牡丹花冠茶加工工藝

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(湖北文理學院食品科技與化學工程學院,湖北襄陽 441053)

牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr.),多年生落葉灌木。其作為中國的國花,已有上千年的栽培歷史。過去,牡丹主要作為觀賞性花卉,近年來,牡丹籽油的成功開發,使得牡丹從皮、根到籽的藥用價值和食用價值逐漸被挖掘[1]。2013年,鳳丹牡丹(也是油用牡丹主要栽培品種)獲批為新食品原料,使牡丹的“整株”利用再次提到新高度。而將牡丹花制成花茶成為競相研究的熱點。

《神農本草經》中記載牡丹,味辛,寒，主寒熱,中風瘈疭,痙,驚癇邪氣,除癥堅,淤血留舍腸胃,安五臟,療癰瘡。將牡丹花制成花茶,因其富含多酚類物質,具有較好的抗氧化功效,長期飲用,具有養顏、抗衰老、預防腫瘤等功效[2-3]。牡丹花冠茶,是選取牡丹盛開1～2 d的花冠，經清洗、整形、干燥制得的花茶,保留花萼、花芯。由于花冠茶保留了完整的花朵外形,在沖泡時如同花朵盛開一般,讓人在品味的同時,能夠有視覺的享受,因此,加工花冠茶的難點是護型。目前,牡丹花的制作工藝基本上參照其他花茶,如玫瑰花的生產工藝。但由于牡丹花瓣較大較薄,采用微波干燥花瓣極易軟化坍塌,護型困難;傳統熱風干燥花朵皺縮較大,體積變小,影響產品品相;真空凍干,護色護型效果較好但成本較高[4-6]。目前,尚未見到系統研究不同加工工藝對牡丹花茶影響的報道。

因此,本研究著重于從生產實際出發,比較幾種常見的加工工藝對牡丹花冠茶的外觀形態及黃酮含量的影響,從而為改善牡丹花冠茶的加工工藝,更好地保留牡丹花茶的營養價值,提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

油用鳳丹牡丹 于每年3月中下旬至4月中旬期間的盛花期，在襄陽市福恩農林有限公司采摘;其它化學試劑 均為分析純。

SSX-550型掃描電子顯微鏡 日本島津;HPX-9082MBE型博訊電熱恒溫培養箱 上海博訊實業有限公司;CryoCube F570型超低溫冰箱 Eppendorf中國有限公司;FD-1A-80冷凍干燥機 北京博醫康實驗儀器有限公司;V-1800分光光度計 上海美普達儀器有限公司;XY-102MW水分測定儀 美國阿美特克有限公司;DZF-6050真空干燥箱 上海新苗醫療器械制造有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料預處理 牡丹鮮花從花蒂下1～2 cm處傾斜45 °角剪下(保留花萼),清洗,倒置瀝水,整理好花型,放入特制的不銹鋼制備盒中(根據牡丹花冠直徑制作,以保持牡丹花冠形態完整),不能及時加工的原理牡丹花,-5 ℃貯藏備用。

1.2.2 干燥工藝

1.2.2.1 陰干 將預處理牡丹鮮花自然避光晾干,直至樣品恒重。

1.2.2.2 熱風干燥 將處理過的牡丹鮮花分別均勻放置在置物架上,設置溫度為45、50、55、60 ℃,風速0.3～0.5 m/s,直至樣品恒重。

1.2.2.3 真空加熱干燥 將預處理牡丹鮮花均勻鋪放在真空干燥箱置物架上,抽真空使干燥箱真空度達到0.09 MPa,設置加熱溫度60 ℃,直至樣品恒重[7]。

1.2.2.4 真空冷凍干燥 真空冷凍干燥分為冷凍和真空干燥兩個階段。冷凍階段采用預凍法,將花材快速冷凍到-20 ℃,并繼續冷凍4 h,將處理過的牡丹鮮花置于-80 ℃預凍存約24 h,而后迅速轉移至冷凍干燥機中,將樣品放在托盤上進行冷凍干燥,真空冷凍干燥冷卻溫度-45 ℃、真空度為90～95 Pa,直至樣品恒重[8]。

