精制茶廠不同工序茶塵主要化學(xué)特性的比較研究

胡善國，蘇有健，雷攀登，羅毅

（安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，安徽黃山 245000）

茶塵屬植物性有機粉塵，產(chǎn)生于茶葉的生產(chǎn)、加工過程[1]。茶葉精制加工是茶葉加工工藝中重要的組成，加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生較高濃度的粉塵[2]。經(jīng)研究表明，茶塵和成品茶有相似的化學(xué)特性，富含茶多酚、咖啡堿、氨基酸和可溶性糖等生化成分。茶塵的生化指標(biāo)是茶塵綜合利用的先決條件，有報道指出茶塵是來源廣泛、價格低廉、可用于提取天然色素和抗氧化劑的原料，從茶灰中可提取茶黃素、茶紅素等色素[3-5]?，F(xiàn)階段對片茶、末茶及茶塵的研究主要集中在茶葉功能成分提取制備、新型食品開發(fā)等方面[6-8]，但對精制車間茶塵化學(xué)特性的研究和利用，尤其是針對各作業(yè)面粉塵特性差異的比較研究尚少見報道，一般僅對粉塵的其它特性或化學(xué)特性做簡單的研究[9-10]。本研究采用茶葉生化成分國標(biāo)檢測法對5道工藝粉塵和1個空白樣粉塵 （取自車間內(nèi)場地）的化學(xué)成分進行了比較，為精制車間茶塵原料的選擇及茶塵功能成分的提取提供依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與儀器

供試材料為祁門縣金東茶廠的精制車間內(nèi)、祁門縣境內(nèi)的 “祁門儲葉種”1芽2～3葉加工的、散落于精制加工作業(yè)面抖篩、分篩、撩篩、緊門和風(fēng)選等工藝設(shè)備及空白（車間內(nèi)場地）上的紅毛茶茶塵，樣品來源、設(shè)備性能參數(shù)與車間布置情況見表1，取樣時間為2014年8月9日。

主要儀器：GZX-9030MBE數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱（上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠），24 mm真空干燥器 (淄博市現(xiàn)代器材有限公司)，80目標(biāo)準(zhǔn)分樣篩 (浙江上虞市金鼎標(biāo)準(zhǔn)篩具廠)，UV-2550紫外分光光度計 (日本島津儀器有限公司)，BS124S電子分析天平(德國賽多利斯儀器公司)。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品處理方法

用6個自封袋收集抖篩、分篩、撩篩、緊門和風(fēng)選各工序所用的設(shè)備旁及精制車間內(nèi)場地的茶塵樣各100 g，105℃溫度條件下干燥8 h，取出后放置在干燥器內(nèi)自然冷卻，過80目篩，篩下物裝入自封袋密封保存。

1.2.2 生化成分分析

水分含量測定參照 (103±4)℃衡重法（GB/T 8304-2013），水浸出物測定采用全量法（GB/T 8305-2013），咖啡堿測定采用紫外分光光度法（GB/T 8312-2013），游離氨基酸總量測定采用茚三酮顯色法（GB/T 8314-2013），茶多酚測定采用GB/T 8313-2008方法，可溶性糖測定采用蒽酮比色法[11]，茶黃素和茶紅素測定采用系統(tǒng)分析法[11]，測定重復(fù)2次。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用變異系數(shù)法分析試驗數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)運算采用Excel 2003軟件處理。采用SPSS 17.0軟件進行試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理，通過ANOVA方式，采用Duncan's multiple range tests對不同處理之間的差異性在P＜0.05水平上進行分析。

