發芽大麥茶制備工藝及茶湯營養特性研究

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(西南大學食品科學學院,重慶 400716)

發芽大麥茶制備工藝及茶湯營養特性研究

張端莉,桂余,劉雄*

(西南大學食品科學學院,重慶 400716)

發芽后的大麥中還原糖和氨基酸含量得到很大提高,故以發芽大麥為原料,研制發芽大麥茶制備工藝。在單因素的基礎上,通過水浸出物和感官評分兩個指標綜合考慮,設計L9(33)兩個指標的正交設計,對制備工藝進行優化,得出最佳工藝。結果表明發芽大麥茶的最佳加工工藝:發芽時間3d,烘烤時間25min,烘烤溫度170℃。此時的發芽大麥茶水浸出物含量為1.667g/100mL。烘烤溫度和時間直接制約著大麥茶茶湯營養成分的損失,溫度越高,時間越長,營養成分損失量就越大。在最佳烘烤條件(170℃,25min)制作下,蛋白質(0.3%)、氨基酸(0.32%)、還原糖(6.32%)和β-葡聚糖(0.49%)含量較低,但此條件下有一部分可溶性物質增加,如可溶性糖(3.84%)和可溶性膳食纖維(8.90%),分別增長了8.3%和38.2%,且此烘烤溫度和時間下其感官綜合評價最佳,其麥香味濃、茶湯色澤棕黃透亮、滋味純正,回味悠長。

發芽大麥茶,加工工藝,茶湯,營養成分

大麥茶是中國、日本、韓國等民間廣泛流傳的一種傳統清涼濃郁的香茶,又稱麥茶,麥湯,是將大麥焙烤,再磨成粉末而制成的飲料。它在制作過程中保留了大麥中原有的一些營養素,如碳水化合物、植物蛋白、B族維生素、不飽和脂肪酸等,具有消暑熱、止干渴、助消化、減肥、壯血脈之功效。它是一種口味獨特并且具有保健作用的新型飲料。

大麥發芽后,麥芽中增加了可溶性物質,并含有較多的胡蘿卜素、維生素,另外經各種酶的作用,其纖維素軟化,具有甜味,提高了適口性,易于消化[1-2]。據日本資料報導,長期食用發芽大麥,對人體機能和代謝的平衡、疏導十分有益,而且發芽后的大麥還有潛在的價值。宋和平[3]研究大麥茶對胃癌術后化療患者營養狀況和生活質量的影響,結果表明胃癌術后化療期的大麥茶營養強化護理干預可提高患者的生活質理。

對發芽大麥營養特性研究結果表明大麥發芽后營養價值得到大大的提高[2],因此本文在大麥茶的基礎上研制發芽大麥茶。選擇發芽大麥為原料的原因是:大麥不是人類的主要口糧作物,用大麥制茶不會影響人類的口糧供應；發芽大麥含大量還原糖和氨基酸,在烘烤過程中能促使香氣成分的形成,同時大麥含有較高的水溶性的膳食纖維-β-葡聚糖；大麥口感粗糙,其作為食品加工受到限制,將其加工成茶制品飲料即可避免這一缺點。且傳統的大麥茶是經過炒制而成,但本論文研究的發芽大麥茶是以發芽大麥粉為原料采用烘烤工藝使麥芽內部的還原糖和氨基酸自身起美拉德反應,這樣制成大麥茶從色澤和風味上都勝于傳統的大麥茶。

本文選用西藏青稞為研究對象,充分利用其營養特性和功效性,將西藏青稞經過發芽、烘干、粉碎、造粒、焙烤等工序制成的一種具有麥香味的發芽大麥茶。為進一步開發大麥資源,提供潛在的條件。本實驗的目的旨在進一步開發利用大麥資源,為研制和生產新型的芽類大麥營養保健食品提供理論依據。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

