胡善國,黃建琴,雷攀登,王 輝,楊 婷,周漢琛

(安徽省農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所,安徽黃山 245000)

紅茶是世界上最受歡迎的茶類之一,產(chǎn)量占全球茶葉總產(chǎn)量的78%[1-3],紅茶起源于中國,主產(chǎn)于安徽、福建、云南、江西、廣東等省區(qū),包括祁紅、閩紅、滇紅、寧紅和英德紅茶等。其中祁紅(祁門紅茶的簡稱)主要采用祁門櫧葉種茶樹鮮葉為原料,經(jīng)萎凋、揉捻、發(fā)酵和做形干燥等工序初精制而成;主產(chǎn)于安徽省祁門縣及毗鄰的石臺縣、東至縣、貴池市等地,是中國工夫茶中的珍品,它以“香高、味醇、形美、色艷”四絕馳名于世,深受大眾喜愛。

做形干燥是紅茶初制過程的最后一道工序,目前名優(yōu)祁紅的做形干燥方式主要是采用高溫做形干燥烘焙,將發(fā)酵好的茶胚迅速蒸發(fā)水分利用高溫迅速鈍化酶的活性,停止發(fā)酵;蒸發(fā)水分,縮小體積,固定外形,保持干度以防霉變;散發(fā)大部分低沸點青草味成分,激化并保留高沸點芳香物質(zhì),獲得紅茶特有的甜香[4],達到保持干度的過程。

不同的做形干燥處理對茶葉品質(zhì)有不同的影響。崔文銳等[5]探討了鍋炒、烘干和微波三種不同做形干燥方式對工夫紅茶品質(zhì)的影響。認為三種做形干燥方式中以炒干制造的工夫紅茶品質(zhì)最好,微波做形干燥的最差。張成[6]比較了不同含水量下烘焙提香處理對工夫紅茶樣品品質(zhì)變化的影響,通過感官評審發(fā)現(xiàn),樣品含水量在9.7%±0.3%時,最佳烘焙提香工藝參數(shù)為90 ℃烘焙提香處理6～7 h。任洪濤等[7]研究了云南紅茶加工過程中的香氣變化,結(jié)果表明,萎凋、發(fā)酵、干燥工序是影響紅茶香氣形成的關鍵工序。另外還有劉通訊等[8]分析了不同干燥溫度對普洱茶多酚類物質(zhì)和香氣成分的影響。

茶葉的香氣是反映茶葉品質(zhì)優(yōu)劣的一個重要因素,是茶葉所含芳香物質(zhì)不同比例和閾值的綜合體現(xiàn)[9]。目前,對紅茶香氣成分的研究,主要集中于不同產(chǎn)地[10]、不同品種[11]、不同季節(jié)[12]以及不同提取方式[13]等方面的比較研究。尚未見到不同做形干燥處理對祁紅香氣成分的比較研究。

因此,本實驗對比手工和機制做形干燥兩種工藝條件下,不同初始含水率的發(fā)酵樣、通過不同溫度的做形干燥處理,采用頂空微固相萃取(headspace solid-phase microextraction,HS-SPME)結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜(gas chromatog-raphy-mass spectrometry,GC-MS)分析獲得的14個樣品(其中包含2個對照樣)茶的香氣成分,探索不同做形干燥處理對祁紅香氣成分的影響,為祁紅生產(chǎn)工藝的提升提供了實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

茶鮮葉 采自祁門櫧葉種,采摘標準為一芽一葉初展;C10～C20正構(gòu)烷烴 百靈威科技有限公司;芳樟醇(濃度≥98%)標準品、香葉醇(濃度≥99%)標準品 上海阿拉丁試劑股份有限公司。

Agilent 7890-5975氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀、DB-5MS石英毛細管柱(30 m×250 μm×0.25 μm) 美國安捷倫公司;50/30 μm CAR/DVB/PDMS萃取頭(二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷)、萃取手柄 美國色譜科公司;250 mLSPME專用樣品瓶 天津奧特塞斯公司;FA2004A分析天平 上海津天電子儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品加工方法 將鮮葉按照5～10 cm均勻薄攤在萎凋簾上,自然萎凋18 h,溫度20～28 ℃,至含水率為60%;再按照輕重輕的方法進行揉捻,將萎凋葉裝滿揉捻機,不要壓實,依次輕柔30 min,重揉15 min,輕柔10 min,共計55 min,細胞破碎率80%～85%;然后將揉捻葉均勻、松散堆放于竹簍中,厚度20～25 cm,后覆蓋濕布,置于溫度28 ℃、濕度90%的發(fā)酵箱中發(fā)酵2.5 h;再進行初烘,初烘溫度為115 ℃,當初烘的茶葉含水率達到15%和20%時,分別進行取樣;最后將15%和20%兩種不同含水率的茶樣,分別在碧螺春烘干機和機制理條烘干機上,以3種不同的溫度進行烘干實驗。

