桂熱2號紅茶冷凍干燥關鍵技術研究及品質評價

陽景陽，羅蓮鳳，駱妍妃，陳遠權，李子平，馮紅鈺，覃宏宇，韋錦堅

(廣西南亞熱帶農業科學研究所，廣西 崇左，532415)

茶葉干燥工序為六大類茶共有，普通工夫紅茶加工過程中采用的高溫干燥目的是終止酶活性停止發酵，該過程伴隨著芳香物質的轉化、生成與損失，氨基酸與糖類經過美拉德反應，產生大量的吡咯類、呋喃類、吡嗪類化合物等物質，從而形成烘干紅茶的香氣特征。真空冷凍干燥是將物料凍結到共晶溫度以下，在真空條件下通過升華去除物料中水分的方法，能很大程度保留物料中的生物活性物質，且凍干后呈現多孔海綿狀結構，入冷水后也能迅速恢復原形[1-2]。近年來，冷凍干燥技術在茶葉領域也逐漸興起，主要應用于速溶茶粉、花茶、綠茶及烏龍茶的加工中，郭瑩等[3]通過對比風味差異研究出了一種凍干鷓鴣茶粉，粉體無粘壁、起泡現象，復水后風味接近原茶；黃艷等[4]研究表明冷凍干燥可完整保留茶花的外形和香氣(帶青氣)，相比較熱處理方式，真空冷凍干燥是保持茶樹花中表沒食子基兒茶素沒食子酸酯(epigallocatechin gallate，EGCG)等酯型兒茶素和表沒食子兒茶素(epigallocatechin, EGC)等非酯型兒茶素的最有效方法；劉秋彬等[5]、許振松等[6]通過對比不同干燥方式的烏龍茶后發現，凍干烏龍茶香氣馥郁清高，具備自然花果香，是一種獨特的烏龍茶風格；胡紹德等[7]研究發現殺青后直接凍干的綠茶香氣最佳，清香且鮮爽。

香氣是評價茶葉品質的關鍵因子之一，研究中常以某種香氣成分占總香氣物質的含量(%)來作為判斷風味的指標，但大量研究[8-10]表明每種香氣成分的感官察覺閾值不一樣，香氣成分占比并不能直接表征風味貢獻程度，所以依據氣味活度值(odor activity value, OAV)法作為判斷風味的標準更為科學。該方法在食品領域較為常見[10-15]，在茶葉評價中也有少量運用，張銘銘等[16]研究了3種典型栗香型綠茶的香氣活度值，篩選出己醛、1-辛烯-3-酮、β-紫羅蘭酮等12種關鍵香氣組分，并通過香氣重組實驗驗證了結果可靠；尹鵬等[17]研究表明信陽紅茶氣味活度值>10的香氣成分為β-大馬烯酮、β-紫羅酮、香葉醇、癸醛、苯乙醛、反-氧化芳樟醇和壬醛, 對紅茶香氣貢獻較大。桂熱2號茶樹品種是從凌云群體種中通過系統選育法選育出的優良品種，大葉種，葉片肥壯且茶毫特多，適合制作紅茶。冷凍干燥技術可有效保留紅茶原始風味及營養物質，提高茶葉品質和貯存時間。基于此，本試驗結合感官評價法和OAV，對南亞熱帶茶樹大葉種桂熱2號開展紅茶冷凍干燥加工技術研究，找出桂熱2號冷凍干燥紅茶的最佳工藝條件，為其他凍干茶類的開發提供數據參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料取自廣西南亞熱帶農業科學研究所無公害茶園的桂熱2號茶樹鮮葉(晴天采摘，取一芽一葉)。試驗區地處南亞熱帶季風氣候區，位于北回歸線以南，北緯22 °左右，海拔100 m以上，全年平均溫度21.0～22.2 ℃，年無霜期約350 d，土壤pH值5.5～6.5。制茶試驗于2018年4月在廣西南亞所茶葉加工研究中心進行，冷凍干燥試驗于廣西南亞所農產品檢測中心進行，內含物檢測送樣中國農業科學院茶葉研究所實驗室進行。

