烘焙對夏秋綠茶色澤變化的影響

李夢橋，萬 狀，宋玉杰，李婧如，向 洋，胡賢春，李 慧，趙振軍

（1.長江大學園藝園林學院，湖北 荊州 434025；2.浠水縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，湖北 浠水 438200）

【研究意義】綠茶是我國主要茶類之一，因其含有豐富的茶多酚、茶氨酸等活性成分，在抗氧化、抗衰老、預防心血管疾病等方面具有較強的保健功能而深受消費者喜愛［1］。綠茶根據(jù)生產(chǎn)季節(jié)的不同，可分為春茶、夏茶和秋茶，春茶以春季幼嫩的芽葉為原料，成品茶色澤嫩綠、香氣高爽、滋味鮮爽醇和屬于品質(zhì)較好的高檔綠茶類；夏秋綠茶以夏秋季較成熟、呈開展狀的葉片為主要原料，成品茶外形色澤暗褐、陳灰或灰綠，香氣低淡或帶粗氣，湯色淡綠而偏黃色，滋味苦澀、鮮爽度差，屬于品質(zhì)較差的中、低檔綠茶類［2-3］。我國每年有大量中低檔夏秋綠茶生產(chǎn)，其中每年約有10 萬多t 夏秋綠茶因為品質(zhì)較差而滯銷，嚴重影響了茶農(nóng)的生產(chǎn)積極性［4］。為改善夏秋綠茶品質(zhì)，前期研究主要從改變傳統(tǒng)栽培技術(shù)角度調(diào)整茶葉原料茶多酚、氨基酸等成分的含量及其比值，但一般認為該方法對夏秋綠茶品質(zhì)提升的空間有限［5］，近年來有大量研究表明通過引進烘焙工藝可促進熱化學反應(yīng)的發(fā)生，增加酯型兒茶素的降解，對有效降低夏秋綠茶苦澀味、顯著提高夏秋綠茶品質(zhì)具有重要意義［6-7］。

【前人研究進展】前期學者對烘焙的研究主要涉及烘焙技術(shù)對茶葉滋味物質(zhì)及香氣成分的影響［8］。例如，Kuo 等［9］研究烏龍茶烘焙過程中揮發(fā)性化合物的變化，發(fā)現(xiàn)2-甲酰吡咯、3-吡啶等是烘焙過程中產(chǎn)生的典型香氣成分；王登良等［10］在烏龍茶烘焙試驗中發(fā)現(xiàn)，茶葉的水浸出物、多酚、總氨基酸、可溶性糖等含量均有所減少，茶褐素含量增加較多；敖存等［6］采用烘焙技術(shù)改善低檔綠茶滋味品質(zhì)的過程中也發(fā)現(xiàn)，烘焙能使茶多酚、兒茶素不斷減少，氨基酸在不同溫度下先增后減或不斷減少，酚氨比、黃酮、花青素呈先減后增的變化趨勢。而關(guān)于烘焙過程對中低檔綠茶色澤品質(zhì)變化卻鮮見報道。綠茶在制作過程中影響色澤變化的因素主要有葉綠素及其衍生物的降解、多酚類的輕度氧化聚合以及非酶促褐變等，特別是葉綠素被認為屬于構(gòu)成綠茶外觀、湯色和葉底色澤的主要色素成分［11］。【本研究切入點】以中低檔夏秋綠茶為原料，分析烘焙過程對夏秋綠茶色澤的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過對感官品質(zhì)、色差指標及葉綠素、茶多酚、游離氨基酸含量等影響茶樣色澤變化的主要理化成分進行動態(tài)分析，從葉綠素的熱降解規(guī)律、茶多酚等理化成分受熱氧化等角度揭示夏秋綠茶色澤變化的本質(zhì)，為夏秋綠茶品質(zhì)改良過程中合理利用烘焙技術(shù)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為湖北宜昌地區(qū)2020 年6—7 月生產(chǎn)的夏秋綠茶毛茶，鮮葉原料為一芽三、四葉，含水量5.6%。

1.2 試驗方法

1.2.1 烘焙 茶葉烘焙參照熬存等［6］的方法，具體操作如下：采用電烘箱進行烘焙，分別設(shè)定80、100、120 ℃ 3 個烘焙溫度，每個烘焙溫度取茶樣1 kg。在烘焙溫度為80、100 ℃條件下每隔1 h 取1 次樣，在烘焙溫度為120 ℃條件下每隔0.5 h 取1 次樣，均取樣5 次，3 次重復。以烘焙前的茶樣作對照（CK）。

