烘焙对夏秋绿茶色泽变化的影响

2021-04-23李梦桥宋玉杰李婧如胡贤春赵振军

广东农业科学 2021年3期

李梦桥，万状，宋玉杰，李婧如，向洋，胡贤春，李慧，赵振军

（1.长江大学园艺园林学院，湖北荆州 434025；2.浠水县农业农村局，湖北浠水 438200）

【研究意义】绿茶是我国主要茶类之一，因其含有丰富的茶多酚、茶氨酸等活性成分，在抗氧化、抗衰老、预防心血管疾病等方面具有较强的保健功能而深受消费者喜爱［1］。绿茶根据生产季节的不同，可分为春茶、夏茶和秋茶，春茶以春季幼嫩的芽叶为原料，成品茶色泽嫩绿、香气高爽、滋味鲜爽醇和属于品质较好的高档绿茶类；夏秋绿茶以夏秋季较成熟、呈开展状的叶片为主要原料，成品茶外形色泽暗褐、陈灰或灰绿，香气低淡或带粗气，汤色淡绿而偏黄色，滋味苦涩、鲜爽度差，属于品质较差的中、低档绿茶类［2-3］。我国每年有大量中低档夏秋绿茶生产，其中每年约有10 万多t 夏秋绿茶因为品质较差而滞销，严重影响了茶农的生产积极性［4］。为改善夏秋绿茶品质，前期研究主要从改变传统栽培技术角度调整茶叶原料茶多酚、氨基酸等成分的含量及其比值，但一般认为该方法对夏秋绿茶品质提升的空间有限［5］，近年来有大量研究表明通过引进烘焙工艺可促进热化学反应的发生，增加酯型儿茶素的降解，对有效降低夏秋绿茶苦涩味、显著提高夏秋绿茶品质具有重要意义［6-7］。

【前人研究进展】前期学者对烘焙的研究主要涉及烘焙技术对茶叶滋味物质及香气成分的影响［8］。例如，Kuo 等［9］研究乌龙茶烘焙过程中挥发性化合物的变化，发现2-甲酰吡咯、3-吡啶等是烘焙过程中产生的典型香气成分；王登良等［10］在乌龙茶烘焙试验中发现，茶叶的水浸出物、多酚、总氨基酸、可溶性糖等含量均有所减少，茶褐素含量增加较多；敖存等［6］采用烘焙技术改善低档绿茶滋味品质的过程中也发现，烘焙能使茶多酚、儿茶素不断减少，氨基酸在不同温度下先增后减或不断减少，酚氨比、黄酮、花青素呈先减后增的变化趋势。而关于烘焙过程对中低档绿茶色泽品质变化却鲜见报道。绿茶在制作过程中影响色泽变化的因素主要有叶绿素及其衍生物的降解、多酚类的轻度氧化聚合以及非酶促褐变等，特别是叶绿素被认为属于构成绿茶外观、汤色和叶底色泽的主要色素成分［11］。【本研究切入点】以中低档夏秋绿茶为原料，分析烘焙过程对夏秋绿茶色泽的影响。【拟解决的关键问题】通过对感官品质、色差指标及叶绿素、茶多酚、游离氨基酸含量等影响茶样色泽变化的主要理化成分进行动态分析，从叶绿素的热降解规律、茶多酚等理化成分受热氧化等角度揭示夏秋绿茶色泽变化的本质，为夏秋绿茶品质改良过程中合理利用烘焙技术提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为湖北宜昌地区2020 年6—7 月生产的夏秋绿茶毛茶，鲜叶原料为一芽三、四叶，含水量5.6%。

1.2 试验方法

1.2.1 烘焙茶叶烘焙参照熬存等［6］的方法，具体操作如下：采用电烘箱进行烘焙，分别设定80、100、120 ℃ 3 个烘焙温度，每个烘焙温度取茶样1 kg。在烘焙温度为80、100 ℃条件下每隔1 h 取1 次样，在烘焙温度为120 ℃条件下每隔0.5 h 取1 次样，均取样5 次，3 次重复。以烘焙前的茶样作对照（CK）。

1.2.2 感官审评根据茶叶感官审评方法（GB/T 23776-2009）的操作标准与相关术语，分别评价茶样干茶、茶汤和叶底的色泽变化。

1.2.3 色差测定茶样色差测定参照严俊等［12］方法，具体如下：称取茶样5 g，用茶叶粉碎机粉碎40 s，使茶样粉末粗细均匀一致，混匀置测色盒中测定色差值。色差计选用D65 光源，采用CIE（国际照明委员会）1976 年（L*、a*、b*）表色方法。测量头平稳接触茶叶，采取5点测色法，记录L*、a*、b*值。

L表示明度，数值越大，明度越高；a*表示红绿色调，若a*为负值则物体颜色偏绿，a*为正值则颜色偏红；b*表示黄蓝色调，若b*为负值则物体颜色偏蓝，b*为正值则物体颜色偏黄。

