槐花綠茶窨制技術優化及其香氣分析

邸太妹,王 漪,楊紹蘭,胡建輝,陳永強,張新富,*

(1.青島農業大學園藝學院,山東青島 266109;2.青島果茶花卉工作站,山東青島 266000;3.日照景陽青茶園,山東日照 276800)

我國茶用香花資源豐富,約40余種[1],其中大量應用于茶葉生產的少之又少,花茶產品結構單一,茉莉花茶是我國產量和銷量最大的花茶品種,目前,關于特種茶類的研究報道較少,特種茶類的開發仍處于初級階段。槐花別稱洋槐花,乳白色,蝶形花冠,香氣素雅、清香持久。槐花可入菜食用,口感佳,具有較高營養價值;可入藥治病,具有泄熱、涼血、止血、增強毛細血管韌性、防止冠狀動脈硬化、降低血壓、改善心肌循環的功效[2-3]。槐花符合茶用香花要求,將其與綠茶窨制得到槐花綠茶,既是對槐花資源的充分利用,也是對特種茶類的開發研究。

香氣是茶葉重要的品質因子,在感官審評中約占40%[4],香氣成分的研究隨著檢測技術的不斷改進以及相關學科的發展逐漸取得了較大進展[5-8]。槐花綠茶香氣的形成階段主要是窨制過程,窨制過程是茶引花香的動態花香吸附過程,花茶配比、窨制時間、窨制次數都是影響槐花綠茶香氣品質的重要因素。如何更好的提取香氣成分是茶葉香氣研究的關鍵環節,頂空固相微萃取法(HS-SPME)在香氣萃取方面具有精準、簡便的優點[9-10]。氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)具有靈敏度高、樣品用量少等優點,作為目前發展最完善的分析技術，廣泛應用于對物質風味的研究[11-13]。

本研究借鑒茉莉花茶的窨制工藝制作槐花綠茶,以花茶配比、窨制時間、窨制次數為考察因素進行單因素試驗和三因素三水平的正交試驗設計[14-16],通過感官審評,分析得出槐花綠茶窨制的最佳技術條件,并利用HS-SPME/GC-MS分析得出槐花綠茶的特征性香氣成分。研究結果為槐花綠茶窨制工藝的優化及特征香氣成分的評價提供依據。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

茶鮮葉 一芽一葉,采自青島農業大學試驗基地;槐花 5月初,采自青島。

6CST-40型茶葉滾筒殺青機、6CR-30型揉捻機、6CH941型烘干機、6CTH-3.0型提香機 浙江上洋機械有限公司;ALPHA 1-2 LDplus型凍干機 德國CHRIST公司;DF-101S型恒溫磁力攪拌器 鄭州英峪予華儀器有限公司;手動SPME進樣器 美國Supelco公司;PDMS/DVB萃取頭(75 μm) 上海安譜科學儀器有限公司;7890A-5975C型氣質聯用儀 美國Agilent公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 綠茶茶坯加工工藝 采用烘青綠茶加工工藝,依次經過攤放(4 h)、殺青(220 ℃)、揉捻(輕揉20 min,重揉10 min,輕揉10 min)、干燥(毛火110 ℃,足火90 ℃)、提香(110 ℃,50 min),制得綠茶茶坯。

1.2.2 槐花綠茶窨制工藝 鮮花處理(摘花、攤晾1 h)(窨花拌合(按正交試驗比例分別拌合)(窨制(按正交試驗時間、次數分別窨制)(通花散熱(每隔2 h散熱一次)(起花(烘干(90 ℃下10 min)。

1.2.3 槐花綠茶的感官審評 由5位專業茶葉審評人員對槐花綠茶嚴格按照GB/T 23776-2009 的規定進行審評,從評茶盤中各扦取充分混勻的具有代表性的茶樣3.0 g,茶水比為1∶50,置于相應的評茶杯中,注滿沸水,加蓋,計時4 min,按照沖泡順序依次將茶湯濾入評茶碗中,留葉底于杯中,對香氣單因子進行百分制打分[17]。

1.2.4 單因素實驗方法 以香氣品質評分為評價指標,分別對槐花綠茶窨制過程的花茶配比(槐花:綠茶)、窨制時間(h)、窨制次數進行單因素試驗,在窨制5 h,窨制2次條件下,分別設置1∶5、2∶5、3∶5、4∶5、5∶5的花茶配比(槐花:綠茶)制備槐花綠茶;在茶花配比(槐花∶綠茶)為2∶5,窨制2次條件下,分別設置窨制時間2、3、4、5、6 h制得槐花綠茶;在茶花配比(槐花∶綠茶)為2∶5,窨制5 h條件下,分別比較窨制1、2、3、4、5、6次制得槐花綠茶。

1.2.5 正交試驗 基于單因素試驗,設置花茶配比、窨制時間(h)、窨制次數的三因素三水平正交試驗,選用L9(34)的正交表,因素水平如表1所示,試驗處理組9個,制得9組槐花綠茶,無花綠茶作對照組。

表1 感官評分標準表Table 1 Standard table of sensory evaluation

表2 正交試驗因素水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.6 槐花綠茶HS-SPME/GC-MS分析

