不同热导介质干燥对绿茶品质成分及感官的影响

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(1.安徽省农业科学院茶叶研究所,安徽黄山 245000; 2.谢裕大茶叶股份有限公司,安徽黄山 245000)

绿茶是我国主要的茶类之一,产区和产量也最大,主要分布于浙江、安徽、江西、贵州、四川等省份。现阶段我国绿茶以滚炒和烘青为主,滚炒以滚炒干燥为主,主要通过金属导热,而烘青则是通过空气导热进行干燥[1-2]。刘玉芳等[3]通过研究明确指出传统热风、真空冷冻干燥、低温真空干燥三种干燥方式对绿茶感官品质及水浸出物泡出速率具有不同影响,低温真空干燥的绿茶品质优于传统热风干燥,但能耗时长较长,冷冻真空干燥外形优于传统热风干燥,但香气、滋味低于传统热风干燥,低温真空干燥和冷冻真空干燥的水浸出率都优于传统热风干燥。徐建国等[4]通过研究比较讨论了热泵干燥、热风干燥、热泵-热风联合干燥3种干燥方法对绿茶茶多酚、维生素C、叶绿素含量以及成品绿茶外形、汤色、香气等方面的差异,提出热泵-热风联合干燥绿茶的外形、色泽、汤色比传统热风干燥工艺有明显改善,香气、滋味比单一热泵干燥明显提高。不同干燥工艺形成的绿茶品质存在差异[5],但不同干燥传热介质及与品质形成的相关性研究还有待完善,因而探究不同热导介质干燥对绿茶品质成分形成的影响及与感官的相关性分析,对提升绿茶加工品质具有重要意义。

本实验通过开展不同热导介质干燥对绿茶品质成分形成及与感官的相关性研究,明确不同热导介质干燥对绿茶滋味与香气成分的影响。同时结合感官审评,探讨不同热导介质干燥绿茶的品质成分差异及与感官的相关性,得出有利物质转化及提升感官品质的干燥热导介质方式,为绿茶加工品质提升提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

茶树品种 浙农139采自安徽省农科院茶叶研究所实验茶园,采摘标准为一芽二、三叶及同等嫩度对夹叶,采摘时间2017年4月8日;氨基酸标品、6种儿茶素及相关单体标准品EGC、C、GA、EC、EGCG、ECG Sigma公司;乙腈、冰醋酸 色谱纯,Tedia公司;娃哈哈纯净水(1.25 L) 产地杭州。

S433D全自动氨基酸分析仪 德国Sykam公司;微波炉M1-L213C 美的集团;30型揉捻机、名茶烘焙机、6CCGQ-50型双锅曲毫机 浙江上洋机械股份有限公司;2010A液相色谱仪 日本岛津公司;TRACE DSQ 气质联用仪 美国 Thermo Fisher 公司;w-o恒温水油浴锅 郑州长城工贸科技有限公司;ME104 电子分析天平 梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司;FZ102植物样品粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 实验茶样的制作 样品制作:鲜叶摊放(90 min)→滚筒杀青(360 ℃)→摊晾(10 min)→揉捻(15 min)→干燥处理(热风、滚炒、微波干燥)。

热风干燥:毛火(120 ℃,15 min)→摊凉(45 min)→足火(80 ℃,30 min);热风干燥方式中热传导介质主要是空气,通过加热空气,以高温空气加热茶叶并通过热风流动带走茶叶蒸发的水分,从而达到干燥的目的。

滚炒干燥:毛火(120 ℃,5 min)→摊放回水(30 min)→滚炒(180 ℃,15 min)→摊放(15 min)→滚炒140 ℃(炒干);滚炒干燥方式中热传导介质主要是金属,茶叶通过与高温金属接触温度升高,水分蒸发,从而达到干燥目的。

微波干燥:微波干燥(输出功率:0.75 kW,温度:100 ℃,时间:5 min);微波干燥主要是通过波能量直接作用与茶叶中的水分,从而达到干燥的目的。

1.2.2 实验茶汤浸提方法 随机准确称取1.0 g干燥后的茶叶至三角瓶中,加入20 mL沸水,水浴90 ℃浸提5 min,过滤茶汤至100 mL容量瓶,重复3次,沸水冲洗茶渣2次,在冷水浴中迅速冷却至室温,定容至100 mL。

