烘焙對福建水仙烏龍茶中糖氨Maillard反應(yīng)的影響

（福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，福建福州350013）

福建水仙，又名武夷水仙，無性系，小喬木型，大葉類，適制烏龍茶、紅茶、綠茶、白茶，品質(zhì)優(yōu)異。制作烏龍茶茶色翠潤，條索肥壯，香高長似蘭花香，味醇厚，回味甘爽。1985年全國農(nóng)作物品種審定委員會認(rèn)定其為國家品種，編號GS13009-1985，現(xiàn)為福建的主栽茶樹品種之一。烘焙是烏龍茶制茶工藝的一道重要工序，掌握適當(dāng)?shù)暮姹杭夹g(shù)可彌補(bǔ)茶葉品質(zhì)的某些不足，掌握不當(dāng)則會降低品質(zhì)。相關(guān)學(xué)者研究了烘焙溫度、烘焙時間、攤?cè)~厚度、茶葉含水量及烘焙次數(shù)等對茶葉品質(zhì)的影響[1-11]。烘焙過程中茶葉內(nèi)部發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，美拉德反應(yīng)是最常見的一種。美拉德反應(yīng)是氨基化合物（如蛋白質(zhì)、肽、胺、氨和氨基酸）和羰基化合物（如還原糖、脂質(zhì)、醛、酮、多酚、抗壞血酸以及類固醇等）之間的一類復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，最終生成類黑精、還原酮及揮發(fā)性雜環(huán)化合物，這些物質(zhì)是食品色澤和風(fēng)味的主要來源，能起到抗氧化的作用[12-16]。目前烘焙對茶葉美拉德反應(yīng)影響的研究較少，主要集中于茶葉香氣的差異及“火候香”的形成研究[17-19]。本文擬研究福建水仙在不同烘焙溫度和烘焙時間下糖氨Maillard反應(yīng)的變化規(guī)律，以期為福建水仙的生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

烘焙原料：選用福建水仙品種鮮葉，在武夷山當(dāng)?shù)匕撮}北烏龍茶加工工藝加工，即鮮葉→萎凋→做青（綜合青機(jī)）→殺青→揉捻→干燥，毛茶經(jīng)色選后的毛凈茶作為烘焙原料，以毛凈茶為對照。

1.2 試驗試劑

氨基酸標(biāo)準(zhǔn)液[含有天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）、絲氨酸（Ser）、組氨酸（His）、甘氨酸（Gly）、蘇氨酸（Thr）、精氨酸（Arg）、丙氨酸（Ala）、酪氨酸（Tyr）、胱氨酸（Cys）、纈氨酸（Val）、蛋氨酸（Met）、苯丙氨酸（Phe）、異亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、賴氨酸（Lys）]：美國 Agilent公司；茶氨酸（99%）：瑞士 Adamas Reagent公司；γ-氨基丁酸（99%）、甲醇、乙腈（色譜級）：美國 sigmaaldrich公司；NaH2PO4、NaOH（分析純）：上海國藥集團(tuán)；超純水：福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉所實驗室自制。

1.3 主要儀器設(shè)備

1260型液相色譜系統(tǒng) [包括四元泵（G1311CVL）、標(biāo)準(zhǔn)自動進(jìn)樣器（G1329B）、柱溫箱（G1316A）和二極管陣列檢測器（G1315DVL）]：美國 Agilent公司；T6 新世紀(jì)紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；ACD-0502-U實驗室超純水系統(tǒng)：美國艾科浦國際有限公司；HWS-28電熱恒溫水浴鍋：上海恒科儀器有限公司。

1.4 方法

1.4.1 烘焙設(shè)計

試驗設(shè)溫度、時間2個因素，其中溫度設(shè)110、120、130、140、150℃；不同溫度設(shè)置不同時間，即 110℃設(shè)1、3、5、7、9、11、13 h；120 ℃設(shè) 1、3、5、7、9、11 h；130 ℃設(shè) 1、3、5、7、9 h；140 ℃設(shè) 1、3、5、7 h；150 ℃設(shè) 1、3、5 h；攤?cè)~量500 g（盤面積50 cm×40 cm）。

1.4.2 美拉德反應(yīng)基礎(chǔ)物質(zhì)及產(chǎn)物檢測

游離氨基酸總量：參照GB/T 8314-2013《茶游離氨基酸總量的測定》。

氨基酸組分：參照文獻(xiàn)[20]中的高效液相色譜法（high performance liquid chromatography，HPLC）。

還原糖：GB 5009.7-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中還原糖的測定》第一法，委托中國測試技術(shù)研究院檢測。