1.2.2 感官審評 根據(jù)茶葉感官審評方法（GB/T 23776-2009）的操作標準與相關(guān)術(shù)語，分別評價茶樣干茶、茶湯和葉底的色澤變化。

1.2.3 色差測定 茶樣色差測定參照嚴俊等［12］方法，具體如下：稱取茶樣5 g，用茶葉粉碎機粉碎40 s，使茶樣粉末粗細均勻一致，混勻置測色盒中測定色差值。色差計選用D65 光源，采用CIE（國際照明委員會）1976 年（L*、a*、b*）表色方法。測量頭平穩(wěn)接觸茶葉，采取5點測色法，記錄L*、a*、b*值。

L表示明度，數(shù)值越大，明度越高；a*表示紅綠色調(diào)，若a*為負值則物體顏色偏綠，a*為正值則顏色偏紅；b*表示黃藍色調(diào)，若b*為負值則物體顏色偏藍，b*為正值則物體顏色偏黃。

1.2.4 理化成分測定（1）葉綠素含量：參照Aronn 等［13］和張麗華等［14］方法，稱取0.5 g 茶粉，加入80%丙酮15 mL，4 ℃下提取30 min，抽濾得上清液，定容至25 mL，吸取5 mL 定容液，再次定容至25 mL，分別測定663 和645 nm 處的吸光度，計算葉綠素a、葉綠素b 的含量：

式中，V 為吸取茶樣定溶液體積（mL）；OD663為波長663 nm 處的吸光值，OD645為波長645 nm處的吸光值。

（2）理化成分：茶多酚含量測定采用酒石酸鐵比色法，兒茶素含量測定采用香莢蘭素比色法，游離氨基酸含量測定采用茚三酮比色法［15］。

1.2.5 葉綠素熱降解動力學模型構(gòu)建 烘焙夏秋綠茶中葉綠素的降解動力學模型構(gòu)建參照張麗華等［15］方法，通過測得的葉綠素含量計算反應(yīng)速率常數(shù)（k）、半衰期（t1/2）：

式中，C為茶樣烘焙至t時刻的葉綠素含量（mg/g）；C0為茶樣初始的葉綠素含量（mg/g）；K為一級反應(yīng)速率常數(shù)（h-1）；t1/2為半衰期（h）。

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 烘焙對夏秋綠茶色澤的影響

2.1.1 干茶色澤 烘焙過程中，茶葉色澤由墨綠變?yōu)辄S褐色或紅褐色。在80 ℃下烘焙1～3 h、100℃下烘焙1～2 h、120 ℃下烘焙0.5 h，茶葉的色澤品質(zhì)均保持較好；隨著烘焙時間的延長，干茶色澤逐漸褐化，當80 ℃烘焙時間達5 h、100 ℃烘焙超達3 h、120 ℃烘焙達1 h，干茶色澤就會出現(xiàn)明顯的褐化（表1）。

表1 烘焙過程中烘焙茶樣的色澤評價Table 1 Color evaluation of baked tea samples during baking process

2.1.2 茶湯色澤 烘焙茶樣對應(yīng)的茶湯色澤受烘焙溫度的影響顯著，當采用80 ℃溫度進行烘焙時，只要烘焙時間不超過4 h，茶湯顏色仍然可以保持黃綠明亮；當烘焙溫度為100 ℃、烘焙時間1 h，茶湯顏色即變?yōu)樾狱S明亮；烘焙溫度為120 ℃、烘焙時間0.5 h，茶湯顏色變?yōu)樾狱S明亮，烘焙超過1 h 茶湯顏色由杏黃逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槌赛S（表1）。

2.1.3 葉底色澤 茶葉經(jīng)烘焙后，葉底色澤逐漸由黃綠、黃綠偏黃轉(zhuǎn)化為黃褐色（表1）。當烘焙溫度為80 ℃時，葉底色澤變化較慢；烘焙溫度為100 ℃、烘焙3 h 后葉底色澤變化顯著，逐漸開始褐化；烘焙溫度為120 ℃，由于溫度較高，葉底顏色變化較快，烘焙1 h 葉底即出現(xiàn)褐色。

