田雙紅,郭嘉鳳,張晨禹,王銘涵,朱 旗,沈程文

(湖南農業(yè)大學園藝園林學院,湖南農業(yè)大學茶學教育部重點實驗室,國家植物功能成分利用工程技術研究中心,湖南長沙 410128)

圖1 武夷巖茶原料處理方法Fig.1 Wuyi rock tea raw material processing method注:F表示未經處理直接按照茯磚茶工藝壓制的巖茯茶;ZF表示經高壓汽蒸渥堆處理的巖茯茶;FG表示添加微生物菌劑處理的巖茯茶;ZFG表示經高壓汽蒸渥堆和添加微生物菌劑處理的巖茯茶。

武夷巖茶產于福建省武夷山市,以香高馥郁、滋味醇厚的品質特征而聞名,自身獨特的品質與其生長的自然環(huán)境、茶樹品種以及精湛的加工工藝有關,極其講究“巖韻”,是烏龍茶中最具代表的一類[1-3]。武夷巖茶加工工藝有曬青、晾青、搖青、炒青、熱揉、初干、攤涼、再干、揀剔、焙火等工序,其中搖青是關鍵工序,焙火是加工特色[4]。武夷巖茶品類主要包括大紅袍、武夷水仙和武夷肉桂等。近年來,隨著茶產業(yè)結構不斷調整和旅游產業(yè)的蓬勃發(fā)展,武夷巖茶的產業(yè)發(fā)展愈加迅猛,產業(yè)發(fā)展的快速增長,造成部分企業(yè)對新產品研發(fā)重視不夠,新產品推廣速度過慢[5-6]。

“發(fā)花”技術是形成茯磚茶品質的關鍵工序,其本質是優(yōu)勢菌-冠突散囊菌,在特定的環(huán)境條件下生長發(fā)育,產生金黃色的閉囊殼,俗稱“金花”,與茯磚茶的品質風味息息相關[7-9]。長期飲用茯磚茶,可加速人體新陳代謝,延緩衰老,同時還能預防疾病[10-11]。而茯磚茶是以黑毛茶為原料,經過渥堆、汽蒸、壓制、發(fā)花、干燥等工藝加工而成[12]。渥堆是形成黑毛茶品質風味的關鍵工序,通過渥堆,使茶的內含成分通過微生物和胞外酶的共同作用發(fā)生轉化,從而塑造黑毛茶獨特的品質風味[13]。目前,武夷巖茶在品質成分、做青和焙火工藝方面的研究較多[14-16],對武夷巖茶進行“發(fā)花”處理,研究其品質風味變化未見報道。

本研究通過高壓汽蒸渥堆、添加微生物菌劑對武夷巖茶原料進行處理,按照茯磚茶工藝壓制成巖茯茶,經感官審評和內含成分測定分析,探究其品質風味的變化,旨在結合武夷巖茶和茯磚茶各自的優(yōu)勢,開發(fā)既有武夷巖茶特點、又擁有保健作用的“巖茯茶”產品。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

武夷巖茶 福建武夷星茶業(yè)有限公司;冠突散囊菌、漢遜德巴利酵母菌 茯磚茶中提取、分離和鑒定后得到的菌株,儲存于-4 ℃冰箱中備用;福林酚、碳酸鈉(Na2CO3)、硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)、磷酸二氫鉀(KH2PO4)、磷酸氫二鈉(Na2HPO4·12H2O)、2%茚三酮、氯化亞錫(SnCl2·2H2O)、冰醋酸、甲醇、N-N-二甲基甲酰胺 國藥集團;乙腈 美國TEDIA公司;水 超純水。

PB303N型萬分之一分析天平 梅特勒-托利多國際貿易(上海)有限公司;LDP-350型高效多功能粉碎機 浙江永康市紅太陽機電有限公司;UV-2550型紫外分光光度計 日本島津公司;Agilent-1260 Infinity高效液相色譜 安捷倫科技有限公司;DHG-9146A電熱恒溫鼓風干燥箱 蘇州威爾實驗用品有限公司;XTMD-7000型電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實驗設備有限公司;LG16-A高速爾離心機 北京雷勃爾離心機有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 巖茯茶加工處理 將武夷巖茶原料處理如圖1,用121 ℃蒸汽蒸15 s,然后進行渥堆,堆高約為1 m,寬度因單次茶葉的生產量而決定,渥堆時間為6 h,得到的茶樣為Ⅰ茶樣;不處理為Ⅱ茶樣。然后Ⅰ茶樣和Ⅱ茶樣各取一半,噴灑由冠突散囊菌的孢子懸浮液和漢遜德巴利酵母菌懸浮液按體積比為10∶1組成的微生物菌劑,添加劑量與茶葉干重比為1∶100 L/kg[17],再按照傳統(tǒng)茯茶工藝完成后續(xù)工序,I茶樣處理壓制完成后為ZFG,Ⅱ茶樣處理壓制完成后為FG;I茶樣未處理的與前述處理茶樣同時壓制完成后標記為ZF,Ⅱ茶樣未處理的與前述處理茶樣同時壓制完成后標記為F。經測定武夷巖茶原料、F、ZF、FG、ZFG巖茯茶的水分含量分別為8.60%、6.64%、6.89%、6.73%%、6.80%。

