烘焙工艺对铁观音茶叶内含物变化规律的影响

郑月梅，郑德勇，叶乃兴

(1.福建农林大学食品科学学院;2.福建农林大学茶叶科技与经济研究所;3.福建农林大学材料工程学院;4.福建农林大学园艺学院，福建福州350002)

铁观音是福建乌龙茶代表性品种之一，清香型产品通常采取冷做青和低温干燥工艺［1］，促使其特征韵味的形成.近年来铁观音茶叶市场出现了烘焙型产品，由于烘焙温度和时间等烘焙工艺的不同，茶叶品质发生一定的变化，构成色、香、味和生化品质差异显著的产品.研究表明:茶多酚是决定茶汤滋味的主要物质，其中，儿茶素具有苦涩味和收敛性，在烘焙过程中的高温作用下可发生分解和异构化等反应［2］，其组成可产生明显变化，茶多酚含量达到20%－24%(儿茶素含量为105－115 mg·g－1)是茶汤浓醇鲜爽滋味与苦涩味的逆转阈值［3］;氨基酸是决定滋味鲜度的主要物质，随着烘焙温度的提高，其含量由于分解等因素有所减少，而氨基酸与茶多酚的比值决定滋味的醇度;咖啡碱带有苦味，在茶汤中能与儿茶素形成络合物，当两者含量都较高时，滋味是浓醇、鲜爽带收敛的［4］.孙威江等［5］对已知种类、等级和产地的乌龙茶进行因子分析和判别分析，通过对29个指标的分析，建立了品质等综合评价函数;王秀英［6］采用综合评判的方法对乌龙茶品质进行分析.目前国内外研究者鲜少结合烘焙工艺对乌龙茶的内含物进行综合分析.本试验采用均匀设计法研究铁观音茶叶的生化品质、儿茶素品质指数和苦涩味指数、茶氨酸和γ-氨基丁酸含量与烘焙工艺的相关性，旨在揭示铁观音茶叶烘焙过程中内含物的变化规律.

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为2011年秋季生产的铁观音毛茶，由福建八马茶叶有限公司提供.

主要仪器与设备有DHG-9203A电热恒温干燥箱、Thermo高速冷冻离心机、Agilent 1200高效液相色谱仪等.

1.2 试验设计

根据预试验结果，选取铁观音毛茶烘焙的温度、时间和摊叶厚度等3个因素作为研究工艺因子，采用均匀设计表(108)设置试验方案［7］，试验方案见表1.按使用表S=3要求，选择1、5和6列进行试验，D=0.1681.使用直径125 mm、高度 60 mm 的玻璃皿盛装毛茶按预定的工艺条件进行烘焙，烘焙温度为85－148℃，烘焙时间为30－300 min，摊叶厚度为1.0－5.5 cm.烘焙结束并待茶叶自然冷却后，测定茶叶的生化指标.

表1 (108)均匀试验设计表与参数(D=0.1681)Table 1 (108)uniform design form and the factors(D=0.1681)

表1 (108)均匀试验设计表与参数(D=0.1681)Table 1 (108)uniform design form and the factors(D=0.1681)

试验号 温度/℃(X1)时间/min(X2)厚度/cm(X3)1 85(1) 150(5) 4.0(7)92(2) 300(10) 2.0(3)3 99(3) 120(4) 5.5(10)4 106(4) 270(9) 3.5(6)5 113(5) 90(3) 1.5(2)6 120(6) 240(8) 5.0(9)7 127(7) 60(2) 3.0(5)8 134(8) 210(7) 1.0(1)9 141(9) 30(1) 4.5(8)10 148(10) 180(6) 2.5(4)2

1.3 生化指标的测定

1.3.1 部分生化成分的常规测定 干茶磨碎试样制备及其干物质含量采用GB 8303－2002［8］的方法测定;造型叶含水量、水浸出物和茶多酚含量采用酒石酸亚铁比色法测定，可溶性糖含量参照蒽酮比色法测定，氨基酸总量采用茚三酮比色法测定［9］;黄酮类化合物含量采用三氯化铝比色法测定［10］.

1.3.2 儿茶素类物质和咖啡碱含量的测定 采用高效液相色谱仪测定茶叶的儿茶素类物质和咖啡碱含量.