1.2 試驗設備

6CWD-6型茶葉萎凋槽，南寧市創宇茶葉機械有限公司；6CR-25型揉捻機，浙江武義增榮食品機械有限公司；YX-6CFJ-10B型全自動紅茶發酵機，福建安溪永興茶葉機械廠；超低溫冰箱，青島海爾特種電器有限公司；ZDG-10真空冷凍干燥機，廣東永利機械設備有限公司；6CTH型烘干機，浙江上洋機械有限公司；FK-10A茶葉水分測定儀，廈門市弗布斯檢測設備有限公司；茶葉標準審評用具；固相微萃取(solid-phase microextration,SPME)手動進樣手柄、DVB/CAR/PDMS(dibinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane)固相微萃取頭(50/30 μm)，美國Supelco公司；7890A-5975C型氣相-質譜聯用儀，美國Agilent公司；UITIMATE3000高效液相色譜儀，美國Thermo公司；CLEVERCHEM Anna全自動間斷化學分析儀，德國DeChem-Tech公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 熱風干燥處理

選擇無病蟲害桂熱2號鮮葉一芽一葉，薄攤于萎凋槽內(溫度設置30 ℃，空氣濕度65%)萎凋10 h；采用空揉-輕揉-重揉-輕揉-空揉的順序，揉捻時間各10 min，細胞破損率達70%～80%，以捏揉略有茶汁擠出且黏手，松手后茶葉不散為宜；將揉捻葉投入發酵機內(溫度設置30 ℃，空氣濕度90%)發酵4 h，中途翻動3次；常溫理條溫度25 ℃，理條20 min，達到條索豎直為宜；理條葉取出備用。

將理條葉平攤至烘干架上，攤葉厚度0.2～0.8 cm，放入烘干機內，溫度65～75 ℃，烘干時間3 h，取出樣品設為HD1；再取HD1放入提香機溫度100 ℃，時間15 min，取出樣品設為HD2。

1.3.2 冷凍干燥處理

將理條葉放入超低溫冰箱預冷凍8 h凍實，取出放入真空冷凍干燥機，凍干處理見表1，凍干葉設為FL1-8，將凍干葉放入提香機中100 ℃提香15 min，取出樣品設為FD1-8。

表1 冷凍干燥試驗Table 1 Freeze drying experiment

1.3.3 內含物檢測

制備茶葉樣品和測定其干物質含量的方法參照GB/T 8303—2013《茶 磨碎試樣的制備及其干物質含量測定》進行；水浸出物含量測定參照 GB/T 8305—2013《茶 水浸出物測定》進行；茶多酚總量、咖啡堿、兒茶素組分測定參照 ISO 14502—1/2-2005《綠茶和紅茶的物質特性測定》進行；游離氨基酸總量檢測參照GB/T 8314—2013《茶游離氨基酸總量的測定》進行。

1.3.4 SPME

采用SPME方法提取茶葉香氣物質，根據GB/T 8303—2013《茶磨碎試樣的制備及其干物質含量測定》中的緊壓茶試樣制備法，取出粉末茶樣，混勻、磨碎，然后稱取1 g茶樣放入萃取瓶中，萃取溫度120 ℃，保溫20 min，吸附時間3 min。

1.3.5 GC-MS條件

色譜條件：Agilent色譜柱(60 m×250 μm×0.25 μm)；進樣口溫度270 ℃；升溫程序：40 ℃(保持5 min)，以15 ℃/min升溫至280 ℃(保持5 min)，以15 ℃/min升溫至305 ℃(保持5 min)；分流比10∶1，流速2.0 mL/min。質譜條件：SCAN掃描范圍：29～550m/z。

1.4 數據獲取

由GC-MS分析得到的質譜數據經計算機在NIST標準譜庫的檢索，篩選匹配度>80的化合物成分，并依據相關資料對各峰加以確認，排除柱流失等干擾化合物，鑒定樣品中的揮發性香氣成分，分析各組成分相對含量。感官審評參照GB/T 23776—2018《茶葉感官審評方法》，邀請5名具備專業資格的評茶員對茶樣進行密碼審評。

1.5 氣味活度值評價

采用OAV[18]對各香氣成分的風味貢獻度進行評價，計算如公式(1)所示：

OAV=(C/T)/1 000

(1)

