米茶茶湯呈色的動力學研究

李莎莎，沈 碩，熊善柏，趙思明*

(華中農業大學食品科學技術學院，湖北 武漢 430070)

米茶茶湯呈色的動力學研究

李莎莎，沈 碩，熊善柏，趙思明*

(華中農業大學食品科學技術學院，湖北 武漢 430070)

以碎米為原料，經浸潤、焙炒制得米茶。制作過程中會發生美拉德反應和焦糖化反應，生成色素物質，使米茶沖泡時其茶湯具有一定的色彩。用Lab表色法研究米茶在浸泡過程中，米茶制備工藝及茶湯浸泡時間對茶湯色彩特征的影響。結果表明：隨浸泡時間延長，茶湯色彩由黃紅色逐漸轉向以黃色為主的較純色彩，茶湯透明度下降。米茶茶湯的色彩形成符合指數模型。浸潤工藝對茶湯色彩有影響，以料液比1:20(m/V)浸潤10min后的大米制作的米茶，茶湯呈色快速，透明度較好，有利于增強黃色和色彩純度，且色彩穩定性較好。

米茶；茶湯；色彩；動力學

碎米是大米加工的副產品，含有約80%的生理價值較高的米谷蛋白[1]，以及較多B族維生素、鈣、磷等礦物質。目前，碎米主要用作飼料原料、制糖等行業，碎米蛋白等營養成分未得到充分利用。

米茶是湖北等地的一種傳統民間食品，有助于降低血壓，提高機體免疫力，改善不良的皮膚癥狀和防暑降溫[2]。傳統米茶具有易產生沉淀，湯色易變暗，攜帶不方便等問題。方便米茶以碎米為原料，經焙炒、調配等工序制得袋泡米茶[3]，具有食用方便，營養豐富等特點。

茶湯的色彩是茶飲料的重要品質，與原料的特性及茶的制作工藝有關[4-6]，實現茶湯色澤定量化測定一直是茶工作者的努力方向[7-8]，目前對米茶茶湯的色彩的研究還較少。本實驗采用方便米茶的生產工藝制作米茶[3]，研究米茶沖泡過程中茶湯的色彩變化、加工工藝對茶湯色彩影響，旨在為研究碎米的利用和米茶品質控制提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

碎米，由湖北福娃集團有限公司提供。采用文獻[9-10]的方法測定碎米的蛋白質、多糖、脂肪等成分，其含量分別約為8%、80%、0.6%。

1.2 儀器與設備

DHG-9240A電熱恒溫鼓風干燥箱 上海精宏實驗設備有限公司；KD-2BJ 全自動包裝機 天津科達包裝設備有限公司；UltrascanXE色度測定儀 美國Hunter Lab公司。

1.3 方法

1.3.1 米茶的制作工藝

采用文獻[3]的方法制作米茶，浸潤工藝中大米與水的料液比為1:20、1:10、3:20，各自都浸潤5、10、15min。

1.3.2 茶湯色度的測定

稱取1g米茶，加入50mL沸水，在浸泡4min開始取樣，此后每隔1min取一次樣，依次取10個浸泡時間梯度(4～13min)，取樣后倒入試管中靜置，冷卻至室溫后采用色度儀進行色度的測定。在浸泡的過程中，測定浸泡時間對米茶色彩的影響，以蒸餾水作空白，每組做3次平行。采用Lab表色系[11-12]，色度特征用明度(L*)、紅度(a*)、黃度(b*)、彩度(c*)表示。L*反映了試樣的透明度，L*值越大說明茶湯的透明度越高；a*反映了茶湯的紅綠度，a*＞0表示呈色為紅色，a*＜0表示呈色為綠色，且a*絕對值越大表示顏色越接近純紅(綠)色；b*反映了茶湯的黃藍度，b*＞0表示呈色為黃色，b*＜0表示呈色為藍色，b*值絕對值越大表示顏色越接近純黃(藍)色；c*表示茶湯的彩度，c*值越大表明茶湯色彩越純。

