紅茶汁液態(tài)發(fā)酵生成的泡沫組成分析與調(diào)控

梁 爽，傅燕青，尹軍峰，許勇泉,*

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，浙江 杭州 310008；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081）

紅茶的液態(tài)發(fā)酵（或液態(tài)懸浮發(fā)酵、懸浮發(fā)酵），是指茶鮮葉榨汁后，控制氧氣、pH值和溫度等條件，在液態(tài)下完成茶色素轉(zhuǎn)化過程。以低檔綠茶為原料，利用茶鮮葉中內(nèi)源酶懸浮發(fā)酵制備紅茶茶湯，是開發(fā)新型茶飲料的發(fā)展趨勢(shì)[1]。然而，在液態(tài)發(fā)酵制備紅茶汁時(shí)，空氣的泵入會(huì)使發(fā)酵液表面產(chǎn)生大量的泡沫，給連續(xù)化、清潔化生產(chǎn)帶來困難。泡沫是亞穩(wěn)的實(shí)體，最終會(huì)崩潰；但是在紅茶汁生產(chǎn)中，需要快速有效地消除泡沫。到目前為止，關(guān)于茶葉泡沫的研究很少。這些泡沫對(duì)于茶汁品質(zhì)的影響尚不清楚，如何處理這些泡沫也無相關(guān)對(duì)策。

泡沫可定義為液體介質(zhì)中穩(wěn)定的氣體，彼此被液膜隔開的氣泡聚集物，是一種氣體在液體中的分散體系，氣體是分散相，液體是分散介質(zhì)。對(duì)于含有泡沫的產(chǎn)品，其泡沫性能由其表面活性劑體系和消泡成分的存在控制[2]。實(shí)踐中遇到的泡沫通常含有各種尺寸的氣泡，其中氣體分子的化學(xué)勢(shì)是不同的。這種差異導(dǎo)致氣體分子從較小的氣泡向較大的氣泡傳輸，即氣泡的Ostwald成熟（Ostwald ripening，OR）過程，導(dǎo)致泡沫的平均尺寸隨時(shí)間延長(zhǎng)逐漸增大，這影響著泡沫的穩(wěn)定性[3]。皂素作為一類廣泛存在的天然表面活性劑，能顯著降低氣泡OR速率而維持泡沫的穩(wěn)定[3]。而茶葉中含有的茶皂素，具有起泡、穩(wěn)泡、分散等多種表面活性[4]，應(yīng)對(duì)液態(tài)發(fā)酵紅茶汁制備過程中產(chǎn)生的泡沫的穩(wěn)定性有重要影響。

泡沫的控制可追溯到20世紀(jì)，機(jī)械消泡方式因較高的能源消耗而逐漸被化學(xué)消泡方式取代[5]。根據(jù)特定的發(fā)泡劑（表面活性劑、蛋白質(zhì)或可溶性聚合物），可以通過使用適當(dāng)?shù)氖杷怨腆w顆粒、油滴或油-固體化合物實(shí)現(xiàn)有效的泡沫控制[6]。消泡劑實(shí)體——表面具有足夠的疏水性的分散顆粒（液滴），作為單獨(dú)的相分散在發(fā)泡溶液中，發(fā)揮著有效的消泡作用。目前使用的消泡劑來自天然脂肪和油或卵磷脂、二氧化硅、硅酮和甘油單油酸酯等物質(zhì)[7]，具有消泡速度快、效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于發(fā)酵工業(yè)中[8]。但是由于在水相或水包油乳狀液中分散性差[9]，上述各類型消泡劑在食品泡沫控制方面的效果有限，這些缺點(diǎn)促使食品工業(yè)探索天然發(fā)泡劑的新替代來源，食品工業(yè)各部門正在使用對(duì)消費(fèi)者更友好的植物源性消泡劑取代合成或動(dòng)物源的成分[9-10]。