2 各樣品主要生化成分的比較

2.1 水浸出物

茶塵是茶葉烘干后在精加工過程中逸出的茶毛灰，茶葉中可溶于水的部分總稱為水浸出物，水浸出物含量多少關(guān)系茶湯濃度的高低[12]。由表2、圖1 數(shù)據(jù)表明，水浸出物在整個精制作業(yè)過程中，呈現(xiàn)波浪型趨勢，最大值出現(xiàn)在樣品2，為30.11%，最小值出現(xiàn)在樣品5，為21.49%，均值為26.45%，變異系數(shù)中等，為12%，樣品3 和4 的測定值相近，這主要與工藝中所采用的撩篩和緊門設(shè)備有相似的振動頻率有關(guān)；同樣樣品5 在風(fēng)選機旁收集，由于風(fēng)選機的風(fēng)力作用，茶塵中有較多粉塵等雜質(zhì)夾雜其中，使水浸出物含量顯著降低；樣品6 取自車間內(nèi)場地，可能由于工作人員進出車間加上空氣流動，茶塵收集點距離各設(shè)備的遠近大致相當(dāng)，因此樣品6 的水浸出物含量接近均值。

2.2 茶多酚

茶多酚決定著茶湯強度，是表現(xiàn)茶湯爽口與刺激性的主要成分，也是茶葉功能成分提取制備重要物質(zhì)來源[13-14]。表2 和圖1 的檢測結(jié)果表明，樣品3、4 的茶多酚含量區(qū)別不大，均低于均值，樣品2＞樣品1＞樣品6＞樣品5，樣品5 含量最少，遠低于均值，6個樣品含量呈波浪形分布，變異系數(shù)較大，為17%，差異較顯著，且極大值出現(xiàn)在頭兩道工序，分析原因可能與茶葉的原料質(zhì)量和加工工藝有關(guān)，高檔紅茶所選用的原料一般為一芽一葉或一芽二葉，芽頭與葉內(nèi)含有較多的酚類物質(zhì)[15]，原料在精制加工的前兩道工序的機械力作用下，較多地擴散在前兩道工序周圍。因此，茶塵中茶多酚含量較高。

第一道工序抖篩工序中產(chǎn)生的茶塵茶多酚含量要小于第二道工序，這可能與抖篩機和圓篩機的工作原理有關(guān)。抖篩作業(yè)主要對茶葉粗細進行分級，抖篩機作上下與反復(fù)結(jié)合的運動，抖篩機上茶葉運動頻率高，但運動幅度少。分篩工序使用的是圓篩機，圓篩機是利用水平周圍運動方式，篩分茶葉長短、大小，茶坯在做圓周折線跳躍運動（實際上是做折線狀螺旋運動）。因此，此兩道工序中茶塵可能出現(xiàn)不同的組成，有待于進一步實驗分析。

圖1 各樣品生化成分含量的變異系數(shù)比較Fig.1 The coefficient of variation for each sample comparison of biochemical components

2.3 氨基酸

氨基酸是構(gòu)成茶湯鮮爽滋味的主要成分，氨基酸含量越高，茶葉品質(zhì)越好[16]。由表2 數(shù)據(jù)可知，6個樣品的氨基酸含量比較接近，最大值出現(xiàn)在樣品 4，均值為 3.28%，樣品1＜樣品 5＜樣品 3＜平均值，與均值差異不大，這一結(jié)果可能與茶葉在初制過程中，氨基酸含量下降比較明顯有關(guān)[16]，等到毛茶精制時，氨基酸含量變化空間有限。

2.4 咖啡堿

咖啡堿是茶葉重要滋味成分之一，味苦，有提神利尿功效[17]。由表2 與圖1可見，咖啡堿整體含量較高，接近成品茶的含量 (4.71%)，均值在2.98%，變異系數(shù)為17%。樣品2 咖啡堿含量最高，為 3.76%，樣品1 含量僅次于樣品2，達3.22%，樣品6 含量最少，為2.38%，樣品1～5 咖啡堿含量變化趨勢與多酚的含量變化相似。另外，樣品6 含量最低，可能與其距離工藝設(shè)備較遠、茶塵粒徑較小、以及來自室外大氣中的粉塵夾雜其中等因素有關(guān)。

2.5 可溶性糖

茶多糖是多糖的一種，屬植物多糖，具有多種生理功效，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域[18-19]。如表2所示，6個樣品之間的可溶糖含量差異顯著，最大值是最小值的近2倍，出現(xiàn)在精制工藝的頭尾工序，含量分別為2.60%、1.31%，含量隨著精制工藝的行進過程其下降趨勢明顯，這可能與茶多糖對熱穩(wěn)定性差，毛茶在每道工序的碰撞、擠壓等機械力的作用下，糖類物質(zhì)發(fā)生降解有關(guān)。

