鹽漬醋蒸發酵法制備功能性桑葉茶及其性質研究

雷詩涵,屈廷啟,胡艷玲,何建新

(湖北工業大學工程技術學院,湖北武漢 430068)

桑葉是我國一種傳統的藥食同源植物,廣泛應用于茶、飲料、發酵酒等多種食品[1]。桑葉中含有脫氧野尻霉素(1-DNJ)、多酚、黃酮、生物堿等多種生物活性物質[2-4],具有抗氧化[5]、抑菌抗炎[6]、降血糖[7]、降血脂[8]等功效。我國傳統桑葉的基本加工工藝為:采摘→處理→殺青(滾筒殺青、蒸汽殺青、微波殺青以及鍋炒殺青等)→揉捻→發酵→干燥做形等[9-12]。傳統工藝不能有效去除桑葉的青腥味,且缺少穩定的工藝參數,品質穩定性差,茶湯澀口[13];桑葉茶茶湯中水的硬度過高,不適于易患結石體質的人飲用,具有引起腹瀉、腸胃不適、腎結石等系統病變的風險[14],降低桑葉茶的飲用價值;桑葉中含有的草酸易與礦物質元素(如鈣、鎂等)相結合,形成不溶性的草酸鹽,長期飲用不利于健康[15-18],且是茶水中青澀味的部分來源。對桑葉進行接種發酵能一定程度弱化青腥味,但輕度發酵青腥味依然明顯,深度發酵則會使桑葉纖維組織腐爛,葉不成型,影響茶葉的觀感和茶湯的清澈。

鹽漬法是一種常見的食品加工方法,使用一定濃度的鹽水浸泡食物,鈉離子將進入組織內部,同時可能置換出一部分礦物質元素如鈣、鎂等以達到電荷平衡。醋蒸法在高溫高濕下產生的醋蒸氣易于穿透桑葉纖維組織,軟化組織,便于后續揉捻操作,且其可能與草酸形成氫鍵,有助于草酸隨醋酸蒸汽的脫除。鹽漬法和醋蒸法處理桑葉,理論上能在一定程度上降低其硬度和草酸含量,從而對桑葉茶的品質產生影響,目前相關的研究內容較少,有必要對其進行研究。

本文擬采用新鮮桑葉為原料,以鹽漬、醋蒸結合發酵法制備低硬度、低草酸、高1-DNJ含量的功能性桑葉茶,對其性質進行表征,并與同類產品進行對比,以期為桑葉產業化發展提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮桑葉 購于湖北宜昌地區;食鹽、水塔陳醋 市售;分析測定所用各種化學試劑 均為國產分析純;比對樣品1、2、3 為市面上隨機購買的不同品種非發酵桑葉茶;比對樣品4 為市面上隨機購買的發酵桑葉茶。

TG16型離心機 長沙平凡儀器儀表有限公司;752N型紫外可見分光光度計 上海佑科儀器儀表有限公司;1200液相色譜儀 美國安捷倫公司;UPT-Ⅱ-20T超純水制備儀 成都超純科技有限公司;SGH-PB03E型細胞破碎機 廣東海客堡環境科技有限公司;CP213型電子天平 國象斯儀器上海有限公司;SHB-Ⅲ型抽濾機 上海比朗儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 鹽漬法制備桑葉茶 將新鮮桑葉洗凈分級。取適量食鹽溶于水中,分別配制濃度為0、2、4、6、8 g/L的食鹽溶液倒入浸漬池中,取清洗后的同級桑葉放入鹽水中,并輕輕翻動,使桑葉和鹽水充分接觸,在30 ℃下鹽漬30 min后,用超純水多次反復浸洗桑葉后,自然晾干。

1.2.2 醋蒸法制備桑葉茶 將水塔陳醋用水稀釋,分別配制濃度為0、20、40、60、80 g/L的陳醋溶液,倒入蒸鍋底部,加蓋,加熱至醋水溶液沸騰,揭蓋,將步驟1.2.1中自然晾干后的桑葉茶置于隔篦上,鋪勻,加蓋繼續加熱,15 min后取出,用超純水多次反復浸洗桑葉后,自然晾干。