式中：C為香氣成分的百分含量；T為感覺閾值，單位mg/kg。

當OAV>1時，定義為關鍵風味成分，該香氣成分對總體風味有直接影響；當0.1

2 結果與分析

2.1 冷凍干燥條件對紅茶品質的影響

茶樣感官審評結果見表2。FD1-8八個處理中，FD1、FD3、FD7茶葉含水率>7%，未滿足成品紅茶的基本要求，說明桂熱2號大葉紅茶凍干過程需至少10 h，其原因是紅茶理條葉未經殺青失水，含水量較大，所以凍干耗時會比綠茶、烏龍茶長。FD4、FD5、FD6在凍干組的茶樣感官審評綜合得分較高，且各項感官因子未見明顯差別，其外形較鮮活顯毫，湯色金黃明亮，香氣純正甜香稍帶青味，滋味醇和回甘鮮爽，葉底肥嫩紅明亮。FD4、FD5比FD6耗時短，FD4比FD5電力耗能少，綜合評價冷凍干燥工藝FD4為最優。

表2 感官審評結果Table 2 The result of sensory quality evaluation

比較冷凍干燥(FD4)與熱風干燥(HD1、HD2)處理的感官評價。熱風干燥的香氣較冷凍干燥好，表現為濃甜的果香；FD4緊結程度較DH2低，但顏色更為鮮活。另外，FD4的葉形比HD1、HD2肥厚，手碾易成粉末狀。對茶葉投入26 ℃常溫水后的舒展時間進行了比較，FD4進入常溫水后很快能舒展開，3 min內即可泡出茶汁，而HD1-2沖入常溫水后需要接近8 min才能泡出明顯茶汁，這是冷凍干燥使得紅茶呈現多孔的海綿結構造成的。

2.2 干燥方式對香氣成分的影響

選取4組處理樣進行香氣比較，FL4為冷凍干燥樣，FD4為冷凍干燥+提香樣，HD1為熱風烘干樣，HD2為熱風烘干+提香樣，除了干燥和提香方式不同，其他處理均相同。通過NIST標準譜庫對GC-MS檢測結果進行檢索，用峰面積歸一法對各組成分相對含量進行確定，對匹配度SI<80的成分進行剔除，結果見表3。茶樣共鑒定出37種香氣物質，可鑒定峰面積占比為89.67%(FL4)、96.20%(FD4)、92.75%(HD1)、87.80%(HD2)。其中醇類物質18種，占總峰面積的29.00%(FL4)、34.90%(FD4)、38.89%(HD1)、31.15%(HD2)，主要醇類物質(平均峰面積>1%)為：甲醇、苯甲醇、芳樟醇、苯乙醇、橙花叔醇等;醛類物質5種，占總峰面積的4.84%(FL4)、6.73%(FD4)、7.12%(HD1)、6.95%(HD2)，主要醛類物質為：2-甲基丁醛、苯乙醛;酮類物質2種;酯類物質2種，主要為水楊酸甲酯;酸類物質1種，冰醋酸;碳氫化合物5種，占總峰的0.86%(FL4)、0.16%(FD4)、0.41%(HD1)、0.35%(HD2);其他類4種，占總峰的59.40%(FL4)、41.93%(FD4)、37.93%(HD1)、38.54%(HD2)，主要為二甲基硫和咖啡因。

表3 紅茶香氣成分及相對含量Table 3 Aroma compounds and relative content of black tea

2.3 OAV評價

香氣成分對整體香味的貢獻度主要取決于其含量和閾值，可由OAV進行表征。4個茶樣香氣成分在水中的OAV值如表4所示。4種茶樣對整體風味有影響的組分(OAV>0.1)較為相似，以醇類和醛類為主，關鍵風味組分(OAV>1)中芳樟醇最為突出，芳樟醇具有濃青帶甜的木青氣息，構成了茶葉香氣的骨架，FL4、FD4、HD1中芳樟醇的OAV值較高，分別達到6.20、6.02、6.09，這與感官審評中香氣稍帶有青味的特質相吻合，HD2經過了烘干+提香工藝，芳樟醇OAV值3.82為最低，表明長時間高溫處理會使得芳樟醇氣味活度值下降，青草氣減退，總體香氣表現較好。竹尾中一等[22]將我國的紅茶按香氣特征分為3類，一類是芳樟醇占主導，如滇紅；一類是香葉醇占主導，如祁紅；一類是中間型。本研究的試制品種桂熱2號是從凌云群體種選育而來，親源上與云南(滇)大葉種相近，這與桂熱2號紅茶以芳樟醇為關鍵風味產物的結果吻合。

