不同貯藏溫度對(duì)茶飲料品質(zhì)的影響研究

陳金華，王英姿，黃建安

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)茶學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙410128；2.國(guó)家植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心，湖南長(zhǎng)沙410128）

中國(guó)是茶的故鄉(xiāng)，茶葉資源豐富。大量研究表明，茶葉含有蛋白質(zhì)、維生素、茶多酚、茶色素、咖啡堿、茶氨酸和茶多糖等幾百種成分，具有調(diào)節(jié)生理功能，以及多方面的保健和藥理作用[1-7]。隨著科技的發(fā)展與人們生活節(jié)奏的加快， 同時(shí)在健康生活理念的推動(dòng)下， 消費(fèi)者開(kāi)始傾向于選擇更為便捷、健康的飲品。因此，國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)茶飲料的加工工藝進(jìn)行了深入研究， 開(kāi)發(fā)了品類(lèi)豐富的茶飲料。茶飲料現(xiàn)已成為繼碳酸飲料、瓶裝水、果汁飲料之后迅速發(fā)展起來(lái)飲料品類(lèi)之一[8]。

茶飲料的色澤、 滋味和香氣是評(píng)價(jià)其品質(zhì)的三個(gè)主要指標(biāo)， 由于茶飲料中富含茶多酚、 兒茶素、咖啡堿、氨基酸、糖、蛋白質(zhì)等多種品質(zhì)化學(xué)成分，在生產(chǎn)與貯藏過(guò)程中極易發(fā)生變化，導(dǎo)致飲料色澤加深、渾濁、沉淀，進(jìn)而影響其在貨架期內(nèi)的品質(zhì)與風(fēng)味。近年來(lái)，科研工作者對(duì)茶飲料加工工藝的研究主要著力于解決加工過(guò)程中引起的色澤改變、 品質(zhì)化學(xué)成分與香氣的變化以及沉淀與冷后渾等技術(shù)難題，經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)攻堅(jiān)，現(xiàn)已基本解決這些加工上的技術(shù)難題。為了保證茶飲料貨架期內(nèi)的品質(zhì)穩(wěn)定性，延長(zhǎng)貨架期，茶飲料貯藏是當(dāng)今茶飲料廠家與商家共同關(guān)注的重點(diǎn)。

對(duì)茶飲料貯藏保鮮技術(shù)的研究主要包括抗氧化劑、屏蔽劑、護(hù)色劑及酶等添加劑的作用等方面[9-13]，研究加工過(guò)程對(duì)茶飲料的貯存穩(wěn)定性及對(duì)品質(zhì)的影響。WANG 等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在綠茶飲料貯藏過(guò)程中， 兒茶素類(lèi)的氧化程度與多酚類(lèi)參與冷后渾的形成和湯色變化有直接關(guān)系。錢(qián)奕等[15]研究指出，貯藏溫度、光照強(qiáng)度、含氧量均影響茶飲料的貯存品質(zhì)，其中含氧量是導(dǎo)致茶飲料褐變，茶多酚氧化的最顯著因素。韓延超等[16]研究表明，純茶飲料在貯藏過(guò)程中易受溫度影響， 加快抗氧化物質(zhì)的降解速度， 減弱抗氧化能力。這些研究表明，茶飲料中色素類(lèi)物質(zhì)的變化、兒茶素類(lèi)物質(zhì)的氧化聚合及其他主要生化成分參與冷后渾是造成茶飲料紅變、明度下降的主要原因。鑒于此，文章以市售花茶、紅茶、綠茶及烏龍茶四種茶類(lèi)飲料為研究對(duì)象，在避光的條件下進(jìn)行貯存，定期對(duì)其進(jìn)行色差分析、濁度分析，并對(duì)兒茶素、咖啡堿、氨基酸、茶多酚等品質(zhì)成分進(jìn)行檢測(cè)與分析，探究茶飲料在貯存過(guò)程中主要品質(zhì)成分變化情況及貯存條件對(duì)茶飲料品質(zhì)的影響， 為茶飲料的保質(zhì)貯存提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 主要試劑

兒茶素組分標(biāo)準(zhǔn)品、咖啡堿標(biāo)準(zhǔn)品（98%，美國(guó)Sigma 公司）；N，N-二甲基甲酰胺、甲醇、冰醋酸（色譜級(jí)，上海國(guó)藥集團(tuán)試劑有限公司）；L-谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)品（99%）、水和茚三酮、酒石酸鉀鈉、七水合硫酸亞鐵、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀等（分析純，上海國(guó)藥集團(tuán)）；水為Millipore 超純水。