2.6 茶紅素、茶黃素

茶紅素與茶黃素是一類大分子量的酚性物質(zhì)，它是構(gòu)成紅茶湯色的主體成分，其含量及變化對茶葉品質(zhì)、人體保健功效起著至關(guān)重要的作用[20-21]。由表2可以看出，茶塵中的色素含量較高，樣品2 的茶紅素、茶黃素均最高，分別達4.05%、0.31%；樣品1 和樣品3、樣品4 的茶紅素含量相當(dāng)，且它們的茶黃素含量亦相似，且高于均值；樣品5 的茶紅素含量最低，為0.13%；樣品6 的茶紅素含量僅高于樣品5，為0.59%，且樣品5、6 均低于均值。茶黃素含量最低的是樣品6，為0.11%，其次是樣品5，為0.19%，數(shù)據(jù)分析結(jié)果說明前4 道工藝產(chǎn)生的茶塵色素含量較高，最后1 道工藝與車間場地樣的色素含量相似，均較低，其原因可能是頭4 道工藝采用的設(shè)備都是篩分機，機械原理大致相同，不同的是篩網(wǎng)面積、孔徑大小、篩床回轉(zhuǎn)速度以及曲軸偏心距等，其目的都是較前一道工序更進一步細分毛茶的長短、粗細，而第5 道工藝是風(fēng)選，在設(shè)備幾乎全封閉的狀態(tài)下，飄出來的茶塵量相對較少，且附著在茶胚上的粉塵也被吹出，造成茶塵的色素含量偏低。

3 小結(jié)與討論

茶葉中主要生化成分不僅決定著茶葉的色、香、味的形成，同時對人體具有營養(yǎng)、保健及藥理功效等。茶塵是一種混合粉塵，其母質(zhì)是毛茶原料，茶塵的主要生化成分與毛茶的組成成分十分相似。在毛茶精制加工工藝中，茶塵的化學(xué)特性變化與設(shè)備的機械性能、工藝參數(shù)及其空間布置直接相關(guān)。從實驗結(jié)果（變異系數(shù)）可知，6 道工藝的茶塵化學(xué)特性差異顯著，其變化為：茶紅素＞茶黃素＞可溶糖＞咖啡堿＞茶多酚＞含水率＞水浸出物＞氨基酸，說明工藝變化對茶紅素含量的影響最大，對氨基酸含量的影響最??；6個樣品的生化成分中，每個樣品的茶多酚、咖啡堿、氨基酸、可溶糖和色素含量總和存在較大差異，分別為：樣品2＞樣品1＞樣品4＞樣品3＞樣品6＞樣品5，表明分篩工序獲得的茶塵品質(zhì)最好，風(fēng)選工序獲得的茶塵品質(zhì)較差，原因是來自風(fēng)選機的風(fēng)力，加上該設(shè)備幾乎是全封閉的，導(dǎo)致吹出來的茶塵中粉塵含量多，因此沒有利用價值，可當(dāng)作粉塵來處理；從工藝設(shè)備及其參數(shù)來看，抖篩和緊門用的都是同一型號的抖篩機，比較它們所對應(yīng)樣品1 和樣品4 的各自生化成分含量，結(jié)果表明，除氨基酸含量和茶黃素含量外，其余均表現(xiàn)出樣品1 化學(xué)成分優(yōu)于樣品4；同樣，樣品2 與樣品1 相比較，除水浸出物含量差別不大，可溶性糖含量樣品2 不及樣品1外，其它指標(biāo)均表現(xiàn)樣品2 優(yōu)于樣品1，差異顯著，說明樣品生化成分含量受工序影響外，與設(shè)備參數(shù)中的振幅成正比。然而，分篩工序的品質(zhì)最好的原因是經(jīng)抖篩機后進行二次往復(fù)振動，使獲取的茶塵顆粒更小、茶多酚浸出較多的緣故，還是撩篩機較抖篩機在作業(yè)時逸出的茶塵更多導(dǎo)致，還有待分析。

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