陽景陽，羅蓮鳳，駱妍妃，陳遠(yuǎn)權(quán)，李子平，馮紅鈺，覃宏宇，韋錦堅(jiān)

(廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，廣西 崇左，532415)

茶葉干燥工序?yàn)榱箢惒韫灿校胀üし蚣t茶加工過程中采用的高溫干燥目的是終止酶活性停止發(fā)酵，該過程伴隨著芳香物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、生成與損失，氨基酸與糖類經(jīng)過美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生大量的吡咯類、呋喃類、吡嗪類化合物等物質(zhì)，從而形成烘干紅茶的香氣特征。真空冷凍干燥是將物料凍結(jié)到共晶溫度以下，在真空條件下通過升華去除物料中水分的方法，能很大程度保留物料中的生物活性物質(zhì)，且凍干后呈現(xiàn)多孔海綿狀結(jié)構(gòu)，入冷水后也能迅速恢復(fù)原形[1-2]。近年來，冷凍干燥技術(shù)在茶葉領(lǐng)域也逐漸興起，主要應(yīng)用于速溶茶粉、花茶、綠茶及烏龍茶的加工中，郭瑩等[3]通過對(duì)比風(fēng)味差異研究出了一種凍干鷓鴣茶粉，粉體無粘壁、起泡現(xiàn)象，復(fù)水后風(fēng)味接近原茶；黃艷等[4]研究表明冷凍干燥可完整保留茶花的外形和香氣(帶青氣)，相比較熱處理方式，真空冷凍干燥是保持茶樹花中表沒食子基兒茶素沒食子酸酯(epigallocatechin gallate，EGCG)等酯型兒茶素和表沒食子兒茶素(epigallocatechin, EGC)等非酯型兒茶素的最有效方法；劉秋彬等[5]、許振松等[6]通過對(duì)比不同干燥方式的烏龍茶后發(fā)現(xiàn)，凍干烏龍茶香氣馥郁清高，具備自然花果香，是一種獨(dú)特的烏龍茶風(fēng)格；胡紹德等[7]研究發(fā)現(xiàn)殺青后直接凍干的綠茶香氣最佳，清香且鮮爽。

香氣是評(píng)價(jià)茶葉品質(zhì)的關(guān)鍵因子之一，研究中常以某種香氣成分占總香氣物質(zhì)的含量(%)來作為判斷風(fēng)味的指標(biāo)，但大量研究[8-10]表明每種香氣成分的感官察覺閾值不一樣，香氣成分占比并不能直接表征風(fēng)味貢獻(xiàn)程度，所以依據(jù)氣味活度值(odor activity value, OAV)法作為判斷風(fēng)味的標(biāo)準(zhǔn)更為科學(xué)。該方法在食品領(lǐng)域較為常見[10-15]，在茶葉評(píng)價(jià)中也有少量運(yùn)用，張銘銘等[16]研究了3種典型栗香型綠茶的香氣活度值，篩選出己醛、1-辛烯-3-酮、β-紫羅蘭酮等12種關(guān)鍵香氣組分，并通過香氣重組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了結(jié)果可靠；尹鵬等[17]研究表明信陽紅茶氣味活度值>10的香氣成分為β-大馬烯酮、β-紫羅酮、香葉醇、癸醛、苯乙醛、反-氧化芳樟醇和壬醛, 對(duì)紅茶香氣貢獻(xiàn)較大。桂熱2號(hào)茶樹品種是從凌云群體種中通過系統(tǒng)選育法選育出的優(yōu)良品種，大葉種，葉片肥壯且茶毫特多，適合制作紅茶。冷凍干燥技術(shù)可有效保留紅茶原始風(fēng)味及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，提高茶葉品質(zhì)和貯存時(shí)間?；诖?，本試驗(yàn)結(jié)合感官評(píng)價(jià)法和OAV，對(duì)南亞熱帶茶樹大葉種桂熱2號(hào)開展紅茶冷凍干燥加工技術(shù)研究，找出桂熱2號(hào)冷凍干燥紅茶的最佳工藝條件，為其他凍干茶類的開發(fā)提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料取自廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所無公害茶園的桂熱2號(hào)茶樹鮮葉(晴天采摘，取一芽一葉)。試驗(yàn)區(qū)地處南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，位于北回歸線以南，北緯22 °左右，海拔100 m以上，全年平均溫度21.0～22.2 ℃，年無霜期約350 d，土壤pH值5.5～6.5。制茶試驗(yàn)于2018年4月在廣西南亞所茶葉加工研究中心進(jìn)行，冷凍干燥試驗(yàn)于廣西南亞所農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)中心進(jìn)行，內(nèi)含物檢測(cè)送樣中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