1.1.2 儀器與設(shè)備

LC-2010AHT 高 效 液 相 色 譜 儀 （ 日 本Shimadzu 公司）；UV-2550 紫外分光光度計(jì)（日本Shimadzu 公司）；WGZ-3 濁度計(jì)（上海昕瑞儀器儀表有限公司）；SMY-2000 系列測(cè)色色差計(jì) （北京盛名揚(yáng)科技開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司）；MS204TS/00 精密電子天平（上海梅特勒-托利多公司）；DSY-2-8恒溫水浴鍋 （北京國(guó)華醫(yī)療器械廠）； 密理博Direct-Q3 超純水系統(tǒng) （美國(guó)Millipore 公司）；KQ3200B 超聲波清洗器 （昆山超聲儀器有限公司）；試管及其他玻璃儀器均為國(guó)產(chǎn)。

1.1.3 試驗(yàn)樣品

通過(guò)前期對(duì)市售茶飲料主要成分分析， 篩選了13 種茶飲料樣品進(jìn)行貯存試驗(yàn)， 均為PET 聚酯瓶包裝。按原料茶類(lèi)的不同，分別為烏龍茶飲料（4 種）、花茶飲料（3 種）、紅茶飲料（3 種）和綠茶飲料（3 種）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 取樣

樣品分別于4 ℃、25 ℃、35 ℃、自然溫度下避光貯存12個(gè)月，每月定期取樣，繼續(xù)貯藏6個(gè)月后取最后一次樣。取樣時(shí)先搖勻樣品，對(duì)各樣品檢測(cè)其茶多酚、氨基酸、兒茶素及咖啡堿含量，并測(cè)定其色差與濁度的變化， 數(shù)據(jù)取其3 次測(cè)定的均值。

1.2.2 理化成分分析

茶多酚總量測(cè)定采用GB/T 21733—2008 中附錄A 茶飲料中茶多酚的檢測(cè)方法[17]；游離氨基酸總量測(cè)定參照GB/T 8314—2013[18]水合茚三酮比色法進(jìn)行測(cè)定。采用HPLC 法檢測(cè)6 種兒茶素（EGCG、ECG、EGC、EC、C、GCG）、 沒(méi)食子酸（GA）以及3 種生物堿（咖啡堿、茶堿、可可堿）含量[19]。色譜柱C18（4.6×200 mm）；檢測(cè)波長(zhǎng)278 nm；柱溫40 ℃； 流動(dòng)相：A 相為水，B 相為N，N-二甲基甲酰胺∶甲醇∶乙酸=40∶2∶1.5；流速1 mL/min；進(jìn)樣量10 μL。梯度程序：0.01～13 min，流動(dòng)相B 為14%～23%；13～25 min， 流動(dòng)相B 為23%～36%；25～28 min， 流動(dòng)相B 為36%；28～30 min， 流動(dòng)相B 為36%～14%。

1.2.3 物理性狀測(cè)定

色差測(cè)定[20]：室溫下用SMY-2000 系列測(cè)色色差計(jì)測(cè)定每個(gè)樣品顏色的L*、a*、b*值。其中L*代表亮度；a*代表紅綠色程度， 正值表示紅色程度，負(fù)值表示綠色程度；b*代表黃藍(lán)色度，正值表示黃色程度，負(fù)值表示藍(lán)色程度。濁度測(cè)定[21]：室溫條件下， 用WGZ-3 濁度計(jì)測(cè)定每個(gè)茶飲料樣品的濁度。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用Origin 2019 作雷達(dá)圖，用EXCEL 2020 和SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用最小顯著性差異法（least significant difference，LSD）進(jìn)行顯著性差異檢驗(yàn)，p＜0.05 定義為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同貯藏溫度下茶飲料中茶多酚總量的變化

茶多酚是茶飲料中重要的品質(zhì)成分之一，國(guó)標(biāo)中對(duì)不同茶類(lèi)飲料都有硬性規(guī)定。13個(gè)茶飲料在18個(gè)月貯藏期內(nèi)茶多酚的降解率如圖1 所示，投影在雷達(dá)圖數(shù)軸上越長(zhǎng)證明茶多酚減少量越多，相反越短證明減少量越少。從圖1 可以看出，13個(gè)茶飲料整體表現(xiàn)為35 ℃覆蓋面積最大，4 ℃覆蓋面積最小， 即茶飲料中的茶多酚在高溫貯存條件下降解率最高，低溫貯藏條件下降解率最低，表明低溫貯藏最有利于茶飲料品質(zhì)的保持。