1.2.2 實驗設計 以初始含水率、做形干燥方式和做形干燥溫度為自變量,采用2×2×3三因素隨機分組實驗設計,再以傳統(tǒng)手工烘干和機制烘干茶樣為對照(傳統(tǒng)烘干的工藝參數(shù)為含水率為25%,做形干燥溫度為110 ℃),共計14種樣品,具體實驗設計如表1。除去對照每個樣品重復實驗1次,所得樣品用粉碎機磨碎過80目篩,保存在-4 ℃條件下待測。表1中S、J表示2種烘干方式;A1、A2表示兩種不同初始含水率,分別為15%和20%;B1、B2、B3表示3種不同做形干燥溫度,分別是110、130、150 ℃。

表1 樣品設置Table 1 Sample setup

1.2.3 香氣提取條件 稱取3.0 g茶樣于250 mL萃取瓶中,加入15 mL沸水,立即將瓶口密封,然后將萃取頭(50/30 μm CAR/DVB/PDMS)插入萃取瓶中,在60 ℃水浴溫度下萃取60 min,萃取結(jié)束后將萃取頭插入氣相色譜進樣口解析附3 min[14]。

1.2.4 GC-MS條件 氣相色譜儀進樣口溫度為250 ℃,不分流進樣,載氣為高純氦氣,純度為99.99%;柱溫程序為40 ℃保持2 min,隨后以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,總的分析時間為56 min[15]。質(zhì)譜接口溫度為250 ℃,EI源溫度為230 ℃,電子能量70 Ev,質(zhì)量掃描范圍:35～400 amu[16]。

1.3 GC-MS數(shù)據(jù)分析

茶葉香氣經(jīng)GC-MS分析,各組分質(zhì)譜數(shù)據(jù)輸入計算機譜庫進行檢索匹配,對基峰、質(zhì)核比和相對峰度等方面進行分析,同時結(jié)合采用Kovats保留指數(shù)(Retention index,RI)公式計算各組分的RI值,通過與參考文獻數(shù)據(jù)比對進行定性[17-20]。采用面積歸一化法計算各香氣成分的相對百分含量,待測物質(zhì)的含量=待測物的峰面積/總峰面積。

2 結(jié)果與分析

2.1 手工做形干燥處理對祁紅茶香氣成分的影響

分析手工做形干燥處理的祁紅茶香氣成分,結(jié)果如表2所示。共檢測到香氣成分86種,醇類16種,醛類16種,酮類7種,酯類10種,烴類36種,苯環(huán)化合物1種。檢測到共同的香氣成分有32種。經(jīng)過不同初始含水率和溫度做形干燥處理的茶葉檢出的香氣成分數(shù)量和種類分布都存在著差異,保持低含水率(15%)不變時,隨著做形干燥溫度的升高,檢出的醇類、酯類香氣成分百分含量逐漸增加,在150 ℃組中含量最高,分別達56.32%、8.88%;醛類、烴類香氣成分逐漸減少,在110 ℃組中含量最高,分別為14.36%、8.06%,酮類先減后增,在150 ℃組中最高,達2.79%;保持高含水率(20%)不變時,隨著溫度的升高,醇類、醛類香氣成分沒有明顯變化趨勢,酮類香氣成分持續(xù)減少,最高出現(xiàn)在110 ℃組中,為1.23%,酯類先減后增,最高出現(xiàn)在150 ℃組中,達8.81%,烴類先減后增,最高出現(xiàn)在110 ℃組中,為8.63%。宛曉春認為加熱做形干燥使茶葉中內(nèi)含成分發(fā)生一系列的反應,溫度不同品質(zhì)成分的熱轉(zhuǎn)化也不同[21]。在6個做形干燥處理組中,檢測出香氣成分種類最高的是150 ℃做形干燥組(SA1B3),達70種,高出對照組(CK1)15種,當保持高含水率(20%)不變時,檢出的種類出現(xiàn)先減少后增加的趨勢,最低的是130 ℃做形干燥組(SA2B2),為47種,低于對照組。相反,醛類香氣成分在低含水率時保持減少,而高含水率時則先減后增。由圖1可以看出,不同處理組均以醇類、醛類、烴類、酯類、酮類為主要香氣成分。其平均百分含量由高到低依次為:52.62%、12.92%、7.88%、7.87%、1.33%。

