烘焙工藝對飲料加工用綠茶品質(zhì)的影響

黃臏樟 林曉蓉 陳忠正 張媛媛劉曉輝 羅龍新 李 斌

(1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東 廣州 510642；2. 深寶華城科技股份有限公司，廣東 深圳 518115)

茶[Camelliasinensis(L.) O. Kuntze]起源于中國，已有數(shù)千年藥用、飲用歷史[1]，近年來，因其抗癌[2]、降血脂[3]等功能的揭示，被譽為“21世紀(jì)的健康飲料”[4]。以其水浸提液或茶粉等為原料制備而成的茶飲料，自20世紀(jì)70年代誕生起，以其方便、快捷的飲用方式，滿足了生活節(jié)奏不斷加快、健康追求不斷提升的年青消費者的需求，市場規(guī)模不斷擴大。2019年中國茶飲料行業(yè)市場規(guī)模約為787億元[5]。據(jù)德國Statista公司預(yù)測，2021年，全球茶飲料產(chǎn)量將達4.50×107t，市場價值將達443億美元[6]，展示了可觀的市場前景。

然而，與現(xiàn)泡茶相比，目前茶飲料，尤其是綠茶飲料仍存在口感不佳、香氣不足等問題[7]。為此，研究者們對綠茶飲料用茶的品種適制性[8]、初制工藝[9-11]、香型[12-13]等開展了相關(guān)研究。據(jù)報道，適當(dāng)?shù)暮姹禾幚砜擅黠@提高綠茶品質(zhì)[14-15]，烘焙綠茶制成的茶飲料品質(zhì)更佳[16]。茶葉烘焙常采用烘箱、木炭、提香機等烘焙方式，但不同烘焙方式及工藝對飲料用綠茶品質(zhì)的影響暫未見報道。研究擬以綠茶飲料生產(chǎn)中常用的蒸青綠茶為材料，分別采用焙煎機和烘箱，研究這兩種不同烘焙工藝對飲料用綠茶品質(zhì)的影響，以期為提高綠茶飲料的香氣、滋味等品質(zhì)特性提供試驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蒸青綠茶：鳩坑品種，2019年4月生產(chǎn)，深寶華城科技股份有限公司；

茶氨酸：純度≥98%，美國Sigma公司；

無水葡萄糖、蒽酮：分析純，北京普博欣生物科技有限公司；

水合茚三酮：分析純，上海麥克林生化科技有限公司；

氯化亞錫、硫酸、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、硫酸亞鐵、酒石酸鉀鈉：分析純，廣州化學(xué)試劑廠。

1.2 主要儀器設(shè)備

純水機：Milli-Q Integral 3型，德國Merck-Millipore公司；

氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀：QP2010 Ultra型，日本Shimadzu公司；

紫外—可見分光光度計：2102C型，上海尤尼科有限公司；

恒溫水浴鍋：HH-2型，常州國華電器有限公司；

電熱恒溫鼓風(fēng)烘箱：BGZ-140型，上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司；

焙煎機：SRC-01型，日本YAMAMASU公司；

電子分析天平：AL204型，瑞士Mettler Toledo公司。

1.3 方法

1.3.1 綠茶烘焙流程

100 g綠茶→噴灑超純水→混勻→堆疊至約2 cm高→靜置30 min，隔15 min翻面→焙煎機或烘箱烘焙→烘焙結(jié)束，自然冷卻至室溫→4 ℃貯藏，待評價

1.3.2 單因素試驗設(shè)計 焙煎機與烘箱烘焙綠茶的單因素試驗設(shè)計分別如表1和表2所示，焙煎機轉(zhuǎn)速固定為15 r/min。

1.3.3 正交試驗設(shè)計 在單因素試驗基礎(chǔ)上，采用L16(45)正交試驗設(shè)計，進行焙煎機與烘箱烘焙綠茶的工藝優(yōu)化。

表1 焙煎機烘焙綠茶的單因素試驗設(shè)計

表2 烘箱烘焙綠茶的單因素試驗設(shè)計

1.3.4 綠茶感官審評 采用柱形杯審評法[17]。由專業(yè)茶葉審評員根據(jù)感官審評評分表(表3)給出綠茶湯色、香氣與滋味的評語與評分，百分制計分，湯色占10%，香氣與滋味各占45%。

表3 感官審評評分表

1.3.5 綠茶理化成分含量測定

(1) 茶湯制備：稱取4.8 g茶樣(20～30目)，按m茶∶V水=1∶50 (g/mL)的比例加入80 ℃超純水，并80 ℃水浴浸提30 min，隔15 min振搖1次。浸提結(jié)束后，用2層定量濾紙趁熱減壓抽濾，濾液冷卻至室溫后，定容至250 mL，備測。

(2) 水浸出物：根據(jù)文獻[18]稍作修改。移取50 mL茶湯于已恒重的潔凈玻璃蒸發(fā)皿，水浴蒸干，移入(103±2) ℃烘箱，重復(fù)烘至恒重(連續(xù)2次稱重相差不超過0.002 g)。

