不同烘焙條件下成品滇紅茶香氣及化學(xué)成分的變化

楊彩霞，王瑤，2，汪艷蛟，殷建忠，王松梅，潘紅梅，吳志霜，馮月梅，吳少雄*

（1.昆明醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，云南昆明 650500）（2.曲靖市第二人民醫(yī)院臨床營養(yǎng)科，云南曲靖 655000）

滇紅茶又稱為云南紅茶，是1938 年以云南大葉種鮮葉為原料，經(jīng)過萎凋、揉捻、發(fā)酵、干燥四大工藝而制成的高香類紅茶，因其具有“形美、色艷、香高、味濃”的特點[1]而受到消費者的親睞。香氣是決定茶葉性狀和品質(zhì)的關(guān)鍵影響因素。香氣成分及其影響因素的研究，伴隨著酶學(xué)[2-4]、代謝組學(xué)[5]、分子化學(xué)[6]及分子生物學(xué)[7]等相關(guān)學(xué)科[8,9]的發(fā)展及分析檢測技術(shù)的不斷升級而取得了較大進(jìn)展。影響茶葉香氣的因素較多，如茶樹品種、種植環(huán)境、農(nóng)藝措施、加工工藝、貯藏方式等[10,11]。加工過程是茶葉香氣物質(zhì)形成的關(guān)鍵步驟。隨著生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，紅茶的香氣品質(zhì)及其功能成分也發(fā)生了相應(yīng)的變化。

烘焙（俗稱“火候”）作為茶葉重要后期處理工藝之一，烘焙處理使茶葉內(nèi)產(chǎn)生理化學(xué)變化，茶葉的內(nèi)含物質(zhì)發(fā)生熟化、異構(gòu)化、氧化、后熟作用等[12]，使茶葉的品質(zhì)發(fā)生變化，影響著茶葉的外形色澤、葉底湯色、茶葉沖泡長短等品質(zhì)。最佳的烘焙工藝是將溫度、時間、烘焙次數(shù)及熱空氣供量等多個影響因素協(xié)調(diào)統(tǒng)一。目前研究主要以感官為主要評價指標(biāo)，參數(shù)設(shè)計略有缺乏[13]，綜合探討烘焙溫度和時間對紅茶香氣和功能成分影響的系統(tǒng)研究不足。烘焙提香技術(shù)在綠茶、烏龍茶、武夷紅茶和祁門紅茶中研究比較多，大多數(shù)是針對鮮茶進(jìn)行研究，而對于成品茶相關(guān)研究比較少。近年來，紅茶產(chǎn)銷量一直處于行業(yè)領(lǐng)先地位，但每年庫存量很大，因此運用烘焙提香技術(shù)改善成品茶葉品質(zhì)及香氣成分具有重要意義。故本研究主要通過不同的烘焙溫度和時間相組合，探討其對成品滇紅茶的香氣和功能成分的影響，以期為改善成品滇紅茶品質(zhì)，進(jìn)一步為廠家解決了庫存成品茶在后期如何處理這一問題提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

成品滇紅茶，產(chǎn)自云南龍馬江茶葉有限公司，購自云南昆明鑫源超市。

二氯甲烷、萘、無水硫酸鈉、無水乙醇、乙腈、甲醇、乙酸、碳酸鈉、福林酚、乙二胺四乙酸（均為分析純試劑），購自南京建成公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

LE203E/02 電子天平，梅特勒-托利多儀器公司；CT410 旋風(fēng)式樣品磨，瑞典福斯；烘箱，天津泰斯特儀器公司；恒溫恒濕箱，科正儀器公司；氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國Agilent 公司；同時蒸餾萃取裝置、LC-20A 高效液相色譜儀，日本島津公司；分光光度計，日本島津。

