红茶加工过程中稳定同位素变化研究

◎ 张豫青，李思敏，池福敏，李 梁

（西藏农牧学院 食品科学学院，西藏 林芝 860000）

茶是世界三大饮品之一[1]，茶叶中含有儿茶素、胆甾烯酮、咖啡碱、肌醇、叶酸和泛酸等多种物质，不仅可以提高免疫力以抵抗病毒，还可以预防疾病[2]。在世界茶产品中，红茶是主流的消费产品，我国红茶远销蒙古、俄罗斯等国，曾在中俄万里茶路上扮演过重要角色，如今仍活跃在“一带一路”沿线国家和地区。随着人们对红茶需求的不断增加，红茶的品质越来越受到重视[3]。目前，茶叶市场存在以次充好的现象，由于靠人的主观判断茶叶产地及其品质需要一定的知识储备，而绝大多数人不具备这种能力，所以分辨茶叶品质变得比较困难。

近年来，农产品产地真实性鉴别技术在产品保护方面得到广泛研究。稳定同位素技术是目前国内外应用于农产品产地真实性鉴别研究的技术手段之一。稳定同位素C、N、O、D的比率不会遭受人为改变，也不会被外源化学物质改变，稳定性极好，因此利用该技术对农产品的溯源，产地鉴别有一定的应用[4]。由于同位素的自然分馏效应原理，不同产地的样品因环境、气候、土壤的差别导致自然物质中元素的同位素丰度呈现出差异[5]，因此本研究以易贡红茶作为研究对象，通过探讨红茶发酵过程中C、N、O、D 4种稳定同位素比率及含量变化，分析加工对稳定同位素的影响，以期为稳定同位素技术在农产品产地真实性鉴别技术提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

红茶，来源于西藏易贡茶场。

1.2 仪器设备

中药材粉碎机LD-2000A型（盛大机械有限责任公司）；真空干燥箱（上海跃进医疗器械有限公司）；振荡筛（浙江正泰电器股份有限公司）；FlashEA1112型元素分析仪（ThermoFisher Scientific）；F-P400行星式球磨仪（湖南弗卡斯实验仪器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 茶叶样品

在茶厂生产期间，分别采集红茶关键加工过程中原叶、萎凋后、揉捻后、发酵后和干燥后的样品，每份样品重量80～100 g，每个阶段分别采集20份，装入采样袋中，用冰盒冷藏保存。

1.3.2 茶叶预处理

选取无腐败、外形完整的茶叶，于冷冻干燥下，直至干燥后用球磨仪研磨25 s。

1.3.3 样品检测方法

（1）稳定性碳、氮同位素检测。采用元素分析-同位素比率质谱法（IR-MS）红茶样品中的δ13C、δ15N值，称取0.5～1.0 mg红茶样品放入锡箔杯中并包裹严密，采用元素分析仪和稀释仪进行样品处理[6]，将包裹严密样品放入元素分析仪中进行转化纯净的CO2和N2最后经过稀释仪，质谱仪进行检测。①元素分析仪条件。载气He流量：100 mL·min-1；还原炉温度：650 ℃；燃烧炉温度：1 325 ℃；进样器氦气吹扫流量：100 mL·min-1[7]。②稀释仪条件。N2压力：100.0 Pa；CO2压力：60.0 Pa；He稀释压力：60.0 Pa。③质谱仪条件。用USGS（δ13CPDB=-16.00‰）标定钢瓶，用IAEAN1（δ15N air=0.4‰）标定N2钢瓶（标准：标定的钢瓶气）。

（2）稳定性氧、氢同位素检测。样品中的δD和δ18O值测定采用高温裂解-同位素比率质谱法[8]。在实验室室温下，将样品按顺序装入进样瓶，放入96孔酶联免疫板中，并盖上盖子平衡48 h后[9]，利用自动进样器将样品送入元素分析仪，高温裂解生成CO和H2（裂解温度：1 350 ℃；载气He流速：100 mL·min-1），经过稀释仪（He稀释压力：50 kPa；H2参考压力：50 kPa），最后进入质谱仪进行检测。