2.2 烘焙對夏秋綠茶色差值變化的影響

烘焙溫度和烘焙時間對綠茶樣品色差的影響見表2。在烘焙溫度為100、120℃時，烘焙茶樣的色差明度值L*、a*、b*值總體表現(xiàn)為隨烘焙時間的延伸先逐漸升高后降低；而烘焙溫度為80℃時，烘焙茶樣的色差明度值L*、a*值隨烘焙時間的延長表現(xiàn)為逐漸升高的趨勢，b*值在烘焙時間為3 h 時達到最高，然后急劇下降，但仍顯著高于對照。

表2 烘焙過程中烘焙茶樣的色差變化Table 2 Changes of color difference of baked tea samples during baking process

2.3 烘焙過程中影響夏秋綠茶色澤的化學因素

2.3.1 烘焙過程中夏秋綠茶葉綠素a、b 降解的熱動力學規(guī)律 茶葉經(jīng)過烘焙后葉綠素a、葉綠素b含量不斷降低。以不同溫度烘焙的茶樣所含葉綠素a、b 保存率的對數(shù)（lnC/C0）為縱坐標、烘焙時間t為橫坐標，分別進行線性回歸，結(jié)果（圖1、圖2）表明，葉綠素的保存率對數(shù)（lnC/C0）與加熱時間t 呈明顯線性相關(guān)關(guān)系，說明烘焙過程中葉綠素的熱降解符合一級反應(yīng)動力學規(guī)律。根據(jù)公式計算反應(yīng)速率常數(shù)（k）和半衰期（t1/2），結(jié)果見表3。

由表3 可知，烘焙溫度顯著影響烘焙茶樣中葉綠素a、b 的反應(yīng)速率常數(shù)k，隨著烘焙溫度的升高，葉綠素a、b 的反應(yīng)速率常數(shù)k隨之增加，其中葉綠素b 的k值明顯高于葉綠素a 的k值，說明葉綠素b 的降解快于葉綠素a。當烘焙溫度為80 ℃時，茶樣葉綠素降解較慢，葉綠素a 的熱降解半衰期為40.773（±3.4205）h，葉綠素b 的熱降解半衰期為32.851（±0.1555）h；當烘焙溫度為120 ℃時，茶樣葉綠素的半衰期明顯變短，葉綠素a 的熱降解半衰期為3.834（±0.1160）h，葉綠素b 的熱降解半衰期為1.581（±0.1920）h，說明高溫烘焙不利于茶葉保持黃綠色澤。

圖1 不同烘焙溫度下烘焙茶樣葉綠素a一級熱降解動力學Fig.1 The first-order thermal degradation kinetics of chlorophyll a in baked tea samples at different baking temperatures

表3 不同烘焙溫度下葉綠素a、葉綠素b 的熱降解動力學參數(shù)Table 3 Kinetic parameters of thermal degradation of chlorophyll a and chlorophyll b in baked tea samples at different baking temperatures

2.3.2 烘焙過程中茶多酚及兒茶素含量的變化茶樣中茶多酚與兒茶素的含量在烘焙過程中隨烘焙時間的延伸呈不斷下降的趨勢。由表4 可知，在烘焙初期，烘焙溫度顯著影響茶樣中茶多酚與兒茶素含量的下降速率，烘焙溫度越高下降速率越快，且兒茶素含量的下降速率高于茶多酚，如烘焙1 h，烘焙溫度分別為80、100、120 ℃時，茶多酚含量下降速率分別為0.889%、1.787%、3.218%，兒茶素含量下降速率分別為0.688%、2.231%、3.856%。

2.3.3 烘焙過程中游離氨基酸的變化 由表5 可知，烘焙溫度顯著影響茶樣中游離氨基酸含量的變化，當烘焙溫度為80 ℃時，氨基酸含量隨烘焙時間延長呈波動起伏變化；烘焙溫度為100℃時，與對照（游離氨基酸含量2.305%）相比，游離氨基酸含量先降低（烘焙1 h 為1.972%）后增加（烘焙2 h 達到高點2.222%）；而烘焙溫度為120 ℃時，游離氨基酸含量則表現(xiàn)為線型下降。

表4 烘焙過程中烘焙茶樣茶多酚與兒茶素含量的變化Table 4 Changes of tea polyphenol and catechin contents in baked tea samples during baking process