6CWD-6型茶葉萎凋槽，南寧市創(chuàng)宇茶葉機(jī)械有限公司；6CR-25型揉捻機(jī)，浙江武義增榮食品機(jī)械有限公司；YX-6CFJ-10B型全自動(dòng)紅茶發(fā)酵機(jī)，福建安溪永興茶葉機(jī)械廠；超低溫冰箱，青島海爾特種電器有限公司；ZDG-10真空冷凍干燥機(jī)，廣東永利機(jī)械設(shè)備有限公司；6CTH型烘干機(jī)，浙江上洋機(jī)械有限公司；FK-10A茶葉水分測(cè)定儀，廈門市弗布斯檢測(cè)設(shè)備有限公司；茶葉標(biāo)準(zhǔn)審評(píng)用具；固相微萃取(solid-phase microextration,SPME)手動(dòng)進(jìn)樣手柄、DVB/CAR/PDMS(dibinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane)固相微萃取頭(50/30 μm)，美國(guó)Supelco公司；7890A-5975C型氣相-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國(guó)Agilent公司；UITIMATE3000高效液相色譜儀，美國(guó)Thermo公司；CLEVERCHEM Anna全自動(dòng)間斷化學(xué)分析儀，德國(guó)DeChem-Tech公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 熱風(fēng)干燥處理

選擇無病蟲害桂熱2號(hào)鮮葉一芽一葉，薄攤于萎凋槽內(nèi)(溫度設(shè)置30 ℃，空氣濕度65%)萎凋10 h；采用空揉-輕揉-重揉-輕揉-空揉的順序，揉捻時(shí)間各10 min，細(xì)胞破損率達(dá)70%～80%，以捏揉略有茶汁擠出且黏手，松手后茶葉不散為宜；將揉捻葉投入發(fā)酵機(jī)內(nèi)(溫度設(shè)置30 ℃，空氣濕度90%)發(fā)酵4 h，中途翻動(dòng)3次；常溫理?xiàng)l溫度25 ℃，理?xiàng)l20 min，達(dá)到條索豎直為宜；理?xiàng)l葉取出備用。

將理?xiàng)l葉平攤至烘干架上，攤?cè)~厚度0.2～0.8 cm，放入烘干機(jī)內(nèi)，溫度65～75 ℃，烘干時(shí)間3 h，取出樣品設(shè)為HD1；再取HD1放入提香機(jī)溫度100 ℃，時(shí)間15 min，取出樣品設(shè)為HD2。

1.3.2 冷凍干燥處理

將理?xiàng)l葉放入超低溫冰箱預(yù)冷凍8 h凍實(shí)，取出放入真空冷凍干燥機(jī)，凍干處理見表1，凍干葉設(shè)為FL1-8，將凍干葉放入提香機(jī)中100 ℃提香15 min，取出樣品設(shè)為FD1-8。

表1 冷凍干燥試驗(yàn)Table 1 Freeze drying experiment

1.3.3 內(nèi)含物檢測(cè)

制備茶葉樣品和測(cè)定其干物質(zhì)含量的方法參照GB/T 8303—2013《茶 磨碎試樣的制備及其干物質(zhì)含量測(cè)定》進(jìn)行；水浸出物含量測(cè)定參照 GB/T 8305—2013《茶 水浸出物測(cè)定》進(jìn)行；茶多酚總量、咖啡堿、兒茶素組分測(cè)定參照 ISO 14502—1/2-2005《綠茶和紅茶的物質(zhì)特性測(cè)定》進(jìn)行；游離氨基酸總量檢測(cè)參照GB/T 8314—2013《茶游離氨基酸總量的測(cè)定》進(jìn)行。

1.3.4 SPME

采用SPME方法提取茶葉香氣物質(zhì)，根據(jù)GB/T 8303—2013《茶磨碎試樣的制備及其干物質(zhì)含量測(cè)定》中的緊壓茶試樣制備法，取出粉末茶樣，混勻、磨碎，然后稱取1 g茶樣放入萃取瓶中，萃取溫度120 ℃，保溫20 min，吸附時(shí)間3 min。

