不同工藝對(duì)白茶焙火過程美拉德反應(yīng)的影響

謝 勇，李江宏，鄭佳穎，孫 昕，林 瑾

（1.閩江師范高等?？茖W(xué)校，福建 福州 350108；2.福建省仙特農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，福建 福安 355000）

白茶是一種微發(fā)酵茶，是中國(guó)茶中的一類珍品。白茶不殺青，不揉捻，經(jīng)沖泡，茶色清淡，清香爽口。焙火加工是白茶加工過程中一個(gè)主要的步驟，主要涉及毛火和足火兩道工序。在毛茶焙火過程中，不同的溫度和干燥時(shí)間對(duì)白茶的品質(zhì)有重要的影響，毛火的主要作用是對(duì)茶葉進(jìn)行預(yù)烘干，破壞其殘存的酶活性，促使其內(nèi)部成分發(fā)生熱化學(xué)改變，提高其香味及滋味[1]。足火加工是在毛火基礎(chǔ)上的進(jìn)一步干燥，適用于各類茶葉的二次（末次）干燥作業(yè)。足火會(huì)使茶葉完全烘干，縮小茶葉的體積，使其外形保持不變，使其內(nèi)部物質(zhì)發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)，從而提高其香味[2]。

在焙火過程中，白茶會(huì)產(chǎn)生美拉德反應(yīng)。美拉德反應(yīng)，也叫非酶褐變，主要是指羰基化合物與氨基化合物之間產(chǎn)生的非酶促褐變，又叫做羰氨反應(yīng)[3]。它不僅可以產(chǎn)生褐色或深棕色的產(chǎn)物，而且還可使產(chǎn)品具有特殊香氣和滋味。這些香氣或風(fēng)味物質(zhì)是食物顏色和風(fēng)味的重要組成物質(zhì)，并且起到了抗氧化物的效果[4]。

美拉德反應(yīng)已廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)，對(duì)于茶葉中美拉德反應(yīng)研究相對(duì)較少，主要集中于烏龍茶加工中[5]。目前還沒有關(guān)于白茶美拉德反應(yīng)的研究。美拉德反應(yīng)主要在茶的烘干階段進(jìn)行。由于茶中的氨基酸、還原糖成分含量高，且受茶葉的烘干溫度、烘干時(shí)間等因素的影響，美拉德的反應(yīng)對(duì)茶葉最終品質(zhì)影響較大[6]。茶中所含的氨基酸超過25種，而還原糖種類也很多，包括阿拉伯糖、鼠李糖、果糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、雙糖等。在茶鮮葉干燥及烘焙過程中的美拉德反應(yīng)，會(huì)耗費(fèi)一定量的氨基酸與還原糖，從而形成新的產(chǎn)物，并且還原糖等物質(zhì)能夠促進(jìn)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的生成，此過程對(duì)茶葉色澤、滋味和香氣的產(chǎn)生有著重要的意義[7]。同時(shí)，美拉德反應(yīng)過程中還會(huì)產(chǎn)生其中間產(chǎn)物5-羥甲基糠醛，它也會(huì)對(duì)茶葉風(fēng)味產(chǎn)生重要影響[3]。

本研究將以白茶糖氨美拉德反應(yīng)為基礎(chǔ)，探討不同焙火（毛火與足火）條件下，成品茶中美拉德反應(yīng)初始物（還原糖和氨基酸）、中間產(chǎn)物（5-羥甲基糠醛和美拉德反應(yīng)的中間產(chǎn)物294 nm特異吸收峰）及終產(chǎn)物褐變度的變化，綜合評(píng)價(jià)白茶焙火過程中美拉德反應(yīng)情況，為尋求白茶熱加工工藝參數(shù)與成品白茶質(zhì)量指標(biāo)的關(guān)聯(lián)提供研究依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

本次試驗(yàn)所用白茶鮮葉由福建省仙特農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供，品種為福鼎大豪。其它主要試劑十二水磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀和濃鹽酸，由國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)；水合茚三酮、5-羥甲基糠醛、氯化亞錫和谷氨酸，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；酒石酸鉀鈉、3,5-二硝基水楊酸和氫氧化鈉，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；苯酚，西隴科學(xué)股份有限公司；D－無水葡萄糖，西格瑪奧德里奇（上海）貿(mào)易有限公司。以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