(3) 茶多酚：酒石酸亞鐵比色法[19]。

(4) 咖啡堿：根據(jù)文獻[20]稍作修改。茶湯經(jīng)PES濾膜(0.22 μm)過濾后采用Poroshell 120 Bonus-RP(4.6 mm×50 mm，2.7 μm)色譜柱進行分離，柱溫30 ℃，進樣量5 μL，流速0.8 mL/min，停止時間26 min，后運行4 min，檢測波長280 nm。流動相A為0.05%三氟乙酸，流動相B為乙腈。梯度洗脫程序：0～8 min，流動相A由100%降至91%；8～17 min，流動相A由91%降至83%；17～26 min，流動相A由83%降至72%。

(5) 游離氨基酸：水合茚三酮比色法[21]。

(6) 可溶性糖：蒽酮硫酸比色法[22]。

(7) 揮發(fā)性組分：參照文獻[23]。分析得到的揮發(fā)性組分經(jīng)NIST 11S譜庫檢索鑒定，峰面積歸一化法進行相對定量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)顯著性分析采用SPSS 22.0，組間顯著性分析采用Fisher最小顯著性差異法，上標(biāo)小寫字母不同表示組間差異顯著(P<0.05)。采用Origin 9.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 烘焙溫度對綠茶品質(zhì)的影響

由表4可知，未烘焙綠茶湯色黃綠、帶青草氣、滋味純正鮮澀；經(jīng)焙煎機或烘箱烘焙后，隨烘焙溫度升高，湯色不斷加深，由黃綠逐漸變?yōu)闇\黃或橙黃；青草氣減弱，栗香、焙香逐漸顯現(xiàn)，進而呈火香；滋味澀感減弱，逐漸變得醇和或醇厚；未烘焙綠茶感官總分最低，烘焙溫度為140 ℃時，兩種烘焙工藝綠茶的感官總分均最高，其中烘箱烘焙綠茶因湯色、滋味更優(yōu)，總分更高。

由圖1～2可知，綠茶烘焙過程中，隨烘焙溫度升高，除咖啡堿含量基本穩(wěn)定外，其余理化成分含量整體呈降低趨勢；140 ℃烘焙溫度下感官品質(zhì)最優(yōu)的綠茶與未烘焙綠茶相比，水浸出物、茶多酚、游離氨基酸及可溶性糖含量，焙煎機烘焙綠茶分別降低了4.97%，7.99%，32.15%，15.10%，烘箱烘焙綠茶分別降低了6.40%，10.45%，31.26%，17.45%。

試驗結(jié)果表明，烘焙可提高綠茶感官品質(zhì)，但一定程度上降低了主要理化組分含量。

2.2 烘焙時間對綠茶品質(zhì)的影響

由表5可知：隨烘焙時間延長，綠茶湯色變深；青草氣減弱，焙香漸濃；滋味鮮澀感降低，醇和或醇厚感增加，然而烘焙時間超過10 min(焙煎機)或5 h(烘箱)，火香味突出，感官品質(zhì)下降。主要理化成分上(圖3～4)，綠茶經(jīng)焙煎機烘焙10 min及以上時，除茶多酚在小范圍內(nèi)波動外，其余組分基本趨于穩(wěn)定；經(jīng)烘箱烘焙5 h及以上時，其茶多酚、咖啡堿和可溶性糖含量趨于穩(wěn)定。由此可見，焙煎機與烘箱烘焙綠茶的較適時間分別為10 min和5 h，其中烘箱烘焙綠茶湯色、滋味更優(yōu)，感官總分更高，而焙煎機烘焙綠茶香氣更佳、水浸出物和茶多酚含量更高。

2.3 添水量對綠茶品質(zhì)的影響

由表6可知：兩種烘焙工藝下的綠茶隨添水量增加，湯色變淺，火香漸弱轉(zhuǎn)變成焙香，滋味醇和或醇厚，綜合各項得分，添水量為15%時，感官總分最高，且烘箱烘焙的綠茶感官品質(zhì)更佳。隨添水量增加主要理化成分含量總體呈減少趨勢(圖5～6)。當(dāng)添水量為15%時，兩種烘焙工藝綠茶的水浸出物、游離氨基酸含量較高，而茶多酚含量較低；烘箱烘焙綠茶的游離氨基酸含量高于焙煎機，而茶多酚含量低于焙煎機。

表4 兩種烘焙工藝不同烘焙溫度綠茶的感官審評結(jié)果

圖1 焙煎機不同烘焙溫度下綠茶的主要理化成分含量

圖2 烘箱不同烘焙溫度下綠茶的主要理化成分含量

表5 兩種烘焙工藝不同烘焙時間綠茶的感官審評結(jié)果

圖3 焙煎機不同烘焙時間下綠茶的主要理化成分含量

圖4 烘箱不同烘焙時間下綠茶的主要理化成分含量

2.4 烘焙工藝對綠茶揮發(fā)性組分的影響

固定綠茶添水量15%，烘焙溫度140 ℃，烘焙時間：焙煎機10 min、烘箱5 h，探究兩種烘焙工藝對綠茶揮發(fā)性組分的影響。由圖7可知：綠茶中的揮發(fā)性組分有醇、醛、酮、酯、含氮類等九大類，醇類、醛類和酮類可賦予綠茶清香、花香或果香，含氮類為烘焙香的主要物質(zhì)來源。未烘焙綠茶以醇、醛、酮為主；烘焙后，醇類含量大幅度減少，減少量高達49.15%～67.47%，而醛、酯和含氮類含量增加，尤以含氮類增量最大，達111.79%～170.71%，同時，新形成雜氧類組分。兩種烘焙工藝中，焙煎機烘焙綠茶醇類組分的減幅，以及醛、酮、烷烴、酯和雜氧類的增幅小于烘箱，但酸、含氮類組分的增幅大于烘箱。