1.3.3 數據處理

所有數據做3個平行，采用 SAS 8.1軟件和Excel 2003軟件進行數據處理及統計分析[13]。

2 結果與分析

2.1 浸泡過程茶湯的色彩變化

在米茶的焙炒過程中，大米淀粉中的羰基會發生焦糖化反應，生成黑褐色的色素物質[16]。同時，高溫導致淀粉和蛋白質降解，產生還原糖和氨基酸，在一定水存在的條件下，可發生美拉德反應，生成復雜的類黑素物質，主要呈金黃色或深褐色[17]。由此可見，茶湯中的色素物質主要來源于美拉德反應和焦糖化反應，并在浸泡過程中影響著茶湯的明度、紅度、黃度。

2.1.1 茶湯的明度變化

圖1 浸泡時間對米茶浸泡過程中茶湯明度的影響Fig.1 Effect of rice soaking duration on L＊ value during infusion of rice tea

由圖1可知，浸泡過程中L*值隨時間的延長呈下降趨勢，浸泡7min后明度變化逐漸平緩，這是由于在浸泡的過程中，米茶中的色素物質及小分子物質的浸出，使茶湯中溶出物質增多[14-15]，L*值變小。浸泡7min后物質的溶出達到平衡，明度變化平緩。浸潤15min的條件下，茶湯的明度最小，其次依次為10min和5min的，這是由于較長時間的浸潤導致米粒結構更加松散，小分子物質溶出量較多，因此明度最小。

2.1.2 茶湯的紅度變化

圖2 浸泡時間對米茶浸泡過程中茶湯紅度的影響Fig.2 Effect of rice soaking duration on a＊ value during infusion of rice tea

由圖2可知，a*＞0，茶湯紅綠度以紅色為主，且隨浸泡時間的延長，茶湯a*逐漸下降。隨浸潤加水量的增大，a*下降幅度增大。沸水沖泡時由于紅色著色物質在高溫和水的環境下，可降解生成其他物質[18]，導致茶湯中a*降低。同時，在室溫放置條件下，茶湯的溫度逐漸降低，色素物質的溶出速率減小[19]，最終使a*變化趨于平緩。

2.1.3 茶湯的黃度變化

圖3 浸泡時間對米茶浸泡過程中茶湯黃度的影響Fig.3 Effect of rice soaking duration on b＊ value during infusion of rice tea

由圖3可知，b*＞0，且遠大于a*值，表明茶湯的顏色以黃色為主，略帶紅色。這是由于美拉德反應生成黃色發色團所需熱量要比紅色發色團少，黃色發色團更易生成[18]。隨浸泡時間的延長，茶湯黃度呈上升趨勢。大米浸潤5min后制得的米茶，其茶湯黃度最低，以料液比3:20浸潤15min制作的米茶茶湯黃度最高。在加水量較高的條件下長時間浸潤大米，可使還原糖含量升高，利于發生美拉德反應生成色素物質[20]，使茶湯黃度較高。

2.1.4 茶湯的彩度變化

圖4 浸泡時間對米茶浸泡過程中茶湯彩度的影響Fig.4 Effect of rice soaking duration on c＊ value during infusion of rice tea

由圖4可知，浸泡過程中茶湯彩度隨時間的延長逐漸上升，變化趨勢與黃度相似，這是因為黃色發色團是茶湯中的主要色素物質。

2.2 茶湯色度的數學模型

根據米茶浸泡過程茶湯色彩的變化趨勢，采用指數模型式(1)研究茶湯色彩數學模型。

表1 不同浸潤條件下茶湯明度、紅度、黃度和彩度的ae值和k值Table 1 ae and k values of lightness, redness, yellowness and chroma of rice tea prepared under different soaking conditions

式中：y為色度；k為速度常數/(min-1)，反映了茶湯的呈色速度和色彩穩定性；t為浸泡時間/min；ae為平衡值，反映了浸泡終點(浸泡很長時間)茶湯的色彩特征，是色彩特征的極限值；b為色度初始值與ae差值。

采用最小二乘法進行參數擬和，得到色度參數的ae值、k值以及b值，見表1。

由表1可知，隨大米浸潤時間的延長，明度的ae逐漸下降，k值逐漸上升；隨加水量增大，明度ae值和k值下降。因此，較少的加水量和適宜的浸潤時間，有利于改善茶湯的透明度[21]，且明度的穩定性較好。

k值隨浸潤時間呈現先下降后上升的趨勢；隨加水量增大，ae值下降，而料液比1:20的k值略小于料液比1:10的，兩者的k值較料液比3:20的大很多。因此，較少的加水量和較短的浸潤時間，有利于增強茶湯紅色。這是由于較少加水量和較短的浸潤時間對焦糖化反應影響較小，而焦糖化反應生成的色素物質以紅色著色物質為主[22-23]。

