烘焙工艺对饮料加工用绿茶品质的影响

黄膑樟 林晓蓉 陈忠正 张媛媛刘晓辉 罗龙新 李 斌

(1. 华南农业大学食品学院，广东 广州 510642；2. 深宝华城科技股份有限公司，广东 深圳 518115)

茶[Camelliasinensis(L.) O. Kuntze]起源于中国，已有数千年药用、饮用历史[1]，近年来，因其抗癌[2]、降血脂[3]等功能的揭示，被誉为“21世纪的健康饮料”[4]。以其水浸提液或茶粉等为原料制备而成的茶饮料，自20世纪70年代诞生起，以其方便、快捷的饮用方式，满足了生活节奏不断加快、健康追求不断提升的年青消费者的需求，市场规模不断扩大。2019年中国茶饮料行业市场规模约为787亿元[5]。据德国Statista公司预测，2021年，全球茶饮料产量将达4.50×107t，市场价值将达443亿美元[6]，展示了可观的市场前景。

然而，与现泡茶相比，目前茶饮料，尤其是绿茶饮料仍存在口感不佳、香气不足等问题[7]。为此，研究者们对绿茶饮料用茶的品种适制性[8]、初制工艺[9-11]、香型[12-13]等开展了相关研究。据报道，适当的烘焙处理可明显提高绿茶品质[14-15]，烘焙绿茶制成的茶饮料品质更佳[16]。茶叶烘焙常采用烘箱、木炭、提香机等烘焙方式，但不同烘焙方式及工艺对饮料用绿茶品质的影响暂未见报道。研究拟以绿茶饮料生产中常用的蒸青绿茶为材料，分别采用焙煎机和烘箱，研究这两种不同烘焙工艺对饮料用绿茶品质的影响，以期为提高绿茶饮料的香气、滋味等品质特性提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蒸青绿茶：鸠坑品种，2019年4月生产，深宝华城科技股份有限公司；

茶氨酸：纯度≥98%，美国Sigma公司；

无水葡萄糖、蒽酮：分析纯，北京普博欣生物科技有限公司；

水合茚三酮：分析纯，上海麦克林生化科技有限公司；

氯化亚锡、硫酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、硫酸亚铁、酒石酸钾钠：分析纯，广州化学试剂厂。

1.2 主要仪器设备

纯水机：Milli-Q Integral 3型，德国Merck-Millipore公司；

气相色谱—质谱联用仪：QP2010 Ultra型，日本Shimadzu公司；

紫外—可见分光光度计：2102C型，上海尤尼科有限公司；

恒温水浴锅：HH-2型，常州国华电器有限公司；

电热恒温鼓风烘箱：BGZ-140型，上海博迅医疗生物仪器股份有限公司；

焙煎机：SRC-01型，日本YAMAMASU公司；

电子分析天平：AL204型，瑞士Mettler Toledo公司。

1.3 方法

1.3.1 绿茶烘焙流程

100 g绿茶→喷洒超纯水→混匀→堆叠至约2 cm高→静置30 min，隔15 min翻面→焙煎机或烘箱烘焙→烘焙结束，自然冷却至室温→4 ℃贮藏，待评价

1.3.2 单因素试验设计 焙煎机与烘箱烘焙绿茶的单因素试验设计分别如表1和表2所示，焙煎机转速固定为15 r/min。

1.3.3 正交试验设计 在单因素试验基础上，采用L16(45)正交试验设计，进行焙煎机与烘箱烘焙绿茶的工艺优化。

表1 焙煎机烘焙绿茶的单因素试验设计

表2 烘箱烘焙绿茶的单因素试验设计

1.3.4 绿茶感官审评 采用柱形杯审评法[17]。由专业茶叶审评员根据感官审评评分表(表3)给出绿茶汤色、香气与滋味的评语与评分，百分制计分，汤色占10%，香气与滋味各占45%。

表3 感官审评评分表

1.3.5 绿茶理化成分含量测定

(1) 茶汤制备：称取4.8 g茶样(20～30目)，按m茶∶V水=1∶50 (g/mL)的比例加入80 ℃超纯水，并80 ℃水浴浸提30 min，隔15 min振摇1次。浸提结束后，用2层定量滤纸趁热减压抽滤，滤液冷却至室温后，定容至250 mL，备测。

(2) 水浸出物：根据文献[18]稍作修改。移取50 mL茶汤于已恒重的洁净玻璃蒸发皿，水浴蒸干，移入(103±2) ℃烘箱，重复烘至恒重(连续2次称重相差不超过0.002 g)。