泡沫液中的成分研究在啤酒中已有相關(guān)報(bào)道[11]，但是茶葉中尚無。為了探究液態(tài)發(fā)酵制備紅茶汁產(chǎn)生的泡沫對(duì)發(fā)酵茶汁的影響，本實(shí)驗(yàn)采取2種分離方式對(duì)所得泡沫生成液（分離出的泡沫）與泡沫殘液（不含泡沫的茶汁）進(jìn)行茶皂素等理化成分檢測(cè)，分析其組成及對(duì)發(fā)酵紅茶汁的品質(zhì)影響。另外，為控制泡沫生成，添加食用消泡劑處理發(fā)酵液，分析其對(duì)生化成分的影響和對(duì)發(fā)酵進(jìn)程的影響。本研究將增加茶行業(yè)對(duì)茶汁泡沫組成與茶飲料工業(yè)中泡沫調(diào)控及其重要性的認(rèn)識(shí)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

龍井43鮮葉（2020年10月采后，于-20 ℃冰箱保存）；食用消泡劑（配料：聚二甲基硅氧烷及其乳液、水；安全性：安全無毒的食品添加劑；使用方法：直接或用水稀釋后加入起泡液中，其用量為起泡液量的0.1%～0.3%）。

茶皂素（95%）、沒食子酸（gallate acid，GA）、沒食子兒茶素（gallocatechin，GC）、表沒食子兒茶素（epigallocatechin，EGC）、兒茶素（catechin，C）、表兒茶素（epicatechin，EC）、沒食子兒茶素沒食子酸酯（gallocatechin gallate，GCG）、表沒食子兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）、兒茶素沒食子酸酯（catechin gallate，CG）、表兒茶素沒食子酸酯（epicatechin gallate，ECG），茶黃素（theaflavin，TF）、茶黃素-3-沒食子酸酯（theaflavin-3-gallate，TF-3-G）、茶黃素-3’-沒食子酸酯（theaflavin-3’-gallate，TF-3’-G）、茶黃素-3,3’-雙沒食子酸酯（theaflavin-3,3’-digallate，TFDG） 上海源葉生物科技有限公司；癸酸乙酯 美國(guó)Sigma公司；福林-酚、茚三酮、EDTA-2Na、抗壞血酸均為國(guó)產(chǎn)分析純；甲醇、乙腈、乙酸、水，均為色譜純；純凈水 杭州哇哈哈公司。

1.2 儀器與設(shè)備

4186型食品加工機(jī) 捷克BRAUN公司；DK-52水浴鍋 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；ACO-003空氣泵 廣東日生集團(tuán)有限公司；X3-233A微波爐廣東美的公司；LC-20A高效液相色譜儀 日本島津公司；手動(dòng)SPME進(jìn)樣器、50/30 μm二乙烯基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/CAR/PDMS）萃取頭 美國(guó)Supelco公司；7890B氣相色譜串聯(lián)7000C質(zhì)譜儀 美國(guó)Angilent Technologies公司。

1.3 方法

1.3.1 茶汁的通氣發(fā)酵

取鮮葉于室溫（（22f3）℃）萎凋1 h，稱取40.0 g萎凋葉于食物加工機(jī)（2檔）中，加入400 mL純凈水，勻漿2 min（30 sh4），倒入燒杯中，置于35 ℃水浴鍋上，以通氣速率1.5 L/min向勻漿液中泵入空氣。

1.3.2 泡沫的分離處理

單次分離處理：在1.3.1節(jié)中勻漿液通氣發(fā)酵過程中，0～60 min采用瓷制茶勺收集液面上的泡沫，被收集的泡沫置于室溫下，避免水分散失。發(fā)酵結(jié)束后，收集的泡沫（即泡沫生成液）與發(fā)酵茶汁（即泡沫殘液）于微波中加熱至90 ℃，冷卻至室溫，待測(cè)。重復(fù)3次。

多次分離處理：在1.3.1節(jié)中制備勻漿液時(shí)，收集勻漿產(chǎn)生的泡沫，即泡沫生成液1，立即開始通氣；通氣0～30 min收集泡沫，即泡沫生成液2；通氣30～60 min收集的泡沫，即泡沫生成液3。發(fā)酵結(jié)束后，取泡沫生成液1、2、3與分離了泡沫的發(fā)酵茶汁（即泡沫殘液）于微波中加熱至90 ℃，冷卻至室溫，待測(cè)。重復(fù)3次。

1.3.3 常規(guī)組分質(zhì)量濃度檢測(cè)