圖1 13個(gè)茶飲料在不同溫度貯藏下茶多酚總量降解率（單位：%）Fig. 1 Radar map of degradation rate of tea polyphenol in 13 tea beverages stored at different temperatures（Unit： %）

圖2是13個(gè)茶飲料在不同溫度貯藏過(guò)程中的茶多酚總量變化趨勢(shì)圖，由圖可見(jiàn)，茶飲料在貯藏過(guò)程中總酚含量隨貯存時(shí)間延長(zhǎng)逐漸減少，35℃貯存18個(gè)月后飲料中總酚含量減少22.69%～60.53%，25 ℃條件下減少5.37%～42.48%，4 ℃僅減少1.65%～14.91%， 自然溫度貯藏減少7.81%～32.68%。由此可見(jiàn)，貯藏溫度越高，其下降速度越快，35 ℃貯藏時(shí)， 所有茶飲料中茶多酚下降率最多，尤其是在貯藏1年后的半年時(shí)間內(nèi)，茶飲料中的茶多酚出現(xiàn)了急劇下降，18個(gè)月后， 其含量多數(shù)已不足初始值的50%。李春美[22]、羅龍新[23]、竇宏亮等[24]研究表明，貯藏過(guò)程中茶多酚發(fā)生氧化及其與咖啡堿、 蛋白質(zhì)等化合物的絡(luò)合沉淀是導(dǎo)致總酚含量減少的主要原因。此外，對(duì)于不同種類(lèi)茶飲料在不同溫度貯藏過(guò)程中， 總酚含量變化趨勢(shì)較為相似，均以高溫貯藏含量變化快，低溫變化較緩，可能不同茶飲料由于茶多酚初始含量不同，其減少量會(huì)有所差異，這也可能與其添加劑有關(guān)?？偟膩?lái)看，4 ℃低溫避光貯藏， 茶多酚含量變化最小。這與錢(qián)奕等[15]的研究結(jié)果較為一致，低溫和避光貯藏有利于減緩茶多酚的氧化。

圖2 不同溫度貯藏下茶飲料中茶多酚含量的變化Fig. 2 Change of tea polyphenols content in tea beverage during storage at different temperatures

2.2 不同貯藏溫度下茶飲料中兒茶素總量的變化

13個(gè)茶飲料在18個(gè)月貯藏期內(nèi)兒茶素總量的降低值如圖3 所示。35 ℃貯藏時(shí)兒茶素總量降低值最多，損失率達(dá)78.53%～98.93%，4 ℃低溫貯存兒茶素降低值最小。不同品類(lèi)茶飲料兒茶素降低值也存在著差異， 對(duì)于茶飲料中兒茶素初始含量較高的綠茶飲料（8、9、10）與茉莉花茶飲料（11、12、13）來(lái)說(shuō)，隨著貯藏溫度升高、貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，其含量大幅降低，如9 號(hào)綠茶飲料在35 ℃貯藏時(shí)兒茶素總量由237.56 mg/L 下降至17.18 mg/L，損失率達(dá)92.77%；而對(duì)于兒茶素初始含量較低的紅茶飲料（1、2、3）來(lái)說(shuō)，其減少量則相對(duì)較少，如1號(hào)紅茶飲料兒茶素初始含量?jī)H為16.42 mg/L，經(jīng)過(guò)35 ℃高溫貯存18個(gè)月后下降至1.77 mg/L。茶中的兒茶素主要有六種， 即EGC、C、EC、EGCG、GCG、ECG，是茶多酚中的主要活性成分，也是構(gòu)成茶葉滋味的主要化學(xué)成分， 對(duì)茶飲料品質(zhì)有顯著影響。由于其分子結(jié)構(gòu)中含有較多的酚性羥基，極易自動(dòng)氧化、聚合、縮合，導(dǎo)致兒茶素減少[25-26]。

圖3 13個(gè)茶飲料在不同溫度貯藏下兒茶素總量變化Fig. 3 Change of total catechins content in 13 tea beverages stored at different temperatures

2.3 不同貯藏溫度下茶飲料中氨基酸總量的變化

根據(jù)13個(gè)茶飲料在18個(gè)月貯藏期內(nèi)游離氨基酸總量的減少值作雷達(dá)圖，如圖4 所示。游離氨基酸總量表現(xiàn)出與茶多酚相同的變化規(guī)律，35 ℃（紫色）覆蓋面積最大，4 ℃（藍(lán)色）覆蓋面積最小，說(shuō)明在高溫貯藏條件下氨基酸減少得最多， 低溫貯藏氨基酸減少的最少。且13個(gè)茶飲料整體表現(xiàn)為氨基酸總量減少并不多，在35 ℃貯藏時(shí)茶飲料僅減少3.07～28.13 mg/L。統(tǒng)計(jì)分析表明， 自然溫度、25 ℃、35 ℃貯藏氨基酸減少量與初始含量之間具有顯著性差異，4 ℃避光貯藏最有利于品質(zhì)的穩(wěn)定。