JM-B5003型電子天平（諸暨市超澤衡器設(shè)備有限公司）；HH-6S型數(shù)顯恒溫水浴鍋（上海拓赫機(jī)電科技有限公司）；UV-6100A紫外可見分光光度計(jì)（上海元析儀器有限公司）；SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵（鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 白茶加工工藝及沖泡工藝。

白茶鮮葉經(jīng)如下步驟制成白茶成品：鮮葉→攤青→萎凋→毛火初烘→室溫養(yǎng)茶→足火復(fù)烘→成品。

白茶毛火溫度、足火溫度和足火時(shí)間三因素的工藝參數(shù)，其參數(shù)設(shè)計(jì)如表1。

表1 白茶不同的焙火工藝參數(shù)

1.3.2 還原糖的測(cè)定。還原糖的測(cè)定具體方法參考文獻(xiàn)方法進(jìn)行[8]。還原糖濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線為：A=0.872X-0.0626，相關(guān)系數(shù)R2=0.9990。

式中X為還原糖含量，單位為mg，A為吸光度，線性范圍為0.191mg-0.998mg（見圖1）。

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

茶葉中還原糖含量以(mg/g)表示，按下式計(jì)算：

1.3.3 游離氨基酸的測(cè)定。游離氨基酸測(cè)定的具體方法參照GB/T 8314-2013[9]、GB/T 8312-2013[10]。

以下為游離氨基酸（谷氨酸）濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線為：A=1.605X-0.112，相關(guān)系數(shù) R2=0.9981。

式中X為游離氨基酸含量，單位為mg/mL，A為吸光度，線性范圍為0.213mg/mL-0.594mg/mL（見圖2）。

圖2 谷氨酸標(biāo)準(zhǔn)曲線

茶葉中游離氨基酸含量以干態(tài)質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）表示，按下式計(jì)算：

式中：C——根據(jù)測(cè)定的吸光度從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得的茶氨酸或谷氨酸的毫克數(shù)，單位為毫克（mg）；

V1——試液總量，單位為毫升（mL）；V2——測(cè)定用試液量，單位為毫升（mL）；

m——試樣用量，單位為克（g）；ω——試樣干物質(zhì)含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），%。

1.3.4 5-羥甲基糠醛的測(cè)定。

1.3.4.1 5-羥甲基糠醛標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：吸取5-羥甲基糠醛標(biāo)準(zhǔn)品10μL，配制系列標(biāo)準(zhǔn)工作液濃度為0.2mg/mL、0.3mg/mL、0.4mg/mL、0.5mg/mL、0.6mg/mL的5-羥甲基糠醛。用1cm比色杯，在284nm處，以試劑空白溶液作參比，測(cè)定吸光度（A）。以5-羥甲基糠醛的濃度為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[11]。

1.3.4.2 樣品5-羥甲基糠醛的測(cè)定：稱取1.000g茶葉于研缽中磨碎，加入50ml沸水，沖泡5min，過濾，取澄清液待測(cè)。取1mL待測(cè)液，將其稀釋100倍后，用1cm比色杯，在284nm處，以試劑空白溶液作參比，測(cè)定吸光度（A）。

標(biāo)準(zhǔn)曲線為：A=1.296X-0.1268，相關(guān)系數(shù)R2=0.9988。

式中X為5-羥甲基糠醛含量，單位為mg/mL，A為吸光度，線性范圍為0.200mg/mL-0.606mg/mL（見圖3）。

圖3 5-羥甲基糠醛標(biāo)準(zhǔn)曲線

茶葉中5-羥甲基糠醛含量以（mg/g）表示，按下式計(jì)算：

1.3.5 美拉德反應(yīng)的特異吸收峰及褐變度的測(cè)定。稱取1.000g茶葉于研缽中磨碎，加入50mL沸水，沖泡5min，過濾，取澄清液待測(cè)。取1mL待測(cè)液，將其稀釋100倍后，用1cm比色杯，在294nm處[12]，以試劑空白溶液作參比，測(cè)定吸光度（A）。另取1mL待測(cè)液，將其稀釋5倍后，用1cm比色杯，在420nm處，以試劑空白溶液作參比，測(cè)定吸光度（A）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