茶多酚（tea polyphenols，TP）含量測(cè)定：采用GB/T 8313ü2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測(cè)方法》福林-酚法；氨基酸（amino acids，AA）含量測(cè)定：采用GB/T 8314ü2013《茶 游離氨基酸總量的測(cè)定》茚三酮比色法；TF含量測(cè)定：采用GB/T 30483ü2013《茶葉中茶黃素的測(cè)定-高效液相色譜法》。

1.3.4 茶皂素質(zhì)量濃度檢測(cè)

參考文獻(xiàn)[12]的方法，茶皂素標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=106x，R2=0.999 3；色譜條件：Symmetry C18柱（4.6 mmh250 mm，5 μm）；柱溫25 ℃；流速1.0 mL/min；流動(dòng)相A為甲醇、B為水，B相以10%等度洗脫至結(jié)束，進(jìn)樣量10 μL。

1.3.5 C、咖啡堿的質(zhì)量濃度檢測(cè)

泡沫生成液和泡沫殘液中C、咖啡堿的質(zhì)量濃度用HPLC檢測(cè)，參考文獻(xiàn)[13]：采用0.45 μm微孔膜過濾。色譜柱：采用Symmetry C18柱（4.6 mmh250 mm，5 μm）；流動(dòng)相A相為2%乙酸，B相為純乙腈。洗脫梯度：0～3 min，93.5% A、6.5% B；3～19 min，93.5%～85% A、6.5%～15% B；19～25 min，85%～75% A、15%～25% B；25～30 min，75%～93.5% A、25%～6.5% B；30～35 min，93.5% A、6.5% B。流速1 mL/min，柱溫40 ℃，波長(zhǎng)280 nm，進(jìn)樣量10 μL。

1.3.6 頂空固相微萃取

取1.3.2節(jié)中分離的泡沫生成液或泡沫殘液1 mL于20 mL頂空瓶中，加入2 μL、750 mg/L的癸酸乙酯（內(nèi)標(biāo)），立即加入4 mL沸水并封閉瓶口，立即放入60 ℃水浴鍋中平衡5 min。然后將裝有50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭的SPME手持器通過瓶蓋的橡皮墊插入到頂空瓶中，推出纖維頭；吸附60 min后，取出SPME手持器并立即插入氣相色譜儀的進(jìn)樣口中解吸附5 min，同時(shí)啟動(dòng)儀器收集數(shù)據(jù)。

1.3.7 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析[14]

氣相色譜條件：HP-5ms Ultra Inert毛細(xì)管柱（30 mh0.25 mm，0.25 μm）；載氣為高純氦氣，流速1 mL/min；進(jìn)樣口溫度250 ℃；程序升溫：初始柱溫50 ℃，保持5 min，經(jīng)25 min升至150 ℃，并保持2 min；再經(jīng)12 min升至270 ℃，保持6 min；分流模式：不分流。

質(zhì)譜條件：電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；傳輸線溫度270 ℃；質(zhì)量掃描范圍35～400 u。

1.3.8 揮發(fā)性化合物鑒定

利用NIST 11.L譜庫對(duì)得到的MS圖進(jìn)行串連檢索和人工解析。結(jié)合保留時(shí)間和質(zhì)譜分別對(duì)各峰加以確認(rèn)，匹配度高于80%的化合物作進(jìn)一步分析。釆用內(nèi)標(biāo)法定量，得到各組分的含量。

1.3.9 揮發(fā)性化合物的定量和OAV計(jì)算

以癸酸乙酯作為內(nèi)標(biāo)物，每個(gè)香氣組分的質(zhì)量濃度按式（1）計(jì)算：

式中：Ci為某個(gè)組分的質(zhì)量濃度/（μg/L）；Cis為內(nèi)標(biāo)的質(zhì)量濃度/（μg/L）；Ai為某組分的色譜峰面積；Ais為內(nèi)標(biāo)的色譜峰面積。

OAV為某化合物質(zhì)量濃度與其嗅覺閾值的比值，按式（2）計(jì)算：

式中：Ci為某個(gè)組分的質(zhì)量濃度/（mg/L）；Ti為其閾值/（mg/L）。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均以平均值或 fs表示。采用SPSS 25軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，水平間的比較用LSD法和Duncan法，P＜0.05，差異顯著，P＜0.01，差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 泡沫的單次分離處理