1.2.3 游离氨基酸的测定方法 氨基酸分析仪测定:浸提茶汤上机前稀释为原浓度1/200,用0.45 μm 微孔水系滤膜过滤后上机,每个样品重复3次。测定条件:色谱柱为LCA K07/Li,柱温为38～74 ℃梯度升温;流动相A为pH2.9柠檬酸锂溶液,流动相B为pH4.2柠檬酸锂溶液,流动相C为pH8.0柠檬酸锂溶液;洗脱泵流速为0.45 mL/min,衍生泵流速为0.25 mL/min,进样体积为50 μL,分离程序为105 min。以标准品响应面积、含量计算样品游离氨基酸含量。每个样品重复3次[6-7]。

1.2.4 儿茶素及咖啡碱含量测定方法 高效液相色谱法:浸提茶汤上机前稀释为1/400,用0.45 μm微孔水系滤膜过滤后上机,每个样品重复3次。色谱柱为C18柱(5 μm,250 mm×4.6 mm);紫外检测器波长280 nm;柱温40 ℃;流动相A为1%乙酸溶液,流动相B为乙腈,流速1.0 mL/min。梯度洗脱条件为B相在0～20 min由10%线性变化至13%,20～40 min由13%线性变化至30%,40～41 min由30%线性变化至10%。标准曲线:峰面积(横坐标)、浓度(纵坐标,mg/kg),以峰面积求出各组分含量,换算茶样中各儿茶素组分的含量。实验测定3次,取平均值[8-9]。

表1 各儿茶素标准曲线Table 1 Material standard curve of catechin

1.2.5 绿茶香气的测定方法 茶叶香气成分萃取:称取干燥后的茶叶3.0 g于250 mL萃取瓶中,加入15 mL沸水,立即将瓶口密封,放置于60 ℃水浴温度下,然后将萃取头(50/30 μm CAR/DVB/PDMS)插入萃取瓶中,萃取60 min,萃取结束后将萃取头插入气相色谱进样口解析附5 min,每个样品重复3次。

气相色谱条件:气相色谱仪载气为高纯氦气(99.99%),采取不分流进样,进样口温度为250 ℃;柱温程序以40 ℃保持2 min,随后以5 ℃/min升到85 ℃,保持2 min;再以2 ℃/min升到110 ℃,再以7 ℃/min升到139 ℃,最后以5 ℃/min升到230 ℃,保持8 min,总的分析时间为56 min;

质谱条件:质谱接口温度为250 ℃,EI源温度为230 ℃,电子能量70 eV,质量扫描范围:35～400 amu。

1.2.6 感官评定的方法 采用茶叶感官审评方法[10-12],审评香气、滋味和汤色,满分各为100分,总分=0.3×香气得分+0.3×滋味得分+0.2×汤色得分。

1.3 数据处理

利用SPSS 18.0软件对数据进行统计分析,重复实验数据通过方差齐性检验后取平均值。

2 结果与分析

2.1 不同干燥热导介质对绿茶主要滋味成分形成的影响

2.1.1 不同热导介质干燥对绿茶氨基酸的影响 表2为不同热导介质干燥处理的绿茶氨基酸种类与总量,热风干燥形成的绿茶(烘青绿茶)、滚炒干燥形成的绿茶(滚炒绿茶)与微波干燥形成的绿茶(微波干燥绿茶)氨基酸种类及数量基本相似,氨基酸总量分别为42.08、40.13、38.80 mg/g,相对于滚炒干燥和微波干燥,热风干燥更有利于滋味物质氨基酸的积累。

表2 不同热导介质干燥的绿茶氨基酸含量(mg/g)Table 2 Amino acid contents of green tea in different thermal conductive media(mg/g)