圖4 13個(gè)茶飲料在不同溫度貯藏下氨基酸含量減少值雷達(dá)圖（單位：mg/L）Fig. 4 Radar map of amino acids content reduction in 13 tea beverages stored at different temperatures（Unit： mg/L）

2.4 不同貯藏溫度下茶飲料色差的變化

圖5～8 顯示了13個(gè)茶飲料在不同溫度下避光貯藏的色差參數(shù)變化情況（L*、b*數(shù)值降低情況與a*數(shù)值升高情況）。在4 ℃貯存下L*、a*、b*變化較小，自然溫度（冬季）與4 ℃貯藏的茶飲料色差參數(shù)差異不明顯， 由于自然溫度貯藏會(huì)受到外界環(huán)境溫度的影響，隨著外界環(huán)境溫度的升高，自然溫度貯藏的茶飲料L*、b*開(kāi)始隨著貯藏時(shí)間的增加出現(xiàn)一定程度的降低，a*略有升高。25 ℃條件下隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，L*、b*稍有降低， 貯藏12個(gè)月后分別降低了7.65±4.54 和13.73±7.62， 說(shuō)明其有緩慢變暗、變黃的趨勢(shì)，a*值略有升高，升高了7.14±5.79。35 ℃條件下貯藏，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，L*、a*、b*變化較大，尤以b*變化最大，貯藏12個(gè)月后b*降低了24.07±12.03。說(shuō)明溫度越高，茶飲料的色差變化越明顯，越易變暗、變黃、變紅。由于茶飲料體系復(fù)雜而不穩(wěn)定， 易受高溫的影響使顏色發(fā)生褐變， 尤其是綠茶飲料氧化還原電位低，體系更不穩(wěn)定，在貯藏過(guò)程中極易受到溫度的影響而發(fā)生色澤褐變、紅變和黃變現(xiàn)象，此外，茶多酚的氧化和葉綠素的破壞等也可能引起茶飲料色澤的褐變[27-31]。

圖5 13個(gè)茶飲料在不同溫度貯藏下色差變化雷達(dá)圖Fig. 5 Radar map of chromatic aberration of 13 tea beverages stored at different temperatures

圖6 13個(gè)茶飲料在不同溫度貯藏下L*變化Fig. 6 The changes of L* in 13 tea beverages stored at different temperatures

圖7 13個(gè)茶飲料在不同溫度貯藏下b*變化Fig. 7 Change of b* in 13 tea beverages stored at different temperatures

圖8 13個(gè)茶飲料在不同溫度貯藏下a*變化Fig. 8 Change of a* in 13 tea beverages stored at different temperatures

2.5 不同貯藏溫度下茶飲料濁度的變化

圖9 是13個(gè)茶飲料在18個(gè)月貯藏期內(nèi)濁度的變化。貯藏溫度對(duì)茶飲料的濁度影響較小，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，茶飲料的濁度略有升高，但有兩款紅茶飲料的濁度隨著貯藏溫度的升高而明顯升高。13個(gè)茶飲料整體表現(xiàn)為35 ℃（紫色）覆蓋面積最大，4 ℃（藍(lán)色）覆蓋面積最小，說(shuō)明在高溫貯藏條件下濁度增加得最多， 低溫貯藏濁度增加得最少，統(tǒng)計(jì)分析表明，僅35 ℃貯藏濁度變化與初始值之間具有顯著差異， 自然溫度、25 ℃、4 ℃貯存18個(gè)月后濁度值與初始值不具顯著差異，綜合分析表明4 ℃避光貯藏最有利于品質(zhì)的穩(wěn)定。

圖9 13個(gè)茶飲料在不同溫度貯藏下濁度變化雷達(dá)圖Fig. 9 Radar map of turbidity change of 13 tea beverages stored at different temperatures