1.3.3 氨基酸含量的测定 样品试液按GB/T 8312－2002［11］的方法(方法进行了优化)制备，采用Agilent 1200高效液相色谱仪测定.色谱条件参考王丽等［12］的方法，并稍有改动.使用Agilent XDB-C18色谱柱(250 mm ×4.6 mm)，流动相 A 为 40 mmol·L－1NaH2PO4，流动相 B 为甲醇∶乙腈∶水 =45∶45∶10;流速为0.8 mL·min－1，进样量为5 μL，检测器为荧光检测器，激发波长为340 nm，检测波长为450 nm.

1.4 数据处理

数据采用Excel 2003和DPS数据处理系统进行统计分析.

2 结果与分析

2.1 烘焙工艺对铁观音茶叶主要生化成分的影响

铁观音茶叶按表1所列的工艺条件进行烘焙处理，烘焙后茶叶的生化成分见表2.

进一步采用乌龙茶生化品质模糊评判方法［5－6］对数据进行初始化，即以毛茶的原始数据为初始值进行初始化处理.由于茶多酚含量和茶多酚/氨基酸与品质呈负相关，因此在对原始数据进行处理时采用初始值/测试值;而氨基酸、可溶性糖、水浸出物含量和(氨基酸+可溶性糖)/茶多酚与生化品质呈正相关，因此用测试值/初始值转换原始数据，得模糊矩阵R，再计算模糊评判值B(B=A·R).式中，A为模糊综合评判的权重集，即［茶多酚、氨基酸、黄酮类化合物、可溶性糖、水浸出物含量，茶多酚/氨基酸，(氨基酸+可溶性糖)/茶多酚］=(0.1341，0.1628，0.0431，0.0776，0.2461，0.1920，0.1444)，得 B=(0.6088，0.5994，0.6100，0.5301，0.5726，0.5566，0.5940，0.5794，0.5646，0.5281).根据 B 中数据越大品质相对越好的最大度原则，可知茶叶生化品质由高到低的试验号排序为:3＞1＞2＞7＞8＞5＞9＞6＞4＞10.表明采取1(85℃、150 min、4.0 cm)和3号(99 ℃、120 min、5.5 cm)的处理方案可制得生化品质较高的茶叶.结合感官审评对1和3号试样的色、香、味加以验证，1和3号试样的色泽清澈，金黄稍浅，清香，滋味清爽，收敛度适中，回味甘甜.

表2 各处理对铁观音茶叶生化成分的影响Table 2 The influence of baking technique on biochemical composition of Tieguanyin tea

2.2 烘焙工艺对铁观音茶叶儿茶素类物质和咖啡碱含量的影响

儿茶素类物质检测的6种主要成分为儿茶素、表儿茶素、表没食子儿茶素、没食子儿茶素、表儿茶素没食子酸酯和表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG).由表3可知，烘焙后铁观音茶叶中的儿茶素类物质和咖啡碱含量较毛茶减少，其中，EGCG含量的减少可能是由于EGCG在烘焙过程中转化为没食子儿茶素没食子酸酯［13－15］，减少量最多的为1 号(85 ℃、150 min、4.0 cm)试样.

表3 各处理对铁观音茶叶儿茶素类物质和咖啡碱含量的影响1)Table 3 The influence of baking technique on the content of catechins and caffeine in Tieguanyin tea

通过DPS软件建立多元回归模型，采用二次多项式逐步回归分析儿茶素品质指数和苦涩味指数，由显著性检验结果P=0.3428和P=0.2009可知，烘焙工艺对其影响不显著.咖啡碱含量的回归方程为:Y=9.0988－0.0831X1－0.0068X2－0.6675X3+3.7013 × 10－4X21+0.1718 × 10－4X22+0.0968X23+3.6804 × 10－4X2X3，其中，R=0.9974，F=54.3850，P=0.0182 ＜0.05，具有显著性意义.经优化计算得到咖啡碱含量最低的烘焙工艺组合为:116.6℃、260 min、2.9 cm，此时咖啡碱的含量为2.99%.验证试验中的咖啡碱含量为2.82%，与理论值相近，表明通过均匀设计所建立的烘焙最优工艺组合具有良好的有效性，也表明烘焙加热有助于降低咖啡碱含量.