1.2.6.1 HS-SPME法提取 稱取粉碎后的茶葉各6.00 g,將其加入100 mL萃取瓶中,倒入60 mL 100 ℃蒸餾水,放入60 ℃水浴鍋中靜置5 min,香氣達到平衡后,插入75 μm PDMS/DVB萃取頭進行萃取,頂空吸附50 min,每個樣品重復3次[18]。

1.2.6.2 槐花綠茶香氣成分GC-MS分析 GC條件為:進樣口溫度250 ℃,載氣為高純度氮,流速1.0 mL/min,柱溫起始為50 ℃,保持1 min,以2 ℃/min升至60 ℃,保持2 min,以3 ℃/min升至150 ℃保持3 min,以10 ℃/min升至250 ℃,保持5 min,再以10 ℃/min升至300 ℃,保持4 min[18]。

MS條件:離子化方式為EI,離子源溫度230 ℃,電子能量70 eV,檢測器電壓1659 V,接口溫度300 ℃,質量掃描范圍:35～550 amu,進樣口:250 ℃,分流模式:不分流,恒定流量:1 mL/min[18]。

1.2.6.3 GC-MS香氣成分定性與定量分析 定性分析:GC-MS采集的數據經NIST11.L標準譜庫的檢索,數據的比對、分析,最終確定各香氣組分,成分香型查詢自愛化學庫。定量分析:香氣組分含量以相對含量(%)表示,即各香氣組分的峰面積占總峰面積比值的百分數,試驗重復3次,取平均值。

1.3 數據處理

數據方差分析、相關性分析采用Excel軟件進行。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 花茶配比對槐花綠茶香氣品質的影響 經感官審評,花茶配比對槐花綠茶香氣品質的影響見圖1。由此可知,在窨制5 h,窨制2次條件下,花茶配比(槐花∶綠茶)2∶5時,制備的槐花綠茶香氣品質基本達到最佳水平,繼續增加槐花量,茶坯吸附能力有限,香氣品質變化不明顯。花茶配比直接影響槐花綠茶的香氣品質,花茶配比過低,花香淡薄,易于散失,隨著花茶配比提高,茶坯吸附能力增強,當花茶配比很大時,茶坯吸附能力接近飽和,吸附速率降低[19]。設置合適的花茶配比可提升茶葉品質,避免資源浪費。

圖1 花茶配比對槐花綠茶香氣品質的影響Fig.1 Effect of proportion(flos sophorae:tea) on aroma quality of flos sophorae green tea

2.1.2 窨制時間對槐花綠茶香氣品質的影響 窨制時間對槐花綠茶香氣品質的影響如圖2所示。可知,在茶花配比(槐花∶綠茶)為2∶5,窨制2次條件下,窨制5 h,槐花綠茶香氣最佳。窨制時間過短,花香未充分擴散,使得槐花綠茶香氣淡薄,持久性差;窨制時間過長,鮮花吐香能力降低,且在不良環境下鮮花易變質產生異味,影響茶葉香氣品質[20]。

圖2 窨制時間對槐花綠茶香氣品質的影響Fig.2 Effect of the scenting time on aroma quality of flos sophorae green tea

2.1.3 窨制次數對槐花綠茶香氣品質的影響 減少窨制次數是窨制工藝的一大趨勢,窨制次數對槐花綠香氣品質的影響如圖3所示。由此可知,在茶花配比(槐花∶綠茶)為2∶5,窨制5 h條件下,香氣品質隨窨制次數的增加先升后降,在窨制2次時,香氣品質基本達到最佳水平,窨制次數過少,不利于花香的充分擴散吸附,香氣低淡;窨制次數過多,既降低工作效率,且易產生水悶味,香氣品質降低[19]。

圖3 窨制次數對槐花綠茶香氣品質的影響Fig.3 Effect of the scenting times on aroma quality of flos sophorae green tea

2.2 正交試驗槐花綠茶香氣得分分析

正交試驗槐花綠茶香氣得分如表3所示,由極差R分析可知:R(槐花與綠茶配比)>R(窨制次數)>R(窨制時間),即各因素對槐花綠茶香氣品質的影響由大到小依次是:槐花與綠茶配比、窨制次數、窨制時間,可見槐花與綠茶配比對槐花綠的茶香氣影響最大。槐花綠茶窨制技術的最佳組合條件為：槐花花茶配比3∶5,窨制時間4 h,窨制次數為3次,即第7個實驗組最好,此時,香氣得分95。

表3 正交試驗結果分析Table 3 Results analysis of orthogonal experiment

2.3 正交試驗槐花綠茶香氣成分分析

正交試驗的9組槐花綠茶與對照綠茶(CK)共確定57種主要香氣成分,見表4,每組茶葉中香氣成分的種類和含量不盡相同。

續表

2.3.1 香氣成分卡方檢驗分析 如表5所示,槐花綠茶窨制工藝使得茶葉香氣成分種類增加,卡方結果由大到小依次為CK、9、7、1(2、3、4、6號)、5號(8號),可知,CK、9、7號試驗組的香氣成分種類變化相對較大,其中9、7號種類較多,對照組綠茶香氣成分種類較少。槐花綠茶香氣得分由高到低依次是:7、5、9、4、8、6、3、2、1號,可見伴隨槐花綠茶香氣成分種類的增加,槐花綠茶香氣品質有一定提高。

