四种茶饮料中茶多酚、游离氨基酸及维生素C含量分析及稳定性评价

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(1.安徽省医学科学研究院,安徽合肥 230061;2.安徽农业大学茶与食品科技学院 茶树生物学与资源利用国家重点实验室,安徽合肥 230036;3.安徽粮食工程职业技术学院,安徽合肥 230011)

茶饮料是以茶叶的水提取液或其浓缩液、茶粉等为主要原料,加入水、糖、酸味剂、食用香精、果汁、乳制品、植(谷)物抽提液等,经加工制成的液体饮料,具有茶叶的独特风味,并富含天然茶多酚、氨基酸、茶多糖、维生素等功效成分[1]。茶饮料的色泽、滋味香气等主要由氨基酸、茶多酚等决定,但是茶饮料中的氨基酸及茶多酚等主要成分很不稳定,温湿度、光照、氧及微生物等易导致饮料产生沉淀、色泽褐变及滋味香气劣变[2]。因而,在茶饮料的生产过程中添加一定量的抗氧化剂,如维生素C等[3],以提高产品质量稳定性。

2017年国际前十大茶饮料销售国家和地区的茶饮料销售额达到404.40亿美元,其中,中国是世界上最大的茶饮料生产国和消费国,2017年茶饮料消费量达到1335.6万t[4]。茶饮料经过多年的发展,已经形成了品种丰富的冰茶、纯茶、复合茶饮料、果味茶饮料、奶味茶饮料等几十个品种,但产品质量良莠不齐。随着消费者健康意识不断增强,对茶饮料的品质要求也随之提高。我国于2008年对茶饮料中的茶多酚等含量做了新的强制性规定。若茶饮料中的茶多酚等茶有效成分含量过低,则不能称之为茶饮料,只能被归为茶味饮料[5-6]。因此,可以通过检测茶饮料中茶多酚等营养成分的含量,对茶饮料进行品质评价。

表1 受试茶饮料名称、主要成分及生产日期Table 1 Name,major constituents and production date of tea beverages

本研究选择市场上销售的四种茶饮料包括原叶绿茶、调味绿茶、原叶红茶和调味红茶,分别检测其中的茶多酚、氨基酸和维生素C的含量。每种茶饮料均购买同一生产批次的,在同一条件下储存,每隔一个月测定各成分的含量并对比其变化,同时在开盖后每隔24 h检测各成分的变化,持续96 h。通过参照茶饮料国家标准来评价市售茶饮料的品质及产品质量稳定性,以期在一定程度上反映市售茶饮料的品质,给广大消费者以参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

购买市售原叶绿茶、调味绿茶、原叶红茶和调味红茶,主要配料及生产日期如下(表1):

谷氨酸(99.9%)、维生素C(100%)(标准品,均购自中国食品药品检定研究院);硫酸亚铁(购自西陇化工股份有限公司)、氯化亚锡、草酸(均购自上海苏懿化学试剂有限公司)、酒石酸钾钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、碳酸氢钠(均购自国药集团化学试剂有限公司)、茚三酮及2,6-二氯靛酚(均购自天津天新精细化工),均为分析纯,实验用水为纯水。

DK-S24型电热恒温水浴锅 上海精宏实验设备有限公司;UV-1600d紫外可见分光光度计 上海美谱达仪器有限公司;CNSHP电子天平 感量0.01 g,上海衡平仪器仪表厂;Sartorius 电子分析天平 感量0.001 g,北京赛多利斯天平有限公司;KQ-250DE型数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司;电磁炉 江苏省南通县农业科学仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理、存储及稳定性考察 所购茶饮料均存放于室内阴凉处,样品室温存放,每月室内平均温度如表2。

未开封各组分(茶多酚、游离氨基酸及维生素C)含量及稳定性分析工作在6月28日开始,取样测定存储0月各样品中茶多酚、游离氨基酸及维生素C含量,样品室温放置,随后每月28～30日定期取样,进行分析,存储时间为6月至11月。