(3) 茶多酚：酒石酸亚铁比色法[19]。

(4) 咖啡碱：根据文献[20]稍作修改。茶汤经PES滤膜(0.22 μm)过滤后采用Poroshell 120 Bonus-RP(4.6 mm×50 mm，2.7 μm)色谱柱进行分离，柱温30 ℃，进样量5 μL，流速0.8 mL/min，停止时间26 min，后运行4 min，检测波长280 nm。流动相A为0.05%三氟乙酸，流动相B为乙腈。梯度洗脱程序：0～8 min，流动相A由100%降至91%；8～17 min，流动相A由91%降至83%；17～26 min，流动相A由83%降至72%。

(5) 游离氨基酸：水合茚三酮比色法[21]。

(6) 可溶性糖：蒽酮硫酸比色法[22]。

(7) 挥发性组分：参照文献[23]。分析得到的挥发性组分经NIST 11S谱库检索鉴定，峰面积归一化法进行相对定量。

1.4 数据分析

数据显著性分析采用SPSS 22.0，组间显著性分析采用Fisher最小显著性差异法，上标小写字母不同表示组间差异显著(P<0.05)。采用Origin 9.0作图。

2 结果与分析

2.1 烘焙温度对绿茶品质的影响

由表4可知，未烘焙绿茶汤色黄绿、带青草气、滋味纯正鲜涩；经焙煎机或烘箱烘焙后，随烘焙温度升高，汤色不断加深，由黄绿逐渐变为浅黄或橙黄；青草气减弱，栗香、焙香逐渐显现，进而呈火香；滋味涩感减弱，逐渐变得醇和或醇厚；未烘焙绿茶感官总分最低，烘焙温度为140 ℃时，两种烘焙工艺绿茶的感官总分均最高，其中烘箱烘焙绿茶因汤色、滋味更优，总分更高。

由图1～2可知，绿茶烘焙过程中，随烘焙温度升高，除咖啡碱含量基本稳定外，其余理化成分含量整体呈降低趋势；140 ℃烘焙温度下感官品质最优的绿茶与未烘焙绿茶相比，水浸出物、茶多酚、游离氨基酸及可溶性糖含量，焙煎机烘焙绿茶分别降低了4.97%，7.99%，32.15%，15.10%，烘箱烘焙绿茶分别降低了6.40%，10.45%，31.26%，17.45%。

试验结果表明，烘焙可提高绿茶感官品质，但一定程度上降低了主要理化组分含量。

2.2 烘焙时间对绿茶品质的影响

由表5可知：随烘焙时间延长，绿茶汤色变深；青草气减弱，焙香渐浓；滋味鲜涩感降低，醇和或醇厚感增加，然而烘焙时间超过10 min(焙煎机)或5 h(烘箱)，火香味突出，感官品质下降。主要理化成分上(图3～4)，绿茶经焙煎机烘焙10 min及以上时，除茶多酚在小范围内波动外，其余组分基本趋于稳定；经烘箱烘焙5 h及以上时，其茶多酚、咖啡碱和可溶性糖含量趋于稳定。由此可见，焙煎机与烘箱烘焙绿茶的较适时间分别为10 min和5 h，其中烘箱烘焙绿茶汤色、滋味更优，感官总分更高，而焙煎机烘焙绿茶香气更佳、水浸出物和茶多酚含量更高。

2.3 添水量对绿茶品质的影响

由表6可知：两种烘焙工艺下的绿茶随添水量增加，汤色变浅，火香渐弱转变成焙香，滋味醇和或醇厚，综合各项得分，添水量为15%时，感官总分最高，且烘箱烘焙的绿茶感官品质更佳。随添水量增加主要理化成分含量总体呈减少趋势(图5～6)。当添水量为15%时，两种烘焙工艺绿茶的水浸出物、游离氨基酸含量较高，而茶多酚含量较低；烘箱烘焙绿茶的游离氨基酸含量高于焙煎机，而茶多酚含量低于焙煎机。