2.2 機制做形干燥處理對祁紅茶香氣成分的影響

機制做形干燥處理祁紅茶香氣成分,結(jié)果見表2,共檢測出香氣成分89種,醇類21種,醛類14種,酮類8種,酯類9種,烴類36種,酸類1種。保持15%含水率不變時,隨著做形干燥溫度的遞增,醇類、醛類、酮類、酯類香氣成分相對百分含量均出現(xiàn)先減后增的變化,最高值分別為53.76%、10.53%、1.17%、10.91%,烷烴類香氣成分相對百分含量則先增后減,最高達10.13%;保持20%含水率不變時,隨著做形干燥溫度的增加,醛類香氣成分百分含量出現(xiàn)遞增的趨勢,最高值為10.82%,烴類香氣成分相對百分含量表現(xiàn)為先減后增,最高達7.37%。由圖1可知,醇類為主要香氣成分,其平均相對百分含量是52.86%,其次為醛類、酯類、烴類、酮類等,它們的平均相對百分含量分別為11.53%、10.04%、7.64%、1.18%。

圖1 不同做形干燥處理的名優(yōu)祁紅香氣組成Fig.1 Aroma composition of Keemun black tea dried at different temperatures and water cut

2.3 手工做形干燥處理和機制做形干燥處理對祁紅茶香氣成分的影響

比較手工和機制兩種做形干燥組各類香氣成分的相對百分含量,由表2、圖1可知,手工做形干燥組的醛類、酮類、烴類均高于機制做形干燥組,且分別高出10.76%、11.67%、3.09%,手工做形干燥組的酯類遠低于機制做形干燥組。在檢出香氣成分種類上,手工組檢出而機制組未檢出的有β-芳樟醇、3-甲基丁醛、戊醛、糠醛、2-庚烯醛、5-甲基-3-己烯-2-酮、反-丁酸-3-己烯酯、順-甲酸-3-己烯酯、D-檸檬烯、十五烯、3-乙基-1,4-己二烯、3,4-二甲基-2,4,6-辛二烯、2,6-二叔丁基苯醌、1-甲基-2-異丙基苯。其中,β-芳樟醇是芳樟醇的異構(gòu)體,與3-甲基丁醛、反-丁酸-3-己烯酯、D-檸檬烯及3,4-二甲基-2,4,6-辛二烯一樣,都帶有木香或果香[22],糠醛是維生素C在熱、氧條件下降解生成的低分子醛類物質(zhì)[23];3-甲基丁醛可能與做形干燥過程Maillard反應和維生素C在熱、氧條件下的降解有關。機制組檢出手工組未檢出的有芳樟醇氧化物、α-杜松醇、乙硫醇、2,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇、3,7,11-三甲基1,6,10-十二碳三烯-3-醇、反-2-己烯醛、香茅醛、DL-丙氨酸等香氣物質(zhì)。其中芳樟醇氧化物、2,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇、3,7,11-三甲基1,6,10-十二碳三烯-3-醇、香茅醛等具有花香或甜香,DL-丙氨酸有甜味,是參與人體糖代謝的重要物質(zhì)。另外,可能是受熱方式不同,導致部分香氣物質(zhì)檢出的不同。兩組做形干燥處理檢出的共有香氣成分72種,這72種物質(zhì)基本上構(gòu)成了名優(yōu)祁紅的主要香氣成分,對祁紅特征性香氣起到重要的作用,其中香葉醇、橙花醇、芳樟醇及其氧化物、苯甲醇、苯乙醇、苯甲醛、正已醛、順-檸檬醛、反-檸檬醛、水楊酸甲酯、順-己酸-3-己烯酯等物質(zhì)在12組處理的香氣組分中含量均占絕對優(yōu)勢,是構(gòu)成祁紅特征性香氣成分的物質(zhì)基礎。不同做形干燥處理組中,香葉醇和橙花醇的相對百分含量之和變化區(qū)間在33.49%～44.46%,占據(jù)各組香氣成分相對百分含量的一半左右。橙花醇,有令人愉快的玫瑰和橙花的香氣,香氣較平和,微帶檸檬樣的果香,橙花醇是香葉醇的異構(gòu)體,其香氣比香葉醇柔和優(yōu)美,相對偏清,并帶有新鮮的清香和柑橘香[24]。在各組做形干燥處理中,部分香氣物質(zhì)含量比較穩(wěn)定,它們之間相對含量變化很小,主要是順-茉莉酮、δ-杜松烯。另外,在相同的初始含水率和做形干燥溫度條件下,手工處理的茶葉具有明顯的烘香味、焦香味,這是因為高溫作用下,受熱方式不同,糖和氨基酸發(fā)生Maillard反應產(chǎn)生焦糖香氣物質(zhì),主要香氣成分中具有焦香味的苯甲醛,其平均相對百分含量高出機制組16.92%。

