張 嬌,梁壯仙,張 拓,李宗瓊,朱靜靜,張鵬程,肖文軍,2,*
(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 茶學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,國家植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心,湖南 長沙 410128;2.湖南省植物功能成分利用協(xié)同創(chuàng)新中心,湖南 長沙 410128)
黃茶是我國六大茶類之一,其加工工藝主要為殺青、揉捻、悶黃、干燥。黃茶具有獨(dú)特的干茶黃、湯色黃、葉底黃的“三黃”品質(zhì)特征[1]。研究表明,黃茶中多酚類和甲基黃嘌呤類物質(zhì)含量豐富,其多酚含量高于烏龍茶、紅茶等,具有較強(qiáng)的抗氧化能力[2-3],同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)蒙頂黃茶和蒙頂黃芽對(duì)AGS和HT-29癌細(xì)胞的生長抑制率比龍井綠茶和云霧綠茶高出3%~25%[4],由此提示黃茶在理論上應(yīng)具有較好的市場(chǎng)消費(fèi)亮點(diǎn)。然而在整個(gè)茶葉行業(yè)中,相比于其他茶類,黃茶加工技術(shù)及產(chǎn)品升級(jí)緩慢,產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小。目前對(duì)黃茶加工技術(shù)方面的研究主要集中于悶黃等某一工藝技術(shù)環(huán)節(jié)對(duì)黃茶常規(guī)理化品質(zhì)或者某一類滋味或香氣品質(zhì)成分的影響[5-6],缺乏對(duì)黃茶加工過程中主要品質(zhì)成分動(dòng)態(tài)變化的系統(tǒng)研究。為此,本研究以茶樹品種碧香早夏季一芽一葉茶鮮葉為原料,按照傳統(tǒng)黃茶加工工藝對(duì)其進(jìn)行加工,并在鮮葉、攤放2 h、攤放4 h、攤放6 h、殺青結(jié)束、揉捻結(jié)束、悶黃4 h、悶黃8 h、悶黃12 h、初干結(jié)束、足干結(jié)束11 個(gè)具有代表性的工藝點(diǎn)取樣并進(jìn)行感官、滋味和香氣品質(zhì)成分分析,以探明黃茶加工過程中主要品質(zhì)成分的動(dòng)態(tài)變化,為黃茶加工工藝改進(jìn)及品質(zhì)改善提供參考。
茶樹品種碧香早的夏季一芽一葉茶鮮葉,采摘于湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)長安茶場(chǎng)實(shí)踐教學(xué)基地。
碳酸氫二鈉、碳酸二氫鉀、茚三酮、福林-酚試劑、甲醇、碳酸鈉、蒽酮試劑(均為分析純) 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;濃硫酸(80%,分析純) 株洲市星空化玻有限責(zé)任公司;沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品、谷氨酸、兒茶素類標(biāo)準(zhǔn)品 美國Sigma公司。
60型龍井鍋 寧波北侖電器開關(guān)廠;6CTH-6.0型茶葉提香機(jī) 浙江上洋機(jī)械有限公司;722E分光光度計(jì)上海光譜儀器有限公司;SHB-III抽濾裝置循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長城科工貿(mào)有限公司;e2695高效液相色譜儀、QP2010型氣相色譜-質(zhì)譜儀 日本島津公司。
1.3.1 黃茶加工工藝及其參數(shù)
加工工藝:鮮葉→攤放→殺青→揉捻→悶黃→干燥→成品;工藝參數(shù)以文獻(xiàn)[7]為基礎(chǔ)并結(jié)合預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及具體情況,采用表1工藝參數(shù)。