1.2.4 理化成分测定（1）叶绿素含量：参照Aronn 等［13］和张丽华等［14］方法，称取0.5 g 茶粉，加入80%丙酮15 mL，4 ℃下提取30 min，抽滤得上清液，定容至25 mL，吸取5 mL 定容液，再次定容至25 mL，分别测定663 和645 nm 处的吸光度，计算叶绿素a、叶绿素b 的含量：

式中，V 为吸取茶样定溶液体积（mL）；OD663为波长663 nm 处的吸光值，OD645为波长645 nm处的吸光值。

（2）理化成分：茶多酚含量测定采用酒石酸铁比色法，儿茶素含量测定采用香荚兰素比色法，游离氨基酸含量测定采用茚三酮比色法［15］。

1.2.5 叶绿素热降解动力学模型构建烘焙夏秋绿茶中叶绿素的降解动力学模型构建参照张丽华等［15］方法，通过测得的叶绿素含量计算反应速率常数（k）、半衰期（t1/2）：

式中，C为茶样烘焙至t时刻的叶绿素含量（mg/g）；C0为茶样初始的叶绿素含量（mg/g）；K为一级反应速率常数（h-1）；t1/2为半衰期（h）。

试验数据采用Excel 软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 烘焙对夏秋绿茶色泽的影响

2.1.1 干茶色泽烘焙过程中，茶叶色泽由墨绿变为黄褐色或红褐色。在80 ℃下烘焙1～3 h、100℃下烘焙1～2 h、120 ℃下烘焙0.5 h，茶叶的色泽品质均保持较好；随着烘焙时间的延长，干茶色泽逐渐褐化，当80 ℃烘焙时间达5 h、100 ℃烘焙超达3 h、120 ℃烘焙达1 h，干茶色泽就会出现明显的褐化（表1）。

表1 烘焙过程中烘焙茶样的色泽评价Table 1 Color evaluation of baked tea samples during baking process

2.1.2 茶汤色泽烘焙茶样对应的茶汤色泽受烘焙温度的影响显著，当采用80 ℃温度进行烘焙时，只要烘焙时间不超过4 h，茶汤颜色仍然可以保持黄绿明亮；当烘焙温度为100 ℃、烘焙时间1 h，茶汤颜色即变为杏黄明亮；烘焙温度为120 ℃、烘焙时间0.5 h，茶汤颜色变为杏黄明亮，烘焙超过1 h 茶汤颜色由杏黄逐渐转变为橙黄（表1）。

2.1.3 叶底色泽茶叶经烘焙后，叶底色泽逐渐由黄绿、黄绿偏黄转化为黄褐色（表1）。当烘焙温度为80 ℃时，叶底色泽变化较慢；烘焙温度为100 ℃、烘焙3 h 后叶底色泽变化显著，逐渐开始褐化；烘焙温度为120 ℃，由于温度较高，叶底颜色变化较快，烘焙1 h 叶底即出现褐色。

2.2 烘焙对夏秋绿茶色差值变化的影响

烘焙温度和烘焙时间对绿茶样品色差的影响见表2。在烘焙温度为100、120℃时，烘焙茶样的色差明度值L*、a*、b*值总体表现为随烘焙时间的延伸先逐渐升高后降低；而烘焙温度为80℃时，烘焙茶样的色差明度值L*、a*值随烘焙时间的延长表现为逐渐升高的趋势，b*值在烘焙时间为3 h 时达到最高，然后急剧下降，但仍显著高于对照。

表2 烘焙过程中烘焙茶样的色差变化Table 2 Changes of color difference of baked tea samples during baking process

2.3 烘焙过程中影响夏秋绿茶色泽的化学因素

2.3.1 烘焙过程中夏秋绿茶叶绿素a、b 降解的热动力学规律茶叶经过烘焙后叶绿素a、叶绿素b含量不断降低。以不同温度烘焙的茶样所含叶绿素a、b 保存率的对数（lnC/C0）为纵坐标、烘焙时间t为横坐标，分别进行线性回归，结果（图1、图2）表明，叶绿素的保存率对数（lnC/C0）与加热时间t 呈明显线性相关关系，说明烘焙过程中叶绿素的热降解符合一级反应动力学规律。根据公式计算反应速率常数（k）和半衰期（t1/2），结果见表3。