表2 不同做形干燥處理祁紅茶香氣成分及含量Table 2 Relative content of volatile aroma components in Keemun black tea dried at different treatment

續(xù)表

3 結(jié)論

不同做形干燥處理對祁紅茶香氣成分百分含量有明顯影響。在手工做形干燥組中,保持兩種含水率不變時,隨著做形干燥溫度的升高,檢出的香氣物質(zhì)中,除醇類、醛類香氣成分沒有明顯趨勢外,酯類、酮類和烴類物質(zhì)都有不同程度的變化;在高含水率時,隨著溫度的升高,在機制做形干燥組中,在兩種不同的含水率中,隨著做形干燥溫度的遞增,檢出的醇、醛、酯、酮、烴類均有不同程度的變化。比較手工做形干燥組和機制做形干燥組各類香氣成分平均相對百分含量,發(fā)現(xiàn)前者醛類、酮類、烴類均高于后者,分別高出10.76%、11.67%、3.09%。另外,部分香氣物質(zhì)相對含量比較穩(wěn)定,處理之間變化很小,主要是順-茉莉酮、δ-杜松烯,形成這一結(jié)果的原因尚待進一步研究。

不同做形干燥處理對祁紅茶香氣成分種類有一定影響。手工組檢出而機制組未檢出的有β-芳樟醇、3-甲基丁醛、戊醛、糠醛、2-庚烯醛、5-甲基-3-己烯-2-酮、反-丁酸-3-己烯酯、順-甲酸-3-己烯酯、D-檸檬烯、十五烯、3-乙基-1,4-己二烯、3,4-二甲基-2,4,6-辛二烯、2,6-二叔丁基苯醌、1-甲基-2-異丙基苯,且檢出的氣體多為木香或果香型香氣;相反,僅在機制組檢出的有芳樟醇氧化物、α-杜松醇、乙硫醇、2,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-醇、3,7,11-三甲基1,6,10-十二碳三烯-3-醇、反-2-己烯醛、香茅醛、苯丙酮、順-香葉基丙酮、甲位紫羅蘭酮、十六酸甲酯、鄰苯二甲酸二丁酯、α-雪松烯、表雙環(huán)倍半水芹烯、反-β-法尼烯、苯乙烯、(4E,6Z)-2,6-二甲基辛-2,4,6-三烯、1,6-二甲基萘、DL-丙氨酸,且多為花香或甜香型氣體。此外,從各組檢出的香氣物質(zhì)組分來看,也有一定的差異,檢測出香氣組分最高的是150 ℃做形干燥組(SA1B3),達70種,高出對照組(CK1)15種,最低是SA2B2和JA2B1組,為47種?；衔锵鄬Ψ肿恿康拇笮ο銡獬煞謾z測也有一定影響,相對分子量較大的化合物保留時間較長,且易被檢出[25]。

綜上所述,采用頂空微固相萃取聯(lián)合GC-MS技術,檢測紅茶香氣成分,共鑒定出105種組分,主要成分為醇、醛和酯等7類化合物,其中以醇類化合物種類最多,其次為醛和酯類化合物,它們對名優(yōu)祁紅香氣都有著一定的貢獻。而不同做形干燥處理檢測出的香氣成分種類和含量都略有不同,表明不同做形干燥處理對祁紅茶香氣成分具有一定影響,且最優(yōu)做形干燥方式為手工做形干燥、含水率15%、做形干燥溫度150 ℃。

[1]呂世懂,吳遠雙,王晨,等.云南曬青紅茶與烘青紅茶香氣成分對比[J].食品科學,2016,37(14):62-67.