表5 烘焙過程中烘焙茶樣游離氨基酸含量的變化Table 5 Changes of free amino acids contents in baked tea samples during baking process

3 討論

本試驗在于探討不同烘焙溫度、烘焙時間對夏秋綠茶色澤的影響，為烘焙技術(shù)在夏秋綠茶品質(zhì)改善中的優(yōu)化應(yīng)用提供理論參考。綠茶干茶色澤有翠綠、嫩綠、嫩黃、墨綠和黃綠等顏色，色澤的形成一方面是由茶葉中的葉綠素等物質(zhì)的酶促與非酶促化學反應(yīng)生成相應(yīng)色素類物質(zhì)綜合作用的結(jié)果［16-18］。烘焙過程中，高溫作用持續(xù)破壞葉綠體結(jié)構(gòu)，葉綠素從蛋白體中釋放出來，使呈綠色色澤的葉綠素大量降解，呈黑褐色澤的脫鎂葉綠素迅速生成并積累，是茶葉色澤逐漸變暗的主要原因之一［19］。另一方面，在烘焙過程中有茶多酚、兒茶素和游離氨基酸等物質(zhì)參與的氧化還原反應(yīng)、美拉德反應(yīng)等也會對干茶色澤產(chǎn)生重要的影響［20-21］。

烘焙過程中，烘焙溫度通過影響葉綠素降解速率、茶多酚和兒茶素等的氧化速率來改變茶葉色澤，如烘焙溫度為80 ℃時，烘焙茶樣葉綠素a、葉綠素b、茶多酚和兒茶素的降解速率/氧化速率顯著低于烘焙溫度為100、120 ℃。因此，本研究認為烘焙溫度80 ℃烘焙 1～3 h、100 ℃烘焙1～2 h、120 ℃烘焙0.5 h，綠茶色澤品質(zhì)較好，其中80 ℃烘焙茶樣色澤品質(zhì)最好，這主要是由于低溫烘焙使茶葉中葉綠素降解速度減慢，茶多酚、兒茶素等物質(zhì)氧化速率較慢，最終葉綠素、茶多酚、兒茶素等物質(zhì)的保留率高，反之，當烘焙溫度過高或烘焙時間過長，高溫作用使茶葉中葉綠素、茶多酚、兒茶素等物質(zhì)的保留率降低時，茶葉色澤就會逐漸褐化，這與敖存等［6］、宛曉春［18］的研究結(jié)果一致。烘焙過程中游離氨基酸在80、100 ℃下，烘焙初期含量會有所增加，可能與烘焙過程氨基酸的形成量（茶葉在高溫下大分子蛋白質(zhì)會通過非酶促反應(yīng)降解生成一定量的氨基酸）大于氨基酸降解與轉(zhuǎn)化的總量有關(guān)，高溫作用下茶葉中氨基酸的減少主要通過脫羧、脫氨基等反應(yīng)或通過與糖類物質(zhì)結(jié)合發(fā)生糖胺反應(yīng)，其中糖胺反應(yīng)的結(jié)果是形成黑褐色的吡嗪類物質(zhì)，使茶葉表現(xiàn)為黑褐色［18］。

4 結(jié)論

（1）烘焙可明顯影響夏秋綠茶的色澤，在烘焙溫度不變的情況下，隨烘焙時間的延長，L*先增加后降低；烘焙溫度升高，隨烘焙時間的延長，L*呈逐漸降低的變化趨勢，而a*則逐漸增加，夏秋綠茶茶樣在烘焙過程中顏色變化呈現(xiàn)由墨綠→黃綠→紅黃→紅褐的趨勢。

（2）在烘焙過程中葉綠素a、b 的熱降解屬于一級動力學反應(yīng)，隨溫度升高，葉綠素a、b 的反應(yīng)速率常數(shù)k增加，半衰期（t1/2）縮短，葉綠素b 的降解快于葉綠素a。茶多酚、兒茶素及氨基酸的含量在烘焙過程中呈不斷減少趨勢。

（3）夏秋綠茶茶樣在80 ℃烘焙1～3 h、100 ℃烘焙1～2 h、120℃烘焙0.5 h，茶樣的色澤品質(zhì)較好，其中80 ℃低溫烘焙的葉綠素損失較小，茶葉色澤品質(zhì)保護效果最好。