1.2.2 感官審評方法 參照GB/T 23776-2018方法進行感官審評[18]。

1.2.3 主要生化成分測定方法 茶多酚含量參照GB/T 8313-2018[19];游離氨基酸總量參照GB/T 8314-2013[20];可溶性糖含量采用蒽酮比色法[21];水浸出物含量參照GB/T 8305-2013[22];生物堿、兒茶素組分的測定方法參考譚婷等[23]、氨基酸組分測定方法參考龔雪等[24];水分含量測定參照GB 5009.3-2016[25]。

表1 原料及巖茯茶感官審評結果Table 1 Sensory evaluation results of raw material and Yanfu tea

注:表中“+”表示程度加深。

圖2 原料及巖茯茶外形、湯色、葉底Fig.2 The appearance,infusion color and infused leaf of raw material and Yanfu tea

1.3 數據分析

各指標數據均為三次重復的均值。運用IBM SPSS Statistic 24軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 巖茯茶感官審評結果分析

以武夷巖茶為毛茶原料,通過高壓汽蒸、壓制成巖茯茶。審評結果如表1所示,結合圖2分析可知,就外形而言,原料的條索較肥壯,色澤偏褐色,稍枯,這可能與武夷巖茶的焙火工藝有關[26];巖茯茶磚面平整,色澤相近,均表現為黃褐,F→ZF→FG→ZFG巖茯茶顏色逐漸加深;四種處理的巖茯茶中,除F巖茯茶磚內無“金花”外,ZF、FG、ZFG巖茯茶磚內均有“金花”,且ZFG巖茯茶“金花”大大多于ZF、FG巖茯茶“金花”的數量。湯色由原料→F→ZF→FG→ZFG巖茯茶逐漸加深。在香氣方面,F、ZF巖茯茶在香氣方面較大程度地保留了武夷巖茶的風格,FG、ZFG巖茯茶均表現出菌花香,且ZFG巖茯茶表現出的菌花香比FG巖茯茶菌花香更明顯。由原料→F→ZF→FG→ZFG巖茯茶,在滋味上越來越醇,品質更高。葉底顏色也由原料→F→ZF→FG→ZFG逐漸加深。通過感官審評發(fā)現,ZFG巖茯茶相對于其他三個處理加工的巖茯茶“金花”更茂盛,菌花香更明顯,滋味更醇,更符合大眾的習慣,品質更高。

表2 原料及巖茯茶主要內含成分(%)Table 2 Main ingredients of raw material and Yanfu tea(%)

注:同一指標不同小寫字母表示茶樣間差異顯著(P<0.05)。

2.2 原料及巖茯茶生化成分分析

2.2.1 主要生化成分分析 茶葉生化成分組成及其比例的差異將形成不同的品質特征,微生物的參與在茯磚茶加工過程中起著重要作用,使茯磚茶形成了特有的品質風格[27]。表2是武夷巖茶及四種處理巖茯茶的生化成分測定結果。

由表2可知,原料茶多酚、游離氨基酸和可溶性糖的含量高于處理組。就原料而言,茶多酚的含量最高為14.05%,F、ZF、FG、ZFG 4個巖茯茶的茶多酚含量均低于原料含量,分別為12.81%、12.60%、12.65%、11.55%,4個巖茯茶茶多酚含量與原料茶多酚含量均存在顯著差異(P<0.05)。巖茯茶游離氨基酸的含量均低于原料含量(1.83%),F、ZF、FG、ZFG 4個巖茯茶的游離氨基酸含量分別為1.79%、1.67%、1.71%、1.63%,F、ZF巖茯茶游離氨基酸含量與原料的游離氨基酸含量差異不顯著,而FG、ZFG巖茯茶與原料的游離氨基酸含量差異顯著(P<0.05)。原料的可溶性糖含量為8.98%,巖茯茶的可溶性糖含量表現為降低趨勢,其中F、ZF、FG、ZFG巖茯茶的可溶性糖含量分別為8.31%、8.16%、8.21%、8.07%,巖茯茶與原料及巖茯茶相互之間的可溶性糖含量均未表現出顯著差異。巖茯茶的水浸出物含量在34.79%～35.79%,均高于原料的含量34.26%,且無顯著差異。