2.1.1 單次分離處理下泡沫與發(fā)酵茶汁中生化成分組成

經(jīng)過單次分離處理后，泡沫生成液中的茶皂素質(zhì)量濃度顯著高于泡沫殘液（圖1a），可達(dá)4.9 mg/mL，但是相對(duì)含量差異并不明顯（表1）。對(duì)茶汁品質(zhì)相關(guān)性較大的AA、TP和咖啡堿，泡沫生成液也高于泡沫殘液（圖1c、b、d）；但是相對(duì)含量上，AA、TP和咖啡堿在泡沫殘液中較高（表1）；這是由于泡沫殘液中茶皂素較少使三者占比提高，即茶皂素質(zhì)量濃度的顯著差異是泡沫生成液和泡沫殘液差異的原因。所以通氣發(fā)酵產(chǎn)生的泡沫中含有較多的茶皂素、TP、AA和咖啡堿，對(duì)于整體成分構(gòu)成，泡沫生成液和泡沫殘液的區(qū)別來源于茶皂素的差異。

圖1 單次分離處理對(duì)茶汁中生化成分的影響Fig.1 Biochemical composition of black tea juice and foam collected during the 60-minute aeration period

表1 單次分離處理對(duì)發(fā)酵茶汁中非揮發(fā)性成分相對(duì)含量的影響Table 1 Relative contents of nonvolatile components in tea juice and foam collected during aeration for 60 minutes

泡沫生成液中C和TF均較多（圖2）。處理間EGC、C、EC、EGCG和CG均有極顯著差異（圖2a）。與C相似，4種TF單體也在泡沫生成液中有明顯聚集，TF更為顯著（圖2b）。不同于TP的分布，C和TF在泡沫生成液中占比高于泡沫殘液（表1），這也說明了泡沫生成液與泡沫殘液的差異性。以上結(jié)果表明C和TF在泡沫生成液中質(zhì)量濃度高于泡沫殘液，向泡沫聚集。

圖2 單次分離處理與發(fā)酵茶汁中兒茶素類（a）與茶黃素類（b）的組成Fig.2 Concentrations of catechins (a) and theaflavins (b) in tea juice and foam collected during aeration for 60 minutes

茶多酚的界面活性差，但可與蛋白質(zhì)作用而影響分散相的分散度和物理穩(wěn)定性，并且綠茶多酚/β-乳球蛋白復(fù)合物的界面行為表明，與純?chǔ)?乳球蛋白相比，復(fù)合物表面壓力和膨脹性能都有所降低[15]。泡沫生成液中部分C、TF的質(zhì)量濃度和茶多酚總量較隔離泡沫的茶汁中高，這或許說明茶多酚在泡沫穩(wěn)定中起著一定作用。已有研究發(fā)現(xiàn)一些蛋白質(zhì)含量和種類對(duì)啤酒、牦牛乳清粉和磷酸化肌原纖維蛋白泡沫的穩(wěn)定性有重要作用[11,16-18]。茶汁泡沫中蛋白質(zhì)組成與含量對(duì)泡沫穩(wěn)定性的影響，以及茶多酚與茶汁蛋白的相互作用，待進(jìn)一步研究。

2.1.2 單次分離處理下泡沫與發(fā)酵茶汁中的揮發(fā)物組成

利用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜，可檢測(cè)由茶湯中揮發(fā)而出的各類化合物質(zhì)量濃度，類似感官審評(píng)中人鼻的嗅聞。紅茶汁中揮發(fā)性化合物的檢測(cè)結(jié)果顯示（表2），單次分離處理所得泡沫生成液和泡沫殘液中共有的揮發(fā)物共123種，包括醛類（12種）、醇類（30種）、酮類（11種）、酯類（16種）、雜環(huán)化合物（5種）和芳香烴類（11種），其中醇類最多，而雜環(huán)化合物種類最少。各種類揮發(fā)物中，醇類質(zhì)量濃度最高，其次是烷烴和酯類，而雜環(huán)化合物濃度最低。泡沫生成液中各種類揮發(fā)物質(zhì)量濃度均高于泡沫殘液（表2），其中醛類、醇類、酮類、酯類和芳香烴類均有顯著差異，這說明此6類揮發(fā)物都呈向泡沫聚集的趨勢(shì)。