大麥 來自西藏青稞:西藏龍湖工貿有限公司提供,將發芽大麥用粉碎機磨成粉狀,過100目篩,備用；剛果紅、考馬斯亮藍、牛乳清蛋白、Mes和Tris試劑 北京索萊寶科技有限公司；β-葡聚糖標準品 美國Sigma公司；所用化學試劑均為分析純。

KLB-D01智能豆芽機 佛山市順德區毅信達貿易有限公司；烘箱 重慶機械廠；DFT-100手提式高速萬能粉碎機 溫嶺市林大機械有限公司；ND-180全自動家用面條機 格菱樂有限責任公司；HHS恒溫水浴鍋 鞏義市英峪予華儀器；SH23-2恒溫磁力攪拌器 上海梅穎浦儀器有限公司；紫外分光光度計UV-2450 日本島津公司。

1.2實驗方法

1.2.1 發芽大麥茶的加工方法

1.2.1.1 發芽大麥茶加工工藝 大麥→除雜,浸泡(10h)→25℃恒溫發芽機發芽→30-40℃烘干→粉碎→過100目篩→發芽大麥粉→加2%白砂糖→沸水調配→造粒成型→烘烤→冷卻→成品

1.2.1.2 制作工藝操作要點

大麥發芽:按設定的發芽溫度和時間進行發芽,在發芽的過程中,定時換水和保持空氣流通。每24h取一次樣,并記錄樣品的發芽時間。

烘干和粉碎:將以上不同發芽時間的發芽大麥置于烘箱內干燥,溫度保持在(30～40℃)左右。烘干后進行粉碎,用100目篩的篩子篩分,標記備用。

調配:取100g發芽大麥粉,加入白砂糖,并用沸水混勻,(通過前期預實驗,確定發芽大麥茶的白砂糖添加量2%、沸水添加量為發芽大麥粉量的40mL/100g),放入壓面機充分攪拌。

造粒:用壓面機及其細孔塞和小刀手工造粒,粒度以5～6mm為宜,然后用篩子篩除粉塵。

烘烤:將做成的發芽大麥茶放入潔凈的盤子,先用低溫(70℃)烘烤6h,后高溫(≥140℃)烘烤。

1.2.2 發芽大麥茶生產工藝實驗

1.2.2.1 單因素實驗 以發芽大麥茶茶湯水浸出物為指標,考察以發芽時間(0、1、2、3、4、5、6d)；高溫烘烤時間(15、20、25、30、35、40min)；高溫烘烤溫度(140、150、160、170、180、190℃)對發芽大麥茶水浸出物和感官評分的影響,確定主要影響因素的水平范圍。在上述各條件下每個實驗設置3次重復。

1.2.2.2 正交實驗設計 在單因素實驗的基礎上,選取發芽時間、高溫烘烤時間和高溫烘烤溫度作為主要影響因素,以茶湯的感官評分為指標,進行L9(33)正交實驗,確定發芽大麥茶的最佳制作工藝,因素水平表見表1。

表1 L9(33)正交實驗因素水平表Table 1 Factors and levels of L9(33)orthogonal experiment

1.2.3 發芽大麥茶茶湯營養指標的測定方法 茶湯制備:稱5g發芽大麥茶,加入100mL沸水(純水),并沸水浴10min,自然冷卻、離心(轉速為3000r/min,離心時間5min),取上清液。蛋白質:考馬斯亮藍比色法[4]；游離氨基酸:采用茚三酮比色法測定(GB/T 8314-2002)；可溶性糖:蒽酮比色法[5]；還原糖:DNS比色法[6]；β-葡聚糖[7]:剛果紅染色法；可溶性膳食纖維[8](SDF):GB/T 5009.88—2008《食品中膳食纖維的測定》中酶質量法；水浸出物:烘干衡重法[9]。

1.2.4 發芽大麥茶的感官評定方法 取成品發芽大麥茶于沸水中浸泡10min,參考沈培和[10]和王玉芳[11]等人的評價方法,采用20個品評員評價茶湯品質,評定的結果為20人感官評定小組得到的平均分,評定標準見表2。