表3 原料及巖茯茶生物堿、兒茶素含量(%)Table 3 Contents of alkaloids and catechins in raw material and Yanfu tea

注:同一指標不同小寫字母表示茶樣間差異顯著(P<0.05);EGC:表沒食子兒茶素;C:兒茶素;EC:表兒茶素;ECGC:表沒食子兒茶素沒食子酸酯;GCG:沒食子兒茶素沒食子酸酯;ECG:表兒茶素沒食子酸酯。

在4個巖茯茶中,F巖茯茶只與ZFG巖茯茶在茶多酚含量存在顯著差異(P<0.05),與其他巖茯茶的內含成分均未表現出明顯差異。

李適等[28]以黑毛茶為原料運用“發(fā)花”技術,研究“發(fā)花”前后主要品質成分的變化,結果發(fā)現“發(fā)花”后黃酮類物質、水溶性蛋白、多酚類物質、可溶性糖、氨基酸等水溶性物質有一定的下降,而水浸出物含量在“發(fā)花”前后較穩(wěn)定,其品質成分的變化趨勢與本研究的結果一致。在茯磚茶的“發(fā)花”過程中,冠突散囊菌以茶多酚和氨基酸作為生長發(fā)育的碳源及氮源,這是茶多酚、氨基酸通過處理形成巖茯茶,其含量減少的重要原因。在發(fā)花過程中,微生物需要消耗部分水浸出物,同時也會水解一些難溶的大分子化合物,兩者處于動態(tài)平衡中。

2.2.2 生物堿、兒茶素組分分析 茶葉中的生物堿及兒茶素等化學成分不僅構成了其獨特的風味,且具有一定保健作用[29]。茶葉中的生物堿主要包括咖啡堿、可可堿和茶堿等。兒茶素是茶葉中最重要的次生代謝產物之一,其組成的變化會影響茯茶的風味。從表3中可知,通過處理后的巖茯茶與原料相比,生物堿略有上升趨勢,而兒茶素類物質含量呈現出不同程度地降低。巖茯茶咖啡堿的含量相較于原料的咖啡堿含量略有上升,其中原料咖啡堿的含量為1.299%,F巖茯茶含量最高為1.401%,巖茯茶與原料之間及巖茯茶相互之間的差異均不顯著。兒茶素總量下降幅度較大,原料中兒茶素總量為13.210%,4個巖茯茶兒茶素總量分別下降了2.149%、1.960%、4.294%、4.447%,原料與4個巖茯茶均表現出顯著差異(P<0.05)。酯型兒茶素下降的趨勢大于非酯型兒茶素,這可能是由于酯型兒茶素的降解導致非酯型兒茶素上升。從表3中可以看出各組分變化為:原料的表沒食子兒茶素(EGC)含量為5.212%,處理后的巖茯茶除ZF巖茯茶(5.254%)略高于原料,其他EGC含量在4.053%～5.018%,均低于原料EGC含量,且原料與FG、ZFG巖茯茶差異顯著(P<0.05)。F、ZF、FG、ZFG巖茯茶兒茶素(C)的含量低于原料含量(0.447%),分別為0.389%、0.393%、0.331%、0.355%。原料的表兒茶素(EC)、表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)、沒食子兒茶素沒食子酸酯(GCG)、表兒茶素沒食子酸酯(ECG)的含量分別為0.245%、5.184%、1.474%、0.648%,均高于巖茯茶的含量EC(0.125%～0.184%)、EGCG(2.551%～4.216%)、GCG(0.895%～1.343%)、ECG(0.232%～0.466%)。其中,F、FG、ZFG巖茯茶EGCG的含量與原料EGCG的含量差異顯著(P<0.05)。

4個巖茯茶進行比較時發(fā)現,以F巖茯茶為對照,ZF巖茯茶與F巖茯茶之間在兒茶素組成上沒有差異;FG巖茯茶與F巖茯茶EGC、EGCG、兒茶素總量、非酯型兒茶素方面表現差異顯著(P<0.05);ZFG巖茯茶與與F巖茯茶在EGC、ECG、兒茶素總量、非酯型兒茶素方面均存在顯著差異(P<0.05)。