2.6 主要品質(zhì)化學(xué)成分與色差之間的相關(guān)性

茶飲料主要品質(zhì)化學(xué)成分與色差參數(shù)之間的相關(guān)性如表1 所示。兒茶素類(lèi)、茶多酚（TP）及游離氨基酸（AA）與明亮度（L*）、紅綠度（a*）、黃度（b*）值均存在極顯著相關(guān)性；咖啡堿（CAF）與色差參數(shù)相關(guān)性則不明顯。表明茶飲料在貯藏期間，兒茶素、 茶多酚和氨基酸是影響茶飲料劣變的重要指標(biāo)。說(shuō)明茶飲料在35 ℃下貯藏，氨基酸、茶多酚特別是兒茶素與茶飲料色澤極顯著相關(guān)， 佐證了氨基酸美拉德反應(yīng)及兒茶素聚合氧化， 會(huì)對(duì)茶飲料色澤產(chǎn)生重要影響。

表1 茶飲料主要品質(zhì)化學(xué)成分與色差參數(shù)之間的相關(guān)性Table 1 Correlation between main chemical components and chromatic aberration of tea beverages

3 討論

茶飲料在貯藏過(guò)程中易受到光照、 溫度及氧氣等外界環(huán)境的影響而變質(zhì)， 光照和溫度可促進(jìn)茶多酚氧化和兒茶素的異構(gòu)化及降解， 造成茶飲料沉淀[32-34]。研究選取市售茶飲料作為研究對(duì)象，消除氧氣影響，通過(guò)控制光照，研究貯藏溫度對(duì)茶飲料品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)不同溫度貯藏18個(gè)月后，茶多酚、兒茶素總量均有不同程度降低，且貯藏溫度越高減少量越大，氨基酸含量略有降低。貯藏18個(gè)月，35 ℃、25 ℃、 自然溫度、4 ℃下貯藏的茶多酚含量分別減少22.69%～60.53%、5.37%～42.48%、7.81%～32.68%、1.65%～14.91%。35 ℃高溫貯藏18個(gè)月， 兒茶素總量損失率達(dá)78.53%～98.93%，4 ℃僅損失7.51%～32.67%。35 ℃貯藏氨基酸含量減少5.74%～34.01%，4 ℃僅減少0.72%～9.74%。由此可見(jiàn)，高溫貯藏會(huì)導(dǎo)致茶飲料中茶多酚、兒茶素總量、氨基酸等主要品質(zhì)化學(xué)成分的損失。此外，還研究了貯藏溫度對(duì)茶飲料色差參數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)自然溫度（冬季）與4 ℃貯藏的茶飲料其色澤差異不明顯， 貯藏4個(gè)月，4 ℃貯藏的茶飲料L*、b*分 別 降 低0.43±0.5、1.88±1.28，a*增 加0.11±0.12，自然溫度貯藏的茶飲料L*、b*分別降低1.45±1.26、2.62±1.63，a*增加0.74±0.75；隨著外界溫度的升高，L*、b*開(kāi)始隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)出現(xiàn)較明顯地降低，a*略有升高。茶飲料在25 ℃條件下貯藏，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，L*、b*稍有降低，至12個(gè)月， 分別降低了7.65±4.54 和13.73±7.62，說(shuō)明有緩慢變暗、 變黃的趨勢(shì)，a*值升高了7.14±5.79， 而35 ℃條件下貯藏的茶飲料其L*、a*、b*變化較大，尤以b*變化最大，降低了24.07±12.03，說(shuō)明茶飲料在較高溫度下易變暗、變黃、變紅。

近年來(lái)茶葉研究者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)， 茶湯色澤與茶多酚（尤其是兒茶素）、黃酮醇類(lèi)化合物、氨基酸以及美拉德反應(yīng)聯(lián)系緊密[35]。文章通過(guò)對(duì)茶飲料主要品質(zhì)化學(xué)成分與色差參數(shù)之間的相關(guān)性研究證實(shí)了氨基酸、 茶多酚特別是兒茶素與茶飲料色澤具有極顯著相關(guān)性，推測(cè)美拉德反應(yīng)及兒茶素氧化聚合可能是造成茶飲料色澤變化的重要原因。

綜上所述， 貯藏溫度對(duì)茶飲料主要品質(zhì)指標(biāo)影響較大。茶多酚尤其是兒茶素、氨基酸與色澤變化關(guān)系緊密， 為下一步研究茶飲料劣變機(jī)理提供了理論基礎(chǔ)，確定了研究方向。但由于茶飲料品質(zhì)化學(xué)成分多且體系復(fù)雜， 文章僅選取幾種主要品質(zhì)化學(xué)成分進(jìn)行分析， 無(wú)法較為系統(tǒng)地解釋茶飲料劣變的原因， 揭示茶多酚尤其是兒茶素在茶飲料體系中氧化聚合的機(jī)制， 是否其他物質(zhì)也共同對(duì)其產(chǎn)生了影響，這將是下一步研究工作的重點(diǎn)。