注:ND代表未检测到;表6同。

茶氨酸、精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、丝氨酸等氨基酸是茶叶中主要的呈味氨基酸,绿茶氨基酸总量的占比较高。通过分析不同热导介质干燥的绿茶主要氨基酸种类与含量的变化规律(图1),三种方式下加工的绿茶茶氨酸占氨基酸的总量比值都是最大,在烘青绿茶、滚炒绿茶、微波干燥绿茶中的占比分别为57.32%、58.16%、56.42%,其后占比较大的依次为精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、丝氨酸,且绿茶茶氨酸、精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸等主要氨基酸含量都呈现烘青绿茶高于滚炒绿茶高于微波干燥绿茶的状态。通过SPSS显著性分析(见表3),烘青绿茶与微波干燥绿茶茶氨酸含量具有显著性差异(P=0.030<0.05),与滚炒绿茶有差异但没有达到显著性差异(P=0.250>0.05),滚炒绿茶与微波干燥绿茶茶氨酸含量无显著性差异(P=0.813>0.05),不同热导介质对绿茶其他主要氨基酸的含量有影响没达到显著性。

表3 3种热导介质干燥的绿茶主要氨基酸含量多重分析Table 3 Multiple analysis of main amino acids in green tea in three thermal conductive media

注:*:均值差的显著性水平为 0.05。

表4 不同热导介质干燥的绿茶儿茶素含量(mg/g)Table 4 Green tea catechin and monomer contents in different kinds of thermal conductive media(mg/g)

注:同一列不同小写字母代表差异显著(P<0.05);表5同。

2.1.2 不同热导介质干燥对绿茶儿茶素的影响 不同热导介质干燥的绿茶儿茶素含量见表4,烘青绿茶、滚炒绿茶、微波干燥绿茶儿茶素总量分别为:92.14、87.83、88.74 mg/g,烘青绿茶儿茶素总量明显高于滚炒绿茶和微波干燥绿茶,后两者儿茶素总量差异不大。不同热导介质干燥的绿茶儿茶素分量总体差异不大,烘青绿茶EGC、EC、EGCG、ECG含量略高于滚炒绿茶和微波干燥绿茶,C、GA含量微波干燥绿茶略高于烘青绿茶和滚炒绿茶。通过SPSS分析不同热导介质干燥的绿茶儿茶素含量都没有达到显著性差异,说明不同热导介质干燥对绿茶儿茶素含量差异的影响较小。同时三种干燥介质加工的绿茶相对比,空气热导介质加工更有利于儿茶素总量的保留。

2.1.3 不同热导介质对绿茶咖啡碱含量影响 分析不同热导介质干燥的绿茶咖啡碱含量(见表5),烘青绿茶、滚炒绿茶及微波干燥绿茶咖啡碱总量分别为32.50、31.84、32.51 mg/g,不同热导介质干燥的绿茶咖啡碱含量差异不明显。通过SPSS分析,没有显著性差异,说明不同热导介质干燥对绿茶咖啡碱含量的影响较小。

表5 不同热导介质干燥的绿茶咖啡碱含量(mg/g)Table 5 Content of green tea caffeine in different thermal conductive media(mg/g)

2.1.4 不同热导介质对绿茶香气形成的影响 分析不同热导介质干燥的绿茶其香气组成(见表6),烘青绿茶检测出21种挥发性物质,其中有3种烯类物质(6.14%)、3种酮类物质(22.03%)、2种醇类物质(6.98%)、3种醛类物质(31.22%)、10种烷类物质(33.01%),其中对香气贡献较大的物质主要有芳樟醇、壬醛、癸醛、β-环柠檬醛、月桂烯、α-紫罗酮、反式-β-紫罗兰酮,占挥发性物质63.03%。滚炒绿茶检测出21种挥发性物质,其中有2种烯类物质(5.79%)、3种酮类物质(13.32%)、2种醇类物质(17.66%)、3种醛类物质(32.07%)、10种烷类物质(28.71%)、其他挥发性物质1种(2.44%),其中对香气贡献较大的物质主要有芳樟醇、雪松醇、壬醛、癸醛、β-环柠檬醛、香树烯、反式-β-紫罗兰酮,占挥发性物质64.90%;微波干燥绿茶检测出39种挥发性物质,其中有6种烯类物质(5.95%)、5种酮类物质(9.70%)、5种醇类物质(29.67%)、8种醛类物质(34.86%)、12种烷类物质(17.54%)、其他挥发性物质3种(2.25%),其中对香气贡献较大的物质主要有辛醇、芳樟醇、雪松醇、辛醛、壬醛、藏红花醛、癸醛、β-环柠檬醛、反式-β-紫罗兰酮,占挥发性物质63.06%。

