牡丹花冠茶加工工艺

,, , ,,, , ,

(湖北文理学院食品科技与化学工程学院,湖北襄阳 441053)

牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr.),多年生落叶灌木。其作为中国的国花,已有上千年的栽培历史。过去,牡丹主要作为观赏性花卉,近年来,牡丹籽油的成功开发,使得牡丹从皮、根到籽的药用价值和食用价值逐渐被挖掘[1]。2013年,凤丹牡丹(也是油用牡丹主要栽培品种)获批为新食品原料,使牡丹的“整株”利用再次提到新高度。而将牡丹花制成花茶成为竞相研究的热点。

《神农本草经》中记载牡丹,味辛,寒，主寒热,中风瘈疭,痉,惊痫邪气,除癥坚,淤血留舍肠胃,安五脏,疗痈疮。将牡丹花制成花茶,因其富含多酚类物质,具有较好的抗氧化功效,长期饮用,具有养颜、抗衰老、预防肿瘤等功效[2-3]。牡丹花冠茶,是选取牡丹盛开1～2 d的花冠，经清洗、整形、干燥制得的花茶,保留花萼、花芯。由于花冠茶保留了完整的花朵外形,在冲泡时如同花朵盛开一般,让人在品味的同时,能够有视觉的享受,因此,加工花冠茶的难点是护型。目前,牡丹花的制作工艺基本上参照其他花茶,如玫瑰花的生产工艺。但由于牡丹花瓣较大较薄,采用微波干燥花瓣极易软化坍塌,护型困难;传统热风干燥花朵皱缩较大,体积变小,影响产品品相;真空冻干,护色护型效果较好但成本较高[4-6]。目前,尚未见到系统研究不同加工工艺对牡丹花茶影响的报道。

因此,本研究着重于从生产实际出发,比较几种常见的加工工艺对牡丹花冠茶的外观形态及黄酮含量的影响,从而为改善牡丹花冠茶的加工工艺,更好地保留牡丹花茶的营养价值,提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

油用凤丹牡丹 于每年3月中下旬至4月中旬期间的盛花期，在襄阳市福恩农林有限公司采摘;其它化学试剂 均为分析纯。

SSX-550型扫描电子显微镜 日本岛津;HPX-9082MBE型博讯电热恒温培养箱 上海博讯实业有限公司;CryoCube F570型超低温冰箱 Eppendorf中国有限公司;FD-1A-80冷冻干燥机 北京博医康实验仪器有限公司;V-1800分光光度计 上海美普达仪器有限公司;XY-102MW水分测定仪 美国阿美特克有限公司;DZF-6050真空干燥箱 上海新苗医疗器械制造有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 原料预处理 牡丹鲜花从花蒂下1～2 cm处倾斜45 °角剪下(保留花萼),清洗,倒置沥水,整理好花型,放入特制的不锈钢制备盒中(根据牡丹花冠直径制作,以保持牡丹花冠形态完整),不能及时加工的原理牡丹花,-5 ℃贮藏备用。

1.2.2 干燥工艺

1.2.2.1 阴干 将预处理牡丹鲜花自然避光晾干,直至样品恒重。

1.2.2.2 热风干燥 将处理过的牡丹鲜花分别均匀放置在置物架上,设置温度为45、50、55、60 ℃,风速0.3～0.5 m/s,直至样品恒重。

1.2.2.3 真空加热干燥 将预处理牡丹鲜花均匀铺放在真空干燥箱置物架上,抽真空使干燥箱真空度达到0.09 MPa,设置加热温度60 ℃,直至样品恒重[7]。

1.2.2.4 真空冷冻干燥 真空冷冻干燥分为冷冻和真空干燥两个阶段。冷冻阶段采用预冻法,将花材快速冷冻到-20 ℃,并继续冷冻4 h,将处理过的牡丹鲜花置于-80 ℃预冻存约24 h,而后迅速转移至冷冻干燥机中,将样品放在托盘上进行冷冻干燥,真空冷冻干燥冷却温度-45 ℃、真空度为90～95 Pa,直至样品恒重[8]。