开封后各组分(茶多酚、游离氨基酸及维生素C)含量及稳定性分析工作在存储第1个月后(即7月28～31日)进行,开封后室温放置,连续监测96 h,每24 h一次。

表2 月室内平均温度Table 2 The mean temperature of 5 months in room

各组分逐月及总含量变化率按下式计算:

式中:C2:每月(每间隔24 h)组分含量;C1:上月(前24 h)组分含量;C0:第0月(开封时)组分含量;C总:放置5个月(96 h)后组分含量。

1.2.2 茶多酚含量测定 参照国标GB/T 21733-2008附录A 茶饮料中茶多酚的检测方法。

取混匀茶饮料样液5 g 置于50 mL具刻度比色管中,加入水4 mL,酒石酸亚铁溶液5 mL,充分混匀,加入磷酸缓冲液(pH=7.5)定容至25 mL,采用分光光度计在540 nm处,测定溶液吸光度(A);同时取取混匀茶饮料样液5 g 置于50 mL具刻度比色管中,加入水4 mL,加入磷酸缓冲液定容至25 mL,采用分光光度计在540 nm处,测定溶液吸光度(A0),作为空白对照。每样平行三份。

式中:X:样品茶多酚含量,mg/kg;A:试样吸光度;A0:空白底液吸光度;1.957:10 mm比色皿,每0.5吸光度,1 mL试液中茶多酚含量相当于1.957 mg;K:稀释倍数;m:取样量,g。

1.2.3 游离氨基酸含量测定 参照国标GB/T 8314-2013茶 游离氨基酸总量的测定。

表3 室温放置茶饮料中茶多酚含量Table 3 Tea polyphenols(TP)content of tea beverages under room storage in 5 months

注:*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001表示与0月比较差异显著性;#P<0.05,##P<0.01,###P<0.001表示与上月差异显著性。

标准曲线制作:准确称取谷氨酸100 mg溶于100 mL水中,继续用水稀释成如下浓度:40、80、160、240、320 μg/mL,分别吸取以上各浓度溶液1 mL分别置于25 mL容量瓶中,加磷酸缓冲液0.5 mL(pH=8.04)、茚三酮溶液0.5 mL,沸水浴加热15 min,冷却后加水定容至25 mL,室温放置10 min后,用10 mm比色皿,在570 nm处,测定吸光值。以吸光值为纵坐标,氨基酸浓度为横坐标作标准曲线并计算出线性回归方程及相关系数。

试样分析:准确吸取试液1 mL,注入25 mL容量瓶中,加磷酸缓冲液0.5 mL(pH=8.04)、茚三酮溶液0.5 mL,沸水浴加热15 min,冷却后加水定容至25 mL,室温放置10 min后,用10 mm比色皿,在570 nm处测定吸光度(A),同时做空白对照。每样平行三份。

根据标准曲线及回归方程,利用测得样品吸光值直接计算出样液中游离氨基酸浓度C(μg/mL)。

1.2.4 维生素C含量测定 参照 维生素C含量的测定 茶叶生物化学实用教程[7]。

称取碳酸氢钠52 mg溶解于200 mL热蒸馏水中,称取2,6-二氯靛酚50 mg溶解在上述碳酸氢钠溶液中,冷却定容至250 mL,过滤至棕色瓶内,冰箱冷藏保存。使用前,用维生素C标准溶液对其进行标定,即吸取1 mL抗坏血酸标准溶液于50 mL锥形瓶中,加入2%草酸溶液10 mL,摇匀,用2,6-二氯靛酚溶液滴定至溶液呈粉红色且15 s不褪色为止。同时,另取2%草酸溶液10 mL做空白试验。

式中:T:每毫升2,6-二氯靛酚溶液相当于抗坏血酸的毫克数(mg/mL);C:抗坏血酸的浓度(mg/mL);V1:滴定VC溶液所用2,6-二氯靛酚溶液的体积(mL);V2:滴定空白溶液所用2,6-二氯靛酚溶液的体积(mL)。