1.3 試驗方法

1.3.1 成品滇紅茶烘焙處理

將成品滇紅茶葉進(jìn)行烘焙加工處理，分別稱取100 g 茶葉盛裝于干燥盒中均勻鋪放，設(shè)置70℃、90℃、110℃、130℃四個溫度，分別烘焙1.0 h、2.5 h、4.0 h，烘焙完成，冷卻后，將樣品保存于密封袋中待測。

1.3.2 成品茶葉樣品前處理

稱取烘焙處理茶葉樣品各30 g，使用旋風(fēng)磨粉碎過60 目篩，取粉碎過篩后的樣品26 g，放入事先折好的紙盒內(nèi)，在恒溫恒濕箱中（平衡條件溫度22℃、濕度60%）平衡12～24 h 后待檢。

1.3.3 香氣組分樣品萃取

采用同時蒸餾萃取法（SDE）萃取樣品，將26 g樣品加入350 mL 蒸餾水，取30 mL 二氯甲烷萃取溶劑，萃取時間2 h，水浴溫度60℃。

1.3.4 香氣組分樣品濃縮

萃取液干燥過夜后，從冷凍柜取出，平衡至室溫后樣品導(dǎo)入濃縮瓶。每個樣品準(zhǔn)確定量1 mL 后，裝入樣品瓶中，進(jìn)行GC/MS 儀器分析檢測。

1.3.5 香氣組分檢測分析

GC 測定條件：彈性熔融石英毛細(xì)管柱（30 mm×0.25 mm×0.25 μm），固定相（5%苯基）－甲基聚硅氧烷升；溫程序：初始溫度50℃，保持1 min，以8℃/min 速率升溫到160℃，保持2 min，再以8℃/min 速率升溫至260℃保持15 min；進(jìn)樣口溫度：250℃；進(jìn)樣量：1 μL；載氣：He，1.0 mL/min；分流比：20:1；溶劑延遲時間：2 min。

MS 分析條件：EI，電離能量：70 eV；離子源溫度：230℃；傳輸線溫度：280℃；四級桿溫度：160℃；質(zhì)量范圍35～455 u；使用選擇離子和全掃描同時掃描模式；選擇的離子：萘128。

定性定量方法：采用質(zhì)譜法定性分析，通過測定的質(zhì)譜圖與計算機譜庫（05 版Wiley 和NIST 庫）進(jìn)行比對后定性，選擇萘為內(nèi)標(biāo)，通過內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量分析。

1.3.6 功能成分測定 運用高效液相色譜法測定烘焙處理滇紅茶樣品中兒茶素類成分，分光光度計測定茶多酚，參照國標(biāo)茶葉中茶多酚、兒茶素類含量的檢測方法“GB/T 8313-2008”[14]。

1.3.7 實驗數(shù)據(jù)處理及分析

數(shù)據(jù)采用EXCEL 2010、SPSS 22.0 進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同處理對成品茶樣的香氣成分的影響

運用同時蒸餾萃取法提取茶葉揮發(fā)性成分，并用氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用法（GC/MS）對其揮發(fā)性成分進(jìn)行分析鑒定。從表1 可看出，茶葉揮發(fā)性成分共65種，其中醛類11 種、醇類20 種、酮類9 種、酯類9種、酸類4 種、烯類2 種、酚類2 種和雜環(huán)類化合物8 種，檢測出含量較高的香氣物質(zhì)有3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、苯乙醛、糠醇、苯甲醇、α-甲基-α-[4-甲基-3-戊烯基]環(huán)氧乙烷甲醇、順-α，α-5-三甲基-5-乙烯基四氫化呋喃-2-甲醇、芳樟醇、苯乙醇、2,2,6-三甲基-6-乙烯基四氫-2H-呋喃-3-醇A、2,2,6-三甲基-6-乙烯基四氫-2H-呋喃-3-醇B、香葉醇、橙花叔醇、植醇、水楊酸甲酯、棕櫚酸乙酯、亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯、亞油酸乙酯等成分。隨著烘焙處理溫度和時間的變化主要呈香揮發(fā)性物質(zhì)含量也隨之改變。呂世懂等[15]研究鑒定出滇紅茶香氣成分76 種，主要以醇類、酮類和酯類化合物為主，醇類化合物的占比最高，主要包括芳樟醇、芳樟醇氧化物、香葉醇和橙花叔醇等萜烯醇類物質(zhì)。任洪濤等[16]研究中，共檢測出97 類揮發(fā)性物質(zhì)，包括醇、醛、酸、酮、酯、內(nèi)酯、含氮和烴類物質(zhì)，醇類含量最高，其次為醛類物質(zhì)。從這些結(jié)果可分析出新鮮茶葉烘焙可能較成品茶葉產(chǎn)生的揮發(fā)性成分多。