1.3數據分析方法

本實驗采用正交設計助手IIV3.1專業版統計分析軟件以及Excel對數據進行處理和分析。

2 結果與分析

2.1發芽大麥茶制作工藝單因素實驗

2.2.1 發芽時間對發芽大麥茶茶湯水浸出物和感官評分的影響 圖1為相同烘烤溫度和時間(140℃,30min),不同發芽時間(0～6d)下制成的發芽大麥茶茶湯中水浸出物含量和感官評分的變化情況。從圖1中可以看出,隨著發芽時間的增加,茶湯中水浸出物和感官評分的含量逐漸增加,并在3d時達到最大值(1.021g/100mL)；研究表明發芽不僅能使大麥中的大分子物質(如蛋白質、脂肪、淀粉等)降解,還能使整個大麥籽粒的結構軟化,這樣相應增加了大麥茶中的可溶性物質[2,12],這一結果在之前的實驗中已得到證實[2]。發芽4d后水浸出物含量開始下降,可能是發芽時間越長,大麥籽粒耐熱性越差,因而烘炒過程中發生美拉德反應的時間會提前,進而在余下的時間里進行其他的反應:如焦糖化反應、物理碳化等。烘烤將促使大麥發芽產生的大量還原糖和氨基酸發生美拉德反應。隨著發芽天數的增加,美拉德反應越劇烈,隨之反應產物也會增加[13-14]。因此,結合發芽大麥茶沖泡后的感官評定,將發芽天數定在3d左右為宜。

表2 發芽大麥茶感官評定表Table 2 Organoleptic investigation of germinated barley tea

圖1 發芽時間對發芽大麥茶茶湯水浸出物 和感官評分的影響Fig.1 Effect of germination time on aqueous extract and sensory score of the germination barley tea infusion

2.1.2 烘烤溫度對發芽大麥茶水浸出物和感官評分的影響 烘烤是發芽大麥茶加工工藝的關鍵因素,發芽大麥茶的香氣、色澤和風味都是在烘烤中呈現出來的。在相同的發芽時間(3d)和烘烤時間(30min)下,不同烘烤溫度(140～190℃)下制作發芽大麥茶。由圖2可知,發芽大麥茶水浸出物和感官評分的整體趨勢呈先升后降,在烘烤溫度為170℃時達到最大值,之后直線下降,表明烘烤溫度不是越高越好,溫度越高反而不利于發芽大麥茶烘烤時水浸出物及風味的形成。當烘烤溫度達到180～190℃時,制成發芽大麥茶有明顯的碳化現象且有糊味。同時溫度越高也會加速一些有毒有害物質的形成,不利于發芽大麥茶的品質,故結合感官評定的結果,選取烘烤溫度范圍為170℃左右較好。

圖2 烘烤溫度對發芽大麥茶茶湯水浸出物 和感官評分的影響Fig.2 Effect of roasting temperature on aqueous extract and sensory score of the germination barley tea infusion

2.1.3 烘烤時間對發芽大麥茶水浸出物和感官評分的影響 固定烘烤溫度為170℃,發芽天數3d,烘炒時間分別為15～40min的條件下制作發芽大麥茶。從圖3可以看出隨著烘烤時間的變化,發芽大麥茶茶湯水浸出物含量和感官評分的變化趨勢為先遞增后遞減的趨勢。在20min后隨著烘烤時間的延長發芽大麥茶茶湯水浸出物含量的增加可能是美拉德反應、脂肪氧化等反應進行充分的結果[15]。同樣結合感官評定選取烘炒時間為25min左右較好。

圖3 烘烤時間對發芽大麥茶茶湯水浸出物 和感官評分的影響Fig.3 Effect of roasting time on aqueous extract and sensory score of the germination barley tea infusion