以上各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的測(cè)定均需要重復(fù)3次，采用Excel和SPSS19進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，針對(duì)獨(dú)立的樣品分別進(jìn)行三次測(cè)定，對(duì)分析后得出的三個(gè)結(jié)果進(jìn)行平均值的計(jì)算，數(shù)據(jù)則以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差來表示；樣品間相同字母標(biāo)識(shí)表示差異不顯著（P＞0.05），不同字母標(biāo)識(shí)表示差異顯著（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同加工工藝對(duì)成品茶還原糖的影響

2.1.1 不同足火時(shí)間對(duì)成品還原糖含量的影響。由圖4可知，隨著足火時(shí)間的延長(zhǎng)，成品白茶還原糖含量先顯著上升，足火4h后，又出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。在足火時(shí)間4h內(nèi)，還原糖含量的上升與糖類物質(zhì)在熱化學(xué)作用下發(fā)生自行轉(zhuǎn)化生成還原糖有關(guān)，還原糖生成的量高于參與美拉德反應(yīng)而消耗的量；這與前人的研究結(jié)果[5]一致。足火4h后，還原糖含量上升，這說明隨著足火時(shí)間的延長(zhǎng)，有更多的還原糖參與美拉德反應(yīng)，還原糖的消耗量不斷增加，消耗量大于熱作用下還原糖的生成量。這也說明足火4h后，美拉德反應(yīng)達(dá)到更高的水平。

圖4 不同足火時(shí)間對(duì)成品還原糖含量的影響

2.1.2 不同足火溫度對(duì)成品還原糖含量的影響。由圖5可知，隨著足火溫度的提高，還原糖含量不斷下降，到較高溫度（90℃）時(shí)達(dá)到顯著水平。美拉德反應(yīng)受溫度影響較大，隨著溫度提高，有更多還原糖參與反應(yīng)中[13]，導(dǎo)致其消耗量曲線總體呈下降趨勢(shì)，而還原糖的消耗量也大于因加熱導(dǎo)致其產(chǎn)生的量。

圖5 不同足火溫度對(duì)成品還原糖含量的影響

2.1.3 不同毛火溫度對(duì)成品還原糖含量的影響。由圖6可知，改變毛火溫度，最終成品白茶經(jīng)過足火焙火后，其還原糖含量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)。毛火階段，白茶也經(jīng)歷了美拉德反應(yīng)，70℃溫度條件下，其因美拉德反應(yīng)消耗了還原糖，導(dǎo)致經(jīng)歷后期相同足火條件后，成品茶還原糖含量的下降。但毛火超過70℃時(shí)，高溫導(dǎo)致白茶本身糖類物質(zhì)分解產(chǎn)生更多還原糖，其產(chǎn)生量超過還原糖參與美拉德反應(yīng)的消耗量。

圖6 不同毛火溫度對(duì)成品還原糖含量的影響

2.2 不同加工工藝對(duì)成品茶游離氨基酸的影響

2.2.1 不同足火時(shí)間成品茶游離氨基酸含量的影響。游離氨基酸是美拉德反應(yīng)的一種基礎(chǔ)物質(zhì)。由圖7可知，足火4h后其氨基酸含量較未經(jīng)足火茶氨基酸量下降，這是由于氨基酸參與美拉德反應(yīng)的結(jié)果。但這種改變差異不顯著（P＞0.05) 。4h后，隨著足火時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)，游離氨基酸量略有上升，但差異也不顯著（P＞0.05)。這是由于茶葉在加工過程中，本身也會(huì)因?yàn)楦邷禺a(chǎn)生部分游離氨基酸[14]，而其也是茶葉烘焙成品茶中風(fēng)味物質(zhì)之一。說明經(jīng)過高溫足火后，成品茶會(huì)產(chǎn)生更多的風(fēng)味氨基酸。

圖7 不同足火時(shí)間對(duì)成品茶游離氨基酸含量的影響

2.2.2 不同足火溫度對(duì)成品茶游離氨基酸含量的影響。由圖8可知，足火溫度在60℃-90℃之間時(shí)，游離氨基酸含量基本不變，到90℃足火時(shí)，游離氨基酸含量有顯著上升（P＜0.05）。說明這個(gè)溫度下，高溫導(dǎo)致游離氨基酸生成量較多，可以抵消因美拉德反應(yīng)而消耗的量。游離氨基酸是成品茶的一種風(fēng)味成份，適當(dāng)?shù)谋夯饻囟扔欣诔善凡柙摮煞莸脑黾印５?00℃足火時(shí)，由于過強(qiáng)的美拉德反應(yīng)導(dǎo)致游離氨基酸的消耗量增多，導(dǎo)致成品茶該成份下降，但比前幾個(gè)溫度點(diǎn)差異不顯著（P＞0.05）。說明高溫加熱導(dǎo)致生成的游離氨基酸較多，基本上可以抵消因美拉德反應(yīng)消耗的量。

