环境因子对扁形绿茶贮藏品质影响研究及货架期预测初探

苏小琴,左小博,涂云飞,刁春华,谭 蓉,孔俊豪,*,杨秀芳,*

(1.中华全国供销合作总社杭州茶叶研究院,浙江杭州 310016;2.浙江省茶资源跨界应用技术重点实验室,浙江杭州 310016)

茶作为世界三大饮料之一,具有多种营养健康功效,深受消费大众的青睐。绿茶是我国优势茶叶品类,因其独特的保健功效被联合国卫生组织推荐为六大健康饮品之首[1-3]。近年来,我国绿茶出口和国内消费量均呈现增加趋势,在带动中国茶产业经济快速发展中具有突出作用[4]。扁形绿茶是绿茶的主要品类,因其独特的品质特点深受消费者喜爱。然而,绿茶货架期较短,在贮藏、销售、流通各个环节中,由于贮藏条件选择不当及环境因素的动态变化,常使产品出现“色泽加深、滋味变淡、收敛性加强、香气降低”等品质劣变特征,降低其营养和经济价值[5-7]。据统计[8],每年由于茶叶产品的保鲜不当造成的经济损失达上亿元,影响了茶产业的转型升级和健康可持续发展,成为亟需解决的重要课题。

近年来,多位研究者对绿茶贮藏过程中品质劣变规律、影响因素等方面开展了相关研究。研究表明,绿茶贮藏过程中茶多酚、儿茶素、氨基酸、叶绿素、维生素C等含量呈整体下降的趋势[9-12]。水分、温度、光照和氧气被认为是导致茶叶贮藏品质陈化劣变的主要环境因子[13-16]。并针对控制绿茶品质劣变方面,进行了诸如水分控制、低温冷藏、除氧充氮等保鲜技术的开发研究[17-19]。但目前仅限于绿茶贮藏过程中主要品质变化规律,而与其对应的感官品质变化及其相关性表征方面缺乏系统研究。另外,针对绿茶贮藏品质变化提出保质期预测方面研究鲜有报道。食品保质期即食品货架期,是指食品自出厂之日起,经过各流通环节直至到消费阶段,它所能保持质量不变的时间长度[20]。通过对品质劣变规律的研究,准确预测食品货架期是非常必要的。茶叶产品的保质期预测一直是国内茶叶市场被忽略的问题,这对终端消费引导,茶叶产品质量稳定及茶叶出口等方面造成一定影响。食品加速货架期试验法(Accelerated shelf-life testing,ASLT)是)是一种有效、快速的食品货架期预测方法,其在食品品质变化规律及保质期中的研究较为广泛[21-24]。

本文针对扁形绿茶贮藏中易发生陈化,研究环境因子中温度、湿度和光照对扁形绿茶品质成分以及感官品质变化的影响,综合分析其相关性,作为扁形绿茶陈化判别的依据,根据ASLT试验和Q10模型对预包装扁形绿茶的保质期进行预判,为精准保障扁形绿茶贮藏品质稳定,科学指导消费者辨识绿茶品质,以及为扁形绿茶贮藏过程中品质特性的保鲜技术提供理论依据和实践参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

龙井绿茶 加工时间:2018年4月,品种“龙井43”,等级:一级,购自浙江省新昌县诚茂控股集团有限公司;乙腈 色谱纯,天津市康科德科技有限公司生产;福林酚、碳酸钠、甲醇 分析纯,国药集团化学试剂有限公司;其余试剂 均为国产分析纯。

SHH-SDT综合药品稳定性试验箱 重庆永生仪器有限公司生产;Waters1525 高效液相色谱仪 美国Waters科技(上海)生产;5804R高速离心机 德国Eppendorf公司生产;DK-S24 电热恒温水浴锅 上海精宏试验设备有限公司生产;AL204 电子天平 梅特勒托利仪器有限公司生产。