表1 黃茶加工工藝參數(shù)Table 1 Processing parameters for yellow tea
1.3.2 取樣工藝點(diǎn)及其處理
圖1 取樣工藝點(diǎn)Fig. 1 Sampling points during yellow tea processing
取樣工藝點(diǎn):按圖1工藝點(diǎn)進(jìn)行取樣。
樣品制備:采摘鮮葉共5 kg,按照1.3.1節(jié)工藝對(duì)鮮葉進(jìn)行加工,每個(gè)工藝點(diǎn)均勻取樣100 g,采用冷凍干燥的方法對(duì)茶樣進(jìn)行干燥,然后用密封袋密封,標(biāo)記編號(hào),保存于4 ℃冷柜中,備用。
1.3.3 樣品分析方法
茶樣感官審評(píng):參照GB/T 23776—2009《茶葉感官審評(píng)方法》進(jìn)行,評(píng)分法與評(píng)語法相結(jié)合,審評(píng)項(xiàng)目包括外形(25%)、香氣(25%)、湯色(10%)、滋味(30%)和葉底(10%),總分100 分,由于在加工過程中茶樣均未做形,故感官審評(píng)中干茶外形得分均以25 分計(jì)。
滋味品質(zhì)成分檢測(cè):水浸出物含量檢測(cè):參照GB/T 8305—2013《茶 水浸出物測(cè)定》進(jìn)行;游離氨基酸含量檢測(cè):參照GB/T 8314—2013《茶 游離氨基酸總量測(cè)定》進(jìn)行;茶多酚含量檢測(cè):參照GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測(cè)方法》進(jìn)行;可溶性糖含量檢測(cè):采用蒽酮硫酸法,參照文獻(xiàn)[8]進(jìn)行;茶黃素含量檢測(cè):采用系統(tǒng)比色法;黃酮含量檢測(cè):采用三氯化鋁比色法,參照文獻(xiàn)[9]進(jìn)行;兒茶素與咖啡堿含量檢測(cè):采用高效液相色譜法,參照文獻(xiàn)[10]進(jìn)行。
香氣品質(zhì)成分檢測(cè):采用同時(shí)蒸餾萃取技術(shù)結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜技術(shù)。同時(shí)蒸餾萃取法提取香氣揮發(fā)油:將茶樣25 g放入同時(shí)蒸餾萃取裝置的1 L圓底燒瓶中,加入沸蒸餾水1 L,用電熱套加熱。另一側(cè)的圓底燒瓶加入50 mL蒸餾純化過的乙醚,在50 ℃水浴條件下加熱。樣品開始微沸后且有回流液在冷凝管中流動(dòng)時(shí)開始計(jì)時(shí),45 min后移開電熱套。停止加熱后,將乙醚層轉(zhuǎn)入碘量瓶中,放冰箱中冷凍脫水,用氮?dú)獬ゴ蟛糠忠颐褜⒁颐讶軇饪s至1 mL,取得香氣揮發(fā)油。氣相色譜-質(zhì)譜分析:將香氣揮發(fā)油送檢,進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜分析,分析條件參照文獻(xiàn)[11]。其中由于樣品較多,本研究只對(duì)A、B3、G 3 個(gè)樣品進(jìn)行香氣品質(zhì)成分檢測(cè)。
數(shù)據(jù)均采用3 次重復(fù)實(shí)驗(yàn)的平均值,結(jié)果表示為±s,應(yīng)用SPSS 23.0軟件進(jìn)行顯著性分析(P<0.05,差異顯著),使用Origin軟件作圖。