取茶饮料50 mL置于100 mL锥形瓶中,加5 g白陶土脱色,过滤,收集滤液,精密称取滤液5 g置于50 mL锥形瓶中,加2%草酸溶液10 mL,用已标定的 2,6-二氧靛酚溶液滴定,直至溶液呈粉红色且15 s不褪色为止。同时做空白试验。

式中:T:每毫升2,6-二氯靛酚溶液相当于抗坏血酸的毫克数(mg/mL),通过溶液标定得出;V:滴定试剂时消耗染料溶液的体积(mL);V0:滴定空白时消耗染料溶液的体积(mL);m:取样量(g)。

1.3 数据分析

每样品平行三份,实验结果用Graphpad Prism 5.0进行数据分析统计与作图,实验结果以Mean±SEM表述。

2 结果与分析

2.1 未开封室温储存条件下各组分含量及稳定性

2.1.1 茶多酚含量及稳定性 茶多酚是决定茶叶风味的主要物质,其主要包括儿茶素(EGCG、ECG等)及茶黄素等,具有抗氧化、抗炎症及抗肿瘤等健康功能,这也是茶饮料受欢迎的主要原因之一[8-9]。通过对受试茶饮料中茶多酚的检测表明,绿茶及原叶红茶中茶多酚含量较高,调味红茶中茶多酚含量稍低(见表3)。GB/T21733-2008要求茶饮料中绿茶茶多酚含量≥500 mg/kg、红茶茶多酚含量≥300 mg/kg。根据检测结果发现除原叶绿茶中茶多酚含量略低于标准规定值,其他三种受试茶饮料茶多酚含量均符合要求,原因可能是所购买原叶绿茶样品出厂时间偏长所致。在室温存储条件下,各茶饮料中茶多酚含量逐渐下降,在室温较高8、9、10三个月,茶多酚下降率均较高,且在9月份含量下降最显著(含量变化率分别为:原叶绿茶-7.4%,调味绿茶-3.9%,原叶红茶-6.0%,调味红茶-6.9%)(图1A)。室温放置5个月后,调味红茶中茶多酚含量下降最显著,含量总变化率为-22.7%,其次为原叶绿茶,下降含量总变化率为-20.2%,原叶红茶为-16.5%,茶多酚含量下降最小的为调味绿茶,含量总变化率为-12.6%(图1B)。根据以上结果可以发现,长时间存储对调味绿茶中茶多酚含量影响较小,茶多酚不易被氧化,稳定性最好;而在调味红茶中,茶多酚含量偏低,长时间室温存放茶多酚含量显著下降,稳定性差。

图1 室温放置5个月茶饮料中茶多酚含量每月变化率及总变化率Fig.1 The reduction rate of TP content in teabeverages under room storage during 5 months

2.1.2 游离氨基酸含量及稳定性 茶叶中游离氨基酸主要是茶氨酸,也是茶鲜爽味的主要来源物质,茶氨酸质量分数与茶叶品质和等级正相关[10]。在茶树嫩叶中茶氨酸含量高,因而嫩叶茶更鲜爽,从而更受消费者喜爱。茶饮料中游离氨基酸的含量决定了其滋味品质[11],因此关注其含量对评价茶饮料的品质有重要意义。以谷氨酸标准溶液浓度为横坐标,以吸光度值为纵坐标,绘制标准曲线(如图2),曲线方程为y=0.003x-0.0073,相关系数R2=0.9995。通过检测发现,红茶中游离氨基酸含量低于绿茶,特别是调味红茶(115.0±3.24) μg/mL中游离氨基酸含量显著低于其他三种茶饮料,调味绿茶游离氨基酸含量最高(175.6±4.10 μg/mL)(见表4)。室温存储过程中,游离氨基酸含量均逐渐下降,存放5个月后,原叶绿茶游离氨基酸下降最显著(含量总变化率为-18.16%),调味绿茶次之(含量总变化率为-14.35%),调味红茶下降率最低(含量总变化率为-12.87%)(图3),各茶饮料中游离氨基酸含量下降与存储温度没有显著相关性。以上结果表明,绿茶饮料中氨基酸含量较高,茶饮料中游离氨基酸含量随存储时间均逐渐下降,绿茶饮料下降更显著,而温度对游离氨基酸含量下降影响较小。