[2]Kumazawa K,Masudah.Change in the flavor of blacktea drink duringheatprocessing[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2001,49(7):3304-3309.

[3]Stodt U W,Blauth N,Niemann S,et al. Investigation of processes in black tea manufacture through model fermentation(oxidation)experiments[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2014,62(31):7854-7861.

[4]劉素強,楊娟,袁林穎,等.烘焙提香條件對紅茶感官品質(zhì)及主要生化成分的影響[J].食品安全質(zhì)量檢測學報,2015,6(4):1301-1306.

[5]崔文銳,楊緒旺.三種做形干燥方式對工夫紅茶品質(zhì)的影晌[J].福建茶葉,2005(2):9-10.

[6]張成.烘焙提香處理對紅茶品質(zhì)的影響及預測模型的建立[D].重慶:西南大學,2015.

[7]任洪濤,周斌,方林江,等.云南紅茶加工過程中香氣成分的變化[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2013,39(3):187-191.

[8]劉通訊,譚夢珠.不同做形干燥溫度對普洱茶多酚類物質(zhì)和香氣成分的影響[J].現(xiàn)代食品科技,2015,31(4):264-271,143.

[9]Lü S,WU Y,ZHOU J,et al. The study of fingerprint characteristics of Dayi pu-erh tea using a fully automatic HS-SPME/GC-MS and combined chemometrics method[J]. Plo S One,2014,9(12):e116428.

[10]王倩,張立芹,葉能勝,等.基于HS-SPME/GC-MS與模式識別技術判別紅茶產(chǎn)地[J].首都師范大學學報：自然科學版,2011,32(6):42-47.

[11]羅學平,李麗霞,馬超龍,等.四川主栽茶樹品種紅茶香氣成分的SPME-GC-MS分析[J].食品科學,2016,37(16):173-178.

[12]賴幸菲,龐式,李裕南,等.不同季節(jié)翠玉品種茶葉香氣組分的GC-MS分析[J].現(xiàn)代食品科技,2014,30(12):287-293.

[13]周斌,任洪濤,秦太峰,等.不同提取方法在滇紅香氣成分分析中的比較研究[J].現(xiàn)代食品科技,2011,27(7):850-855.

[14]呂海鵬,鐘秋生,施江,等.普洱茶揮發(fā)性成分指紋圖譜研究[J].茶葉科學,2014,34(1):71-78.

[15]李建勛,杜麗平,王超,等.頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分析黑茶香氣成分[J].茶葉科學,2014,35(2):191-195.

[16]曾茜,曹光群,李明,等.頂空-固相微萃取/氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分析“無錫毫茶”中的香氣成分[J].分析測試學報,2014,33(10):1136-1141.

[17]QIAO Y,XIE B,ZHANG Y,et al. Characterization of aroma active compounds in fruit juice and peel oil of Jinchen sweet orange fruit(Citrussinensis(L.)Osbeck)by GC-MS and GC-O[J]. Molecules,2008,13(6):1333-1344.

[18]王秋霜,陳棟,許勇泉,等.中國名優(yōu)紅茶香氣成分的比較研究[J].中國食品學報,2013,13(1):195-200.

[19]Lü S D,Wu Y S,Zhou J S,et al.Analysis of aroma components of dark teas from five different production regions by fully automatic headspace solid-phase microextraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry[J]. Journal of Chemical and Pharmaceutical Research,2014,6(1):246-253.

[20]劉春麗,郭雯飛.武夷山地區(qū)新紅茶香氣分析[J].浙江大學學報：理學版,2014(41):58-62.

[21]宛曉春.紅、綠茶做形干燥過程的熱化學變化[J].茶葉科學,1988,8(2):47-52.

[22]Arctander S. Perfume and flavor chemicals：Montclair,NJ,XP002336565[P]. 1969.

[23]黃梅麗,王俊卿.食品色香味化學[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2008.

[24]張正竹,宛曉春,施兆鵬,等.茶鮮葉中鍵合態(tài)橙花醇的分離與初步鑒定[J].茶葉科學,2003(1):77-78,81.

[25]李曉英.不同做形干燥溫度對茶樹菇香氣成分的影響[J].重慶文理學院學報,2014,33(2):65-69.