在巖茯茶加工過程中,咖啡堿含量的上升可能是在高溫高壓的環(huán)境中,氨基酸與一些含羰基的化合物如糖類結合,生成生物堿[30]。由于濕熱作用造成酯型兒茶素水解及少量兒茶素自動氧化,同時微生物胞外酶的催化,使兒茶素各組分被酶促氧化,從而導致兒茶素組分的含量大幅度下降[27,31]。

表4 原料及巖茯茶氨基酸組分含量(mg·g-1)Table 4 Amino acid component contents of raw material and Yanfu tea(mg·g-1)

注:同一指標不同小寫字母表示茶樣間差異顯著(P<0.05);Asp:天冬氨酸;Ser:絲氨酸;Glu:谷氨酸;Gly:甘氨酸;His:組氨酸;Arg:精氨酸;Thr:蘇氨酸;Ala:丙氨酸;Pro:脯氨酸;Theanine:茶氨酸;Cys:半胱氨酸;Tyr:酪氨酸;Val:纈氨酸;Met:蛋氨酸;Lys:賴氨酸;Ile:異亮氨酸;Ieu:亮氨酸;Phe:苯丙氨酸;圖3同。

2.2.2 氨基酸組分分析 氨基酸是茶葉鮮爽味的主要呈味物質,可為冠突散囊菌的繁殖、生長提供氮源,這是“發(fā)花”過程中氨基酸含量減少的原因之一[28]。原料及四種處理的巖茯茶氨基酸組分如表4所示。本研究發(fā)現所有樣本的半胱氨酸(Cys)含量均為痕量。處理組的谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Gly)、組氨酸(His)、脯氨酸(Pro)、茶氨酸(Theanine)、酪氨酸(Tyr)含量下降的程度較為劇烈。原料中的His含量為0.02 mg·g-1,在4個巖茯茶中均未檢測出His。巖茯茶Theanine的含量顯著低于原料的含量(P<0.05),原料中Theanine為66.26 mg·g-1,F、ZF、FG、ZFG巖茯茶Theanine含量分別下降38.62%、66.50%、35.83%、66.98%,F巖茯茶與其他三種巖茯茶均存在顯著差異(P<0.05)。F、ZF、FG、ZFG巖茯茶亮氨酸(Ieu)含量較原料(1.35 mg·g-1)相比分別降低了22.22%、31.11%、4.44%、42.96%,F巖茯茶與其他三種巖茯茶均存在顯著差異(P<0.05)。巖茯茶中主要氨基酸總量F、ZF、FG、ZFG分別下降了51.11%、48.35%、29.76%、56.53%。

表5 主成分分析總方差解釋Table 5 Total variance explained of principal component analysis

2.3 巖茯茶主要品質成分的主成分分析

主成分分析是分析變量之間的相互關系,將高維的樣本轉到低維的主成分空間中,提取幾個互不相關的信息來反映變量原始信息的一種統(tǒng)計方法,旨在使研究簡化,提高效率[32-33]。通過對4個巖茯茶的33個品質成分進行主成分分析,以特征值大于1為原則得到3個主成分(PC1～PC3),如表5及表6所示。3個主成分的累積貢獻率為100%,反映了變量的所有信息。第1主成分(PC1)的方差貢獻率為54.947%,貢獻較大的是EGC、非酯型兒茶素、兒茶素總量、Pro、酯型兒茶素、EC、EGCG、C,其載荷量均在0.857以上。PC1表明在巖茯茶加工過程中,相關性較高的兒茶素類品質成分是影響巖茯茶風味的主體成分。第2主成分(PC2)包括水浸出物、GCG、天冬氨酸(Asp)、Glu、纈氨酸(Val)、賴氨酸(Lys)、蛋氨酸(Met),方差貢獻率為31.557%。其中Asp、Glu、Val、Met對茶葉的鮮、甜具有一定的貢獻[34],因此,PC2表明武夷巖茶經過處理后,可在一定程度上改善苦澀味,使之變得鮮爽、醇和。第3主成分(PC3)的方差貢獻率為13.496%,主要對茶堿(Thp)、異亮氨酸(Ile)解釋較多,對應的特征向量分別為0.966、0.809,即在PC3的正向坐標軸上,PC3越大,Thp、Ile含量越大。