2.2 不同烘焙條件滇紅茶香氣成分分析

香氣測定分析選取樣品中主要呈香揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行香氣分析。孫慶娜[17]研究表明，山東紅茶在70℃左右處理1.0～1.5 h 的感官品質(zhì)較好；此外，烘焙時間對工夫紅茶各生化成分的影響不同，但對品質(zhì)有利的生化成分以烘焙1.0 h 的茶樣含量最高；隨著烘焙時間延長，工夫紅茶香氣的種類、含量以及組分比值發(fā)生顯著變化。張成[18]研究表明，烘焙能改善浙江紅茶的感官品質(zhì)，各樣品感官品質(zhì)隨著烘焙時間的延長，呈現(xiàn)出先增加再降低的趨勢，且隨著烘焙提香溫度的升高，烘焙提香達(dá)到最好效果時所需要的時間縮短：70℃烘焙下，處理6 h 時達(dá)到最佳效果；80℃烘焙下，處理6 h 達(dá)到最佳效果；90℃烘焙下，處理5 h達(dá)到最佳效果；100℃烘焙下，處理4 h 達(dá)到最佳效果；110℃烘焙下，處理1 h 達(dá)到最佳效果。朱永興研究認(rèn)為處理溫度在110℃上將有損紅茶品質(zhì)。張偉等[19]研究發(fā)現(xiàn)，鐵觀音依次在100℃下烘焙90 min、在120℃下烘焙60 min、在140℃下烘焙30 min 左右待茶葉冷卻至室溫，此處理條件下所得茶葉感官評價最好。鄭月梅等[20]研究發(fā)現(xiàn)，烘焙溫度與生化品質(zhì)成負(fù)相關(guān)，高溫烘焙使茶葉中氨基酸含量顯著減少，低溫有助于茶氨酸積累。沈強等[21]研究發(fā)現(xiàn)，提香溫度控制在100℃～120℃時，有利于形成貴州珠形綠茶滋味醇正、栗香較顯和香氣持久的獨特品質(zhì)風(fēng)味。倪德江等[22]研究發(fā)現(xiàn)在處理溫度小于130℃范圍內(nèi)，隨著處理時間延長，綠茶由清香變栗香且香氣濃度較高。實驗借鑒了其它茶類的烘焙提香處理經(jīng)驗，研究成品滇紅茶在70、90、110、130℃下分別烘焙1.0、2.5、4.0 h 樣品，研究烘焙溫度和烘焙時間對茶葉香氣的影響，希望提出紅茶烘焙提香處理新的工藝參數(shù)，為紅茶加工提供一定技術(shù)理論支持。主要成分分析見表2。從表2 可以看出，在70℃、90℃烘焙下，呈玫瑰香和花香的苯甲醇、苯乙醇和香葉醇，具有栗香和木香的芳樟醇及芳樟醇氧化物，呈現(xiàn)烤香和焦香味的吡嗪、吡啶和吲哚，呈現(xiàn)甜香的β-紫羅蘭酮和橙花叔醇，松香的α-松油醇，奶香的水楊酸甲酯隨著烘焙時間的延長含量隨之增加；110℃烘焙下，苯甲醇、苯乙醇、香葉醇、吡嗪、吡啶、吲哚、橙花叔醇、水楊酸甲酯隨烘焙時間增加含量升高，芳樟醇及芳樟醇氧化物、β-紫羅蘭酮和α-松油醇，隨時間延長含量降低；130℃烘焙下，苯甲醇、苯乙醇、香葉醇、芳樟醇及芳樟醇氧化物、吡啶、吲哚、橙花叔醇、β-紫羅蘭酮和α-松油醇隨烘焙時間增加含量降低，水楊酸甲酯和吡嗪類物質(zhì)隨時間延長含量升高。在相同烘焙時間下，烘焙1 h 時苯甲醇、苯乙醇、香葉醇、芳樟醇、水楊酸甲酯在70℃時含量最高，吲哚、吡啶、橙花叔醇和α-松油醇在110℃以上溫度下含量較高；烘焙2.5 h 時，苯甲醇、苯乙醇、香葉醇、芳樟醇、橙花叔醇、β-紫羅蘭酮和水楊酸甲酯在70℃、90℃時含量較高，吲哚、吡啶、吡嗪在130℃含量高；烘焙4 h時，苯甲醇、苯乙醇、橙花叔醇在70℃含量最高，香葉醇、芳樟醇及其氧化物在90℃含量最高，和水楊酸甲酯在110℃含量最高，吡嗪在130℃含量最高。