表4 室温放置茶饮料中游离氨基酸含量Table 4 Free amino acids(FAA)content of tea beverages under room storage in 5 months

注:*P<0.05,**P<0.01,表示与0月比较差异显著性;逐月相比没有显著性差异。

图2 氨基酸标准曲线Fig.2 The standard curve of amino acid

图3 室温放置5个月茶饮料中游离氨基酸含量每月变化率及总变化率Fig.3 The reduction rate of FAA content in tea beverages under room storage during 5 months

表5 室温放置茶饮料中维生素C含量Table 5 Vitamin C(VC)content of tea beverages under room storage in 5 months

注:***P<0.001表示与0月比较差异显著性;#P<0.05,###P<0.001表示与上月差异显著性。

2.1.3 维生素C含量及稳定性 维生素C是常用的食品添加剂,在饮料中常作为抗氧化剂使用,能延长产品效期,它具有酸性,可为饮料提供清新爽口的酸味,同时也为人体补充维生素,能够提升产品品质[12]。茶饮料中的维生素C主要来自加工过程中的添加[13],通过检测发现,绿茶饮料中维生素C含量高于红茶饮料,调味绿茶维生素C含量最高(43.19±0.75) mg/kg,调味红茶维生素C含量最低(9.38±0.14) mg/kg(见表5)。室温存储过程中,维生素C含量均逐渐显著下降,特别是在存储前三个月(即7、8、9月份),维生素C含量均急剧下降,调味红茶下降最快,第1个月含量变化率为-52.03%,在4个月后,受试调味红茶饮料中就未有维生素C检出,在第5个月时原叶绿茶及原叶红茶均未有维生素C检出(见图4A),而存储5个月后,调味绿茶中维生素C含量为15.05±0.55 mg/kg,含量总变化率为-65.15%(见图4B)。从结果可以看出,维生素C在茶饮料中不稳定,易被氧化,从而影响茶饮料的品质及保质期,因此,茶饮料不适宜长时间室温存放。

表6 开封后室温放置茶饮料中茶多酚的含量Table 6 The TP content of tea beverages under room storage in 96 h after unseal

注:*P<0.05,**P<0.01,表示与0 h比较差异显著性;#P<0.05表示与前1 d(即每24 h之间)差异显著性。

图4 室温放置5个月茶饮料中维生素C含量每月变化率及总变化率Fig.4 The reduction rate of VC contentin tea beverages under room storage during 5 months

2.2 开封后品质成分的变化

茶饮料属于开盖即饮型饮料,研究茶饮料开封后主要品质成分随时间的变化,对茶饮料饮用有重要意义。本研究检测了对所选受试四中茶饮料开盖后连续室温放置96 h内品质成分的变化,结果如下。

2.2.1 茶多酚含量的变化 茶多酚在空气中易被氧化,茶饮料开封后,饮料中的茶多酚氧化加速。检测发现,茶饮料开封后24 h内,原叶绿茶多酚含量下降最显著,含量变化率为-4.07%。四种茶饮料48 h内茶多酚含量变化率分别为-7.22%(原叶绿茶)、-2.85%(调味绿茶)、-1.66%(原叶红茶)和-5.52%(调味红茶);放置96 h后,原叶绿茶茶多酚含量下降最显著,含量总变化率为-10.32%(约49.7 mg/kg),原叶红茶茶多酚含量下降最少,含量总变化率为-4.55%(约23.9 mg/kg),调味绿茶和调味红茶茶多酚含量总变化率分别为-6.58%(约34.4 mg/kg)和-9.85%(约26.6 mg/kg)(见表6,图5)。从检测结果可以发现,虽然茶饮料中茶多酚溶解在液体中,与空气不充分接触,氧化速度相对较慢。但四种茶饮料开封后,随着存放时间的延长各种茶饮料的多酚含量仍然显著下降,原叶绿茶饮料下降速度最快,原叶红茶下降速度最慢。因此,茶饮料应开封后即饮,不宜长时间放置。