表4 两种烘焙工艺不同烘焙温度绿茶的感官审评结果

图1 焙煎机不同烘焙温度下绿茶的主要理化成分含量

图2 烘箱不同烘焙温度下绿茶的主要理化成分含量

表5 两种烘焙工艺不同烘焙时间绿茶的感官审评结果

图3 焙煎机不同烘焙时间下绿茶的主要理化成分含量

图4 烘箱不同烘焙时间下绿茶的主要理化成分含量

2.4 烘焙工艺对绿茶挥发性组分的影响

固定绿茶添水量15%，烘焙温度140 ℃，烘焙时间：焙煎机10 min、烘箱5 h，探究两种烘焙工艺对绿茶挥发性组分的影响。由图7可知：绿茶中的挥发性组分有醇、醛、酮、酯、含氮类等九大类，醇类、醛类和酮类可赋予绿茶清香、花香或果香，含氮类为烘焙香的主要物质来源。未烘焙绿茶以醇、醛、酮为主；烘焙后，醇类含量大幅度减少，减少量高达49.15%～67.47%，而醛、酯和含氮类含量增加，尤以含氮类增量最大，达111.79%～170.71%，同时，新形成杂氧类组分。两种烘焙工艺中，焙煎机烘焙绿茶醇类组分的减幅，以及醛、酮、烷烃、酯和杂氧类的增幅小于烘箱，但酸、含氮类组分的增幅大于烘箱。

表6 两种烘焙工艺不同添水量绿茶的感官审评结果

由表7可知：未烘焙绿茶含较多呈青草香或花香的组分，如1-辛烯-3-醇(阈值为1 μg/kg[24])、β-紫罗酮(阈值为0.007 μg/kg[24])和反式-氧化芳樟醇；烘焙后，这些组分含量明显降低、甚至消失，而呈肉桂香、甜香和脂肪香组分的含量增加，如乙酸桂酯、(E,E)-2,4-庚二烯醛等，从而使绿茶烘焙后，青草气减弱、果/焙香增加。同时，焙煎机烘焙绿茶的花香、焙香组分，如芳樟醇、2-乙基-6-甲基吡嗪等相对含量高于烘箱烘焙绿茶。

图5 焙煎机不同添水量下绿茶的主要理化成分含量

图6 烘箱不同添水量下绿茶的主要理化成分含量

图7 绿茶烘焙前后的挥发性组分种类及其相对含量

2.5 绿茶烘焙工艺优化试验结果

在单因素试验基础上，确定正交试验的因素及水平(见表8、9)。由表10可知，采用焙煎机和烘箱烘焙时，烘焙温度对绿茶感官评分影响最大，添水量次之，烘焙时间影响最小，说明无论采用哪种烘焙机具，控制好烘焙温度是保证绿茶品质的关键。其中，焙煎机烘焙的最优组合为A3B2C3，即烘焙温度140 ℃、烘焙10 min、添水量18%；烘箱烘焙的最优组合为A3B3C2，即烘焙温度140 ℃、烘焙5 h、添水量15%。经实验验证，焙煎机、烘箱烘焙最优条件下烘焙绿茶的感官审评总分分别为89.43分和92.86分(表11)，优于正交表中的组合。

表7 绿茶烘焙前后主要挥发性组分(≥1%)的香气特征†

表8 焙煎机烘焙绿茶L16(45)正交试验设计

表9 烘箱烘焙绿茶L16(45)正交试验设计

表10 L16(45)正交试验极差分析结果

表11 不同烘焙工艺验证实验结果对比

3 结论

研究对茶饮料加工用蒸青绿茶，采用焙煎机和烘箱两类烘焙设备，通过不同烘焙温度、烘焙时间、添水量工艺参数的单因素和正交试验，分析其对绿茶感官品质、主要理化成分和香气的影响，得出如下结论：

(1) 绿茶经烘焙处理后，可有效去除青草气，增强花香、焙香，降低涩感，滋味醇和或醇厚；烘焙过程中，水浸出物、茶多酚、游离氨基酸、可溶性糖等主要理化成分含量呈降低趋势，咖啡碱含量较稳定。

(2) 焙煎机烘焙绿茶的香气较浓郁，呈焙香的含氮类挥发性组分及主要理化成分含量较高；而烘箱烘焙绿茶的汤色、滋味较佳，感官总分更高。

(3) 未烘焙绿茶含较多青草香、花香的挥发性组分，如1-辛烯-3-醇(6.83%)、反式-氧化芳樟醇(2.06%)。烘焙后，这两类香气组分的含量明显减少、甚至消失，而呈木香、肉桂香、烘焙香的组分含量增加，其中呈木香、肉桂香的组分在烘箱烘焙绿茶中的检出量高于焙煎机烘焙绿茶，但后者呈焙香的组分检出量较高。

(4) 无论烘箱还是焙煎机，烘焙温度均是影响绿茶品质的主要因素。两种烘焙方式的最优工艺分别为：① 焙煎机：18%添水量、140 ℃烘焙10 min；② 烘箱：15%添水量、140 ℃烘焙5 h。

在此基础上，可进一步探究烘箱和焙煎机组合式烘焙，以发挥焙煎机短时、高香，烘箱花香清甜、滋味醇厚/醇和的优势，以提升茶饮料工业化生产用绿茶的品质，满足广大消费者的健康需求。