2.2正交實驗結果與分析

表3 發芽大麥茶制作工藝正交實驗結果(n=3,x±s)Table 3 Design and result of orthogonal array design to optimize germinated barley tea(n=3,x±s)

表4 發芽大麥茶水浸出物方差分析表Table 4 Variance analysis table on aqueous extract of the germination barley tea

注:表中**表示具有極顯著差異(p<0.1),*表示具有顯著性(p<0.05)。

表5 發芽大麥茶感官評分方差分析表Table 5 Variance analysis table sensory score of the germination barley tea

注:表中***表示具有非常顯著性(p<0.01),**表示具有極顯著差異(p<0.1),*表示具有顯著性(p<0.05)。

通過比較表3中各指標的極差(Ri值),對于水浸出物來說,極差最大的是A,其次是C,故關鍵因素是A和C,B為次要因素。根據k1、k2、k3確定最優組合是A2C3；從表4可以看出,3種因素對發芽大麥茶水浸出物結果影響的程度,A因素對實驗結果具有極顯著影響；C因素對發芽大麥茶水浸出物有顯著影響,B沒有顯著性差異。

對于感官評分(Rj)來說,A、B、C都是關鍵因素,且A>C>B,根據kj1、kj2、kj3確定最優水平搭配為A2B2C3。從表5可以看出,3種因素對發芽大麥茶感官評價結果影響的程度,A因素和C因素對實驗結果具有極顯著影響；B因素對發芽大麥茶感官評價有顯著影響。

綜合上述分析,得出5號實驗的水浸出物和感官評分最高,其工藝條件為A2B2C3,即發芽時間3d,烘烤溫度170℃,烘烤時間25min。

2.3優化工藝的驗證實驗

由正交實驗結果分析可知,A2B2C3為最佳組合,即發芽時間3d,烘烤溫度170℃,烘烤時間25min。比較三個統計值,由于我們希望發芽大麥茶感官品質好的同時營養損失最少,因此B和C最好是時間短(B1)和低溫(C1),故本實驗的最優水平組合應為A2B1C1,而其和正交表中最優組合(A2B2C3)有一定的偏差。因此,將這兩組組合(組合1和組合2)做對比實驗見表6,由表6可知,組合2即A2B2C3所制作的發芽大麥茶的水浸出物和感官評分都明顯較高,說明其整體風味最好,因此通過實驗得到的優化工藝可靠。

表6 兩組組合的對比實驗Table 6 Combination of two groups of contrast test

2.4烘烤溫度和時間對發芽大麥茶茶湯營養成分的影響

焙烤溫度和時間對于成品茶質量影響相當大,兩者又是互相影響和制約。一般來說,在保證產品質量的前提下,茶品的焙烤應在盡可能高的溫度下和盡可能短的時間內完成[16]。圖4～圖9是發芽3d不同烘烤溫度(140、150、160、170℃)和烘烤時間(15、20、25、30min)下制成的發芽大麥茶茶湯的營養成分(蛋白質、氨基酸、還原糖、可溶性糖、β-葡聚糖和水溶性膳食纖維SDF)含量變化分析。

2.4.1 烘烤溫度和時間對發芽大麥茶茶湯蛋白質的影響 茶是一種風味飲料,良好的味感是構成茶葉質量的重要因素之一。茶湯中蛋白質對茶湯滋味和穩定性有重要作用。圖4表明,四種不同溫度下,烘烤溫度越高,時間越長,蛋白質的含量下降較顯著。烘烤溫度為140℃與160℃時茶湯蛋白質變化趨勢相似；與140℃相比,170℃時的蛋白質含量下降了57.1%。但170℃的蛋白質含量在20min后趨于穩定。

圖4 發芽大麥茶茶湯蛋白質含量變化Fig.4 Changes of protein content of the germination barley tea infusion

圖5 發芽大麥茶茶湯游離氨基酸含量變化Fig.5 Changes of amino acid content of the germination barley tea infusion