1.2.3 發酵法制備桑葉茶 將1.2.2中自然晾干后的桑葉微風萎凋,瀝干水分后,將桑葉切割成長寬各2～3 cm的葉片,置于揉捻機中揉捻成球狀體,置于帶蓋的發酵缸中至滿缸。以10 g酒曲/100 g桑葉的比例加入團隊前期研發的特制酒曲[19],置于滅菌三角瓶中,加入酒曲重量200倍的含糖量10%的糖水并攪動,待糖液渾濁,液面有氣泡出現后,均勻淋撒于發酵缸中桑葉表面,輕輕按壓,上面覆蓋一層濕的麻布,蓋上缸蓋,調整室內溫度至30 ℃,進行發酵。在發酵時間為0、6、12、18、24 h時分別取樣,將所取桑葉均勻鋪撒在80 ℃烘箱的隔篦上,烘干期間,每隔20 min將桑葉翻動一遍,待桑葉表面干燥,有刺手感,揉搓可碎裂時,即烘干完成。調整烘箱溫度在120 ℃,持續通風加熱,待烘箱通風口散發出清香,烘焙基本完成,然后將桑葉置于相對濕度55%～65%的潔凈環境中使其回潮、冷卻,待桑葉溫度降至室溫時,即得桑葉茶。

1.2.4 桑葉茶硬度的測定 將桑葉茶用搗碎機搗碎成粉末,過60目篩,取0.50 g桑葉粉,放入100 mL錐形瓶,加入50 mL超純水,1 g活性炭,封口,70 ℃水浴2 h,16000 r/min離心10 min后取上清抽濾,取10 mL濾液于100 mL容量瓶中定容,以超純水為空白對照,采用EDTA法測定水硬度[20]。

1.2.5 桑葉茶中草酸含量的測定 取1.2.4中濾液,參考陸海勤等[21]的方法進行草酸測定,并改進草酸含量標準曲線的制作方法,使其草酸濃度在0～10 mg/L時,吸光度與草酸濃度可呈現良好的線性關系。本文將Zr(Ⅳ)調至3 mL,以完全終止草酸的催化反應,其它試劑的量不變。對不同質量濃度草酸標準溶液進行測定,草酸標品為An,空白為A0,計算lg(A0/An)。按照上述條件作標準曲線方程為:y=0.0835x-0.0032,決定系數R2=0.99849。

1.2.6 桑葉茶中1-DNJ含量的測定 將桑葉茶搗碎成粉末,過60目篩,稱取桑葉粉0.50 g,置試管中,加入10 mL超純水,搖勻后放入超聲波振蕩機超聲提取30 min(溫度50 ℃),過濾得到待測溶液。1-DNJ的衍生化及測定方法按照參考文獻[22],并稍作改動。取100 μL 1-DNJ提取液(或1-DNJ標準液)于1.5 mL的離心管,加入0.4 mol/L硼酸鉀緩沖液(pH8.5)100 μL,再加入5 mmol/L的FMOC-Cl乙腈溶液200 μL,混勻后,25 ℃水浴 20 min,加入1 mol/L的甘氨酸100 μL中和剩余的FMOC-Cl終止反應。加入1%的醋酸溶液100 μL使衍生物穩定,而后加入超純水400 μL稀釋,反應完成后,10000 r/min離心4 min,取上清液過0.22 μm濾膜,即得測試液。色譜條件如下:C18色譜柱(150 mm×4.6 mm,5 μm);紫外檢測器檢測波長:254 nm;流動相:乙腈-0.1%醋酸(50∶50,V/V);流速:1.0 mL/min;柱溫:25 ℃;進樣量:10 μL。

1.2.7 桑葉茶感官品評 參考國標GB/T 23776-2018茶葉感官審評方法[23]進行評審。

1.3 數據處理

實驗數據為三次測定平均值,采用Origin軟件作圖,SPSS 16.0方差分析(ANOVA,Duncan)比較樣品平均值間的顯著差異(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 鹽水濃度對桑葉茶硬度的影響

探究了鹽漬過程中鹽水濃度對桑葉茶硬度的影響,結果見圖1。由圖可知,未經鹽漬處理的桑葉茶硬度較高,達1039.29 mg/mL,說明水浴過程可導致鈣、鎂等礦質元素的大量溶出。鹽漬過程中,當鹽水濃度為2 g/L時,桑葉茶硬度為310.14 mg/mL,這可能是由于Na+與Ca2+、Mg2+等金屬離子在鹽漬過程中發生了置換,Ca2+、Mg2+等金屬離子由葉片組織內部被置換至鹽漬液中,故桑葉茶硬度大幅下降。隨著鹽水濃度的進一步提升,桑葉茶的硬度略微提升,這可能是由于鹽水濃度較高,為維持桑葉細胞膜內外側的電荷平衡,Ca2+、Mg2+等金屬離子只能部分溶出。因此,確定鹽漬液中鹽水濃度為2 g/L。

圖1 鹽水濃度對桑葉茶硬度的影響Fig.1 Effect of the concentration of salt wateron the water hardness of mulberry leaf tea