圖8 不同足火溫度對(duì)成品茶游離氨基酸含量的影響

2.2.3 不同毛火溫度對(duì)成品茶游離氨基酸含量的影響。不同毛火溫度對(duì)成品茶游離氨基酸含量的影響見圖9。由圖可知，在相同的足火溫度下，不同的毛火溫度可以顯著改變成品白茶游離氨基酸含量。當(dāng)毛火溫度達(dá)70℃后，成品白茶游離氨基酸量隨毛火溫度上升而顯著下降（P＜0.05），說明過高的毛火溫度會(huì)導(dǎo)致因參與美拉德反應(yīng)，過多的游離氨基酸被消耗，這種過高的毛火加工溫度也會(huì)因損失過多游離氨基酸而導(dǎo)致成品茶風(fēng)味的改變。

圖9 不同毛火溫度對(duì)成品茶游離氨基酸含量的影響

2.3 不同加工工藝對(duì)成品茶5-羥甲基糠醛（5-HMF）的影響

2.3.1 不同足火時(shí)間對(duì)成品茶5-HMF含量的影響。不同足火時(shí)間影響成品白茶5-HMF的變化趨勢(shì)如圖10所示。5-HMF是茶葉中一種主要的苦味成分[15]，它可直接影響成品茶的口感。同時(shí)，它也是美拉德反應(yīng)的一種中間產(chǎn)物，并可經(jīng)過氧化、脫水、環(huán)化、重排、縮合等一系列反應(yīng)，生成棕褐色的色素類物質(zhì)，也就是美拉德反應(yīng)的最終產(chǎn)物——類黑精。因此，監(jiān)測(cè)白茶成品5-HMF含量水平，可推測(cè)出加工過程美拉德反應(yīng)階段，并可通過其含量高低，預(yù)知其對(duì)成品茶苦味的影響程度。由圖可知，足火時(shí)間4h之前，隨著足火時(shí)間的延長(zhǎng)，5-HMF含量降低，說明延長(zhǎng)高溫烘焙時(shí)間，導(dǎo)致美拉德反應(yīng)延長(zhǎng)，這樣會(huì)有更多中間產(chǎn)物5-HMF產(chǎn)生轉(zhuǎn)化成終產(chǎn)物，從而導(dǎo)致其含量的降低，并由此可推測(cè)成品茶苦味成份的減少。而4 h足火時(shí)間后，延長(zhǎng)的足火時(shí)間可導(dǎo)致過多的美拉德反應(yīng)，從而引起成品茶苦味成分5-HMF的含量進(jìn)一步顯著提高（P＜0.05）。

圖10 不同足火時(shí)間對(duì)成品茶5-HMF含量的影響

2.3.2 不同足火溫度對(duì)成品茶5-HMF含量的影響。由圖11可知，足火溫度在60-90℃的溫度范圍內(nèi)，美拉德中間產(chǎn)物5-HMF隨溫度提高略有下降，但差異不顯著（P＞0.05）。說明在此溫度范圍內(nèi)，雖然隨溫度升高，美拉德反應(yīng)會(huì)加劇，但產(chǎn)生的5-HMF中間產(chǎn)物會(huì)隨溫度升高而不斷轉(zhuǎn)化成終產(chǎn)物。但在足火100℃時(shí)，因過度產(chǎn)生的美拉德反應(yīng)，導(dǎo)致其中間產(chǎn)物出現(xiàn)顯著的提高（P＜0.05），因5-HMF是成品茶主要的苦味成分，過高的足火溫度會(huì)帶來過于強(qiáng)烈的美拉德反應(yīng)，這也將導(dǎo)致成品茶的苦味口感的增加。