已有研究表明，提香處理可促進(jìn)工夫紅茶中雜環(huán)化合物的積累，而對(duì)醇類的積累作用不明顯或有一定消耗作用[19]。與傳統(tǒng)紅茶相比，本實(shí)驗(yàn)中液態(tài)茶汁熱加工時(shí)間短，更無毛火和足火兩道提香工序，這可能是雜環(huán)化合物種類較少而低級(jí)醇類較多的原因。

當(dāng)呈香揮發(fā)性化合物的濃度高于人體嗅覺閾值時(shí)，即某香氣活力值（odor activity value，OAV）大于1，方可被人感覺。雖然OAV沒有考慮香氣成分之間的協(xié)作和抑制作用，但是它仍然是目前較為客觀的香氣評(píng)價(jià)方法[20]。參考文獻(xiàn)[21-24]中揮發(fā)物的閾值和呈香特征，并對(duì)比本實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到匹配度大于80%的化合物，在此對(duì)單次分離處理后的泡沫生成液和泡沫殘液中24種特殊呈香物質(zhì)的OAV進(jìn)行分析（表3），可以發(fā)現(xiàn)：2種茶汁中，β-紫羅蘭酮由于極低的閾值而OAV最大，其與癸醛、芳樟醇、壬醛、香葉醇、環(huán)氧芳樟醇和檸檬醛共7種呈香化合物的OAV大于1，是構(gòu)成紅茶特有的甜香、花香的物質(zhì)，對(duì)紅茶汁的甜花香形成有利；而OAV大于1的己醛、1-辛烯-3-醇、苯乙醛、水楊酸甲酯和(E)-2-己烯醛這5種呈香化合物使紅茶汁帶有較重的青草氣，不利于紅茶汁的香氣品質(zhì)。

對(duì)比2種茶汁中的呈香物質(zhì)，泡沫生成液中癸醛、檸檬醛、芳樟醇、香葉醇和β-紫羅蘭酮的OAV較高，這說明泡沫生成液中含有更高的甜香花香化合物。但是，5種呈青氣的化合物也較多存在于泡沫生成液中。值得注意的是，壬醛和環(huán)氧芳樟醇在泡沫殘液中OAV更大、濃度較高，這說明二者不易隨泡沫轉(zhuǎn)移。對(duì)于液態(tài)發(fā)酵過程中的紅茶汁制備，分離泡沫處理使目標(biāo)產(chǎn)物紅茶汁（泡沫殘液）的甜香、花香化合物流失。

表2 2種分離處理的發(fā)酵茶汁中揮發(fā)物類別和質(zhì)量濃度Table 2 Types and concentrations of volatile compounds in fermented tea juice and foam collected during the 60-minute period and its two halves

表3 2種分離處理的發(fā)酵茶汁中特征呈香物質(zhì)OAVTable 3 Odor activity values of characteristic odorants in fermented tea juice and foam collected during the 60-minute period and its two halves

續(xù)表3

2.2 泡沫的多次分離處理

2.2.1 多次分離處理與發(fā)酵茶汁中生化成分組成

為探究勻漿和通氣發(fā)酵過程對(duì)泡沫組分的影響，在通氣發(fā)酵前做1次泡沫分離（泡沫生成液1），通氣發(fā)酵中做2次泡沫分離（泡沫生成液2、3）。如圖3所示，泡沫生成液1、2、3的茶皂素都顯著高于泡沫殘液，且各處理的茶皂素質(zhì)量濃度排序?yàn)榕菽梢?＞泡沫生成液1＞泡沫生成液2＞泡沫殘液。泡沫生成液1、2、3的TP和AA也都顯著高于泡沫殘液?？Х葔A的分布規(guī)律并不明顯，但是泡沫殘液中的咖啡堿要少于3種泡沫生成液。與單次分離處理相同，多次分離處理所得的泡沫殘液中的茶皂素、AA、TP和咖啡堿的質(zhì)量濃度都低于泡沫生成液。勻漿和通氣處理對(duì)泡沫組成有顯著影響。

