不同等級CTC紅碎茶生化成分分析

喬小燕,李崇興,姜曉輝,吳華玲,陳 棟,*

(1.廣東省農業科學院茶葉研究所,廣東廣州 510640; 2.廣東省茶樹資源創新利用重點實驗室,廣東廣州 510640;3.臨滄市茶葉科學研究所,云南臨滄 6777000)

CTC(Crushing,Tearing and Curling)紅碎茶作為生產袋泡茶、速溶茶、調制奶茶等的主要原料,是紅茶出口的大宗茶葉。茶葉通過揉捻、切割成不同大小的碎片,以促進酶促和非酶促快速氧化,產生茶黃素(Theaflavins,TF)、茶紅素(Thearubigins,TR)和茶褐素(Theabrownins,TB)等新成分,形成CTC紅碎茶紅湯、紅葉和香甜味醇的特征。TF、TR和TB是CTC紅碎茶滋味濃度、強度和色澤的主體[1],對CTC紅碎茶品質既有積極作用[2-3],也有消極作用[4]。香氣是茶葉品質的重要組成部分,是加工過程中產生的揮發性物質(Volatile flavor compounds,VFC),目前已有2-己烯醛、3-己烯醇,氧化芳樟醇及其氧化物,香葉醇等VFC相繼被檢測出來[5-6]。針對CTC紅碎茶在適制品種篩選[7-8]、生長環境和栽培技術[9-10]、加工工藝[11-12]和產品分級等方面[13-14]均有研究,但是對智能化生產線中的關鍵工序——CTC揉切工藝產生的不同等級的紅碎茶品質成分差異研究較少。本研究以云南耿馬縣勐撒洛凌茶葉公司引進的CTC生產線加工的不同等級紅碎茶為研究對象,通過感官審評、生化成分和揮發性成分進行分析,探討不同等級CTC紅碎茶品質差異,以期為紅茶加工工藝和品質提升提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

茶葉 云南大葉一芽二三葉或同等嫩度對夾葉;表兒茶素(Epicatechin,EC,純度≥98%)、表兒茶素沒食子(Epicatechin gallate,ECG,純度≥98%)、表沒食子兒茶素(Epigallate catechin,EGC,純度≥98%)、表沒食子兒茶素沒食子酸(Epigallate catechin gallate,EGCG,純度≥98%)、98% 兒茶素(Catechin,C,純度≥98%)、沒食子兒茶素(Gallate catechin,GC,純度≥98%)、兒茶素沒食子酸(Catechin gallate,CG,純度≥98%)、98% 沒食子兒茶素沒食子酸(Gallate catechin gallate,GCG,純度≥98%)、咖啡堿(Caffeine,純度≥98%) 均為標準品,上海源葉生物科技有限公司;色譜級甲酸(Tedia)、色譜級乙腈(Honeywell) 廣州艾欣科學儀器有限公司。

全自動CTC生產線 印度鐵寶公司;Agilent 1200型高效液相色譜儀、G1314S可變波長檢測器、G1321B熒光檢測器和Agilent 1200色譜工作站、Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18色譜柱 美國安捷倫科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 CTC生產線加工工藝流程 鮮葉→儲青攤涼→鮮葉萎凋→均衡葉選機→洛托凡轉子機→CTC三聯機(齒側間隙調至0.10～0.15 mm)→連續發酵機(發酵葉厚度10 cm左右,發酵時間40 min左右)→流化床干燥機→篩面茶(細分揀別機1)→3個不同規格茶→初分揀別機→品質檢驗勻堆。根據葉片大小,將3個規格紅碎茶分為碎茶(2#)、片茶(5#)、末茶(6#)等3個等級。

1.2.2 感官審評 紅茶感官審評方法參照GB/T 23776-2009[15],由5名評茶員共同完成。

1.2.3 主要生化成分測定 茶多酚總量和游離氨基酸總量測定方法參照國標GB/T 8313-2002[16]和GB/T 8314-2002[17];可溶性糖測定參照蒽酮比色法[18]。茶黃素、茶紅素和茶褐素采用系統分析法[18]。

1.2.4 兒茶素組分和咖啡堿測定 兒茶素組分和咖啡堿測定采用HPLC方法,參照喬小燕等[19]。

1.2.5 揮發性成分測定 揮發性成分測定采用HS/SPME-GC-MS進行分析,方法參照王秋霜等[20]。

1.2.6 揮發性成分前體物的分析方法 茶葉VFC主要由鮮葉中胡蘿卜素[21]、氨基酸、不飽和脂肪酸[22-23]和萜烯苷類[24]在加工過程中降解轉化而成。根據前人的研究結果和植物萜烯類與苯丙酸類VFC轉化途徑[25-27],將檢測到的CTC紅碎茶VFC按照其來源分為法呢基焦磷酸(Farnesyl diphosphate,FPP)/牻牛兒基焦磷酸(Granyl geranyl pyrophosphate,GPP)、苯丙氨酸、類胡蘿卜素和不飽和脂肪酸4類。