表6 不同热导介质干燥的绿茶香气物质种类与含量Table 6 Types and contents of aroma substances in green tea dried by different thermal conductive media

通过不同热导介质干燥对绿茶香气组成的对比分析发现(表6),烘青绿茶和滚炒绿茶挥发性物质种类高度重合,相同物质具有15种,微波干燥绿茶检测挥发性物质种类丰富,且几乎涵盖了烘青绿茶和滚炒绿茶中检测出来的所有挥发性物质,同时各物质在三种绿茶中的含量存在较大差异。其中分析发现三种热导介质干燥的绿茶主要的香气贡献物质具有相似性,其中共有香气贡献物有5种,且占挥发性物质比例较高,分别为56.46%、56.49%、45.28%。

表7 不同干燥热导介质绿茶感官审评结果Table 7 Results of sensory evaluation of green tea dried by different thermal conductive media

表8 感官与滋味成分对应分析表(mg/g)Table 8 Corresponding analysis of sensory and flavor components(mg/g)

2.2 热导介质对绿茶感官品质的影响

分析不同热导介质干燥绿茶感官审评结果(见表7),烘青绿茶、滚炒绿茶、微波干燥绿茶的感官审评结果分别为:73.0、71.4、69.3分。通过感官审评标准分析样品间差异,烘青绿茶、滚炒绿茶、微波干燥绿茶在香气类型上具有相似性,以清香为主,在感官审评上香气品质之间有明显差异,这是主要香气贡献物组成具有相似性和含量差异大的相关作用结果(见表7)。从香气感官审评得分上分析,烘青绿茶优于滚炒绿茶优于微波干燥绿茶。在滋味品质上烘青绿茶、滚炒绿茶与微波干燥绿茶都存在明显差异,烘青绿茶与滚炒绿茶略有差异。从滋味得分上分析,烘青绿茶优于滚炒绿茶优于微波干燥绿茶。在汤色品质上,不同热导介质干燥的绿茶相互之间都存在明显差异,从汤色感官审评得分上分析,烘青绿茶优于滚炒绿茶优于微波干燥绿茶。

表9 不同热导介质干燥绿茶主要香气物质香型及含量Table 9 Aroma types and contents of main aroma substances in green tea dried by different thermal conductive media

3 相关性分析

3.1 不同热导介质干燥绿茶主要内含成分与滋味品质关系分析

氨基酸、儿茶素、咖啡碱是体现绿茶滋味的最主要成分。鲜甜味氨基酸是绿茶鲜爽甜醇的主要贡献物质,含量越高,茶汤的鲜爽醇厚的品质越好,已有的关于茶叶中氨基酸对感官品质的作用也表明出鲜甜味氨基酸的贡献作用[13-14]。儿茶素是绿茶苦涩浓厚滋味的主要贡献物,其对绿茶中的鲜甜品质具有一定的反向作用。同时酯型儿茶素相对于简单儿茶素苦涩味更重,茶汤中酯型儿茶素/简单型儿茶素相对越大,苦涩滋味相对也较重[15-16]。咖啡碱在绿茶以呈现苦味为主,其对绿茶中的鲜甜品质也具有一定的反向作用。在不同热导介质干燥的绿茶中烘青绿茶鲜甜味的氨基酸含量高于滚炒绿茶高于微波干燥绿茶,微波干燥绿茶酯型儿茶素/简单型儿茶素值及咖啡碱含量高于烘青绿茶高于滚炒绿茶,且差值较小(见表8)。由物质作用关系表现出烘青绿茶的滋味品质高于滚炒绿茶高于微波干燥绿茶,这与感官审评的品质表现具有一致性,即烘青绿茶的滋味品质呈现醇厚较爽，优于滚炒绿茶优于微波干燥绿茶。