1.3.5 GC-MS條件

色譜條件：Agilent色譜柱(60 m×250 μm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度270 ℃；升溫程序：40 ℃(保持5 min)，以15 ℃/min升溫至280 ℃(保持5 min)，以15 ℃/min升溫至305 ℃(保持5 min)；分流比10∶1，流速2.0 mL/min。質(zhì)譜條件：SCAN掃描范圍：29～550m/z。

1.4 數(shù)據(jù)獲取

由GC-MS分析得到的質(zhì)譜數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)在NIST標(biāo)準(zhǔn)譜庫的檢索，篩選匹配度>80的化合物成分，并依據(jù)相關(guān)資料對(duì)各峰加以確認(rèn)，排除柱流失等干擾化合物，鑒定樣品中的揮發(fā)性香氣成分，分析各組成分相對(duì)含量。感官審評(píng)參照GB/T 23776—2018《茶葉感官審評(píng)方法》，邀請(qǐng)5名具備專業(yè)資格的評(píng)茶員對(duì)茶樣進(jìn)行密碼審評(píng)。

1.5 氣味活度值評(píng)價(jià)

采用OAV[18]對(duì)各香氣成分的風(fēng)味貢獻(xiàn)度進(jìn)行評(píng)價(jià)，計(jì)算如公式(1)所示：

OAV=(C/T)/1 000

(1)

式中：C為香氣成分的百分含量；T為感覺閾值，單位mg/kg。

當(dāng)OAV>1時(shí)，定義為關(guān)鍵風(fēng)味成分，該香氣成分對(duì)總體風(fēng)味有直接影響；當(dāng)0.1

2 結(jié)果與分析

2.1 冷凍干燥條件對(duì)紅茶品質(zhì)的影響

茶樣感官審評(píng)結(jié)果見表2。FD1-8八個(gè)處理中，F(xiàn)D1、FD3、FD7茶葉含水率>7%，未滿足成品紅茶的基本要求，說明桂熱2號(hào)大葉紅茶凍干過程需至少10 h，其原因是紅茶理?xiàng)l葉未經(jīng)殺青失水，含水量較大，所以凍干耗時(shí)會(huì)比綠茶、烏龍茶長(zhǎng)。FD4、FD5、FD6在凍干組的茶樣感官審評(píng)綜合得分較高，且各項(xiàng)感官因子未見明顯差別，其外形較鮮活顯毫，湯色金黃明亮，香氣純正甜香稍帶青味，滋味醇和回甘鮮爽，葉底肥嫩紅明亮。FD4、FD5比FD6耗時(shí)短，F(xiàn)D4比FD5電力耗能少，綜合評(píng)價(jià)冷凍干燥工藝FD4為最優(yōu)。

表2 感官審評(píng)結(jié)果Table 2 The result of sensory quality evaluation

比較冷凍干燥(FD4)與熱風(fēng)干燥(HD1、HD2)處理的感官評(píng)價(jià)。熱風(fēng)干燥的香氣較冷凍干燥好，表現(xiàn)為濃甜的果香；FD4緊結(jié)程度較DH2低，但顏色更為鮮活。另外，F(xiàn)D4的葉形比HD1、HD2肥厚，手碾易成粉末狀。對(duì)茶葉投入26 ℃常溫水后的舒展時(shí)間進(jìn)行了比較，F(xiàn)D4進(jìn)入常溫水后很快能舒展開，3 min內(nèi)即可泡出茶汁，而HD1-2沖入常溫水后需要接近8 min才能泡出明顯茶汁，這是冷凍干燥使得紅茶呈現(xiàn)多孔的海綿結(jié)構(gòu)造成的。