本研究中苯甲醇、苯乙醇、香葉醇、芳樟醇及其氧化物、β-紫羅蘭酮、橙花叔醇和水楊酸甲酯、α-松油醇、吡嗪、吡啶和吲哚等構(gòu)成滇紅茶主要呈香成分，在揮發(fā)性物質(zhì)主要構(gòu)成與呂世懂[15]和任洪濤等[16]研究結(jié)果相似。龐月蘭等[23]用電焙籠在100～110℃烘6 h 或120℃烘3 h，有利于提升烏龍成茶香氣品種，這可能由于烘焙方式及茶葉品種引起的差異?？傮w看，提高烘焙溫度，延長烘焙時間，成品茶葉香氣成分種類并沒有隨之增多，主要呈香物質(zhì)含量呈現(xiàn)出不同的變化趨勢，70℃、90℃烘焙1～4 h 時茶葉香氣成分含量最多，該條件為提升成品滇紅茶香氣最佳烘焙條件。

2.3 不同烘焙條件成品滇紅茶的功能成分分析

成品滇紅茶經(jīng)過烘焙處理，用高效液相色譜儀測定茶多酚（TP）、沒食子酸（GA）、表沒食子兒茶素（EGC）、兒茶素（C）、表兒茶素沒食子酸酯（ECG）、表兒茶素（EC）、表沒食子酸兒茶素沒食子酸酯（EGCG）含量。從表3 看出，茶多酚含量經(jīng)過烘焙處理后含量明顯降低（p<0.01），且在相同處理時間下溫度越高，茶多酚降低越明顯；王杰等[24]研究發(fā)現(xiàn)紅陳茶經(jīng)過100、110、120℃烘焙15 min 后茶多酚顯著減低，與本研究結(jié)論類似；從整體實驗情況看，在110℃處理下，茶多酚含量是增加趨勢，與其他溫度試驗結(jié)果相反，可能由實驗誤差造成；也可能是茶多酚的分子結(jié)構(gòu)存在氫鍵[25]，溫度在110℃、4 h 烘焙條件下，使分子氫鍵締合作用加強，使茶多酚穩(wěn)定性增加，導(dǎo)致含量呈現(xiàn)增加趨勢。茶多酚在高溫烘焙條件下，酶促氧化作用停止，非酶促氧化作用增加，茶多酚以游離狀態(tài)與蛋白質(zhì)、氨基酸等其他物質(zhì)形成絡(luò)合物以大分子物質(zhì)沉淀下來，使茶多酚的含量減少[26]。另一方面：茶多酚的穩(wěn)定性主要是由其結(jié)構(gòu)所決定的。茶多酚基本為2-連（或鄰）基酚基苯并吡喃衍生物結(jié)構(gòu)，其酚羥基除間位外，多為鄰位和連位，而不是單羥基酚。鄰、連位羥基的存在，易使分子內(nèi)產(chǎn)生氫鍵，連同苯環(huán)上的碳原子形成穩(wěn)定的五元環(huán)結(jié)構(gòu)，在一定程度上對易被氧化的-OH 起保護(hù)作用[27]。