1.2.3 牡丹花冠茶各项理化指标

1.2.3.1 含水率的测定 采用快速水分测定仪直接测定含水量。按照仪器说明,将温度调至105 ℃,时间调至0 min,系统归零,称取大约2 g的花瓣及花芯样品于铝盒中(需要时可加入石英砂),将铝铂底面铺满,放下仪器罩,按Start键开始测定,当数据基本保持不变时,按Stop键停止,记录测定结果。每小时测定一次牡丹花的水分含量,记录牡丹花冠茶在45、50、55、60 ℃下不同时间段的变化。

1.2.3.2 皱缩率的测定 皱缩率z的计算方法如下:

S1为干燥后花瓣面积,cm2;S2为鲜花花瓣面积,cm2。

采用剪纸法计算花瓣面积,具体方法是:将花瓣在A4纸上沿边缘准确画线并剪下,准确称量其质量,测定标准面积纸张质量,算出1 cm2的纸张质量,计算叶面积。

1.2.3.3 复水性的测定 干制品浸泡在40倍80 ℃蒸馏水中30 min后取出,离心机3000 r/min离心脱水1 min,称重。

式中:W1复水前牡丹花冠茶的质量,g;W2为复水后牡丹花冠茶的质量,g。

1.2.3.4 黄酮含量的测定 牡丹花黄酮含量测定方法参照文献[9]:牡丹花冠茶总黄酮类化合物的计算方法:

式中,m1为从标准曲线上获得的与样品吸光度对应的黄酮类化合物质量,mg;m为样品质量,g。

1.2.3.5 牡丹花冠茶不同工艺下的结构形态观察 采用徒手切片法,用锋利的小刀将样品从花瓣中部茎脉处切下来后,放在真空镀膜机内,把金喷镀到样品表面后,取出样品在扫描电子显微镜下观察照相(Vacc=5 kV,Mag=x10.0 k,WD=13.7 mm)[10]。

1.2.4 牡丹花冠茶品质评价

1.2.4.1 牡丹花冠茶干制品品质评价 主要根据牡丹花干品外观、色泽、韧性和芳香进行评分,设定0～10分,分为4个等级,每次由经专业培训过的、固定的10人进行感官评分。牡丹花冠茶干制品品质评分标准及牡丹花冠茶茶水品质评分标准见表1、表2。

表2 牡丹花冠茶茶水品质评分标准Table 2 Quality grading criteria for peony corolla tea

表1 牡丹花冠茶干制品品质评分标准Table 1 Quality grading criteria for peony corolla tea dried products

1.2.4.2 牡丹花冠茶茶汤品质评价

1.3 数据分析

数据采用Origin 8软件进行绘图,并用方差分析软件检测数据间的差异性。

2 结果与分析

2.1 不同工艺对牡丹花冠茶的含水率及含水率变化的影响

2.1.1 牡丹花冠茶含水率的测定 牡丹花冠茶的含水率直接影响了样品的保存时间及保存条件,不同加工工艺下的含水率,结果见图1。

图1 不同加工工艺下的含水量Fig.1 Moisture content in different processing techniques注:肩字母不同表示差异显著,小写字母表示p<0.05,大写字母表示p<0.01,图3～图5同。

由图1可知,将牡丹花干燥后测水分含量,阴干的牡丹花干制品含水率最高,通过热风60 ℃干燥得到的干制品含水率最低,其次是真空60 ℃干燥的加工工艺。即自然干燥的牡丹花含水量高于人工干燥的,且时间长、效率低,产品品质不均一。图1差异性分析可知,热风45、50、55 ℃干燥与真空60 ℃干燥、真空冻干与热风60 ℃干燥结果差异不显著,其他部分干燥结果，如阴干与其他各组干燥之间，热风干燥55 ℃与热风干燥60 ℃、真空冷冻干燥之间，差异均极显著(p<0.01)。但同时也发现,不同加工方法所制得的牡丹花干制品含水量都低于9.5%,符合代用茶中花类水分含量低于13%的国标标准[11]。