由表3 可知，烘焙温度显著影响烘焙茶样中叶绿素a、b 的反应速率常数k，随着烘焙温度的升高，叶绿素a、b 的反应速率常数k随之增加，其中叶绿素b 的k值明显高于叶绿素a 的k值，说明叶绿素b 的降解快于叶绿素a。当烘焙温度为80 ℃时，茶样叶绿素降解较慢，叶绿素a 的热降解半衰期为40.773（±3.4205）h，叶绿素b 的热降解半衰期为32.851（±0.1555）h；当烘焙温度为120 ℃时，茶样叶绿素的半衰期明显变短，叶绿素a 的热降解半衰期为3.834（±0.1160）h，叶绿素b 的热降解半衰期为1.581（±0.1920）h，说明高温烘焙不利于茶叶保持黄绿色泽。

图1 不同烘焙温度下烘焙茶样叶绿素a一级热降解动力学Fig.1 The first-order thermal degradation kinetics of chlorophyll a in baked tea samples at different baking temperatures

表3 不同烘焙温度下叶绿素a、叶绿素b 的热降解动力学参数Table 3 Kinetic parameters of thermal degradation of chlorophyll a and chlorophyll b in baked tea samples at different baking temperatures

2.3.2 烘焙过程中茶多酚及儿茶素含量的变化茶样中茶多酚与儿茶素的含量在烘焙过程中随烘焙时间的延伸呈不断下降的趋势。由表4 可知，在烘焙初期，烘焙温度显著影响茶样中茶多酚与儿茶素含量的下降速率，烘焙温度越高下降速率越快，且儿茶素含量的下降速率高于茶多酚，如烘焙1 h，烘焙温度分别为80、100、120 ℃时，茶多酚含量下降速率分别为0.889%、1.787%、3.218%，儿茶素含量下降速率分别为0.688%、2.231%、3.856%。

2.3.3 烘焙过程中游离氨基酸的变化由表5 可知，烘焙温度显著影响茶样中游离氨基酸含量的变化，当烘焙温度为80 ℃时，氨基酸含量随烘焙时间延长呈波动起伏变化；烘焙温度为100℃时，与对照（游离氨基酸含量2.305%）相比，游离氨基酸含量先降低（烘焙1 h 为1.972%）后增加（烘焙2 h 达到高点2.222%）；而烘焙温度为120 ℃时，游离氨基酸含量则表现为线型下降。

表4 烘焙过程中烘焙茶样茶多酚与儿茶素含量的变化Table 4 Changes of tea polyphenol and catechin contents in baked tea samples during baking process

表5 烘焙过程中烘焙茶样游离氨基酸含量的变化Table 5 Changes of free amino acids contents in baked tea samples during baking process

3 讨论

本试验在于探讨不同烘焙温度、烘焙时间对夏秋绿茶色泽的影响，为烘焙技术在夏秋绿茶品质改善中的优化应用提供理论参考。绿茶干茶色泽有翠绿、嫩绿、嫩黄、墨绿和黄绿等颜色，色泽的形成一方面是由茶叶中的叶绿素等物质的酶促与非酶促化学反应生成相应色素类物质综合作用的结果［16-18］。烘焙过程中，高温作用持续破坏叶绿体结构，叶绿素从蛋白体中释放出来，使呈绿色色泽的叶绿素大量降解，呈黑褐色泽的脱镁叶绿素迅速生成并积累，是茶叶色泽逐渐变暗的主要原因之一［19］。另一方面，在烘焙过程中有茶多酚、儿茶素和游离氨基酸等物质参与的氧化还原反应、美拉德反应等也会对干茶色泽产生重要的影响［20-21］。

烘焙过程中，烘焙温度通过影响叶绿素降解速率、茶多酚和儿茶素等的氧化速率来改变茶叶色泽，如烘焙温度为80 ℃时，烘焙茶样叶绿素a、叶绿素b、茶多酚和儿茶素的降解速率/氧化速率显著低于烘焙温度为100、120 ℃。因此，本研究认为烘焙温度80 ℃烘焙 1～3 h、100 ℃烘焙1～2 h、120 ℃烘焙0.5 h，绿茶色泽品质较好，其中80 ℃烘焙茶样色泽品质最好，这主要是由于低温烘焙使茶叶中叶绿素降解速度减慢，茶多酚、儿茶素等物质氧化速率较慢，最终叶绿素、茶多酚、儿茶素等物质的保留率高，反之，当烘焙温度过高或烘焙时间过长，高温作用使茶叶中叶绿素、茶多酚、儿茶素等物质的保留率降低时，茶叶色泽就会逐渐褐化，这与敖存等［6］、宛晓春［18］的研究结果一致。烘焙过程中游离氨基酸在80、100 ℃下，烘焙初期含量会有所增加，可能与烘焙过程氨基酸的形成量（茶叶在高温下大分子蛋白质会通过非酶促反应降解生成一定量的氨基酸）大于氨基酸降解与转化的总量有关，高温作用下茶叶中氨基酸的减少主要通过脱羧、脱氨基等反应或通过与糖类物质结合发生糖胺反应，其中糖胺反应的结果是形成黑褐色的吡嗪类物质，使茶叶表现为黑褐色［18］。