1.3 數據分析

所有數據統計及計算均使用Microsoft Excel 2013分析,SPSS 20.0對數據進行統計分析,采用Graphpad prism 6軟件繪制柱形圖。

2 結果與分析

2.1 不同等級CTC紅碎茶感官審評結果分析

由表1可知,不同等級CTC紅碎茶香氣均表現為甜香,茶葉葉片減小,茶湯由紅亮、紅艷明亮向深紅亮轉變,金圈逐漸減弱;滋味由甜醇轉為濃醇,鮮爽度降低;香氣也有改變,6#中微花香明顯。綜合感官評分結果表明,2#品質最佳,其次是5#,以6#得分最低。

表1 不同等級CTC紅碎茶感官審評結果

2.2 不同等級CTC紅碎茶主要生化成分分析

2.2.1 不同等級CTC紅碎茶常規生化成分分析 茶多酚、游離氨基酸、可溶性糖和咖啡堿含量在不同等級CTC紅碎茶中有所差異。由圖1可知,茶葉葉片減小,茶多酚含量下降,而咖啡堿則相反。茶多酚在2#和5#中含量沒有顯著差異,6#中茶多酚顯著降低到12.14%(p<0.05)。游離氨基酸和可溶性糖含量在各個等級間差異不顯著,游離氨基酸含量保持在4.50%～4.64%,可溶性糖含量則在1.74%～1.76%(p<0.05),不同等級CTC紅碎茶中咖啡堿含量顯著增加,6#咖啡堿含量增加到5.70%(p<0.05)。

圖1 不同等級CTC紅碎茶主要生化成分分析

2.2.2 不同等級CTC紅碎茶兒茶素和茶色素分析 由表2可知,茶葉葉片減小,非酯型兒茶素GC、EC含量降低,其他兒茶素組分表現為5#>2#>6#,EGC和CG含量高于其他6個組分,總兒茶素含量在3個等級紅碎茶中顯著差異。從圖2中可知,TF含量在3個等級紅碎茶中沒有顯著差異。由表3可知,TR和TB隨茶葉葉片減小,TR增加顯著,TB在6#中顯著增加到7.38%。TF、TR和TB在3個等級紅碎茶中含量比值不同,但TF所占比例始終不變,TF和TB的比例由1∶1(48∶49)逐漸增加到9∶7(54∶43),到6#的10∶13(51∶46)。

表2 不同等級CTC紅碎茶兒茶素組分分析(mg/g)

圖2 CTC紅碎茶茶色素含量分析結果

表3 CTC紅碎茶茶色素含量和比例

2.3 不同等級CTC紅碎茶揮發性成分分析

由表4可知,通過對樣品的各色譜峰進行定性分析,3個紅碎茶樣品中共檢測到45個VFC,不同等級紅碎茶中主體香氣組分相同,水楊酸甲酯(25.53%～28.30%)和β-芳樟醇(12.90%～18.99%)為主要的VFC,水楊酸甲酯在5#中含量最高,β-芳樟醇含量則在6#中最高。

45個VFC前體物主要可分為FPP/GPP、苯丙氨酸、類胡蘿卜素和不飽和脂肪酸4類,4類香氣前體物產生的VFC占總VFC的99.17%～99.46%,其中以苯丙氨酸前體物產生的VFC總量最高,見表4。苯丙氨酸前體物產生的VFC只有5個組分,含量保持在33.13%～36.11%之間,其中以水楊酸甲酯含量最高。FPP/GPP前體物產生的VFC共檢測到8個組分,以β-芳樟醇含量最高。類胡蘿卜素前體物產生的VFC以β-紫羅酮含量最高,以5#中類胡蘿卜素前體物產生的VFC含量最高。不飽和脂肪酸降解產生的VFC共檢測到22個組分,其總量僅次于苯丙氨酸前體物形成的VFC,以2-己烯醛含量最高(5.69%～7.46%)。紅碎茶葉片變小,不飽和脂肪酸前體物產生的VFC總量降低,在6#中含量降低到28.71%。在22個組分中,不飽和脂肪酸前體物產生的醛類VFC有15個組分,其總量占茶葉中總醛類的70%以上。由表5可知,不飽和脂肪酸前體物產生的醇類、酮類和酯類與茶葉中各總量相比,只占極小的部分。酚類物質(2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)在5#中含量最高。

表4 CTC紅碎茶可揮發性成分及分析(%)

表5 不同等級CTC紅碎茶揮發性成分種類及相對含量(%)

因此,苯丙氨酸、不飽和脂肪酸和類胡蘿卜素前體物產生的VFC在5#中含量最高。不飽和脂肪酸前體物產生的VFC最多,其中醛類VFC的降低是引起不飽和脂肪酸降解產物降低的主要原因。

3 討論

CTC紅碎茶是通過茶葉破碎、細胞損傷,促進內含物降解、轉化,形成區別于傳統條形紅茶的色澤和外形[28-29]。因此,根據茶葉葉片大小,分成不同等級CTC 紅碎茶,具有獨特品質風格[30]。