1.2 实验方法

1.2.1 贮藏环境因子试验 取龙井绿茶样品适量平铺于直径15 cm表面皿中,使其形成厚度为10 mm的薄层,置于药物稳定箱中,参照《中国药典》中原料药与药物制剂稳定性试验指导原则[25],按表1条件开展短期贮藏试验,分别于贮藏0、5、10 d取样,用于理化指标测定和感官审评。

表1 绿茶贮藏环境条件Table 1 Environmental factors of green tea on storage

1.2.2 加速货架期测试法研究贮藏货架期 以龙井为原料,依据T/CNFIA 001-2017《食品保质期通用指南》[26],采用加速货架期测试法(ASLT)研究绿茶贮藏过程品质变化及货架期,加速试验条件参照《中国药典》中原料药与药物制剂稳定性试验指导原则[25],具体为:温度(40±2) ℃,相对湿度60%±5%;温度(30±2) ℃,相对湿度60%±5%,分别于第0、1、2、3、6月时取样,用于理化指标测定和感官审评。

1.2.3 理化指标测定 水分含量测定参照GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》;茶多酚含量测定参照GB/T 8313-2008《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测》;儿茶素和咖啡碱含量测定参照GB/T 8313-2008《茶茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》。叶绿素含量测定参考Johan等[27]等方法进行测定。可溶性糖含量测定参考刘海英等[28]的蒽酮比色法。

1.2.4 感官审评方法 感官审评参照GB/T 23776-2018《茶叶感官审评方法》,按照外形、香气、汤色、滋味、叶底感官因子由专业审评人员密码审评。

1.3 数据处理

所有数据均为3组平行试验所得数据的平均值±标准偏差,采用SPSS 19.0软件进行方差分析、相关性分析和PCA主成分分析,使用Duncan检验,P<0.05为有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 环境因子对扁形绿茶品质特性的影响

2.1.1 环境因子对扁形绿茶主要品质成分特性的影响 环境因子对绿茶理化成分的影响见表2、图1。由表2可知,高温、高湿或高光下贮藏5、10 d后,与第0 d相比,绿茶的水分含量呈显著增加趋势(P<0.05),尤其高湿条件增幅最显著,由初始2.94%上升至11.09%和12.27%,分别增加2.7倍和3.2倍。茶多酚含量整体呈下降趋势(P<0.05),但在高湿处理10 d时,茶多酚含量出现回升达20.35%,与第0 d的20.14%含量基本持平,这可能由于在含水量增加的情况下,茶多酚氧化中间产物聚合的速度比氧化速度慢,使可溶性茶多酚含量呈回升趋势[7]。高温、高湿或高光下贮藏5、10 d后,与第0 d相比,氨基酸含量、叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量均显著下降(P<0.05),其中高温处理第5 d时,叶绿素a和叶绿素b的转化率分别为11.04%、42.23%,处理10 d时,叶绿素a和叶绿素b的转化率分别为17.36%、60.45%。这表明,绿茶贮藏过程中叶绿素b较叶绿素a更容易发生氧化降解。高湿或高光下贮藏5、10 d,与第0 d相比,酚氨比显著增加。可溶性糖含量显著下降(P<0.05)。咖啡碱含量变化平缓。

表2 环境因子对绿茶主要品质成分的影响Table 2 Effect of environmental factors on chemical components of flat green tea

儿茶素是构成绿茶滋味的主要化学成分。由图1可知,高温、高湿或高光下贮藏5、10 d后,与第0 d比,EGC、EGCG、ECG和儿茶素总量均显著下降(P<0.05),而EC、C含量无显著性差异(P>0.05)。这与已有研究茶叶贮藏过程茶多酚,特别是儿茶素物质的氧化、降解十分明显结果类似[29]。

图1 贮藏环境因子对扁形绿茶儿茶素含量的影响Fig.1 Effect of environmental factorson content of catechin of flat green tea 注:“A、B、C”分别代表高温、高湿、高光处理5 d；“D、E、F”分别代表高温、高湿、高光处理10 d；相同指标不同小写字母代表差异显著,P<0.05。

