刘林峰1,向 奕1,丰金玉1

(1.湖南农业大学 园艺园林学院,湖南 长沙 410128;2.茶学教育部重点实验室,湖南 长沙 410128)

以适制红茶茶树品种政和大白茶春季一芽二叶新梢为原料,通过分析其红条茶加工中多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)酶活性及其比值,探讨儿茶素组分与茶黄素组分动态变化.结果表明,萎凋期间,PPO、POD酶活性在萎凋末期达到最大值,儿茶素总量小幅下降,茶黄素组分TF小幅上升,PPO/POD比值从0.78下降到0.33;揉捻阶段,儿茶素组分含量下降加快,ECG、GCG、EC下降幅度较大,茶黄素组分快速上升,且TFDG增幅最大, PPO/POD比值降至0.28;发酵期间,儿茶素组分含量下降较揉捻时慢,茶黄素组分及总量在发酵4 h时达到最大值, PPO/POD比值在发酵3 h时下降至最小值0.27,此后上升;干燥阶段,儿茶素组分含量略减, 其中EGCG降幅最大,茶黄素组分下降,其总量降至干重的0.47%,PPO/POD比值上升至0.47.认为红条茶加工中儿茶素组分与茶黄素组分动态变化是PPO、POD酶活性及其比值驱动的结果,且可根据PPO/POD比值确定各工艺适度的标准.

茶叶加工;红茶;儿茶素组分;茶黄素组分;多酚氧化酶;过氧化物酶

多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)是红茶加工中影响红茶色、香、味形成的两种关键酶[1-2],PPO主要影响茶黄素的酶促合成,POD主要影响茶黄素的酶促过氧化[3],儿茶素类物质在PPO、POD催化下氧化成邻醌,随后进一步转化形成红茶品质成分茶黄素类(TFS)和茶红素类(TRS)[4].目前一致认为茶黄素(TF)、茶黄素-3-没食子酸(TF-3-G)、茶黄素-3'-没食子酸酯(TF-3'-G)和茶黄素双没食子酸酯(TFDG)是28种TFS中最主要的4种的茶黄素[5].苗爱清[6]、王贵芳[7]、游小妹[8]的研究显示,萎凋工序中,各种儿茶素组分都有一定程度的减少,从揉捻到干燥阶段各组分都大幅下降.Matsuo Y[9]、Takeo T[10]研究表明,萎凋期间TF微量产生,揉捻到发酵前期TFS开始大量生成,发酵后期TFS呈下降趋势,干燥过程中,TFS下降至鲜叶干重的0.15%.竹尾忠一等[11,12]研究显示, PPO、POD在红茶加工中,鲜叶到揉捻初期酶活性逐渐增加达到最大值,之后酶活性不断下降.可见,相关研究主要集中红茶加工中儿茶素、茶黄素以及PPO、POD酶活性的动态变化,而鲜见儿茶素组分、茶黄素组分动态变化与其转化动力PPO、POD酶活性及其比值的关联研究.本研究以适制红茶茶树品种政和大白茶春季一芽二叶新梢为原料,通过分析其红条茶加工中PPO、POD酶活性及其比值,探讨儿茶素组分与茶黄素组分动态变化的机理,以期为加工高茶黄素红茶提供参考.

1　材料与方法

1.1材料与试剂

1.1.1材料

茶鲜叶为茶树品种政和大白茶春季一芽二叶新梢,选自湖南农业大学长安教学实习基地.

1.1.2试剂

乙腈(色谱纯)、N,N-二甲基酰胺(色谱纯)、甲醇(色谱纯)、冰醋酸(色谱纯)、Buffer缓冲液.

1.2主要仪器设备

LC-2010AHT高效液相色谱、SB-3200DTD超声波清洗机、WH-3微型旋涡混合仪、HH.W21-600A数显式电热恒温水浴锅、GZ-250-HSH恒温恒湿箱、DHG.9246A电热恒温鼓风干燥箱、6CR-40茶叶揉捻机、UPT-IV-10超纯水系统.

1.3方法

1.3.1茶样制取

采摘政和大白茶春季一芽二叶新梢,薄层摊放于23℃～26℃(空调控制)下萎凋14 h左右,分别在萎凋0 h、3.5 h、7 h、10.5 h、14 h时取样1次(分别编号W1、W2、W3、W4、W5);萎凋叶在揉捻机上按"轻-重-轻"方式揉捻60 min,分别揉捻20 min、40min、60min时取样1次(分别编号R1、R2、R3);揉捻叶摊放于竹盘,用湿润的纱布盖住,在28℃、90%相对湿度条件的恒温恒湿箱条件下发酵,并分别在发酵1 h、3 h、4 h、5 h时取样1次(分别编号F1、F2、F3、F4);发酵叶置于恒温干燥箱中于125℃下毛火烘0.25 h,至6成干,取样1次(编号G1),摊凉,再在70℃下烘至足干,分别在足干1 h、1.75 h时取样1次(分别编号G2、G3).