為進一步了解樣本品質成分之間的關系,通過對4個巖茯茶的33個品質成分主成分分析結果可知,PC1和PC2可以代表巖茯茶加工過程中總變異的86.504%,故由PC1和PC2繪制樣本品質成分分布的主成分得分圖,如圖3所示。

由表6和圖3可知,Pro、EGC、EC、C、EGCG、非酯型兒茶素、酯型兒茶素、兒茶素總量,與PC1表現為高度的正相關,其載荷量較大。由表6可知,非酯型兒茶素的貢獻大于酯型兒茶素,通過武夷巖茶原料進行處理,導致酯型兒茶素向非酯型兒茶素轉化,有利于巖茯茶風味的形成,而PC2也是對巖茯茶滋味的貢獻。從主成分分析結果可知,原料經過“發(fā)花”處理可改善其滋味。

表6 主成分分析旋轉后的成分載荷矩陣Table 6 Rotated component matrix ofprincipal component analysis

圖3 巖茯茶主成分分析載荷圖Fig.3 PCA load diagram of volatile components in Yanfu tea

3 結論與討論

本研究通過感官審評和基本生化成分分析,結果表明巖茯茶的外形、湯色、香氣、滋味、葉底經4種處理均表現出一定差異,在內含成分上也有不同。4個巖茯茶在外形、湯色及葉底上顏色逐步加深,“金花”的數量在ZFG巖茯茶中最多,香氣的變化表現為在保留了巖茶特征花香的基礎上還顯菌花香,滋味上表現為更鮮爽。通過4種處理,茶多酚、游離氨基酸、可溶性糖的含量下降,咖啡堿、水浸出物的含量略有上升,與李適等[28]在研究冠突散囊菌在“發(fā)花”過程中對黑茶品質的影響的結果基本一致。有研究表明,在“發(fā)花”過程中,冠突散囊菌的代謝過程中會分泌酶類,使茶多酚轉化為茶色素類物質,其生長、繁殖會消耗大量的咖啡堿,并以氨基酸為氮源,茶多糖類物質為碳源,因此茶多酚、氨基酸、咖啡堿和可溶性糖類含量下降[9,35]。在4種處理中,F巖茯茶只與ZFG巖茯茶在茶多酚含量存在顯著差異,其他方面均沒有明顯差異,且ZFG巖茯茶茶多酚含量顯著降低,有利于減少巖茯茶的苦澀味,增強口感。利用HPLC法測定兒茶素和氨基酸組分,發(fā)現處理后的生物堿的含量增加,6種兒茶素組分下降,簡酯比增加,且FG、ZFG巖茯茶兒茶素總量顯著低于F巖茯茶。兒茶素是茶多酚中主體成分,酯型兒茶素向沒食子酸轉化,可以使茶湯的滋味變得醇和,從而降低苦澀味[36]。經處理后的巖茯茶,Glu、Gly、His、Pro、Theanine、Tyr含量下降的程度較為劇烈。曹聰等[37]在研究冠突散囊菌對茯磚茶發(fā)花過程中成分變化時發(fā)現,微生物的生長需要含氮化合物,這就會導致茯磚茶含氮量增加,且各種兒茶素組分減少。徐瑞瑞等[38]利用冠突散囊菌對綠茶茶湯進行發(fā)酵處理,研究其品質變化時發(fā)現茶多酚含量、兒茶素組分及氨基酸組分均降低。通過對比發(fā)現,武夷巖茶加工巖茯茶的品質成分變化與黑毛茶加工成茯磚茶的品質成分變化一致。通過對4個巖茯茶的33個品質成分進行主成分分析,得出3個主成分,對方差的總變異的解釋為100%,反映了變量的全部信息,通過分析發(fā)現,巖茶經過處理后可改善其滋味,使之變得更為醇和。

試驗表明武夷巖茶可作為原料加工成茯茶產品,但由于巖茶品質特征明顯,其巖韻的特征很“霸氣”,巖茶的存在會影響其他茶類品質特征。因此,巖茶原料一定要經過高壓汽蒸發(fā)酵,隨后要添加微生物菌劑,一是彌補巖茶沒有渥堆的工序,二是改善巖茶中微生物的菌群,才能加工成一種茯茶的新產品——巖茯茶,能兼顧巖茯兩茶的特點,即既保留了武夷巖茶的花香,巖韻的基本特性,又新增了茯磚茶的菌花香,滋味更醇、鮮爽;同時,在功效上,具備了“金花”的保健作用。這是一種工藝創(chuàng)新,能將巖茶加工成高品質的茯茶-巖茯茶。