1.2.3 牡丹花冠茶各項理化指標

1.2.3.1 含水率的測定 采用快速水分測定儀直接測定含水量。按照儀器說明,將溫度調至105 ℃,時間調至0 min,系統歸零,稱取大約2 g的花瓣及花芯樣品于鋁盒中(需要時可加入石英砂),將鋁鉑底面鋪滿,放下儀器罩,按Start鍵開始測定,當數據基本保持不變時,按Stop鍵停止,記錄測定結果。每小時測定一次牡丹花的水分含量,記錄牡丹花冠茶在45、50、55、60 ℃下不同時間段的變化。

1.2.3.2 皺縮率的測定 皺縮率z的計算方法如下:

S1為干燥后花瓣面積,cm2;S2為鮮花花瓣面積,cm2。

采用剪紙法計算花瓣面積,具體方法是:將花瓣在A4紙上沿邊緣準確畫線并剪下,準確稱量其質量,測定標準面積紙張質量,算出1 cm2的紙張質量,計算葉面積。

1.2.3.3 復水性的測定 干制品浸泡在40倍80 ℃蒸餾水中30 min后取出,離心機3000 r/min離心脫水1 min,稱重。

式中:W1復水前牡丹花冠茶的質量,g;W2為復水后牡丹花冠茶的質量,g。

1.2.3.4 黃酮含量的測定 牡丹花黃酮含量測定方法參照文獻[9]:牡丹花冠茶總黃酮類化合物的計算方法:

式中,m1為從標準曲線上獲得的與樣品吸光度對應的黃酮類化合物質量,mg;m為樣品質量,g。

1.2.3.5 牡丹花冠茶不同工藝下的結構形態觀察 采用徒手切片法,用鋒利的小刀將樣品從花瓣中部莖脈處切下來后,放在真空鍍膜機內,把金噴鍍到樣品表面后,取出樣品在掃描電子顯微鏡下觀察照相(Vacc=5 kV,Mag=x10.0 k,WD=13.7 mm)[10]。

1.2.4 牡丹花冠茶品質評價

1.2.4.1 牡丹花冠茶干制品品質評價 主要根據牡丹花干品外觀、色澤、韌性和芳香進行評分,設定0～10分,分為4個等級,每次由經專業培訓過的、固定的10人進行感官評分。牡丹花冠茶干制品品質評分標準及牡丹花冠茶茶水品質評分標準見表1、表2。

表2 牡丹花冠茶茶水品質評分標準Table 2 Quality grading criteria for peony corolla tea

表1 牡丹花冠茶干制品品質評分標準Table 1 Quality grading criteria for peony corolla tea dried products

1.2.4.2 牡丹花冠茶茶湯品質評價

1.3 數據分析

數據采用Origin 8軟件進行繪圖,并用方差分析軟件檢測數據間的差異性。

2 結果與分析

2.1 不同工藝對牡丹花冠茶的含水率及含水率變化的影響

2.1.1 牡丹花冠茶含水率的測定 牡丹花冠茶的含水率直接影響了樣品的保存時間及保存條件,不同加工工藝下的含水率,結果見圖1。

圖1 不同加工工藝下的含水量Fig.1 Moisture content in different processing techniques注:肩字母不同表示差異顯著,小寫字母表示p<0.05,大寫字母表示p<0.01,圖3～圖5同。

由圖1可知,將牡丹花干燥后測水分含量,陰干的牡丹花干制品含水率最高,通過熱風60 ℃干燥得到的干制品含水率最低,其次是真空60 ℃干燥的加工工藝。即自然干燥的牡丹花含水量高于人工干燥的,且時間長、效率低,產品品質不均一。圖1差異性分析可知,熱風45、50、55 ℃干燥與真空60 ℃干燥、真空凍干與熱風60 ℃干燥結果差異不顯著,其他部分干燥結果，如陰干與其他各組干燥之間，熱風干燥55 ℃與熱風干燥60 ℃、真空冷凍干燥之間，差異均極顯著(p<0.01)。但同時也發現,不同加工方法所制得的牡丹花干制品含水量都低于9.5%,符合代用茶中花類水分含量低于13%的國標標準[11]。