2.1.2 牡丹花冠茶不同时间段水分变化测定 由图2可得,由于干燥温度对牡丹花瓣的色泽影响较大,当温度高于60 ℃时,发现牡丹花冠底部及萼片均有发黄的现象,因此在干燥过程中,采用60 ℃及以下的温度干燥。干燥开始2～12 h内,由图2可见,含水率曲线几乎呈直线下降,这是因为牡丹花瓣含水量较大,导湿性较强,温度越高,越有利于表面的水分蒸发。因此,60 ℃时,初期干燥速率最快。干燥至10～24 h,由于牡丹花瓣水分含量较低,导湿温性逐渐占主导,且此时,牡丹花表面已经干燥,细胞结构收缩,阻碍了内部水分向表面迁移,导致干燥速率有所下降。但是由于牡丹花瓣较薄,总体干燥以恒速干燥阶段为主,在60 ℃下，将牡丹花干燥至恒重所需要的时间最短,其次是热风55、50 ℃，变化速率最慢的是热风45 ℃,所需的时间也最长。由此可见,干制牡丹花速度最快的加工工艺是热风60 ℃。

图2 热风干燥下的含水率变化Fig.2 Changes of Moisture content in hot air drying

2.2 牡丹花冠茶皱缩率的测定

皱缩率能直观的表达不同干燥条件下牡丹花冠茶的外形大小及美观度。皱缩率越小,产品的体积越大,一般在生产企业产品等级越高,经济价值越高。

图3显示,除阴干与热风45 ℃干燥的牡丹花冠皱缩率无显著差异外(p>0.05),其他加工工艺之间的皱缩率差异均极显著(p<0.01)。由图3可知,真空冷冻干燥下的牡丹花冠茶皱缩率最小，约为38%,即干燥后约为原牡丹花的2/3。真空冷冻干燥,采用快速冻结,使得水分来不及迁移,基本在原位变成小冰晶;在真空干燥时,冰晶升华,使得最大程度地保留了产品体积,因此其皱缩率最低;其发生的皱缩主要在干燥后期。皱缩率最大的为热风干燥60 ℃条件下所制得的花冠茶,高达70.5%,产品皱缩严重,形态变化较大。热风干燥时,随着温度的增加,温度越高,细胞失水越快，牡丹花皱缩率越高,体积越小。有研究表明，真空干燥环境下的牡丹花冠茶体积缩小约为原牡丹花的一半[12]。整体而言,冷冻干燥工艺下的牡丹花在成型上体积更大,皱缩最小;热风60 ℃干燥条件下的牡丹花皱缩最为厉害,其外形差别最大。

图3 不同加工工艺下的皱缩率Fig.3 Shrinkage rate in different processing technique

2.3 牡丹花冠茶复水性的测定

一般,牡丹花单朵花茶直径为10～20 cm,大型牡丹花干制后可达20 cm以上。市面上,由于牡丹花茶价格昂贵,一般单朵牡丹花茶即可泡制一壶,既具营养性,又具观赏性。冲泡后的牡丹花茶,在水中如同鲜花般盛开,而良好的复水性方可体现牡丹花的雍容华贵,呈现更佳的视觉效果。

由图4可知,除热风45、50、55 ℃之间、热风45、50 ℃与阴干之间复水性差异不显著外(p>0.05),其他加工方法之间差异极显著(p<0.01)。由图4可知,真空60 ℃干燥和真空冷冻干燥条件下牡丹花冠茶的复水性较高,真空60 ℃干燥条件下牡丹花冠茶的复水性为523%,冷冻干燥条件下所得的牡丹花冠茶复水性为506%,阴干、热风45、50、55、60 ℃条件下复水性差别并不大,在340%～370%之间。由此可见,真空干燥及真空冷冻干燥条件下的牡丹花冠茶的复水性最好。这是因为真空冷冻干燥后的物料具多孔、疏松结构,形成更好的海绵状,因此具更好的复水性[13]。而且，真空冻干后的牡丹花冠茶泡制时的外观视觉效果最佳，而真空干燥60 ℃的条件下,牡丹花植物组织结构被破坏,细胞壁被破坏,在复水性的测定中水更容易进入到细胞中,表现出较高的复水性。