茶湯黃度的ae值隨大米浸潤時間的延長，呈現先下降后上升的趨勢，以料液比1:1 0經較短時間浸潤(＜10min)的ae值下降最快，且短時間浸潤的ae值較大；隨大米浸潤時間的延長，k值呈先上升后下降的趨勢，在10min時達到最大，其中以料液比1:20的k值最大，其次料液比依次為3:20和1:10的。由此可知，適中的加水量和浸潤時間有利于增強茶湯的黃色，因為該條件下大米結構松散，利于制作米茶時發生美拉德反應，而過高加水量易使大米中還原糖、氨基化合物部分溶在水中，造成米茶加工中形成色素的物質減少。

茶湯平衡彩度的ae值和速度常數k值的變化與黃度相似，ae值呈先下降后上升的趨勢，料液比1:10的ae值下降最明顯，料液比3:20的下降較為緩慢，料液比1:20的ae值幾乎沒有變化；隨大米浸潤時間的延長，k值呈先上升后下降的趨勢，在10min時都達到最大值。由于茶湯的色彩取決于黃度，因此茶湯彩度的動力學特征也取決于黃度[24]，適中的加水量和浸潤時間有利于增強茶湯的彩度。

綜上所述，指數模型能較好的描述米茶浸泡過程的成色特征，浸潤工藝對米茶成色的平衡參數和速度常數均有影響[25-26]。較低加水量和較短時間的浸潤條件下，明度和紅度的平衡極限和速度常數較大，有利于提高透明度和紅色度，適中的加水量和浸潤時間條件下，黃度和彩度的平衡極限和速度常數較大，有利于增強黃色和色彩純度，這主要是由于不同加工工藝導致米茶中成分略有變化，導致生成的色素物質的發光團略有不同[27]。

3 結 論

焙炒過程發生的美拉德反應和焦糖化反應使米茶中含有色素物質，茶湯表現出以黃色為主、紅色為輔的黃紅色調的色彩特征，并具有較高透明度。隨浸泡時間延長，茶湯透明度和紅色下降，黃色上升，色彩逐漸轉向較純的黃色色彩。指數模型能較好的描述米茶浸泡過程中茶湯的成色特征。米茶制作中加水量和浸潤時間會影響米茶茶湯呈色的速度和程度，較低加水量和較短時間的浸潤有利于提高透明度和增強紅色，適中的加水量和浸潤時間有利于增強黃色和及其純度。以料液比1:20浸潤10min后的大米制作的米茶，其茶湯呈色快速，透明度較好，黃色濃且純度高，色彩穩定性好。

[1]遲明梅. 碎米資源的綜合利用[J]. 糧食加工, 2006(4): 15-17.

[2]張堂恒, 丁可珍. 中國茶學詞典[M]. 上海: 上海科學技術出版社, 1995

[3]熊善柏, 趙思明, 劉敬科, 等. 一種方便營養米茶的生產方法及產品:中國, 200710051530. 9[P]. 2008-01-16.

[4]陸建良, 梁月榮, 龔淑英, 等. 茶湯色差與茶葉感官品質相關性研究[J]. 茶葉科學, 2002, 22(1): 57-61.

[5]OBANDA M, OKINDA OWUOR P, MANG,OKA R, et al. Changes in thearubigin fractions and theaflavin levels due to variations in processing conditions and their influence on black tea liquor brightness and total colour[J]. Food Chem, 2004, 85: 163-173.

[6]SCHARBERT S, HOLZMANN N, HOFMANN T. Identification of the astringent taste compounds in black tea infusions by combining instrumental analysis and human bioresponse[J]. J Agric Food Chem, 2004, 52(11): 3498-3508.

[7]嚴俊, 林剛. 測色技術在炒青綠茶品質評價中的應用研究[J]. 食品科學, 1996, 17(7): 21-24.

[8]李立祥, 梅玉, 常珊, 等. 綠茶湯色分析[J]. 食品與發酵工業, 2005, 31(10): 123-126.

[9]熊善柏, 趙思明, 劉友明, 等. 大米蛋白的酶水解動力學研究[J]. 農業工程學報, 2003, 19(增刊1): 211-214.