2.4.2 烘烤溫度和時間對發芽大麥茶茶湯游離氨基酸的影響 氨基酸是茶湯滋味的重要化學成分,能增強茶葉的鮮爽味。圖5表明,在烘烤溫度為160℃時游離氨基酸含量隨烘烤時間延長而逐漸減少,從15min后每隔5min的取樣沖泡的茶湯來看,160℃,30min時的樣品比處理15min時氨基酸含量下降了55.9%。而在170℃的烘烤溫度下,氨基酸含量(0.32%)呈下降趨勢,與140℃/15min相比,下降了69%。可能原因是高溫烘烤一方面破壞了大麥芽中的蛋白質,阻止其降解為氨基酸溶出,另一方面氨基酸參與美拉德反應,不斷被消耗生成其他物質[17]。同理,比較處理相同時間的發芽大麥茶,高溫短時內損失的游離氨基酸較少。

2.4.3 烘烤溫度和時間對發芽大麥茶茶湯可溶性糖的影響 可溶性糖是茶湯甜味的主要成分,能緩解茶湯中苦澀味物質茶多酚、咖啡堿的刺激性作用,這部分糖含量越高,茶湯滋味就越甘醇[18]。從圖6可以看出,四種不同溫度下,可溶性糖含量均呈現先增加后下降的趨勢。140、150、160℃時,可溶性糖在25min均達到最大值,之后呈下降趨勢；而170℃可溶性糖在20min時達峰值(3.72%),之后含量變化趨于穩定,且與140℃/25min相比,170℃,25min增長了8.3%。

圖6 發芽大麥茶茶湯可溶性糖含量變化Fig.6 Changes of soluble sugar content of the germination barley tea infusion

2.4.4 烘烤溫度和時間對發芽大麥茶茶湯還原糖的影響 圖7表明,在不同溫度(140、150、160℃)處理下,大麥茶茶湯還原糖含量隨烘烤時間(15～30min)的延長而呈下降趨勢,降幅相當。170℃/20min含量為(6.98%),20min后取樣茶湯中還原糖含量趨于穩定,但其含量較其他溫度的含量低。

圖7 發芽大麥茶茶湯還原糖含量變化Fig.7 Changes of reducing sugar content of the germination barley tea infusion

2.4.5 烘烤溫度和時間對發芽大麥茶茶湯β-葡聚糖和水溶性膳食纖維的影響 膳食纖維是一種天然抗病防病和強身長壽的物質,近年來營養學家將它作為食物營養中的又一新成員—第七營養素[19]。圖8、圖9顯示發芽大麥茶β-葡聚糖和水溶性膳食纖維(SDF)含量的變化,β-葡聚糖含量在140、150℃和160、170℃變化相似,但總的含量變化不顯著,均在(0.3%～0.5%)之間波動。圖3～圖9顯示,與140℃/25min時相比較,170℃/25min發芽大麥茶茶湯中水溶性膳食纖維的含量分別由6.438%增加到8.897%,增長了38.2%。在140℃時SDF隨著烘烤時間的增加而在增加,30min時達到最大(8.46%)。150、170℃在20min時增加,160℃變化不大。I.Mateos-Aparicio、艾仄宜和林德榮[19-21]等人研究表明高溫蒸煮法和擠壓膨脹能提高可溶性膳食纖維的含量,但高溫烘烤方面尚未研究。

圖8 發芽大麥茶茶湯β-葡聚糖含量變化Fig.8 Changes of β-glucan content of the germination barley tea infusion

圖9 發芽大麥茶茶湯水溶性膳食纖維含量變化Fig.9 Changes of soluble dietary fiber content of the germination barley tea infusion