2.1.2 牡丹花冠茶不同時間段水分變化測定 由圖2可得,由于干燥溫度對牡丹花瓣的色澤影響較大,當溫度高于60 ℃時,發現牡丹花冠底部及萼片均有發黃的現象,因此在干燥過程中,采用60 ℃及以下的溫度干燥。干燥開始2～12 h內,由圖2可見,含水率曲線幾乎呈直線下降,這是因為牡丹花瓣含水量較大,導濕性較強,溫度越高,越有利于表面的水分蒸發。因此,60 ℃時,初期干燥速率最快。干燥至10～24 h,由于牡丹花瓣水分含量較低,導濕溫性逐漸占主導,且此時,牡丹花表面已經干燥,細胞結構收縮,阻礙了內部水分向表面遷移,導致干燥速率有所下降。但是由于牡丹花瓣較薄,總體干燥以恒速干燥階段為主,在60 ℃下，將牡丹花干燥至恒重所需要的時間最短,其次是熱風55、50 ℃，變化速率最慢的是熱風45 ℃,所需的時間也最長。由此可見,干制牡丹花速度最快的加工工藝是熱風60 ℃。

圖2 熱風干燥下的含水率變化Fig.2 Changes of Moisture content in hot air drying

2.2 牡丹花冠茶皺縮率的測定

皺縮率能直觀的表達不同干燥條件下牡丹花冠茶的外形大小及美觀度。皺縮率越小,產品的體積越大,一般在生產企業產品等級越高,經濟價值越高。

圖3顯示,除陰干與熱風45 ℃干燥的牡丹花冠皺縮率無顯著差異外(p>0.05),其他加工工藝之間的皺縮率差異均極顯著(p<0.01)。由圖3可知,真空冷凍干燥下的牡丹花冠茶皺縮率最小，約為38%,即干燥后約為原牡丹花的2/3。真空冷凍干燥,采用快速凍結,使得水分來不及遷移,基本在原位變成小冰晶;在真空干燥時,冰晶升華,使得最大程度地保留了產品體積,因此其皺縮率最低;其發生的皺縮主要在干燥后期。皺縮率最大的為熱風干燥60 ℃條件下所制得的花冠茶,高達70.5%,產品皺縮嚴重,形態變化較大。熱風干燥時,隨著溫度的增加,溫度越高,細胞失水越快，牡丹花皺縮率越高,體積越小。有研究表明，真空干燥環境下的牡丹花冠茶體積縮小約為原牡丹花的一半[12]。整體而言,冷凍干燥工藝下的牡丹花在成型上體積更大,皺縮最小;熱風60 ℃干燥條件下的牡丹花皺縮最為厲害,其外形差別最大。

圖3 不同加工工藝下的皺縮率Fig.3 Shrinkage rate in different processing technique

2.3 牡丹花冠茶復水性的測定

一般,牡丹花單朵花茶直徑為10～20 cm,大型牡丹花干制后可達20 cm以上。市面上,由于牡丹花茶價格昂貴,一般單朵牡丹花茶即可泡制一壺,既具營養性,又具觀賞性。沖泡后的牡丹花茶,在水中如同鮮花般盛開,而良好的復水性方可體現牡丹花的雍容華貴,呈現更佳的視覺效果。

由圖4可知,除熱風45、50、55 ℃之間、熱風45、50 ℃與陰干之間復水性差異不顯著外(p>0.05),其他加工方法之間差異極顯著(p<0.01)。由圖4可知,真空60 ℃干燥和真空冷凍干燥條件下牡丹花冠茶的復水性較高,真空60 ℃干燥條件下牡丹花冠茶的復水性為523%,冷凍干燥條件下所得的牡丹花冠茶復水性為506%,陰干、熱風45、50、55、60 ℃條件下復水性差別并不大,在340%～370%之間。由此可見,真空干燥及真空冷凍干燥條件下的牡丹花冠茶的復水性最好。這是因為真空冷凍干燥后的物料具多孔、疏松結構,形成更好的海綿狀,因此具更好的復水性[13]。而且，真空凍干后的牡丹花冠茶泡制時的外觀視覺效果最佳，而真空干燥60 ℃的條件下,牡丹花植物組織結構被破壞,細胞壁被破壞,在復水性的測定中水更容易進入到細胞中,表現出較高的復水性。