圖3 多次分離處理對(duì)茶汁中生化成分的影響Fig.3 Biochemical composition of tea juice and foam collected during the 60-minute period and its two halves

值得注意的是，3次分離的泡沫生成液1、2、3中4種化合物的分布大不相同。茶皂素在通氣30～60 min時(shí)向生成的泡沫中聚集更多，未通氣時(shí)也較高；TP在未通氣時(shí)向泡沫中聚集較多，通氣30～60 min時(shí)也較高；咖啡堿在通氣時(shí)向泡沫聚集更多AA在通氣0～30 min時(shí)向生成的泡沫中聚集更多，未通氣時(shí)也較高?？紤]到3種泡沫生成液的內(nèi)含物濃度與多次分離收集泡沫的體積密切相關(guān)，綜合4種分布情況，可推斷：咖啡堿質(zhì)量濃度排序?yàn)榕菽梢?、3大于泡沫生成液1，受通氣影響最大；茶皂素和AA受通氣影響較大，而TP受勻漿影響較大。勻漿處理產(chǎn)生的泡沫較為細(xì)膩、泡小，含有較多的茶多酚；通氣發(fā)酵產(chǎn)生的泡沫大，含有較多的茶皂素、AA和咖啡堿。

泡沫生成液1中7種兒茶素類的質(zhì)量濃度均最高（不含ECG），而且差異顯著（圖4A、B）；EGC在泡沫生成液1中較多，而之后檢測(cè)不到。推測(cè)是因?yàn)橥膺^程中C受鮮葉PPO催化而合成TF，導(dǎo)致C的含量減少。泡沫殘液中的GC、C、EC、EGCG雖非最少，但是和泡沫生成液2、3無顯著差異。所以與單次分離處理后泡沫生成液中C的質(zhì)量濃度較高的結(jié)果一致，多次的泡沫分離處理也會(huì)造成C的流失。

圖4 多次分離處理與發(fā)酵茶汁中兒茶素類（A、B）及茶黃素類（C）的組成Fig.4 Concentrations of catechins (A, B) and theaflavins (C) in fermented tea juice and foam collected during the 60-minute period and its two halves

4種TF單體在泡沫生成液1、2中均高于泡沫殘液（圖4C），這和前述單次分離處理后泡沫生成液中TF質(zhì)量濃度較高的結(jié)果一致。在通氣發(fā)酵過程中，30～60 min產(chǎn)生的泡沫體積較少，且泡沫生成液3中TF和TFDG的質(zhì)量濃度最低，推測(cè)是因?yàn)檩^少的泡沫生成體積，使TF和TFDG的富集效果減小。

2.2.2 多次分離處理與發(fā)酵茶汁中揮發(fā)物的組成

如表2所示，泡沫生成液1、2、3中各類揮發(fā)物質(zhì)量濃度均高于泡沫殘液，這與單次分離處理的結(jié)果一致；其中醛類、酮類、酯類和芳香烴類在泡沫生成液3中質(zhì)量濃度最高，而醇類、雜環(huán)化合物、烷烴和烯烴在泡沫生成液1中質(zhì)量濃度最高。醇類香氣數(shù)量最多、質(zhì)量濃度最高，而酮類質(zhì)量濃度最低。

如表3所示，OAV大于1的化合物有β-紫羅蘭酮、芳樟醇、癸醛、1-辛烯-3-醇、壬醛、己醛、香葉醇、水楊酸甲酯、橙花叔醇、(E)-2-己烯醛、苯乙醛、檸檬醛和環(huán)氧芳樟醇共13種化合物。其中，7種在泡沫生成液3中最多，4種在泡沫生成液1中最多，1種在泡沫生成液2中更多，而水楊酸甲酯則較多保存在泡沫殘液中、與泡沫生成液1中濃度相差較小。這說明呈香化合物在泡沫生成液中濃度較高，多次分離處理造成相應(yīng)的呈香化合物流失。這與單次分離泡沫生成液中呈香化合物質(zhì)量濃度較高的結(jié)果一致。