表7 开封后室温放置茶饮料中游离氨基酸的含量Table 7 The FAA content of tea beverages under room storage in 96 h after unseal

图5 开封后室温放置96 h内茶饮料中茶多酚含量变化率及总变化率Fig.5 The reduction rate of TP contentin tea beverages under room storage in 96 h after unseal

注:*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001表示与0 h比较差异显著性;每24 h之间没有差异显著性。

2.2.2 游离氨基酸的检测结果 茶饮料中游离氨基酸含量与品质成正相关,检测结果见表7、图6,可以发现受试茶饮料开封后游离氨基酸含量随着放置时间延长,含量逐渐降低,游离氨基酸总量下降由高到低分别是原叶绿茶(含量总变化率为-27.58%,下降43.6 μg/mL)、原叶红茶次之(含量总变化率为-22.87%,下降35.2 μg/mL)、调味绿茶(含量总变化率为-14.11%,下降24.1 μg/mL)、调味红茶(含量总变化率为-9.17%,下降10.2 μg/mL)。结果证明,茶饮料开封后游离氨基酸易降解,品质显著下降,不应长时间放置。

表8 开封后室温放置茶饮料中维生素C的含量Table 8 The VC content of tea beverages under room storage in 96 h after unseal

图 开封后室温放置96 h茶饮料中游离氨基酸含量变化率及总变化率Fig.6 The reduction rate of FAA content intea beverages under room storage in 96 h after unseal

注:**P<0.01,***P<0.001表示与0 h比较差异显著性;#P<0.05,##P<0.01,###P<0.001表示与前一天(即每24 h之间)差异显著性。2.2.3 维生素C的检测结果 维生素C不稳定,茶饮料开封后,其含量发生急剧变化,检测结果见表8、图7。开封后24 h内,受试茶饮料中维生素C含量均快速下降,原叶绿茶维生素C含量变化率为-26.65%、调味绿茶含量变化率为-13.19%、原叶红茶含量变化率为-56.925%、调味红茶含量变化率为-48.89%,这其中红茶饮料中维生素C含量均下降约二分之一。96 h后,只有绿茶饮料中还有维生素C检出,红茶饮料中均未有检出。从以上结果看出,绿茶饮料高维生素C含量能够有助于延长产品存放时间。相较于绿茶饮料,红茶饮料中维生素C更易被氧化,这不利于红茶的存放,同时也意味着茶饮料开封后,应尽快饮用,尤其是红茶饮料。

图7 开封后室温放置96 h茶饮料中维生素C含量变化率及总变化率Fig.7 The reduction rate of VC content intea beverages under room storage in 96 h after unseal

3 结论与讨论

通过以上的检测分析,可以发现绿茶饮料中茶多酚、游离氨基酸以及VC含量均较高,特别是调味绿茶中,各成分含量均高于原叶绿茶;而红茶饮料中原叶红茶饮料的各成分含量均高于调味红茶饮料。在稳定性方面,室温条件下,随着存储时间的延长,各组分含量均显著下降,且受温度影响较大,尤其是茶多酚,温度越高含量下降越显著,稳定性差。在茶饮料生产过程中添加VC,目的是为了提高产品品质以及预防茶多酚被氧化,茶饮料开封后,各营养成分含量发生急剧下降,红茶饮料中VC含量变化最显著,稳定性差,因此,开封后应及时饮用,不宜再长时间放置。

目前市售各种茶饮料营养成分的含量因茶叶品种不同而存在差异,同时为了提高产品质量,在加工过程中添加相关食品添加剂,使茶饮料产品营养价值有差异,通过主要成分分析,对各种茶饮料的品质作出评价,供消费者参考。