表3 不同烘焙處理條件下茶多酚（TP）含量變化（%）Table 3 The tea polyphenol contents at different baking conditions

從表4 看出，在烘焙溫度相同時，沒食子酸含量隨烘焙時間延長含量增多（p<0.01），在烘焙1～2.5 h時增加最明顯。在烘焙時間一定時，含量隨溫度升高而增多，130℃烘焙2.5 h 含量最多；從表5 發(fā)現(xiàn)，兒茶素在經(jīng)過70℃、90℃、110℃烘焙處理后總體含量降低，溫度達(dá)130℃含量增多（p<0.01），烘焙1～2.5 h 時含量隨溫度升高而增加；從表6 發(fā)現(xiàn)，在溫度相同并延長烘焙時間時，表沒食子兒茶素含量變化沒有差異（p>0.05）。在烘焙1～2.5 h 時，烘焙70℃和90℃能增加表沒食子兒茶素含量，且含量最高溫度升高至110℃其含量減少低于未處理樣品含量；從表7 發(fā)現(xiàn)，在70℃、90℃時延長烘焙時間時，表沒食子兒茶素含量在1～2.5 h 時含量增加，在2.5 h 含量最多，時間繼續(xù)延長含量降低（p<0.01）。在時間一定，烘焙70℃和90℃含量增加，溫度升高至110℃其含量減少低于未處理樣品含量；從表8 發(fā)現(xiàn)，70℃、90℃烘焙1 h 表兒茶素含量增多，溫度繼續(xù)升高時含量降低（p<0.01）；從表9 發(fā)現(xiàn)，在1～2.5 h 烘焙時間下，溫度在70℃、90℃時含量逐漸增多，溫度繼續(xù)升高時含量降低（p<0.01）。沒食子酸（GA）和兒茶素類單體物質(zhì)具有抗氧化、降血脂、降血糖和消炎等功能[28]，劉盼盼等[29]研究發(fā)現(xiàn)青磚茶抗氧化性與表沒食子酸兒茶素沒食子酸酯含量呈正相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，滇紅茶在70℃、90℃溫度下烘焙1～2.5 h 能增加沒食子酸（GA）和兒茶素類單體物質(zhì)含量，可推測滇紅茶后烘焙處理能提高滇紅茶的抗氧化功效，但需進(jìn)行進(jìn)一步驗證。從總體上看茶多酚隨烘焙時間和溫度延長含量降低，在烘焙溫度在70-90℃之間烘焙1～2.5 h 時沒食子酸和兒茶素類單體物質(zhì)生成量增多。

表4 不同烘焙處理條件下沒食子酸（GA）含量變化（%）Table 4 The gallic acid contents at different baking conditions

表5 不同烘焙處理條件下兒茶素（C）含量變化（%）Table 5 The catechin contents at different baking conditions

表6 不同烘焙處理條件表沒食子兒茶素(EGC)含量變化(%) Table 6 The epigallocatechin contents at different baking conditions

表7 不同烘焙處理條件下表兒茶素沒食子酸酯（ECG）含量變化（%）Table 7 The epigallocatechin gallate contents at different baking conditions

表8 不同烘焙處理條件下表兒茶素（EC）含量變化（%）Table 8 The epicatechin contents at different baking conditions

表9 不同烘焙處理條件下表沒食子酸兒茶素沒食子酸酯（EGCG）含量變化（%）Table 9 The epigallocatechin gallate contents at different baking conditions