2.3 消泡劑對(duì)發(fā)酵茶汁的影響

上述分析表明泡沫分離處理會(huì)導(dǎo)致較多滋味和香氣物質(zhì)流失。保留這部分泡沫，不論是勻漿過程還是通氣過程產(chǎn)生的泡沫，都將有利于茶汁風(fēng)味的保持。消泡劑，是在食品加工過程中降低表面張力，抑制泡沫產(chǎn)生或消除已產(chǎn)生泡沫的食品添加劑[8]。為調(diào)控泡沫生成，本實(shí)驗(yàn)選擇一款食用消泡劑，進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)以探究消泡劑對(duì)發(fā)酵茶汁的影響。

2.3.1 消泡劑與發(fā)酵茶汁的TP和AA

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，添加體積分?jǐn)?shù)2%與體積分?jǐn)?shù)0.2%的消泡劑可以達(dá)到很好的消泡效果，但是2%的消泡劑使泡沫殘液中TP和AA的質(zhì)量濃度顯著增加，0.2%的消泡劑則無顯著影響（圖5）。2種消泡劑添加量對(duì)TP和AA的影響差異顯著，為保持發(fā)酵茶汁品質(zhì)，消泡劑添加量宜為0.2%。

圖5 消泡劑對(duì)TP和AA的影響Fig.5 Influence of antifoaming agent on TP and AA concentrations in fermented tea juice

2.3.2 消泡劑對(duì)發(fā)酵茶汁揮發(fā)性化合物的影響

根據(jù)2.3.1節(jié)結(jié)果，添加0.2%的消泡劑于泡沫殘液，探究消泡劑對(duì)發(fā)酵茶汁揮發(fā)物的影響，以判斷是否影響香氣品質(zhì)。具體呈香化合物的變化可反映紅茶汁香氣評(píng)價(jià)得分的變化。如表4所示，添加消泡劑的泡沫殘液中，呈青氣（OAV＞1）的己醛、(E)-2-己烯醛、苯甲醛、苯乙醛、1-辛烯-3醇和水楊酸甲酯的OAV均高于泡沫殘液，而且呈甜香、花香的壬醛、癸醛、檸檬醛、芳樟醇、環(huán)氧芳樟醇、香葉醇、橙花叔醇和β-紫羅蘭酮的OAV也高于泡沫殘液，這表明消泡劑的添加對(duì)紅茶汁的香氣品質(zhì)有影響，使呈香化合物濃度略有增加，并非不利影響。

表4 消泡劑對(duì)發(fā)酵茶汁特征香氣組分的影響Table 4 Effect of defoaming agent on OAVs of characteristic aroma components of fermented tea juice

2.3.3 消泡劑與液態(tài)發(fā)酵

設(shè)計(jì)未添加消泡劑的A組，作單次分離處理，得泡沫生成液A1和泡沫殘液A2，而添加0.2%消泡劑的B組制備得到紅茶汁B。檢測(cè)3種茶汁中TF的質(zhì)量濃度，以TF生成量為指標(biāo)判斷消泡劑對(duì)液態(tài)發(fā)酵影響，結(jié)果如圖6所示：紅茶汁B中4種TF單體的質(zhì)量濃度均高于A1和A2；泡沫生成液中的TF質(zhì)量濃度高于泡沫殘液。TF濃度的提高是否意味著消泡劑對(duì)發(fā)酵進(jìn)程有利，尚需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。但是對(duì)比結(jié)果說明添加消泡劑處理對(duì)TF的生成并無抑制的效果，對(duì)紅茶汁的發(fā)酵進(jìn)程無不利影響。

圖6 添加消泡劑對(duì)液態(tài)發(fā)酵紅茶汁茶黃素類含量的影響Fig.6 Influence of antifoaming agent on concentrations of theaflavins in fermented black tea juice