表4 紅茶氣味活度值分析Table 4 Analysis of odor activity value of black tea

4個茶樣的修飾性風味產物(0.1

2.4 冷凍干燥對茶葉內含物的影響

3種干燥工藝的下的茶葉4種常規內含物具體含量見表5。FD4水浸出物(44.13%)顯著高于HD1和DH2，因為經過冷凍干燥處理的紅茶內外形成了海綿狀的多孔結構，復水性強，通過沖泡易于將內含物融入茶湯。FD4茶多酚含量(18.7%)顯著高于HD1和HD2，這證明了冷凍干燥工藝能最好地保留茶葉中的代謝產物，烘干處理雖然能通過高溫鈍化多酚氧化酶活性，但烘干處理的升溫過程會促進部分茶多酚的氧化而使得茶多酚減少，而超低溫冷凍卻可以快速降低茶多酚的氧化速度，所以冷凍干燥處理的茶葉茶多酚含量顯著高于烘干處理。HD2咖啡堿含量(4.73%)顯著低于FD4和HD1，65 ℃烘干且100 ℃提香的綜合處理使得咖啡堿有了明顯的降低。3個干燥處理游離氨基酸總量無顯著差異，但具體氨基酸組成的差異情況還需要進一步研究，如李赟等[24]研究表明，金萱紅茶粉經冷凍干燥處理的γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)含量損失率(10.00%)比噴霧干燥處理的GABA損失率(21.48%)低，因此指出，冷凍干燥技術為適合紅茶粉的最佳干燥工藝。

表5 主要內含物含量 單位：%

4個紅茶樣品兒茶素及其代謝產物含量見表6。茶樣所檢出的5種兒茶素中最高為表兒茶素沒食子酸酯，兒茶素總量FL4顯著大于FD4、HD1、HD2，而茶紅素HD1>HD2>FD4>FL4，沒食子酸總量HD2>HD1>FD4>FL4，說明冷凍干燥可以保留紅茶中的兒茶素，加溫使得兒茶素總量減少，在兒茶素的分解過程中生成了茶紅素及酚酸類化合產物沒食子酸。冷凍干燥處理(FL4)的EGCG、表兒茶素、ECG都顯著高于其他加熱處理組(FD4、HD1、HD2)，說明EGCG、表兒茶素和表兒茶素沒食子酸酯對熱比較敏感，65 ℃以上即可大量分解轉化。HD1的EGCG顯著低于FD4和HD2，說明100 ℃ 的提香可以加速EGCG的分解與轉化。綜上所述，冷凍干燥處理很大程度保留紅茶中的兒茶素，65 ℃加溫可使EGCG、表兒茶素、表兒茶素沒食子酸酯顯著降低，100 ℃提香可以使EGCG顯著降低，冷凍干燥是有效防止紅茶中兒茶素降解、轉化的途徑之一。馬夢君等[25]所在實驗室研究表明，可通過真空冷凍干燥工藝提高工夫紅茶的茶黃素含量和改善風味；而劉素強等[26]研究表明紅茶在70 ℃ 烘焙100 ℃提香后茶黃素變化不顯著、TR含量顯著提升，與本研究的結果相似。

表6 兒茶素及其代謝產物含量 單位：%

3 結論

本研究茶樣共鑒定出37種香氣成分，以醇類和其他類占比較高，通過OAV法計算結果表明冷凍干燥紅茶的關鍵風味產物為芳樟醇(濃青帶甜)，修飾性風味產物有2-甲基丁醛、異丁醛、香葉醇、苯乙醛、二甲基硫、水楊酸甲酯，而烘干紅茶的關鍵風味產物為芳樟醇、2-甲基丁醛(似麥芽發酵香韻)、異丁醛(淡糖香)，修飾性風味產物有香葉醇、苯乙醛、二甲基硫、水楊酸甲酯，風味產物的差異造成了紅茶香氣感官的區別。由于冷凍干燥紅茶未經高溫處理，低沸點的揮發性物質無法被揮發或轉化，感官上帶有較濃的青草氣息，而后期運用100 ℃提香可以在保留紅茶外形和內含物的基礎上有效降低青草氣息，產生甜果香風味，香氣品質有所提高，嗅覺上更接近于熱風烘干紅茶。研究表明冷凍干燥技術可有效保留紅茶內的水浸出物、茶多酚及兒茶素，且茶葉外形美觀，復水性強，容易沖泡出茶汁。綜合評價桂熱2號冷凍干燥紅茶的最佳干燥參數為：主凍干7 h真空度80 Pa，后凍干3 h真空度5 Pa，提香15 min溫度100 ℃。