取样后,各样品迅速用锡箔纸包裹并标号,置于液氮罐中进行低温处理1～2 min,取出,通过冷冻干燥机脱水成干燥样,放-40℃低温冰箱中,备用.

1.3.2测定方法

儿茶素组分的检测参照李自勇方法[13]进行,茶黄素组分的检测参照李大祥方法[14]进行, PPO、POD酶活性检测参照王伟伟方法[15]进行.

2　结果与分析

2.1萎凋期间儿茶素组分、茶黄素组分、PPO与POD酶活性及其比值的动态变化

表1表明,萎凋期间儿茶素组分及总量小幅下降,相对于鲜叶儿茶素总量下降了13.29%,其中EGC下降最快,降幅达到22.97%;茶黄素组分仅TF小幅上升,含量占干重的0.02%,其他茶黄素组分没有生成;PPO酶活性从1.80 0.1△OD.g-1.min-1增长到2.60 (0.1△OD.g-1.min-1); POD酶活性逐步增强,特别是萎凋末期,达到鲜叶时期的3.45倍,活性增长到8.01 (0.1△OD.g-1.min-1);PPO/POD比值不断下降,从0.78下降到0.32.

表1　萎凋期间儿茶素组分、茶黄素组分、PPO与POD酶活性及其比值的动态变化Table 1 Dynamic change in catechins,theaflavins component, PPO and POD activity and the ratio in the withering process

2.2揉捻过程儿茶素组分、茶黄素组分、PPO与POD酶活性及其比值的动态变化

表2显示,萎凋叶一经揉捻,细胞破损,儿茶素大量溢出,并与氧化酶发生酶促反应,下降趋势明显加快,至揉捻结束时总量降幅达到32.72%,其中ECG、GCG、EC三种儿茶素组分降幅最大;茶黄素组分及总量快速上升,其中TFDG增幅最大,达干重的0.12%,并占茶黄素组分总量的44.44%.PPO、POD酶活性迅速下降,其中PPO酶活性相对于萎凋结束时降幅达27.69%;POD酶活性降至6.71 (0.1△OD.g-1.min-1),相当于萎凋结束时的83.77%;PPO/POD比值降至0.28.

表2　揉捻期间儿茶素组分、茶黄素组分、PPO与POD酶活性及其比值的动态变化Table 2 Dynamic change in catechins,theaflavins component, PPO and POD activity and the ratio in the rolling process

表3　发酵期间儿茶素组分、茶黄素组分、PPO与POD酶活性及其比值动态变化Table 3 Dynamic change in catechins,theaflavins component, PPO and POD activity and the ratio in the fermenting process

2.3 发酵阶段儿茶素组分、茶黄素组分、PPO与POD酶活性及其比值的动态变化

由表3可知,发酵期间儿茶素总量相对鲜叶时下降75.06%,其中EGCG下降幅度达72.54%,但儿茶素组分降速相对于揉捻阶段减慢.发酵中期以前,PPO对茶黄素形成的酶促作用大于POD对茶黄素的酶促过氧化作用,其中TFDG增速最快,茶黄素总量在发酵4 h时达到最高,是揉捻结束时的2.41倍,4 h后,茶黄素各组分及总量逐渐下降.发酵阶段,由于PPO催化氧化邻苯二酚、儿茶素等形成邻醌,邻醌等物质反过来又抑制PPO的活性,使得PPO活性出现明显下降;POD酶活性在发酵阶段继续降低,相对揉捻末期下降51.56%;从发酵开始到3 h,PPO/POD比值逐渐下降至最小(0.27),此后开始持续上升,发酵末期比值上升至0.33.

2.4干燥期间儿茶素组分、茶黄素组分、PPO与POD酶活性及其比值的动态变化

表4表明,干燥期间儿茶素组分含量略减,其中EGCG含量降幅最大,达62.75%;干燥后茶黄素总量相对发酵5 h时减少21.67%,含量为毛茶干重的0.47%, 而TFDG含量占茶黄素总量的55.32%.干燥后,PPO酶活性下降到0.32 (0.1△OD.g-1.min-1),降幅达50.77%;而POD酶活性由于受高温影响,从发酵完成后的3.25 (0.1△OD.g-1.min-1)降至干燥结束后的0.68 (0.1△OD.g-1.min-1);而PPO/POD比值则从干燥0.25 h时的0.39增大至干燥结束后的0.47.