茶多酚、游離氨基酸、可溶性糖和咖啡堿是茶葉主要的品質成分。在3個不同等級CTC紅碎茶中,游離氨基酸和可溶性糖含量并沒有因等級不同而改變。因此,游離氨基酸和可溶性糖含量并不受茶葉葉片大小的影響,而咖啡堿和茶多酚含量受茶葉葉片大小的影響,茶葉葉片越小,茶多酚降低越顯著,咖啡堿含量顯著增加。這可能是因為CTC紅碎茶中咖啡堿浸出率本來較高,而且茶葉葉片的大小也對咖啡堿的浸出率有正向作用,葉片越小,咖啡堿的浸出率也越高[31]。茶多酚中兒茶素經聚合、轉化形成茶黃素、進一步轉化為茶紅素和茶褐素。兒茶素組分整體下降,CG和EGC是主要的組分,這與之前 ECG和 EGCG是主要游離組分的研究結果相反[32]。茶葉中的TF、TR和TB是可以相互轉化的,TR的形成需要TF和兒茶素作為底物[33],而TB則經由TR或與其他化合物非酶促氧化聚合產生。TR和TB間比值變化與其觀察到的湯色色澤變化一致,TR增加顯著后,TR/TB值為1.26時,湯色提升到紅艷明亮有金圈。雖然TB含量變化要滯后于TR,茶多酚含量顯著降低,TB顯著增加,當TR/TB降為1.11時,湯色變暗,亮度降低。因此,TR含量可能對于調節茶湯湯色的色澤、亮度具有重要的意義。

茶葉VFC依據嗅感的不同分為兩組[34],一組是嗅感為不愉快青草氣的脂類降解產物(Group I),其中不飽和脂肪酸降解產物占90%以上[35],第二組是類胡蘿卜素、氨基酸和萜類化合物降解VFC可以產生愉快的香氣(Group II)。隨著茶葉葉片減小,Group II香氣量降低,但是始終保持主體VFC,其中FPP/GPP降解產生的萜烯化合物是Group II的主體,這一結果與文獻[6,36]一致。

3個樣品中的主體VFC一致,但4類香氣前體物的降解產生VFC含量發生了變化,其中以FPP/GPP前體物形成的VFC含量變化幅度最大。水楊酸甲酯和β-芳樟醇為主要的VFC,這一結果同以有云南大葉種血統的云抗10號、云大淡綠和秀紅加工的紅碎茶主要香氣成分保持一致[37-39]。

與類胡蘿卜素嗅感相反的不飽和脂肪酸降解產物,茶葉細胞損傷、破碎,使得脂氧合酶作用于細胞膜脂,促使細胞膜中不飽和脂肪酸分離、分解[40],產生醇、醛、酯類等揮發性成分[41-43]。茶葉葉片變小,不飽和脂肪酸前體物產生的VFC降低,其中醛類VFC含量大幅降低,但醛類VFC始終占茶葉中總醛類的70%以上。醛類VFC一般閾值較低,對總體風味影響巨大,低分子量C4、C5醛通常具有愉快的香味[44]。糠醛(C5)(閾值為44029.73 ug/L)帶有甜的、焦糖和面包的味道,糠醛含量隨葉片變小,含量降低,茶葉甜味隨之下降,這一結果同感官審評的結果一致。酮類VFC微弱增加,這可能與茶葉中不飽和脂肪酸的含量有關,茶葉葉片越小,含量越低,其分解產物也降低。中等分子量的醛(6～9個碳原子)則具有清香、油香和脂香。反-2-反-4-庚二烯醛和2-己烯醛是中等分子量醛中含量最高的兩個VFC,其中反-2-反-4-庚二烯醛是棕櫚酸氧化降解[42],2-己烯醛是亞麻酸降解產物[41]。亞麻酸降解產生的VFC在醛類中為主,與Ravichandran 和Parthiban等研究結果一致[21]。2-正戊基呋喃和2-乙基呋喃則是亞油酸的氧化產物[45-46],該類化合物多帶果香味,同糠醛對茶葉香氣的作用一致,均可能引起茶葉甜香增加之后降低的原因之一。

4 結論

茶葉中品質成分游離氨基酸和可溶性糖含量在不同等級間沒有顯著差異。而咖啡堿隨茶葉葉片減小,含量顯著增加,茶多酚含量則降低。兒茶素組分整體下降,TF、TR和TB三者總量增加,TR和TB間比值變化與其觀察到的湯色色澤變化一致。

CTC紅碎茶VFC按照其來源分為FPP/GPP、苯丙氨酸、類胡蘿卜素和不飽和脂肪酸4類。不同等級CTC紅碎茶主體揮發性成分相同,通過調整4類香氣前體物降解形成的VFC,可改變茶葉香氣。茶葉葉片變小,有利于FPP/GPP前體物形成VFC,不飽和脂肪酸前體物產生的VFC則降低,但不飽和脂肪酸前體物產生的醛類VFC始終占茶葉中總醛類的70%以上。

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