蔗糖、葡萄糖、果糖：GB.5009.8-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測定》第一法，委托中國測試技術(shù)研究院檢測。

5-羥甲基糠醛（5-hydroxymethyl furaldehyde，5-HMF）：HPLC測定方法，委托中國測試技術(shù)研究院檢測。

樣品前處理方法：稱取茶樣約1 g于離心管中，加5 mL 70%甲醇水溶液，水浴70℃加熱提取20 min，每10 min振搖一次，再超聲輔助提取30 min，每10 min振搖一次，離心，上清液轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶中，殘渣再提取一次，合并上清液，定容至10 mL，過濾膜，測定。

色譜條件：色譜柱：C18，250 mm×4.6 mm（內(nèi)徑），5 μm；柱溫：30℃；流動相：甲醇 ∶水（1∶9，體積比）；檢測波長：284 nm；進(jìn)樣量：10 μL；流速：1.0 mL/min。

1.4.3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用DPS軟件進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 烘焙對福建水仙烏龍茶中美拉德反應(yīng)基礎(chǔ)物質(zhì)的影響

氨基酸和還原糖是美拉德反應(yīng)的主要基礎(chǔ)物質(zhì)。茶葉中已分離鑒定的氨基酸有25種以上；可溶性游離單糖有阿拉伯糖、鼠李糖、果糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖，雙糖有蔗糖等[13]。不同烘焙溫度和時間對福建水仙烏龍茶中糖氨美拉德反應(yīng)的影響見表1。

表1 烘焙對福建水仙烏龍茶中糖氨美拉德反應(yīng)的影響Table 1 Effects of Maillard reaction between carbohydrates and ammonia during baking on Fujian Shuixian Oolong teas

2.1.1 烘焙對福建水仙烏龍茶中氨基酸及組分的影響

烘焙對福建水仙烏龍茶中氨基酸總量、茶氨酸含量的影響見圖1、圖2。

由圖1可知，氨基酸總量在1.52%～2.33%，均低于對照。相同時間溫度越高，氨基酸總量下降越多，與相關(guān)研究結(jié)果一致[4，12]。溫度越高，含量越低，可能與Maillard反應(yīng)速度有關(guān)，研究表明[21]，溫度相差10℃，褐變速度相差3倍～5倍，溫度越高，氨基酸的消耗速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氨基酸的生成速率，導(dǎo)致溫度越高氨基酸的含量下降越多。

18種氨基酸組分中共檢測出8種，分別為茶氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、絲氨酸、組氨酸、蘇氨酸、丙氨酸及苯丙氨酸。茶氨酸含量最高的游離氨基酸，占茶葉干重1%～2%。由圖2可知，不同處理茶氨酸含量在0～3.15 mg/g，均低于對照。相同溫度下隨時間延長茶氨酸含量呈下降趨勢，相同時間溫度越高，茶氨酸下降越多，與氨基酸總量的變化趨勢相同。

圖1 不同處理氨基酸總量Fig.1 Content of amino acid under treatments

圖2 不同處理茶氨酸含量Fig.2 Content of theanine under treatments

圖3 不同處理還原糖含量Fig.3 Content of reducing sugar under treatments

由表1可知，天冬氨酸含量在0.07 mg/g～0.71 mg/g，與氨基酸總量變化趨勢相同。谷氨酸含量在0.45 mg/g～0.88 mg/g，均低于對照；相同溫度烘焙1 h，含量快速下降，隨時間延長含量相差不大。組氨酸含量在0.45 mg/g～1.11 mg/g，110、120℃下高于對照；150℃下低于對照。丙氨酸含量在0～0.38 mg/g，110℃下隨時間延長呈緩慢下降趨勢，140、150℃下呈快速下降趨勢。絲氨酸含量、蘇氨酸含量及苯丙氨酸含量均低于對照，110、120℃下隨時間延長，含量下降；150℃下反應(yīng)完全。

綜上可知，氨基酸總量、茶氨酸含量、天冬氨酸含量均低于對照，相同溫度隨時間延長呈下降趨勢，相同時間溫度越高，含量下降越多；其它組分氨基酸含量變化規(guī)律不同。

2.1.2 烘焙對福建水仙烏龍茶中還原糖及組分的影響

烘焙對福建水仙烏龍茶中還原糖的影響見圖3、圖4。

從圖3可知，不同處理還原糖含量在17.10g/100 g～21.70 g/100 g，不同烘焙溫度隨時間延長，有高有低，變化規(guī)律不明顯。相同烘焙時間，110℃烘焙高于120℃烘焙，140℃烘焙低于150℃烘焙。