2.2 醋水濃度對桑葉茶中草酸含量的影響

探究了醋蒸過程中醋水濃度對桑葉茶中草酸含量的影響,結果見圖2。未進行醋蒸的桑葉茶樣品中草酸含量為202.8 mg/kg。隨著醋水濃度的增加,草酸含量逐漸降低,這可能是由于醋蒸的高溫高濕環境下,桑葉內部緊密的結構逐漸被軟化,醋水進入桑葉內部,乙酸分子可能與草酸分子以氫鍵結合,導致草酸分子隨乙酸蒸汽的溶出。當醋水濃度為60 mL/L時,草酸含量降至最低,即139.4 mg/kg,因此確認醋水濃度為60 mL/L。

圖2 醋水濃度對桑葉茶草酸含量的影響Fig.2 Effect of the concentration of vinegar wateron the oxalic acid content of mulberry leaf tea

2.3 發酵時間對桑葉茶中草酸和1-DNJ含量的影響

將空白樣品、1-DNJ標準品和桑葉茶樣品經衍生后上高效液相色譜進行測定,分別得到如圖3所示的色譜圖。由圖3可知,標準品和桑葉茶樣品譜圖中出現均三個色譜峰,即1-DNJ和芴甲氧碳酰(FMOC)的衍生物DNJ-FMOC,甘氨酸衍生物GLY-FMOC和FMOC酰氯水解物FMOC-OH[24]。空白溶液中未出現DNJ-FMOC色譜峰,說明空白無干擾。對不同質量濃度1-DNJ標準溶液進行測定,以峰面積y為縱坐標,1-DNJ質量濃度x(μg/mL)為橫坐標,得到1-DNJ的標準曲線線性回歸方程為y=1.36e+006x+5.63e+004,決定系數R2=0.9616,線性關系良好,以此計算桑葉茶樣品中1-DNJ的含量。

圖3 空白、1-DNJ標準品和桑葉茶樣品色譜圖Fig.3 Chromatograms of blank sample,1-DNJstandard and mulberry leaf tea sample

實驗探究了發酵過程中桑葉茶中草酸和1-DNJ的含量隨發酵時間的變化,結果見圖4。由圖4可知,隨發酵時間的增長,草酸和1-DNJ的含量逐漸下降,這可能是由于發酵過程中霉菌、酵母等微生物對草酸和1-DNJ均有一定的降解作用。發酵12 h時,草酸和1-DNJ含量降幅逐漸減緩,其中,草酸含量從初始的139.40 mg/kg降低至43.52 mg/kg;1-DNJ含量從初始的1.29 mg/g降低至0.86 mg/g,仍在可接受的范圍內。因此,確認發酵時間為12 h。

圖4 發酵時間對草酸和1-DNJ含量的影響Fig.4 Effect of fermentation time on the content ofoxalic acid and 1-DNJ of mulberry leaf tea

2.4 不同桑葉茶的性質分析及感官品評

探究功能性桑葉茶與比對樣品的感官品質和性質間的差異,結果見表1。其中,樣品1、2、3為市面上隨機購買的不同品種非發酵桑葉茶,樣品4為市面上隨機購買的發酵桑葉茶,樣品5為以鹽漬-醋蒸-發酵法制備的功能性桑葉茶。功能性桑葉茶經鹽漬處理后,硬度已有所降低,但仍略高于樣品1～3,這可能與桑葉茶的品種、產地等因素有關[25],草酸含量顯著低于其他樣品(P<0.05),說明醋蒸工藝對草酸的脫除有明顯效果。樣品3的1-DNJ含量最高,功能性桑葉茶次之,說明發酵雖然導致桑葉茶中1-DNJ含量降低,但仍在可接受范圍內。對桑葉茶進行感官品評,非發酵桑葉茶即樣品1～3香氣寡淡,特征風味不明顯,青腥味和茶澀味較重;樣品4發酵桑葉茶由于進行了深度發酵,葉不成形,湯色渾濁;樣品5功能性桑葉茶制作原料為春桑,葉大完整,顏色翠綠,新鮮。成品茶外觀細緊,吸水舒展,色棕褐油潤,勻整,干凈免洗,葉底細嫩多芽,湯色橙紅明亮,自然嫩甜香,味道醇厚鮮爽,感官評分最高,為88.90分,顯著高于其他樣品(P<0.05)。

表1 不同桑葉茶的性質分析及感官品評Table 1 Sensory quality and characteristic of different mulberry leaf tea

3 結論

鹽漬法能明顯降低桑葉茶的硬度,醋蒸-發酵法可導致草酸的洗脫和降解。鹽漬-醋蒸-發酵法制備功能性桑葉茶的最佳工藝為鹽水濃度2 g/L,醋水濃度60 mL/L,發酵時間12 h,制得的功能性桑葉茶硬度為310.35 mg/L,草酸含量為43.52 mg/kg,1-DNJ含量為0.86 mg/g,感官評分為88.90分。功能性桑葉茶的性質、成分和感官品評整體優于同類產品,具有良好的市場前景。