表5 香氣成分卡方檢驗Table 5 Chi-square test of aroma aroma components

2.3.2 香氣成分方差分析 由感官審評可知,7號槐花綠茶香氣最佳,因此對7號槐花綠茶與對照綠茶的香氣成分進行方差分析(見表6)。結合表4可知,共有成分中二甲基硫、芳樟醇、壬醛、萘、(Z)-丁酸-3-己烯酯、2-甲基丁酸葉醇酯、右旋萜二烯、(Z)-己酸-3-己烯酯、月桂烯、α-松油醇的F值較大,差異較顯著,其中,二甲基硫在槐花綠茶中含量有明顯降低,其他成分含量均有一定增加;7號槐花綠茶中存在特征性成分:具花香、青香和香脂香氣的(E)-β-金合歡烯(0.40%)、松節油的氣味的α-蒎烯(0.51%)、強烈花香和櫻桃香味的苯甲酸甲酯(0.92%)、檸檬氣味的萜品油烯(0.53%)、1-甲基萘(0.29%)、似茉莉花香的茉莉酮(0.08%)、愉快氣味的2-庚酮(0.11%)、吲哚(0.14%)、3-甲基吡啶(0.33%)、紫羅蘭和蘭花香的對甲苯甲醚(0.12%)、松木樣香氣的3-蒈烯(0.24%);相比對照綠茶,7號槐花綠茶中沒有具特殊氣味的異辛醇、刺激氣味的甲基丙烯酸異丙酯(0.07%)及甲基環己烷(0.23%)。槐花綠茶與綠茶間在香氣成分種類及含量上均存在一定差異。

表6 7號與對照組槐花綠茶間香氣成分方差分析Table 6 Variance analysis of tea aroma components between 7 and CK

續表

2.3.3 香氣成分與香氣得分的相關性分析 由表7可知,槐花綠茶中2,6-二甲基-2,4,6-辛三烯、α-蒎烯、羅勒烯、芳樟醇、月桂烯、萜品油烯、苯甲酸甲酯、3-蒈烯、1-甲基萘、萘、吲哚、1-辛烯-3-醇/蘑菇醇、對甲苯甲醚、3-甲基吡啶與香氣得分的相關系數相對較大,其相關系數由大到小依次為0.88、0.86、0.85、0.85、0.83、0.83、0.82、0.77、0.74、0.74、0.71、0.63、0.62、0.61,相關系數較高,表明2,6-二甲基-2,4,6-辛三烯、α-蒎烯、羅勒烯、芳樟醇、月桂烯、萜品油烯、苯甲酸甲酯、3-蒈烯、1-甲基萘、萘、吲哚、1-辛烯-3-醇/蘑菇醇、對甲苯甲醚等對槐花綠茶香氣品質的影響較大,其中α-蒎烯、萜品油烯、苯甲酸甲酯、3-蒈烯、1-甲基萘、吲哚、3-甲基吡啶為槐花綠茶特征性成分,可見,特征性成分在槐花綠茶香氣品質形成中起到重要作用。羅勒烯、芳樟醇、月桂烯等已被證明為綠茶的重要致香物質[21]。

表7 香氣成分與香氣得分間相關系數Table 7 Correlation coefficient of aroma score and content of aroma components

3 結論

綜合感官審評、香氣得分分析及卡方檢驗結果可知,槐花與綠茶配比3∶5,窨制時間4 h,窨制次數3次為槐花綠茶窨制的最佳技術條件,即7號實驗組的窨制技術條件為最佳技術條件。

卡方檢驗顯示,相比對照組綠茶,槐花綠茶香氣成分種類有所增加。方差分析結果顯示,在共有香氣成分中,二甲基硫、芳樟醇、壬醛、萘、(Z)-丁酸-3-己烯酯、2-甲基丁酸葉醇酯、右旋萜二烯、(Z)-己酸-3-己烯酯、月桂烯、α-松油醇變化明顯且大部分含量呈增加趨勢;槐花綠茶具有特征性香氣成分為(E)-β-金合歡烯、α-蒎烯、苯甲酸甲酯、萜品油烯、1-甲基萘、茉莉酮、2-庚酮、吲哚、對甲苯甲醚、3-蒈烯。

相關性分析得知:2,6-二甲基-2,4,6-辛三烯、α-蒎烯、羅勒烯、芳樟醇、月桂烯、萜品油烯、苯甲酸甲酯、3-蒈烯、1-甲基萘、萘、吲哚、1-辛烯-3-醇/蘑菇醇、對甲苯甲醚、3-甲基吡啶對槐花綠茶香氣品質的影響較大。其中α-蒎烯、萜品油烯、苯甲酸甲酯、3-蒈烯、1-甲基萘、吲哚為槐花綠茶特征性成分,由此得出,槐花綠茶特征性香氣成分是決定其香氣品質的重要組成部分。