如表2所示,在黃茶加工過程中,攤放與干燥工藝對(duì)加工黃茶的香氣品質(zhì)影響較大,隨著攤放時(shí)間的延長,青氣散失,逐漸產(chǎn)生清香,審評(píng)得分增加,這主要是由于茶鮮葉中的β-葡萄糖苷酶可使鍵合態(tài)糖苷轉(zhuǎn)為游離態(tài)糖苷,攤放時(shí)間的延長可以使該酶促反應(yīng)充分,形成更多的香氣品質(zhì)成分[12-13];干燥工藝可使黃茶香氣轉(zhuǎn)為清香帶甜香,這是由于干燥工序中的熱作用產(chǎn)生了許多揮發(fā)性香氣物質(zhì);湯色整體表現(xiàn)為由淺綠轉(zhuǎn)向?yàn)闇\黃亮,其中殺青和悶黃工藝對(duì)湯色的影響較為明顯,在殺青結(jié)束后,湯色轉(zhuǎn)變?yōu)闇\黃綠,繼而在悶黃12 h后轉(zhuǎn)變?yōu)闇\橙黃;悶黃工藝對(duì)滋味和葉底影響顯著,滋味品質(zhì)整體變化趨勢(shì)表現(xiàn)為由苦澀轉(zhuǎn)向醇厚,在悶黃結(jié)束后,黃茶滋味變得醇和,葉底則由黃綠逐漸向淺黃轉(zhuǎn)變,這與周繼榮等[19]研究發(fā)現(xiàn)黃茶濃醇鮮爽的獨(dú)特滋味主要是在悶黃過程中形成的結(jié)果一致。
表2 黃茶加工過程中感官品質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化Table 2 Dynamic changes of sensory quality during processing of yellow tea
2.2.1 多酚類化合物的動(dòng)態(tài)變化
表3 黃茶加工過程中茶多酚、兒茶素及茶黃素的動(dòng)態(tài)變化(n=3)Table 3 Dynamic changes of tea polyphenols, catechins and thea fl avins contents during processing of yellow tea (n=3)%
茶多酚是茶葉中多羥基酚類物質(zhì)及其衍生物的總稱,是一種天然抗氧化劑[14]。由表3可知,茶多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)在加工過程中逐漸下降,足干茶樣茶多酚含量相比于茶鮮葉下降幅度為30.12%,其中在攤放6 h結(jié)束到殺青結(jié)束階段的減少量最多,為3.50%,具有顯著性差異,此后降速減慢。悶黃4、8 h與12 h的茶樣,茶多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅分別降低了0.10%、0.87%以及0.14%。兒茶素總量在整個(gè)工藝流程當(dāng)中也有所降低,足干茶樣的兒茶素總量相比于茶鮮葉的下降幅度為24.08%,同時(shí)其組成成分的比例發(fā)生較大變化,造成簡(jiǎn)單兒茶素/酯型兒茶素比值在加工過程的波動(dòng)變化,該比值在悶黃4~12 h過程中由0.49上升至0.53。茶黃素是影響茶湯和葉底色澤的一類色素物質(zhì),其含量越高,湯色亮度越好,同時(shí)還具有爽口的滋味。從表3可以看出,茶黃素主要在悶黃過程中形成,其含量隨著悶黃時(shí)間的延長而增加,在悶黃12 h后質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.24%,而在隨后的干燥過程中,茶黃素又會(huì)略微減少。
2.2.2 水浸出物、氨基酸、可溶性糖、咖啡堿及黃酮類化合物的動(dòng)態(tài)變化
圖2 氨基酸、可溶性糖、咖啡堿及黃酮含量(A)和水浸出物含量、酚氨比值(B)動(dòng)態(tài)變化Fig. 2 Dynamic changes of amino acid, soluble sugar, caffeine and fl avonoid contents (A) and dynamic changes of water extract content and phenol/amino ratio (B)