3.2 不同热导介质干燥绿茶的香气物质与香气类型和品质的相关性分析

通过不同热导介质干燥绿茶香气物质的研究发现烘青绿茶、滚炒绿茶和微波干燥绿茶的共有香气物质为(见表9,部分数据来源于表7)壬醛、癸醛、β-环柠檬醛、β-紫罗兰酮、芳樟醇,且占比较大。其中壬醛呈现清香、柑橘香且香气阈值较低,在三种绿茶中含量都较高;癸醛呈现肥皂香、橙皮香;β-环柠檬醛呈现果香;β-紫罗兰酮呈现花香、紫罗兰香且香气阈值低,在烘青绿茶中含量较高;芳樟醇呈现花香、果香且阈值较低,在滚炒绿茶、微波干燥绿茶中含量较高。分析三种绿茶的香气类型其表现具有相似性,都以清香为主,这可能是上述5种物质的综合呈香表现，即为清香。其中含量的差异,又表现出香气品质之间的差异。烘青绿茶香气持久性较好,这可能与β-紫罗兰酮含量较高、香气阈值低有关,表现香气持久清扬带兰香。滚炒绿茶和微波干燥绿茶芳樟醇含量较高且阈值较低,香气品质表现上清香带花果香。

3.3 不同热导介质对绿茶品质形成的差异分析

烘青绿茶、滚炒绿茶、微波干燥绿茶的干燥热导介质划分为空气导热、金属导热、波能量,其中微波是以能量的形式直接作用于茶叶转换成热能,加热速度非常快;烘干与滚炒属热传递作用,茶坯在这两种热传递方式下的受热强度及状态、失水速度等都不同。绿茶在加工过程中内含成分的转化生成与作用温湿度及时间都有重要关联,一定的温湿度及作用时间下,有利于绿茶内含物质的转化生成,如蛋白质的水解、糖的水解及美拉德反应产物的生成等。三种干燥方式中微波干燥以波能量形式直接作用于茶叶中水分子,不需要热传导,干燥速度极快,所以茶叶中内含成分的转化生成相对发生的较弱;而滚炒干燥以金属导热为主,茶坯不断地被翻炒,处于动态着热,蒸发的水蒸汽易散开;热风干燥则是通过空气导热,茶坯处于静态着热,表里受热不匀,水分蒸发不一,在摊叶的叶层内还会产生较多的热蒸汽作用[17-18]。因此,在三种干燥方式中热风干燥的温湿度作用相对滚炒干燥较高,微波干燥温湿度作用则极弱,从物质的转化条件角度(如糖类、蛋白质分解等作用)，热风干燥优于滚炒干燥优于微波干燥,这和本实验测定的氨基酸总量及审评的感官结果具有相似的规律性。

4 结论

不同热导介质干燥绿茶中空气热导干燥更有利于游离氨基酸、儿茶素总量的积累,其清香品质更持久,鲜爽醇厚和汤色绿亮更好,其次是金属热导,而后是微波。其中,滋味物质氨基酸总量烘青绿茶高于滚炒绿茶高于微波干燥绿茶,部分主要氨基酸含量有显著差异(P<0.05),不同热导介质干燥的绿茶茶氨酸占氨基酸总量的比例都是最大,其次依次为精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、丝氨酸,儿茶素总量烘青绿茶高于滚炒绿茶、微波干燥绿茶,后两者差异不大,咖啡碱含量不同热导介质干燥绿茶差异较小,不同热导介质干燥绿茶的滋味表现与游离氨基酸含量和简单型儿茶素/酯型儿茶素呈正相关性;香气物质种类微波干燥绿茶更丰富,但主要香气物质烘青绿茶和滚炒绿茶相对含量更高,同时三种介质干燥绿茶都是清香类型,具有相同的物质基础,其中壬醛、癸醛、β-环柠檬醛、β-紫罗兰酮、芳樟醇等物质参与其清香风味特征的形成。