紅茶加工過程中穩(wěn)定同位素變化研究

◎ 張豫青，李思敏，池福敏，李 梁

（西藏農(nóng)牧學院 食品科學學院，西藏 林芝 860000）

茶是世界三大飲品之一[1]，茶葉中含有兒茶素、膽甾烯酮、咖啡堿、肌醇、葉酸和泛酸等多種物質(zhì)，不僅可以提高免疫力以抵抗病毒，還可以預防疾病[2]。在世界茶產(chǎn)品中，紅茶是主流的消費產(chǎn)品，我國紅茶遠銷蒙古、俄羅斯等國，曾在中俄萬里茶路上扮演過重要角色，如今仍活躍在“一帶一路”沿線國家和地區(qū)。隨著人們對紅茶需求的不斷增加，紅茶的品質(zhì)越來越受到重視[3]。目前，茶葉市場存在以次充好的現(xiàn)象，由于靠人的主觀判斷茶葉產(chǎn)地及其品質(zhì)需要一定的知識儲備，而絕大多數(shù)人不具備這種能力，所以分辨茶葉品質(zhì)變得比較困難。

近年來，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地真實性鑒別技術(shù)在產(chǎn)品保護方面得到廣泛研究。穩(wěn)定同位素技術(shù)是目前國內(nèi)外應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地真實性鑒別研究的技術(shù)手段之一。穩(wěn)定同位素C、N、O、D的比率不會遭受人為改變，也不會被外源化學物質(zhì)改變，穩(wěn)定性極好，因此利用該技術(shù)對農(nóng)產(chǎn)品的溯源，產(chǎn)地鑒別有一定的應(yīng)用[4]。由于同位素的自然分餾效應(yīng)原理，不同產(chǎn)地的樣品因環(huán)境、氣候、土壤的差別導致自然物質(zhì)中元素的同位素豐度呈現(xiàn)出差異[5]，因此本研究以易貢紅茶作為研究對象，通過探討紅茶發(fā)酵過程中C、N、O、D 4種穩(wěn)定同位素比率及含量變化，分析加工對穩(wěn)定同位素的影響，以期為穩(wěn)定同位素技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地真實性鑒別技術(shù)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

紅茶，來源于西藏易貢茶場。

1.2 儀器設(shè)備

中藥材粉碎機LD-2000A型（盛大機械有限責任公司）；真空干燥箱（上海躍進醫(yī)療器械有限公司）；振蕩篩（浙江正泰電器股份有限公司）；FlashEA1112型元素分析儀（ThermoFisher Scientific）；F-P400行星式球磨儀（湖南弗卡斯實驗儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 茶葉樣品

在茶廠生產(chǎn)期間，分別采集紅茶關(guān)鍵加工過程中原葉、萎凋后、揉捻后、發(fā)酵后和干燥后的樣品，每份樣品重量80～100 g，每個階段分別采集20份，裝入采樣袋中，用冰盒冷藏保存。

1.3.2 茶葉預處理

選取無腐敗、外形完整的茶葉，于冷凍干燥下，直至干燥后用球磨儀研磨25 s。

1.3.3 樣品檢測方法

（1）穩(wěn)定性碳、氮同位素檢測。采用元素分析-同位素比率質(zhì)譜法（IR-MS）紅茶樣品中的δ13C、δ15N值，稱取0.5～1.0 mg紅茶樣品放入錫箔杯中并包裹嚴密，采用元素分析儀和稀釋儀進行樣品處理[6]，將包裹嚴密樣品放入元素分析儀中進行轉(zhuǎn)化純凈的CO2和N2最后經(jīng)過稀釋儀，質(zhì)譜儀進行檢測。①元素分析儀條件。載氣He流量：100 mL·min-1；還原爐溫度：650 ℃；燃燒爐溫度：1 325 ℃；進樣器氦氣吹掃流量：100 mL·min-1[7]。②稀釋儀條件。N2壓力：100.0 Pa；CO2壓力：60.0 Pa；He稀釋壓力：60.0 Pa。③質(zhì)譜儀條件。用USGS（δ13CPDB=-16.00‰）標定鋼瓶，用IAEAN1（δ15N air=0.4‰）標定N2鋼瓶（標準：標定的鋼瓶氣）。

（2）穩(wěn)定性氧、氫同位素檢測。樣品中的δD和δ18O值測定采用高溫裂解-同位素比率質(zhì)譜法[8]。在實驗室室溫下，將樣品按順序裝入進樣瓶，放入96孔酶聯(lián)免疫板中，并蓋上蓋子平衡48 h后[9]，利用自動進樣器將樣品送入元素分析儀，高溫裂解生成CO和H2（裂解溫度：1 350 ℃；載氣He流速：100 mL·min-1），經(jīng)過稀釋儀（He稀釋壓力：50 kPa；H2參考壓力：50 kPa），最后進入質(zhì)譜儀進行檢測。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)進行方差分析，多重比較分析、主成分分析采用SPSS軟件，相關(guān)分析結(jié)合Excel軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 加工過程中易貢紅茶中穩(wěn)定同位素C變化