2.2 干燥方式對(duì)香氣成分的影響

選取4組處理樣進(jìn)行香氣比較，F(xiàn)L4為冷凍干燥樣，F(xiàn)D4為冷凍干燥+提香樣，HD1為熱風(fēng)烘干樣，HD2為熱風(fēng)烘干+提香樣，除了干燥和提香方式不同，其他處理均相同。通過NIST標(biāo)準(zhǔn)譜庫對(duì)GC-MS檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行檢索，用峰面積歸一法對(duì)各組成分相對(duì)含量進(jìn)行確定，對(duì)匹配度SI<80的成分進(jìn)行剔除，結(jié)果見表3。茶樣共鑒定出37種香氣物質(zhì)，可鑒定峰面積占比為89.67%(FL4)、96.20%(FD4)、92.75%(HD1)、87.80%(HD2)。其中醇類物質(zhì)18種，占總峰面積的29.00%(FL4)、34.90%(FD4)、38.89%(HD1)、31.15%(HD2)，主要醇類物質(zhì)(平均峰面積>1%)為：甲醇、苯甲醇、芳樟醇、苯乙醇、橙花叔醇等;醛類物質(zhì)5種，占總峰面積的4.84%(FL4)、6.73%(FD4)、7.12%(HD1)、6.95%(HD2)，主要醛類物質(zhì)為：2-甲基丁醛、苯乙醛;酮類物質(zhì)2種;酯類物質(zhì)2種，主要為水楊酸甲酯;酸類物質(zhì)1種，冰醋酸;碳?xì)浠衔?種，占總峰的0.86%(FL4)、0.16%(FD4)、0.41%(HD1)、0.35%(HD2);其他類4種，占總峰的59.40%(FL4)、41.93%(FD4)、37.93%(HD1)、38.54%(HD2)，主要為二甲基硫和咖啡因。

表3 紅茶香氣成分及相對(duì)含量Table 3 Aroma compounds and relative content of black tea

2.3 OAV評(píng)價(jià)

香氣成分對(duì)整體香味的貢獻(xiàn)度主要取決于其含量和閾值，可由OAV進(jìn)行表征。4個(gè)茶樣香氣成分在水中的OAV值如表4所示。4種茶樣對(duì)整體風(fēng)味有影響的組分(OAV>0.1)較為相似，以醇類和醛類為主，關(guān)鍵風(fēng)味組分(OAV>1)中芳樟醇最為突出，芳樟醇具有濃青帶甜的木青氣息，構(gòu)成了茶葉香氣的骨架，F(xiàn)L4、FD4、HD1中芳樟醇的OAV值較高，分別達(dá)到6.20、6.02、6.09，這與感官審評(píng)中香氣稍帶有青味的特質(zhì)相吻合，HD2經(jīng)過了烘干+提香工藝，芳樟醇OAV值3.82為最低，表明長(zhǎng)時(shí)間高溫處理會(huì)使得芳樟醇?xì)馕痘疃戎迪陆担嗖輾鉁p退，總體香氣表現(xiàn)較好。竹尾中一等[22]將我國(guó)的紅茶按香氣特征分為3類，一類是芳樟醇占主導(dǎo)，如滇紅；一類是香葉醇占主導(dǎo)，如祁紅；一類是中間型。本研究的試制品種桂熱2號(hào)是從凌云群體種選育而來，親源上與云南(滇)大葉種相近，這與桂熱2號(hào)紅茶以芳樟醇為關(guān)鍵風(fēng)味產(chǎn)物的結(jié)果吻合。

表4 紅茶氣味活度值分析Table 4 Analysis of odor activity value of black tea

4個(gè)茶樣的修飾性風(fēng)味產(chǎn)物(0.1

2.4 冷凍干燥對(duì)茶葉內(nèi)含物的影響

3種干燥工藝的下的茶葉4種常規(guī)內(nèi)含物具體含量見表5。FD4水浸出物(44.13%)顯著高于HD1和DH2，因?yàn)榻?jīng)過冷凍干燥處理的紅茶內(nèi)外形成了海綿狀的多孔結(jié)構(gòu)，復(fù)水性強(qiáng)，通過沖泡易于將內(nèi)含物融入茶湯。FD4茶多酚含量(18.7%)顯著高于HD1和HD2，這證明了冷凍干燥工藝能最好地保留茶葉中的代謝產(chǎn)物，烘干處理雖然能通過高溫鈍化多酚氧化酶活性，但烘干處理的升溫過程會(huì)促進(jìn)部分茶多酚的氧化而使得茶多酚減少，而超低溫冷凍卻可以快速降低茶多酚的氧化速度，所以冷凍干燥處理的茶葉茶多酚含量顯著高于烘干處理。HD2咖啡堿含量(4.73%)顯著低于FD4和HD1，65 ℃烘干且100 ℃提香的綜合處理使得咖啡堿有了明顯的降低。3個(gè)干燥處理游離氨基酸總量無顯著差異，但具體氨基酸組成的差異情況還需要進(jìn)一步研究，如李赟等[24]研究表明，金萱紅茶粉經(jīng)冷凍干燥處理的γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)含量損失率(10.00%)比噴霧干燥處理的GABA損失率(21.48%)低，因此指出，冷凍干燥技術(shù)為適合紅茶粉的最佳干燥工藝。