表4　干燥期间儿茶素组分、茶黄素组分、PPO与POD酶活性及其比值的动态变化Table 4 Dynamic change in catechins,theaflavins component, PPO and POD activity and the ratio in the drying process

3　结论与讨论

红条茶加工中,萎凋期间六种儿茶素组分出现小幅下降,这是由于儿茶素类主要存在于液泡中,PPO、POD对儿茶素类酶促氧化受限,小部分则由于鲜叶采摘时细胞破损而溢出的儿茶素组分被转化成邻醌,邻醌转化形成微量茶黄素组分TF,占干重的0.02%,其原因是,四种儿茶素的氧化电位EC>ECG>EGCG>EGC, EC 的氧化电位最高,易提供电子,而 EGC 氧化电位最低,易接受电子,因此两者被氧化形成的醌类物质易结合形成 TF[16];PPO、POD酶活性在萎凋末期达到最大,此过程中PPO/POD比值持续下降,从萎凋初的0.78下降到萎凋末期的0.33.因此,可通过控制萎凋时间和萎凋温度、湿度,并根据萎凋中2种酶的PPO/ POD比值情况,确定红条茶加工中萎凋适度的标准.

揉捻发酵阶段,细胞破损,儿茶素大量溢出,儿茶素各组分含量从揉捻初到发酵末期大幅下降,其中EC、ECG、GCG三种儿茶素组分降幅最大,发酵叶中儿茶素总量相对于揉捻叶下降50.08%;同时,茶黄素组分及总量从揉捻到发酵初期快速上升,发酵4 h时茶黄素总量达到最大值,说明EC、ECG、GCG三种儿茶素是形成茶黄素的主要儿茶素,但4 h后,茶黄素总量开始下降,这是因为茶黄素积累到一定量以后,在一定程度上抑制了PPO酶活性,并在POD酶促过氧化作用下,茶黄素总量逐渐下降.从PPO/POD比值来看,揉捻初期至发酵中后期PPO/POD比值持续下降,降幅不断减小,到发酵3 h时降至最小值0.27,随发酵时间比值逐渐增加.

显然,从研究结果看,可认为红条茶加工中儿茶素组分与茶黄素组分动态变化不仅是PPO、POD酶活性及其比值驱动的结果,而且可根据PPO/POD比值确定萎凋、揉捻、发酵、干燥各工艺适度的标准.同时,为提高红条茶茶黄素的含量,可在其加工中,通过调控加工工艺技术参数,延迟PPO/POD比值达到最小,从而有效提高红条茶中茶黄素的含量.

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The Dynamic Mechanism of Theaflavin Components in Black tea Processing

GONG Zhi-hua1,2,LIU Kun-yan1,LIU Lin-Feng1,XIANG Yi1,FENG Jin-yu1
(1. College of Horticulture and Landscape, Hunan Agriculture University, Changsha 410128, China; 2. Key Lab of Tea Science of Ministry of Education, Changsha 410128, China)

By using one bud two leaves spring leaves of Political and white tea which was suitable for Black tea processing as material, the enzyme activity and its ratio of PPO and POD during processing of black tea were analy to discusses the catechins components and theaflavin components dynamic mechanism. The results indicated that in withering process PPO and POD enzyme activity reach to the maximum in the withering stage ,after the continued decline, catechins decreased slightly, theaflavins component TF to rise slightly, PPO/POD ratio decreased from 0.78 to 0.33;In rolling process, catechin content decreased faster, ECG, GCG, EC decreased greatly, theaflavin components rapid rise, the biggest and the growth of TFDG, the ratio of PPO/POD to 0.28;In fermenting process, catechin composition content decreased with rolling period slow, theaflavin components and the total fermentation in the 4 h reached a maximum value, then started to decline, the ratio of PPO/POD in the fermentation of 3 h down to a minimum of 0.27, then began to rise; In drying process, catechin content slightly reduced, which EGCG the largest decline, theaflavins composition decreased, its total to 0.47% dry weight, PPO/POD ratio increased to 0.47.From the results of this study shows, can be considered in the processing of black tea theaflavins catechin components and component variation is PPO and POD enzyme activity and its ratio of driven results,and can determine the withering, rolling, fermenting, drying process appropriate standards according to the ratio of PPO/POD.

Tea processing, Black tea, Catechins components, Theaflavins components, Polyphenol oxidase, Peroxidase

ST272.5

A

1009-525X(2016)02-19-23

2016-01-29

湖南省教育厅科学研究重点项目(13A034)

龚志华(1969-),女,湖南桃源人,在读博士研究生,主要从事茶树生理与品质化学研究.