圖4 不同加工工藝下的復水性Fig.4 The rehydration in different processing technique

2.4 不同加工工藝對牡丹花冠茶黃酮含量的影響

由圖5可知,熱風干燥45℃與50 ℃之間、熱風干燥55 ℃與60 ℃之間、熱風干燥55 ℃與真空凍干之間、熱風干燥60 ℃與真空干燥60 ℃之間，黃酮含量差異均不顯著(p>0.05)，其他加工工藝之間黃酮含量差異極其顯著(p<0.01)。由圖5可知,熱風干燥45 ℃下得到的黃酮含量最高,真空60 ℃干燥最低。該結果與復水性實驗表現出相關性,可能是因為真空60 ℃干燥對牡丹花瓣結構破壞最大,且此破壞主要表現為細胞結構的撕裂,產生了大量的孔洞,因此復水性最好。而該變化也造成牡丹花黃酮更易暴露在空氣中,因此黃酮氧化較嚴重,含量較低。同理,真空冷凍干燥中,黃酮含量也較低。同時,辛敏甲等[14]研究也發現干燥溫度越高,黃酮氧化較快,總黃酮含量越低,與本實驗結果一致。

圖5 不同加工工藝下的黃酮含量Fig.5 Flavonoids content in different processing technology

2.5 牡丹花冠茶不同工藝下的結構形態

為了了解不同干燥工藝下,牡丹花瓣的細微結構變化,對各干燥工藝的牡丹花進行電鏡掃描,結果如圖6。

圖6 不同加工工藝下的結構形態Fig.6 Structure form under different processing techniques

由圖6可知,熱風干燥及真空60 ℃干燥加工工藝下的牡丹花瓣有明顯的皺縮現象,其中最嚴重的是熱風60 ℃及真空60 ℃干燥,發生皺縮較為均勻的是熱風45 ℃加工工藝。且都有明顯的斷裂面,說明溫度對牡丹花瓣形態結構的影響較大,溫度越高,細胞失水越快,破裂越多,發生皺縮現象越劇烈。真空冷凍干燥下的牡丹花瓣皺縮現象較為平緩,結構間多為平滑的直線且無明顯斷裂面[15]。微觀皺褶越多,宏觀皺縮則越嚴重。微觀視野下皺縮現象與宏觀體積的變化相一致。

2.6 不同加工工藝對牡丹花冠品質的影響

通過比較可知,結果見表3。得分最高的是熱風55 ℃和真空冷凍干燥加工工藝下得到的牡丹花干制品,表現在花冠茶的形態結構較好,花萼大部分為綠色,無明顯焦灼,色澤程度多呈現出花朵原有的顏色,且有清新的牡丹花香;茶色澄清,茶水的滋味較好,且花瓣在水中呈現的形態完整。

表3 牡丹花冠茶干制品品質及茶水品質評分及評價Table 3 Quality grades and evaluation for peony corolla tea dried products

3 結論

通過比較陰干、熱風干燥、真空干燥與真空冷凍干燥四大類方法發現,如以護型為目的,真空凍干的牡丹花冠顏色亮麗,最保真,體積最大,復水性最好,茶湯外觀和口感最佳,但是黃酮的含量最低。而如果考慮營養性，45 ℃熱風干燥為首選干燥方法，此時，牡丹花冠茶黃酮含量最高。

傳統制茶都需要殺青,但是本加工研究中沒有對牡丹花進行專門殺青工藝。通過保藏實驗發現,經真空冷凍干燥后的牡丹花茶,在避光干燥的環境中放置半年,外形、顏色均無明顯變化。說明牡丹花中多酚氧化酶經此加工操作,受到明顯抑制。