2.1.2 环境因子对扁形绿茶感官品质特性的影响 按照GB/T 23776-2018《茶叶感官审评方法》标准,对高温、高湿或高光下贮藏5、10 d扁形绿茶进行感官审评,结果见图2。由图2可知,在高温、高湿或高光下贮藏5、10 d后,绿茶外形、汤色、香气、滋味和叶底感官品质上均有不同程度下降。高温贮藏5、10 d,感官评分分别为77.8和72.3分,比第0 d(87.5分)分别下降11.09%、17.37%。高湿贮藏5、10 d,感官评分分别为81.1和77.3分,比第0 d分别下降7.31%、11.66%。高光贮藏5、10 d,感官评分分别为84.1和82.8分,比第0 d分别下降3.89%、5.37%。整体上,外形干茶主要表现为色泽由黄绿转为黄稍褐、稍暗,条索稍松,汤色上由黄绿明亮转为黄、橙黄,滋味上由醇浓微苦转为欠醇、苦显、陈味,香气上由嫩香转为失风、陈气,叶底色泽由黄绿尚亮转为黄尚亮。

图2 环境因子对绿茶感官品质的影响(分)Fig.2 Effect of environmental factorson sensory quality of flat green tea(score)注:A代表高温条件,B代表高湿条件,C代表高光条件。

2.2 环境因子对扁形绿茶品质影响的相关性分析

采用SPSS相关性分析环境因子对绿茶品质影响,结果见表3。由表3可知,扁形绿茶贮藏中感官评分与儿茶素总量、叶绿素b和叶绿素总量呈极显著正相关(P<0.01),与叶绿素a呈显著正相关(P<0.05),说明儿茶素总量、叶绿素总量和叶绿素b与龙井绿茶的感官品质关系最为密切,其相关性分别为0.915、0.971、0.901(P<0.01)。采用SPSS进一步做回归分析,构建一元线性方程,将感官评分定义为自变量Y,儿茶素总量、叶绿素b和叶绿素总量定义为因变量X,根据线性回归分析得到方程:y=55.224+0.696x1+33.957x2+1.886x3(y为感官评分,x1为儿茶素总量,x2为叶绿素b,x3为叶绿素总量)。通过方程模型,可通过感官评分预测扁形绿茶贮藏中儿茶素总量、儿茶素总量b含量和叶绿素总量。

表3 环境因子对扁形绿茶品质影响的Pearson相关性分析Table 3 Pearson correlation analysis of effect of environmental factors on flat green tea quality

2.3 不同环境条件处理的扁形绿茶各指标PCA分析

采用SPSS进行主成分分析,共提取3个主成分,因前2个主成分可解释环境因子对绿茶品质成分总变异的83.115%,绘制分布图(图3)和载荷图(图4)。由图3可知,高湿处理(5、10 d)和高温处理(10 d)聚集在第1象限,高光处理(5、10 d)和原样聚集在第2象限。结合主成分载荷图可知(图4),第1象限主要为含量较高的水分、茶多酚、酚氨比,咖啡碱,对应为高湿(5、10 d)和高温处理(10 d)。第2象限主要为含量较高的EGCG、ECG、儿茶素总量、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量和可溶性糖含量,对应为高光处理(5、10 d)和对照,说明高光处理样品组别的品质成分保留量较好。

图3 环境因子对扁形绿茶品质影响的主成分分析Fig.3 Principal component analysis of effect ofenvironmental factors on flat green tea quality

图4 环境因子影响的扁形绿茶品质化学成分载荷矩阵图Fig.4 Load diagram analysis of effect ofenvironmental factors on flat green tea quality