由表1可以看出，在不同加工過程中易貢紅茶中穩(wěn)定同位素C經(jīng)方差分析，不同加工過程中δ13C值不同（P＜0.001），并且進一步采用Duncan’s法多重比較發(fā)現(xiàn)，萎凋后、揉捻后和發(fā)酵后的δ13C無差異，其他加工過程間比較均有差異。而穩(wěn)定同位素C含量不同加工過程中易貢紅茶中無差異。

表1 紅茶不同加工過程中C穩(wěn)定同位素值表

2.2 加工過程中穩(wěn)定同位素N變化

由表2可以看出，在不同加工過程中易貢紅茶中導致易貢紅茶中δ15N平均值由小到大依次為發(fā)酵后＜干燥后＜揉捻后＜萎凋后＜原葉。經(jīng)方差分析，不同加工過程中δ15N有差異（P＜0.001），進一步采用Duncan’s法多重比較發(fā)現(xiàn)，揉捻后和干燥后無差異，其余加工過程間比較均有差異。

不同加工過程中易貢紅茶中穩(wěn)定同位素N含量結(jié)果如表2所示，穩(wěn)定同位素N含量平均值由小到大依次為發(fā)酵后＜干燥后＜揉捻后＜原葉＜萎凋后。經(jīng)方差分析，不同加工過程導致穩(wěn)定同位素N含量有差異（P＜0.001），進一步采用Duncan’s法多重比較發(fā)現(xiàn)，原葉和揉捻后穩(wěn)定同位素N含量無差異，發(fā)酵后和干燥后穩(wěn)定同位素N含量無差異，其余加工過程間穩(wěn)定同位素N含量比較均有差異。

表2 紅茶不同加工過程中N穩(wěn)定同位素值表

2.3 加工過程中穩(wěn)定同位素O變化

由表3可以看出，在不同加工過程中易貢紅茶中δ18O平均值由小到大依次為原葉＜萎凋后＜發(fā)酵后＜揉捻后＜干燥后。經(jīng)方差分析，采用不同加工過程下δ18O有差異（P＜0.001），進一步采用Duncan’s法多重比較發(fā)現(xiàn)，干燥后δ18O高于另外4種加工過程，原葉與揉捻后和發(fā)酵后有差異，其余加工過程間無差異。不同加工過程下，易貢紅茶中穩(wěn)定同位素O含量有差異（P＜0.001），進一步采用Duncan’s法多重比較發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵后、原葉、揉捻后、萎凋后穩(wěn)定同位素O含量無差異，干燥后與發(fā)酵后、原葉、揉捻后、萎凋后均有差異。

表3 紅茶以不同加工過程中O穩(wěn)定同位素值表

2.4 加工過程中穩(wěn)定同位素D變化

由表4可以看出，在不同加工過程下易貢紅茶中δD平均值由小到大依次為干燥后＜發(fā)酵后＜原葉＜揉捻后＜萎凋后。經(jīng)方差分析，采用不同加工過程δD有差異（P＜0.001），進一步采用Duncan’s法多重比較發(fā)現(xiàn)，干燥后δD低于另外4種加工過程，萎凋和發(fā)酵有差異，其余加式過程間無差異。不同加工過程下易貢紅茶中穩(wěn)定同位素D含量有差異（P＜0.001），進一步采用Duncan’s法多重比較發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵后、原葉、揉捻后、萎凋后穩(wěn)定同位素D含量無差異，干燥后與發(fā)酵后、原葉、揉捻后、萎凋后比較均有差異。

表4 紅茶以不同加工過程中D穩(wěn)定同位素值表

3 結(jié)論

穩(wěn)定同位素技術(shù)可以為農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地真實性鑒別提供技術(shù)支持，產(chǎn)生同位素的自然分餾效應(yīng)原理，是由于不同產(chǎn)地的樣品因環(huán)境、氣候、土壤的差別致使自然物質(zhì)中元素的同位素豐度呈現(xiàn)出差異[5]。結(jié)果表明，萎凋后、揉捻后和發(fā)酵后的δ13C無差異，其余加工過程間比較均有差異，不同加工方式樣品穩(wěn)定同位素C含量無差異；樣品中δ15N和穩(wěn)定同位素N含量，揉捻和干燥無差異，其余加工過程間比較均有差異；不同加工過程下δ18O、δD均有差異，發(fā)酵后、原葉、揉捻后、萎凋后的穩(wěn)定同位素O、D含量變化無差異，而干燥后與發(fā)酵后、原葉、揉捻后、萎凋后比較均有差異；本研究結(jié)果表明，加工過程和加工工藝雖然會影響同位素分餾，但是影響有限，紅茶加工過程中依舊保留著相關(guān)的同位素信息。因此本研究利用不同方式加工紅茶中的同位素變化可以為穩(wěn)定同位素技術(shù)提供參考。