[10]榮建華, 張正茂, 趙思明, 等. 大米籽粒尺寸與營養成分的相關性分析[J]. 食品工業科技, 2006, 27(9): 54-56.

[11]李立祥, 王人悅, 黃南山, 等. 紅茶湯色分析[C]//中國茶葉學會. 第四屆海峽兩岸茶業學術研討會論文集. 杭州: 中國茶葉學會, 2006.

[12]嚴俊, 林剛. 測色技術在茶葉色澤及品質評價中的應用研究: (一)表色系的選擇[J]. 茶葉通報, 1995, 17(1): 7-9.

[13]趙思明. 食品科學與工程中的計算機應用[M]. 北京: 化學工業出版社, 2005.

[14]SPIRO M, SIDDIGUE S. Kinetics and equilibria of tea infusion: kinetics of extraction of theaflavins thearubigins and caffeine from Koonsong broken pekoe[J]. J Sci Food Agric, 1981, 32(11): 1135-1139.

[15]MAZZA G, CAMPBELL C G. Influence of water activity and temperature on dehulling of buckwheat[J]. Cereal Chem, 1985, 62(1): 31-34.

[16]蕭偉祥, 吳雪原, 吳麗舞. 制茶中羰氨反應與焦糖化作用[J]. 福建茶葉, 1998(3): 5-10.

[17]陸鈁. 美拉德反應改進大米蛋白功能性質的研究[D]. 無錫: 江南大學, 2008.

[18]潘宗杰. 麥芽焙烤過程中美拉德反應對麥芽特性的影響[J]. 啤酒科技, 2007, 3(11): 61-65.

[19]王麗霞, 肖麗霞. 氣調干制綠茶和熱風干制綠茶湯色穩定性的研究[J]. 揚州大學學報, 2010, 31(2): 64-67.

[20]王鋒, 魯戰會, 薛文通. 浸泡發酵大米成分的研究[J]. 糧食與飼料工業, 2003(1): 11-14.

[21]熊善柏, 趙思明, 趙山. 石崖茶浸泡動力學研究[J]. 冷飲與速凍食品工業, 2000(3): 4-6.

[22]楊紅兵, 王進卿, 張先進, 等. 焦糖色素的色率與紅色指數的關系及應用[J]. 中國釀造, 2002(2): 40-42.

[23]張國瑛, 顧正彪, 洪雁. 焦糖色素生產及應用的進展[J]. 食品工業科技, 2007, 28(4): 232-235.

[24]梁英. 黃芩黃酮浸提動力學及浸提工藝研究[D]. 北京: 中國農業大學, 2005.

[25]羅龍新. 茶葉萃取的動力學與浸出平衡機理的研究[J]. 食品科學, 2001, 22(8): 32-37.

[26]ZANONI B, PAGLIARINI E, PERI C. Modeling the aqueousextraction of soluble substances from ground roasted coffee[J]. J Sci Food Agric, 1992, 58(2): 275-279.

[27]鄭文華, 許旭. 美拉德反應的研究進展[J]. 化學進展, 2005, 17(1): 122-127.

Coloring Kinetics of Rice Tea Infusion

LI Sha-sha，SHEN Shuo，XIONG Shan-bai，ZHAO Si-ming*
(College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)

Broken rice was used to make rice tea after soaking and roasting. In the process, the occurrence of Maillard reaction and caramelization could produce pigment materials that make rice tea infusion colorful. The effects of making parameters and infusing time on the color parameters of rice tea: lightness (L*), redness (a*), yellowness (b*) and chroma (c*) were investigated. The results showed that the orange color turned to pure yellowness and tea lightness decreased with prolonged infusing time. The process of color formation followed an exponential model. Furthermore, rice soaking could influence the color of rice tea. Rice tea resulting from 10 min soaking at a material-to-water ratio of 1:20 (m/V) could quickly show stable color with high lightness, yellowness and chroma.

rice tea；infusion；color；kinetics

TS272.5

A

1002-6630(2012)01-0059-05

2011-01-23

湖北省科技廳米粉專用稻良種技術項目(2009BBB017)

李莎莎(1986—)，女，碩士研究生，研究方向為食品科學。E-mail：lishasha_ok1@126.com

*通信作者：趙思明(1963—)，女，教授，博士，研究方向為大分子結構與功能特性。E-mail：zsmjx@mail.hzau.edu.cn