表5 主要內(nèi)含物含量 單位：%

4個(gè)紅茶樣品兒茶素及其代謝產(chǎn)物含量見表6。茶樣所檢出的5種兒茶素中最高為表兒茶素沒食子酸酯，兒茶素總量FL4顯著大于FD4、HD1、HD2，而茶紅素HD1>HD2>FD4>FL4，沒食子酸總量HD2>HD1>FD4>FL4，說明冷凍干燥可以保留紅茶中的兒茶素，加溫使得兒茶素總量減少，在兒茶素的分解過程中生成了茶紅素及酚酸類化合產(chǎn)物沒食子酸。冷凍干燥處理(FL4)的EGCG、表兒茶素、ECG都顯著高于其他加熱處理組(FD4、HD1、HD2)，說明EGCG、表兒茶素和表兒茶素沒食子酸酯對(duì)熱比較敏感，65 ℃以上即可大量分解轉(zhuǎn)化。HD1的EGCG顯著低于FD4和HD2，說明100 ℃ 的提香可以加速EGCG的分解與轉(zhuǎn)化。綜上所述，冷凍干燥處理很大程度保留紅茶中的兒茶素，65 ℃加溫可使EGCG、表兒茶素、表兒茶素沒食子酸酯顯著降低，100 ℃提香可以使EGCG顯著降低，冷凍干燥是有效防止紅茶中兒茶素降解、轉(zhuǎn)化的途徑之一。馬夢(mèng)君等[25]所在實(shí)驗(yàn)室研究表明，可通過真空冷凍干燥工藝提高工夫紅茶的茶黃素含量和改善風(fēng)味；而劉素強(qiáng)等[26]研究表明紅茶在70 ℃ 烘焙100 ℃提香后茶黃素變化不顯著、TR含量顯著提升，與本研究的結(jié)果相似。

表6 兒茶素及其代謝產(chǎn)物含量 單位：%

3 結(jié)論

本研究茶樣共鑒定出37種香氣成分，以醇類和其他類占比較高，通過OAV法計(jì)算結(jié)果表明冷凍干燥紅茶的關(guān)鍵風(fēng)味產(chǎn)物為芳樟醇(濃青帶甜)，修飾性風(fēng)味產(chǎn)物有2-甲基丁醛、異丁醛、香葉醇、苯乙醛、二甲基硫、水楊酸甲酯，而烘干紅茶的關(guān)鍵風(fēng)味產(chǎn)物為芳樟醇、2-甲基丁醛(似麥芽發(fā)酵香韻)、異丁醛(淡糖香)，修飾性風(fēng)味產(chǎn)物有香葉醇、苯乙醛、二甲基硫、水楊酸甲酯，風(fēng)味產(chǎn)物的差異造成了紅茶香氣感官的區(qū)別。由于冷凍干燥紅茶未經(jīng)高溫處理，低沸點(diǎn)的揮發(fā)性物質(zhì)無法被揮發(fā)或轉(zhuǎn)化，感官上帶有較濃的青草氣息，而后期運(yùn)用100 ℃提香可以在保留紅茶外形和內(nèi)含物的基礎(chǔ)上有效降低青草氣息，產(chǎn)生甜果香風(fēng)味，香氣品質(zhì)有所提高，嗅覺上更接近于熱風(fēng)烘干紅茶。研究表明冷凍干燥技術(shù)可有效保留紅茶內(nèi)的水浸出物、茶多酚及兒茶素，且茶葉外形美觀，復(fù)水性強(qiáng)，容易沖泡出茶汁。綜合評(píng)價(jià)桂熱2號(hào)冷凍干燥紅茶的最佳干燥參數(shù)為：主凍干7 h真空度80 Pa，后凍干3 h真空度5 Pa，提香15 min溫度100 ℃。