3 討論與結(jié)論

通氣發(fā)酵時(shí)，發(fā)酵液中的多余空氣會(huì)迅速形成氣泡上升到發(fā)酵液表面。在泡沫間，由于氣泡毛細(xì)管壓力隨氣泡尺寸的變化而變化以及氣體在水中較低的溶解度，氣體從較小的氣泡向較大的氣泡傳遞，泡沫中的平均氣泡尺寸隨時(shí)間逐漸增大，這一過程就是OR或“泡沫粗化”[25]。泡沫是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，具有高表面模量的表面活性劑能顯著降低泡沫中OR速率[26]，達(dá)到穩(wěn)定泡沫的效果；而皂素就是這樣一類重要的天然表面活性劑[3]。皂素廣泛分布于植物界，但由于傳統(tǒng)上食物中的皂素被認(rèn)為是“抗?fàn)I養(yǎng)因子”且苦味較重，因而早期多將食物中的皂苷去除，以方便人類食用[26]。20世紀(jì)90年代以來，由于越來越多的證據(jù)表明皂苷對(duì)健康有益，如降低膽固醇[27-28]、抗氧化[29]，皂素開始重新成為關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來研究發(fā)現(xiàn)茶皂素具有較大的保健價(jià)值，體現(xiàn)在保護(hù)胃黏膜[30]和抗腫瘤[31]，也具有起泡性等表面活性[32-33]。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：泡沫生成液中茶皂素的質(zhì)量濃度均顯著高于泡沫殘液，茶皂素濃度的顯著差異是泡沫生成液和泡沫殘液差異的原因。這應(yīng)與茶皂素的表面活性密切相關(guān)。

應(yīng)當(dāng)注意的是，茶汁泡沫不只含有茶皂素。勻漿和通氣處理對(duì)泡沫組成有顯著影響，不論是單次分離還是多次分離處理的泡沫，都會(huì)造成風(fēng)味物質(zhì)的大量流失，具體表現(xiàn)為泡沫生成液中茶皂素、AA、TP、咖啡堿、TF和7種兒茶素類的質(zhì)量濃度都高于泡沫殘液，液態(tài)發(fā)酵產(chǎn)生的泡沫還含有較泡沫殘液更多的癸醛、檸檬醛、芳樟醇、香葉醇和β-紫羅蘭酮，5種呈青氣的己醛、1-辛烯-3-醇、苯乙醛、水楊酸甲酯和E-2-己烯醛也較多存在于泡沫生成液中。液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)茶汁時(shí)，要注意添加消泡劑調(diào)控或是抑制泡沫產(chǎn)生，不應(yīng)隨意丟棄。

有研究表明，表面活性劑通過降低界面張力及增加疏水性有機(jī)物的溶解度抑制甲苯等揮發(fā)性有機(jī)物的揮發(fā)作用[34]；而且溫度一定時(shí)，其亨利系數(shù)（描述化合物在氣液兩相中分配能力）隨著表面活性劑濃度增大而減小[35]。但是，有關(guān)于茶葉等植物揮發(fā)性香氣的傳質(zhì)研究及表面活性劑對(duì)其影響的研究較少。在水分蒸發(fā)時(shí)，表面活性較好的芳樟醇揮發(fā)受到抑制，但表面活性較好的乙酸芐酯和香茅醇受到了促進(jìn)[36]；事實(shí)上，兩親性香料的水溶液液滴的蒸發(fā)過程遵循對(duì)流強(qiáng)化吸附機(jī)理，同時(shí)受水分蒸發(fā)和兩親性解吸的影響[36]。所以，在通氣發(fā)酵過程中，水分不斷蒸發(fā)，這抑制了一部分兩親性呈香化合物的揮發(fā)，它們也會(huì)隨泡沫的OR過程而轉(zhuǎn)移。同時(shí)，消泡劑作為一種表面活性劑，可能抑制紅茶汁中揮發(fā)物的擴(kuò)散；而本實(shí)驗(yàn)研究表明，加入消泡劑的泡沫殘液中檢測(cè)到的部分呈香揮發(fā)性化合物質(zhì)量濃度高于對(duì)照組，這兩者相互印證。添加0.2%的消泡劑可有效避免泡沫生成，同時(shí)對(duì)TP和AA的質(zhì)量濃度無顯著影響，有利于呈香化合物的揮發(fā)，添加消泡劑的泡沫殘液中，多數(shù)呈青氣與呈甜香、花香化合物的OAV也高于泡沫殘液。0.2%消泡劑處理，對(duì)TF的形成無抑制作用、對(duì)紅茶汁液態(tài)發(fā)酵進(jìn)程無不利影響。研究結(jié)果將加深對(duì)茶汁泡沫組成與調(diào)控的認(rèn)識(shí)。