從以上六個圖中可以看出,高溫會增加發芽大麥茶茶湯中營養物質損失量。原因在于加工工藝涉及到高溫烘烤,高溫會造成營養成分的破壞損失[22-23],最終使得發芽大麥茶營養成分降低。但在較高的溫度下烘烤的發芽大麥茶,可以得到濃郁的麥香味,若焙烤溫度太低,色質差,麥香味很淡。烘烤溫度為170℃,25min時,蛋白質(0.3%)、游離氨基酸(0.32%)、還原糖(6.32%)和β-葡聚糖(0.49%)等含量相對較低,但有部分可溶性物質含量增加,如可溶性糖(3.832%)和可溶性膳食纖維(8.897%),同時由于美拉德反應形成的棕黃色發芽大麥茶,并產生了特殊的風味物質,所以此溫度條件下其感官綜合評價最佳。雖然發芽大麥茶營養物質有一部分下降,作為消費者在食用時最關心的就是它的感官特性,再方便再有營養的食品如果沒有良好的感官特性,人們是很難接受的。從感官指標和可溶性物質來評價這幾種烘烤條件下制作的發芽大麥茶,170℃時具有最好的品質。

3 結論

發芽有利于提高大麥茶游離氨基酸、還原糖的含量,改善發芽大麥茶的感官品質。制作發芽大麥茶的適宜條件為:大麥發芽時間3d,烘烤時間和溫度為25min、170℃。然而烘烤條件直接制約著大麥茶茶湯營養成分的損失,溫度越高,時間越長,營養成分損失量就越大。在發芽大麥茶制作最佳烘烤條件(170℃,25min)下,蛋白質(0.3%)、氨基酸(0.32%)、還原糖(6.32%)和β-葡聚糖(0.49%)含量較低,相對140℃,25min時其含量降低了57.1%、69%、49.2%和8%,但此條件下有一部分可溶性物質增加,如可溶性糖(3.84%)和可溶性膳食纖維(8.90%),分別增長了8.3%和38.2%,且此烘烤溫度和時間下其感官綜合評價最佳,其麥香味濃、茶湯色澤棕黃透亮、滋味純正。

發芽大麥茶不但能開胃,而且還可以助消化,不含茶堿、咖啡因、單寧等,不刺激神經,不影響睡眠,不污染牙齒。具有調理腸胃、幫助消化的功效。發芽后大分子物質形成小分子,這種復合型茶制品更有益于男女老少食用,促進大麥芽類食品的發展。

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Study on process optimization for germination barley tea and the nutrition characteristics of tea infusion

ZHANGDuan-li,GUIYu,LIUXiong*

(College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400716,China)

The reducing sugar and amino acids content in barley have been greatly improved after germination,it could be substantially extended if their flavour properties and flavour stability were better known. So this paper took a research into the germination barley tea with the barley. The optimal process of germination barley tea was obtained using double-index orthogonal experiment. It is aqueous extract and sensory score of the germination barley tea infusion. The results showed as follows,germination time was 3days,roasting time was 25 minutes,roasting temperature was 170℃. And the content of aqueous extract content is 1.667g/100mL. However,roasting temperature and time directly determined the nutrient damage of the barley tea infusion. Meanwhile,the higher the temperature,the longer the roasting time,the more nutrient in the barley tea infusion lost. When roasting temperature and time was 170℃,25min,the contents of proteins,amino acids,reducing sugar,β-glucan were lower than other conditions in the barley tea infusion,they were 0.3%,0.32%,6.32% and 0.49% respectively. But the parts of the soluble substances increased on this condition,such as:soluble sugar was 3.832%,soluble diet fiber was 8.897%,and they have increased by 8.3% and 38.2% respectively. With the prescription,organoleptic evaluation of the germination barley tea was the best. And it had a clear colour and a lingering aftertaste.

germinated barley tea；processing technology；tea infusion；nutritional ingredient

2014-01-13 *通訊聯系人

張端莉(1986-)，女，碩士研究生，研究方向：食品化學與營養。

410基金項目(教外司留[2010]174)；中央高校基本科研業務費專項資金項目(XDJK2009B004)；國家自然科學基金項目(2011GA31071529)。

TS213.3

A

1002-0306(2014)17-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2014.17.001