2.4 加速试验对扁形绿茶品质特性影响及货架期预测

2.4.1 加速试验对扁形绿茶理化品质特性影响 采用热图(Heatmap)对加速条件处理扁形绿茶品质变化进行分析,结果见图5。由图5可知,30、40 ℃加速处理扁形绿茶3月、6月各聚为一类,其余聚为一类,其中30、40 ℃加速处理扁形绿茶1月聚为一类。30和40 ℃贮藏前期(0、1、2月)叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量和可溶性糖含量呈一定下降趋势,水分含量呈增加趋势,茶多酚、儿茶素等变化较小。3月后,叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量、氨基酸、茶多酚含量显著下降,但儿茶素总量、可溶性糖含量增加。6月后,除水分含量增加,其余理化指标均分解。

图5 加速条件处理扁形绿茶热图分析Fig.5 The heatmap analysis of effect of acceleratedshelf life test on flat green tea quality

2.4.2 加速试验对扁形绿茶感官品质特性影响 经感官审评,结果见图6。由图6可知,30和40 ℃加速条件下贮藏扁形绿茶,在外形、汤色、香气、滋味、叶底五项感官因子评分均呈下降趋势。30 ℃贮藏1、2、3、6月,感官总分分别为84.3、81.8、76.5、74.3分。与第0月比,感官总分分别下降3.66%、6.51%、12.57%、15.09%。40 ℃贮藏1、2、3、6月,感官总分分别为81.5、78.6、72.8、67.7分。与第0月比,感官总分分别下降6.86%、10.17%、16.80%、22.63%。30 ℃贮藏3月和40 ℃贮藏2月后,扁形绿茶陈化变质,主要为外形由黄绿转为绿黄灰,汤色绿黄略深,香气油腻味显,有陈气,滋味苦涩,叶底绿黄稍暗。

图6 加速条件对扁炒青绿茶感官品质的影响Fig.6 Effect of accelerated shelf life teston sensory quality of flat green tea注:a代表温度30 ℃;相对湿度60%±5%;b代表温度40 ℃;相对湿度60%±5%。

2.4.3 Q10 模型预测扁形绿茶货架期 结合理化和感官在加速条件下的变化,推测扁形绿茶30 ℃试验货架期约为4个月,40 ℃试验货架期约为2个月,根据ASLT 法预测扁形绿茶绿茶货架期,将40 ℃及30 ℃下所得货架期代入公式(1),可得Q10 为:

则4 ℃下扁形绿茶绿茶货架期为:

Qs(4 ℃)=Qs(T0)× Q10(T0-T)/10=2月×12=24月

则10 ℃下扁形绿茶绿茶货架期为:

Qs(10 ℃)=Qs(T0)× Q10(T0-T)/10=2月×8=16月

20 ℃下扁形绿茶绿茶货架期为:

Qs(20 ℃)=Qs(T0)× Q10(T0-T)/10=2月×4=8月

即4 ℃贮藏条件下,扁形绿茶绿茶理论货架期为24个月,10 ℃贮藏条件下,扁形绿茶绿茶理论货架期为16个月,20 ℃下扁形绿茶绿茶理论货架期为8个月。

3 结论

本研究针对环境因子中温度、湿度和光照对扁形绿茶贮藏品质特性的影响,以及采用ASLT试验预测其预包装保质期,以期为扁形绿茶贮藏条件的优化和科学指导消费者辨认绿茶品质提供理论依据和准则。结果表明环境因子扁形绿茶的贮藏品质保持具有差异性,其影响顺序为:温度>湿度>光照。通过Person相关性和线性回归方程获得扁形绿茶贮藏品质方程模型为y=55.224+0.696x1+33.957x2+1.886x3(y为感官评分,x1为儿茶素总量,x2为叶绿素b,x3为叶绿素总量)。ASLT试验表明,随着贮藏时间延长,扁形绿茶理化指标的含量和感官品质呈下降趋势,水分含量呈增加趋势,4 ℃贮藏条件下,扁形绿茶绿茶理论货架期为24个月。今后,采用电子鼻、电子舌手段将感官评价数字化,结合统计学分析手段与内含成分建立预测模型,把控茶叶品质劣变风险关键点,实现茶叶保质期的精准预测。