氨基酸對(duì)茶葉的滋味和香氣都有著重要的影響,是構(gòu)成茶湯鮮爽滋味的基礎(chǔ),而優(yōu)質(zhì)黃茶大多都具有鮮爽滋味[15]。由圖2A可知,在黃茶加工過程中氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈先上升后降低趨勢(shì),其足干茶樣相對(duì)茶鮮葉含量有所增加,增幅為19.46%。在攤放過程中,氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)由攤放2 h茶樣的1.58%增長至攤放6 h茶樣的1.73%,說明其含量隨著攤放時(shí)間的延長而增加,與劉曉等[16]研究結(jié)果一致;在殺青結(jié)束后氨基酸含量達(dá)到了最大值(2.27%),相對(duì)茶鮮葉的增幅為52.35%,其含量顯著上升,這可能是因?yàn)樵诟邷貪駸岬臍⑶噙^程中,部分蛋白質(zhì)發(fā)生熱解反應(yīng),促使氨基酸含量增加[17];此后氨基酸含量緩慢下降,由悶黃4 h茶樣的2.07%降至足干茶樣的1.78%。酚氨比是衡量茶湯滋味,特別是鮮爽程度的主要指標(biāo)[18]。由圖2B可知,在黃茶加工過程中,酚氨比值在殺青結(jié)束后顯著降低,相對(duì)攤放6 h茶樣的降幅達(dá)35.10%,在后續(xù)工藝中比值略有上升,但差異不顯著;在悶黃過程中,從悶黃4~8 h茶樣,酚氨比值增幅僅為0.76%,而由悶黃8~12 h茶樣的比值上升幅度為2.89%。
黃茶加工過程中,水浸出物含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì),其足干茶樣相對(duì)茶鮮葉的降幅為10.97%。攤放6 h茶樣相較于茶鮮葉下降了4.78%,下降幅度為10.99%,在之后的殺青等工藝中,各個(gè)工序之間的變化量僅在0.10%~1.28%之間;黃酮類主要包括黃酮醇和黃酮兩類化合物,是茶葉水溶性黃色素的主體物質(zhì)。由圖2A可知,在黃茶加工過程中,黃酮含量相對(duì)較少,由茶鮮葉的1.37%降至足干茶樣的1.02%,降幅為25.55%,整體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì),在殺青結(jié)束后達(dá)到最大值1.53%,之后持續(xù)降低;可溶性糖是茶湯中“甜味”的主要成分,其含量在整個(gè)工藝中明顯減少,其足干茶樣含量相對(duì)茶鮮葉的降幅為61.34%。加工過程中悶黃12 h茶樣的可溶性糖含量相對(duì)于茶鮮葉的降幅達(dá)64.78%,而在干燥工序中,可溶性糖含量略微上升,由前人研究結(jié)果[19-20]可知,可能是因?yàn)閻烖S時(shí)間較短,造成悶黃過程中纖維素等大分子不可溶性糖類水解較少,而干燥過程溫度上升,促使部分多糖水解;咖啡堿是茶葉中的特征性成分,具有興奮神經(jīng)、抗癌等保健功能[21],其含量在攤放6 h有所上升,由鮮葉的2.53%增加到3.02%,而在后續(xù)的殺青、悶黃等工序中逐漸降低,加工過程中足干茶樣的咖啡堿含量相對(duì)茶鮮葉的降幅為33.20%。
如表4所示,黃茶香氣品質(zhì)成分主要由醇類、醛類、酮類、烯烴類、酯類、酚類等組成,茶鮮葉、攤放6 h茶樣、足干茶樣中的主要香氣品質(zhì)成分分別有23、20、20 種,3 個(gè)茶樣中均是醇類化合物相對(duì)含量最多。加工工序中足干茶樣的醇類、酮類、烯烴類、酯類化合物的相對(duì)含量相較于茶鮮葉分別減少了17.18%、5.51%、5.77%、2.10%,而醛類、酚類化合物的相對(duì)總含量則分別增加了35.35%、4.06%。