图4 不同加工工艺下的复水性Fig.4 The rehydration in different processing technique

2.4 不同加工工艺对牡丹花冠茶黄酮含量的影响

由图5可知,热风干燥45℃与50 ℃之间、热风干燥55 ℃与60 ℃之间、热风干燥55 ℃与真空冻干之间、热风干燥60 ℃与真空干燥60 ℃之间，黄酮含量差异均不显著(p>0.05)，其他加工工艺之间黄酮含量差异极其显著(p<0.01)。由图5可知,热风干燥45 ℃下得到的黄酮含量最高,真空60 ℃干燥最低。该结果与复水性实验表现出相关性,可能是因为真空60 ℃干燥对牡丹花瓣结构破坏最大,且此破坏主要表现为细胞结构的撕裂,产生了大量的孔洞,因此复水性最好。而该变化也造成牡丹花黄酮更易暴露在空气中,因此黄酮氧化较严重,含量较低。同理,真空冷冻干燥中,黄酮含量也较低。同时,辛敏甲等[14]研究也发现干燥温度越高,黄酮氧化较快,总黄酮含量越低,与本实验结果一致。

图5 不同加工工艺下的黄酮含量Fig.5 Flavonoids content in different processing technology

2.5 牡丹花冠茶不同工艺下的结构形态

为了了解不同干燥工艺下,牡丹花瓣的细微结构变化,对各干燥工艺的牡丹花进行电镜扫描,结果如图6。

图6 不同加工工艺下的结构形态Fig.6 Structure form under different processing techniques

由图6可知,热风干燥及真空60 ℃干燥加工工艺下的牡丹花瓣有明显的皱缩现象,其中最严重的是热风60 ℃及真空60 ℃干燥,发生皱缩较为均匀的是热风45 ℃加工工艺。且都有明显的断裂面,说明温度对牡丹花瓣形态结构的影响较大,温度越高,细胞失水越快,破裂越多,发生皱缩现象越剧烈。真空冷冻干燥下的牡丹花瓣皱缩现象较为平缓,结构间多为平滑的直线且无明显断裂面[15]。微观皱褶越多,宏观皱缩则越严重。微观视野下皱缩现象与宏观体积的变化相一致。

2.6 不同加工工艺对牡丹花冠品质的影响

通过比较可知,结果见表3。得分最高的是热风55 ℃和真空冷冻干燥加工工艺下得到的牡丹花干制品,表现在花冠茶的形态结构较好,花萼大部分为绿色,无明显焦灼,色泽程度多呈现出花朵原有的颜色,且有清新的牡丹花香;茶色澄清,茶水的滋味较好,且花瓣在水中呈现的形态完整。

表3 牡丹花冠茶干制品品质及茶水品质评分及评价Table 3 Quality grades and evaluation for peony corolla tea dried products

3 结论

通过比较阴干、热风干燥、真空干燥与真空冷冻干燥四大类方法发现,如以护型为目的,真空冻干的牡丹花冠颜色亮丽,最保真,体积最大,复水性最好,茶汤外观和口感最佳,但是黄酮的含量最低。而如果考虑营养性，45 ℃热风干燥为首选干燥方法，此时，牡丹花冠茶黄酮含量最高。

传统制茶都需要杀青,但是本加工研究中没有对牡丹花进行专门杀青工艺。通过保藏实验发现,经真空冷冻干燥后的牡丹花茶,在避光干燥的环境中放置半年,外形、颜色均无明显变化。说明牡丹花中多酚氧化酶经此加工操作,受到明显抑制。