圖11 不同足火溫度對(duì)成品茶5-HMF含量的影響

2.3.3 不同毛火溫度對(duì)成品茶5-HMF含量的影響。不同毛火溫度對(duì)成品茶5-HMF的影響如圖12所示。由圖可知，在50-90℃的毛火溫度范圍內(nèi)，其成品茶5-HMF均無顯著差異（P＞0.05）。說明，在毛火階段，產(chǎn)生的美拉德中間產(chǎn)物5-HMF對(duì)成品茶影響不大，這些中間產(chǎn)物，可在足火的烘焙階段繼續(xù)產(chǎn)生轉(zhuǎn)化成終產(chǎn)物。

圖12 不同毛火溫度對(duì)成品茶5-HMF含量的影響

2.4 不同加工工藝對(duì)成品茶美拉德反應(yīng)中間產(chǎn)物特異吸收峰的影響

2.4.1 不同足火時(shí)間對(duì)成品茶美拉德反應(yīng)中間產(chǎn)物特異吸收峰的影響。美拉德反應(yīng)的中間產(chǎn)物如5-HMF一般沒有顏色或者顏色較淺，有學(xué)者稱它們?yōu)闊o顏色中級(jí)產(chǎn)物（Uncolored intermediate products,UIPs），一般利用294nm紫外吸收（A 294nm）可表征這些中間產(chǎn)物的含量[16]。而這些產(chǎn)物有些具有化學(xué)活性，會(huì)進(jìn)一步參與到美拉德反應(yīng)的高級(jí)階段中。不同足火時(shí)間對(duì)美拉德反應(yīng)特異吸收峰含量的影響如圖13。由圖可知，其總體變化趨勢(shì)類似于5-HMF，足火4h時(shí)，中間產(chǎn)物含量最低，但在足火6 h后，特異性中間產(chǎn)物顯著提高，也意味著過長(zhǎng)的足火時(shí)間帶來過多的美拉德反應(yīng)的發(fā)生。

圖13 不同足火時(shí)間對(duì)成品美拉德反應(yīng)中間產(chǎn)物特異吸收峰的影響

2.4.2 不同足火溫度對(duì)成品茶美拉德反應(yīng)中間產(chǎn)物特異吸收峰的影響。不同足火溫度對(duì)美拉德反應(yīng)中間產(chǎn)物特異吸收峰影響見圖14，由圖可知，在60℃-90℃足火溫度范圍內(nèi)，中間產(chǎn)物產(chǎn)生對(duì)成品影響不大（P＞0.05），但過高的足火溫度（100℃）會(huì)引起過強(qiáng)的美拉德反應(yīng)，從而導(dǎo)致成品中間特異性產(chǎn)物的顯著提高（P＜0.05）。

圖14 不同足火溫度對(duì)成品美拉德反應(yīng)中間產(chǎn)物特異吸收峰的影響

2.4.3 不同毛火溫度對(duì)成品茶美拉德反應(yīng)中間產(chǎn)物特異吸收峰的影響。不同毛火溫度對(duì)成品茶中間產(chǎn)物特異吸收峰影響如圖15所示。在50℃-80℃的毛火范圍內(nèi)，對(duì)其成品茶中間產(chǎn)物影響不顯著（P＞0.05）。

圖15 不同毛火溫度對(duì)成品美拉德反應(yīng)中間產(chǎn)物特異吸收峰的影響

3 結(jié)論

白茶加工工藝中不同條件（足火時(shí)間、足火溫度和毛火溫度）會(huì)對(duì)茶烘焙過程中美拉德反應(yīng)狀況產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響成品茶的質(zhì)量。美拉德反應(yīng)會(huì)消耗白茶中還原糖和游離氨基酸，但在熱風(fēng)烘焙過程中，也會(huì)導(dǎo)致該兩種成分的生成。不同加工條件對(duì)美拉德反應(yīng)中間產(chǎn)物5-羥甲基糠醛及中間產(chǎn)物294nm特異吸收峰影響規(guī)律基本一致，相對(duì)而言，毛火溫度對(duì)成品茶中間產(chǎn)物影響不大，而足火溫度的加大和足火時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)加劇美拉德反應(yīng)，從而提高熱加工過程中間產(chǎn)物生成，但中間產(chǎn)物因存在轉(zhuǎn)化或降解，因此可以尋找適宜的條件（如足火溫度90℃內(nèi)，及足火時(shí)間4h內(nèi)）以減少中間產(chǎn)物對(duì)成品茶感官的影響。由此可見，通過研究白茶焙火過程中美拉德反應(yīng)參數(shù)變化情況，有利于探索基于白茶感官的最優(yōu)焙火工藝。