3 結(jié)論

3.1 烘焙提升成品滇紅茶的香味

滇紅茶經(jīng)過烘焙處理，檢測出茶葉香氣成分共65種，包含醛類11 種、醇類20 種、酮類9 種、酯類9種、酸類4 種、烯類2 種、酚類2 種和雜環(huán)類化合物8 種。具有玫瑰香、花香、栗香、木香、甜香、奶香的苯甲醇、苯乙醇、香葉醇、芳樟醇及其氧化物、β-紫羅蘭酮、橙花叔醇和水楊酸甲酯等揮發(fā)性成分在70℃、90℃溫度下，烘焙1～4 h 是含量較高，呈現(xiàn)的香味愈濃烈。呈現(xiàn)松香、烤香和焦香味的α-松油醇、吡嗪、吡啶和吲哚等揮發(fā)性成分，需在90～110℃烘焙溫度下含量明顯增加，溫度達(dá)130℃吡嗪物質(zhì)含量較多。成品滇紅茶在加熱烘焙時，能夠促進(jìn)芳香族衍生物苯甲醇、苯乙醇和水楊酸甲酯以及萜烯類衍生物香葉醇、橙花叔醇和芳樟醇及其氧化物含量的生成，提高茶葉香氣。同時加熱茶葉發(fā)生美拉德反應(yīng)生成雜環(huán)類化合物吡嗪、吡咯、吲哚和呋喃等物質(zhì)從而促進(jìn)芳香物質(zhì)的改變和形成，進(jìn)一步提升茶葉香氣[30]。本研究滇紅茶在70℃、90℃溫度下烘焙1～4 h 增加其主要呈香揮發(fā)性物質(zhì)芳樟醇及其氧化物、雜環(huán)氮氧化合物含量，提升滇紅茶香氣。

3.2 烘焙改善成品滇紅茶的生化功能

沒食子酸（GA）和兒茶素類單體物質(zhì)是由茶多酚發(fā)生酶促和非酶促氧化反應(yīng)生成，成品滇紅茶在烘焙處理過程中主要發(fā)生非酶促氧化反應(yīng)，因此在烘焙過程中茶多酚（TP）發(fā)生非酶促反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成茶色素、沒食子酸和兒茶素單體等物質(zhì)，其含量減少，沒食子酸（GA）隨溫度和烘焙時間延長含量增多。表沒食子兒茶素（EGC）、兒茶素（C）、表兒茶素沒食子酸酯（ECG）、表兒茶素（EC）、表沒食子酸兒茶素沒食子酸酯（EGCG）具有抗氧化、抗腫瘤功能[31]。在70℃、90℃烘焙1～2.5 h 含量逐漸增多，當(dāng)溫度繼續(xù)升高時含量降低。兒茶素單體在高溫下會發(fā)生異構(gòu)化和降解[32]，在本研究發(fā)現(xiàn)，烘焙溫度高于110℃時兒茶素單體物質(zhì)含量減少。多酚類、兒茶素類影響茶葉苦澀味，茶葉中多酚類和兒茶素類物質(zhì)越多苦澀味越重，本研究發(fā)現(xiàn)，溫度在90℃烘焙4 h 時兒茶素物質(zhì)含量增多，說明在此溫度下茶葉品質(zhì)可能受到影響。滇紅茶在70℃、90℃溫度下烘焙1～2.5 h 能增加沒食子酸（GA）和兒茶素類單體物質(zhì)含量，可推測滇紅茶后烘焙處理能提高滇紅茶的抗氧化功效。本研究通過不同的溫度和時間對成品滇紅茶進(jìn)行后烘焙處理，根據(jù)各階段茶葉香氣和功能成分的變化，篩選出70℃、90℃溫度下烘焙成品滇紅茶1～2.5 h 既能提升香氣又能較好維持其抗氧化功能，可在實際生產(chǎn)操作中提供一定的指導(dǎo)意義。