表6 兩種烘焙工藝不同添水量綠茶的感官審評結(jié)果

由表7可知：未烘焙綠茶含較多呈青草香或花香的組分，如1-辛烯-3-醇(閾值為1 μg/kg[24])、β-紫羅酮(閾值為0.007 μg/kg[24])和反式-氧化芳樟醇；烘焙后，這些組分含量明顯降低、甚至消失，而呈肉桂香、甜香和脂肪香組分的含量增加，如乙酸桂酯、(E,E)-2,4-庚二烯醛等，從而使綠茶烘焙后，青草氣減弱、果/焙香增加。同時，焙煎機烘焙綠茶的花香、焙香組分，如芳樟醇、2-乙基-6-甲基吡嗪等相對含量高于烘箱烘焙綠茶。

圖5 焙煎機不同添水量下綠茶的主要理化成分含量

圖6 烘箱不同添水量下綠茶的主要理化成分含量

圖7 綠茶烘焙前后的揮發(fā)性組分種類及其相對含量

2.5 綠茶烘焙工藝優(yōu)化試驗結(jié)果

在單因素試驗基礎(chǔ)上，確定正交試驗的因素及水平(見表8、9)。由表10可知，采用焙煎機和烘箱烘焙時，烘焙溫度對綠茶感官評分影響最大，添水量次之，烘焙時間影響最小，說明無論采用哪種烘焙機具，控制好烘焙溫度是保證綠茶品質(zhì)的關(guān)鍵。其中，焙煎機烘焙的最優(yōu)組合為A3B2C3，即烘焙溫度140 ℃、烘焙10 min、添水量18%；烘箱烘焙的最優(yōu)組合為A3B3C2，即烘焙溫度140 ℃、烘焙5 h、添水量15%。經(jīng)實驗驗證，焙煎機、烘箱烘焙最優(yōu)條件下烘焙綠茶的感官審評總分分別為89.43分和92.86分(表11)，優(yōu)于正交表中的組合。

表7 綠茶烘焙前后主要揮發(fā)性組分(≥1%)的香氣特征?

表8 焙煎機烘焙綠茶L16(45)正交試驗設(shè)計

表9 烘箱烘焙綠茶L16(45)正交試驗設(shè)計

表10 L16(45)正交試驗極差分析結(jié)果

表11 不同烘焙工藝驗證實驗結(jié)果對比

3 結(jié)論

研究對茶飲料加工用蒸青綠茶，采用焙煎機和烘箱兩類烘焙設(shè)備，通過不同烘焙溫度、烘焙時間、添水量工藝參數(shù)的單因素和正交試驗，分析其對綠茶感官品質(zhì)、主要理化成分和香氣的影響，得出如下結(jié)論：

(1) 綠茶經(jīng)烘焙處理后，可有效去除青草氣，增強花香、焙香，降低澀感，滋味醇和或醇厚；烘焙過程中，水浸出物、茶多酚、游離氨基酸、可溶性糖等主要理化成分含量呈降低趨勢，咖啡堿含量較穩(wěn)定。

(2) 焙煎機烘焙綠茶的香氣較濃郁，呈焙香的含氮類揮發(fā)性組分及主要理化成分含量較高；而烘箱烘焙綠茶的湯色、滋味較佳，感官總分更高。

(3) 未烘焙綠茶含較多青草香、花香的揮發(fā)性組分，如1-辛烯-3-醇(6.83%)、反式-氧化芳樟醇(2.06%)。烘焙后，這兩類香氣組分的含量明顯減少、甚至消失，而呈木香、肉桂香、烘焙香的組分含量增加，其中呈木香、肉桂香的組分在烘箱烘焙綠茶中的檢出量高于焙煎機烘焙綠茶，但后者呈焙香的組分檢出量較高。

(4) 無論烘箱還是焙煎機，烘焙溫度均是影響綠茶品質(zhì)的主要因素。兩種烘焙方式的最優(yōu)工藝分別為：① 焙煎機：18%添水量、140 ℃烘焙10 min；② 烘箱：15%添水量、140 ℃烘焙5 h。

在此基礎(chǔ)上，可進一步探究烘箱和焙煎機組合式烘焙，以發(fā)揮焙煎機短時、高香，烘箱花香清甜、滋味醇厚/醇和的優(yōu)勢，以提升茶飲料工業(yè)化生產(chǎn)用綠茶的品質(zhì)，滿足廣大消費者的健康需求。