茶鮮葉在攤放之后,醇類、醛類、酮類、酯類化合物相對(duì)含量與茶鮮葉相比分別增加了0.99%、10.97%、4.38%、0.64%,其中醇類化合物中的1-戊醇、1-戊烯-3-醇等相對(duì)含量增加,而青葉醇、橙花叔醇、苯甲醇相對(duì)含量減少,醛類化合物中的己醛、庚醛、壬醛以及酮類化合物β-紫羅酮等相對(duì)含量均有不同幅度的增加,烯烴類相對(duì)減少了5.13%,如杜松烯、α-衣蘭油烯等相對(duì)含量降低,使茶葉的青氣消失,產(chǎn)生清香;在足干結(jié)束后,醛類、酚類化合物相對(duì)含量與攤放6 h茶樣相比分別增加了24.38%、4.06%,而醇類、酮類、烯烴類、酯類相對(duì)含量減少了18.17%、9.89%、0.64%、2.74%,其中低沸點(diǎn)的香氣物質(zhì)如苯甲醇相對(duì)含量減少,而庚醛、正己醛等醛類化合物,氧化芳樟醇II等醇類化合物以及酚類化合物2,6-二叔丁基苯酚等相對(duì)含量明顯增加。成品茶中具有清香的庚醛相對(duì)含量由6.09%增加到30.94%,似玫瑰木的芳樟醇相對(duì)含量達(dá)10.75%,并且具有花香的壬醛、具甜橙果香的橙花叔醇等香氣化合物共同對(duì)黃茶特征性香氣的形成產(chǎn)生影響[22-23],使茶葉由鮮葉的青氣轉(zhuǎn)為成品茶的清香帶花香,這與感官審評(píng)結(jié)果吻合。
表4 黃茶加工過程中主要香氣品質(zhì)成分的動(dòng)態(tài)變化Table 4 Dynamic changes of main aroma quality components during processing of yellow tea
研究結(jié)果表明,在黃茶加工的攤放過程中,由于鮮葉不斷失水導(dǎo)致細(xì)胞液相對(duì)濃度提高,使蛋白質(zhì)水解酶活性增強(qiáng),進(jìn)而導(dǎo)致氨基酸含量隨著攤放時(shí)間的延長而增加,而水浸出物與可溶性糖含量的下降也主要出現(xiàn)在攤放過程中,其中水浸出物含量的下降是因?yàn)轷r葉本身的生命活動(dòng)不斷消耗有機(jī)物質(zhì)以及纖維素酶等酶活性較低,造成水浸出物含量不斷降低[24],而這三者均影響著茶湯滋味;在悶黃過程的濕熱條件下,多酚類物質(zhì)發(fā)生非酶性自動(dòng)氧化,使得具有苦澀滋味的酯型兒茶素發(fā)生降解而轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單兒茶素,并且產(chǎn)生了爽口的茶黃素,這是黃茶醇和鮮爽滋味形成的重要原因[25],其中茶黃素含量隨著悶黃時(shí)間的延長而增加。因此,黃茶滋味品質(zhì)主要受攤放和悶黃工序的影響,并且掌握好鮮葉攤放時(shí)間以及茶葉悶黃時(shí)間,可以有效提高黃茶滋味品質(zhì),本研究在悶黃時(shí)間為8 h時(shí),氨基酸、可溶性糖、水浸出物、茶黃素等物質(zhì)含量較高,滋味醇和較爽,黃茶滋味品質(zhì)相對(duì)較好。另一方面,黃茶香氣品質(zhì)受攤放、悶黃以及干燥工序影響較大,在攤放工藝中不飽和脂肪酸的過氧化與降解使得青葉醇等具有不愉快香氣的物質(zhì)逐漸減少,以及茶鮮葉中的鍵合態(tài)香氣前體轉(zhuǎn)化為游離態(tài)香氣成分[26];在殺青、干燥工藝的熱作用下,氨基酸可與糖類發(fā)生的Maillard反應(yīng)生成許多烘香型的糖氨化合物,同時(shí)游離氨基酸可與兒茶素發(fā)生的Strecker反應(yīng)產(chǎn)生許多揮發(fā)性醛[27-28];而在悶黃工藝的濕熱作用下,通過熱裂解反應(yīng)途徑生成的揮發(fā)性香氣化合物(醛類、烴類等)含量相對(duì)較多,故具有清香的庚醛、正己醛等香氣物質(zhì)含量明顯增多[29],這些香氣成分對(duì)黃茶香氣品質(zhì)的形成具有重要作用。同時(shí),在黃茶加工的悶黃工藝中,除濕熱作用外,還存在著酶活作用,許多微生物的產(chǎn)生以及變化與酶活性緊密相關(guān)[30],其微生物種類和數(shù)量以及酶活性的變化規(guī)律有待進(jìn)一步研究,以更全面地探明黃茶加工品質(zhì)形成機(jī)理,為黃茶加工工藝改進(jìn)及品質(zhì)改善提供科學(xué)依據(jù)。