圖4 不同處理蔗糖含量Fig.4 Content of sucrose under different treatments

從圖4可知，不同烘焙處理蔗糖含量在0～1.05 g/100 g，均低于對照。110℃下隨時間延長，蔗糖含量總體呈緩慢下降趨勢；130、140、150℃下烘焙1 h，蔗糖含量快速下降，隨時間延長緩慢下降，烘焙3 h，150℃處理未檢出；相同時間下溫度越高，蔗糖含量下降越多。

從表1可知，烘焙對果糖、葡萄糖含量影響極大，果糖僅在110℃、1 h茶葉中檢出，含量為0.25 g/100 g；葡萄糖在110℃烘焙1、3、5 h處理檢出，含量分別為0.38、0.26、0.21 g/100 g。單糖快速反應(yīng)完全，主要是五碳糖更易于反應(yīng)，研究表明還原糖中五碳糖反應(yīng)約為六碳糖的10倍[21]。

綜上可知，不同烘焙處理還原糖含量在17.10 g/100g～21.70 g/100 g，不同烘焙溫度隨時間延長，有高有低，變化規(guī)律不明顯。蔗糖含量在0～1.05 g/100 g，均低于對照，相同時間下溫度越高，下降越多。果糖、葡萄糖快速反應(yīng)完全。

2.2 烘焙對福建水仙烏龍茶中糖氨美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的影響

烘焙對福建水仙烏龍茶中美拉德反應(yīng)中間產(chǎn)物5-羥甲基糠醛影響見圖5。

圖5 不同處理5-羥甲基糠醛含量Fig.5 Content of 5-HMF under treatments

從圖5可知，不同烘焙5-羥甲基糠醛含量在0 μg/g～21.44 μg/g之間，對照及 110 ℃、1 h烘焙未檢測到5-羥甲基糠醛，140℃、5 h處理含量最高，達(dá)到21.44 μg/g。不同烘焙溫度隨時間延長，110℃、5 h烘焙達(dá)到第一個高峰，含量為6.87μg/g，后含量呈下降、上升趨勢；120℃、7 h烘焙達(dá)第一個高峰，含量為12.79 μg/g，后含量呈先下降后上升趨勢；130℃、5 h烘焙達(dá)第一個高峰，含量為18.09 μg/g，后含量呈下降、上升趨勢；140℃、5 h烘焙含量最大，達(dá) 21.44 μg/g，7 h含量下降；150℃、3 h烘焙含量最大，達(dá) 20.165 μg/g，5 h含量下降。110、120℃及130℃烘焙溫度隨時間延長，5-羥甲基糠醛含量呈上升、下降、上升趨勢，可能是烘焙過程中Strecker降解反應(yīng)速度高于生成速度，從而使5-HMF含量下降；140、150℃烘焙呈上升、下降趨勢，主要是美拉德反應(yīng)劇烈，中間產(chǎn)物生成速度大于降解速度，當(dāng)達(dá)到最高點后進(jìn)入終期階段，形成的醛類、酮類不穩(wěn)定，最終形成類黑素類物質(zhì)。

3 結(jié)論

烘焙過程中茶葉內(nèi)部發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，美拉德反應(yīng)是其中發(fā)生的多種反應(yīng)之一。烘焙后，不同處理氨基酸總量在1.52%～2.33%，均低于對照；18種氨基酸組分中檢測出8種，其中茶氨酸含量在0～3.15 mg/g，天冬氨酸含量在0.07 mg/g～0.71 mg/g，與氨基酸總量變化趨勢相同，相同溫度下隨時間延長呈下降趨勢，相同時間下溫度越高，含量下降越多；谷氨酸、絲氨酸、組氨酸、蘇氨酸、丙氨酸及苯丙氨酸含量變化規(guī)律不同。不同烘焙還原糖含量在17.10 g/100 g～21.70 g/100 g，變化規(guī)律不明顯；蔗糖含量在0～1.05 g/100 g，均低于對照，相同時間下溫度越高，含量下降越多；果糖、葡萄糖快速反應(yīng)完全。不同烘焙5-羥甲基糠醛含量在0～21.44 μg/g之間，110、120℃及 130℃烘焙溫度隨時間延長呈先上升后下降再上升趨勢，140、150℃下呈先上升后下降趨勢；相同時間下溫度越高，5-羥甲基糠醛含量增加越多。烘焙對福建水仙烏龍茶中糖氨Maillard反應(yīng)產(chǎn)生影響，從而形成不同風(fēng)味烏龍茶產(chǎn)品，本研究為福建水仙烏龍茶的實際生產(chǎn)提供了科學(xué)依據(jù)。