1.4 数据处理与分析

数据进行方差分析，多重比较分析、主成分分析采用SPSS软件，相关分析结合Excel软件。

2 结果与分析

2.1 加工过程中易贡红茶中稳定同位素C变化

由表1可以看出，在不同加工过程中易贡红茶中稳定同位素C经方差分析，不同加工过程中δ13C值不同（P＜0.001），并且进一步采用Duncan’s法多重比较发现，萎凋后、揉捻后和发酵后的δ13C无差异，其他加工过程间比较均有差异。而稳定同位素C含量不同加工过程中易贡红茶中无差异。

表1 红茶不同加工过程中C稳定同位素值表

2.2 加工过程中稳定同位素N变化

由表2可以看出，在不同加工过程中易贡红茶中导致易贡红茶中δ15N平均值由小到大依次为发酵后＜干燥后＜揉捻后＜萎凋后＜原叶。经方差分析，不同加工过程中δ15N有差异（P＜0.001），进一步采用Duncan’s法多重比较发现，揉捻后和干燥后无差异，其余加工过程间比较均有差异。

不同加工过程中易贡红茶中稳定同位素N含量结果如表2所示，稳定同位素N含量平均值由小到大依次为发酵后＜干燥后＜揉捻后＜原叶＜萎凋后。经方差分析，不同加工过程导致稳定同位素N含量有差异（P＜0.001），进一步采用Duncan’s法多重比较发现，原叶和揉捻后稳定同位素N含量无差异，发酵后和干燥后稳定同位素N含量无差异，其余加工过程间稳定同位素N含量比较均有差异。

表2 红茶不同加工过程中N稳定同位素值表

2.3 加工过程中稳定同位素O变化

由表3可以看出，在不同加工过程中易贡红茶中δ18O平均值由小到大依次为原叶＜萎凋后＜发酵后＜揉捻后＜干燥后。经方差分析，采用不同加工过程下δ18O有差异（P＜0.001），进一步采用Duncan’s法多重比较发现，干燥后δ18O高于另外4种加工过程，原叶与揉捻后和发酵后有差异，其余加工过程间无差异。不同加工过程下，易贡红茶中稳定同位素O含量有差异（P＜0.001），进一步采用Duncan’s法多重比较发现，发酵后、原叶、揉捻后、萎凋后稳定同位素O含量无差异，干燥后与发酵后、原叶、揉捻后、萎凋后均有差异。

表3 红茶以不同加工过程中O稳定同位素值表

2.4 加工过程中稳定同位素D变化

由表4可以看出，在不同加工过程下易贡红茶中δD平均值由小到大依次为干燥后＜发酵后＜原叶＜揉捻后＜萎凋后。经方差分析，采用不同加工过程δD有差异（P＜0.001），进一步采用Duncan’s法多重比较发现，干燥后δD低于另外4种加工过程，萎凋和发酵有差异，其余加式过程间无差异。不同加工过程下易贡红茶中稳定同位素D含量有差异（P＜0.001），进一步采用Duncan’s法多重比较发现，发酵后、原叶、揉捻后、萎凋后稳定同位素D含量无差异，干燥后与发酵后、原叶、揉捻后、萎凋后比较均有差异。

表4 红茶以不同加工过程中D稳定同位素值表

3 结论

稳定同位素技术可以为农产品产地真实性鉴别提供技术支持，产生同位素的自然分馏效应原理，是由于不同产地的样品因环境、气候、土壤的差别致使自然物质中元素的同位素丰度呈现出差异[5]。结果表明，萎凋后、揉捻后和发酵后的δ13C无差异，其余加工过程间比较均有差异，不同加工方式样品稳定同位素C含量无差异；样品中δ15N和稳定同位素N含量，揉捻和干燥无差异，其余加工过程间比较均有差异；不同加工过程下δ18O、δD均有差异，发酵后、原叶、揉捻后、萎凋后的稳定同位素O、D含量变化无差异，而干燥后与发酵后、原叶、揉捻后、萎凋后比较均有差异；本研究结果表明，加工过程和加工工艺虽然会影响同位素分馏，但是影响有限，红茶加工过程中依旧保留着相关的同位素信息。因此本研究利用不同方式加工红茶中的同位素变化可以为稳定同位素技术提供参考。