2.3 烘焙工艺对铁观音茶叶氨基酸组分的影响

构成茶叶滋味的7种主要氨基酸组分为茶氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、精氨酸、丙氨酸和γ-氨基丁酸等.测定铁观音茶叶中的18种氨基酸含量，7种主要氨基酸组分见表4.

由表4可知，茶叶经烘焙后7种氨基酸的含量均有不同程度的下降，8(134℃、210 min、1.0 cm)和10号(148℃、180 min、2.5 cm)试样的7种氨基酸含量明显减少.表明摊叶厚度薄时，采取较高温长时间烘焙可使功能性成分——茶氨酸的含量降低.

表4 各处理对铁观音茶叶主要氨基酸组分的影响Table 4 The influence of baking technique on the content of main amino acid in Tieguanyin tea mg·g－1

适当的烘焙有利于减少茶叶中茶氨酸的转化.Baptista et al［16］研究了亚速尔群岛茶(Azorean Tea，欧洲)在摊叶厚度相同的烘焙过程中茶氨酸含量的变化规律，结果显示，烘焙温度与时间呈强烈的反比效应，即茶叶在55℃下烘焙510 min时茶氨酸含量为4.45 mg·g－1，而在40℃下烘焙426 min时含量为5.65 mg·g－1.对茶氨酸和γ-氨基丁酸含量分别进行二次多项式逐步回归分析，经优化计算得到最高指标的烘焙工艺组合为:85℃、300 min、1.0 cm.此时茶氨酸含量的理论计算值为7.123 mg·g－1，验证试验中的含量为 7.102 mg·g－1;γ-氨基丁酸含量的理论计算值为 1.015 mg·g－1，验证试验中的含量为 1.027 mg·g－1.表明验证结果与理论值相近.

2.4 铁观音茶叶的综合品质

为进一步确定铁观音茶叶内含物的热加工效应，并综合分析烘焙工艺对茶叶品质的影响，采用双重筛选逐步回归分析法同时对烘焙温度(X1)、烘焙时间(X2)和摊叶厚度(X3)3个自变量及茶叶生化品质模糊评判值(Y1)、儿茶素品质指数(Y2)、儿茶素苦涩味指数(Y3)、γ-氨基丁酸含量(Y4)和茶氨酸含量(Y5)等5个因变量进行筛选.设定筛选自变量时引进和剔除变量的显著性水平相等，且记为FX;设定筛选因变量时引进和剔除变量的显著性水平为FY［17］.系统自动取 FX=2.34，FY=2.43，结果如表5所示.

表5 双重筛选逐步回归分析结果Table 5 Results of double screening stepwise regression analysis

由表5可知，铁观音茶叶综合品质的主要影响因素为烘焙温度，且儿茶素品质指数和苦涩味指数、茶氨酸含量只受烘焙温度的影响，前两者与烘焙温度呈显著正相关，温度每上升1℃，儿茶素品质指数提高0.7424，儿茶素苦涩味指数提高0.0126，而与茶氨酸含量呈负相关，温度每上升1℃，茶氨酸含量减少0.057 mg·g－1.生化品质模糊评判值、γ-氨基丁酸含量与烘焙温度、烘焙时间呈极显著负相关，烘焙温度每上升1℃，生化品质模糊评判值减小0.0089，而γ-氨基丁酸含量减少8.7 mg·g－1;烘焙时间每增加1 min，生化品质模糊评判值减少 0.0014，而 γ-氨基丁酸含量减少 0.6 mg·g－1.

3 讨论

(1)茶多酚、氨基酸和可溶性糖是茶汤的主要呈味物质，分别呈收敛苦涩味、鲜爽味和甜醇味.茶多酚/氨基酸是茶汤的醇度指标，比值低时气青味淡，比值高时则过涩味苦.由表2可知，8和10号试样的茶多酚/氨基酸最高，而1和3号的比值较适宜，茶汤呈鲜醇滋味，表明长时间高温烘焙使茶叶中的氨基酸含量显著减少，导致茶多酚/氨基酸显著升高，从而影响茶叶的滋味品质.(氨基酸+可溶性糖)/茶多酚更进一步体现茶汤滋味的甘醇，本试验中各烘焙工艺处理的比值相近，表明烘焙工艺的变化对比值的影响不明显.总体上，烘焙处理可使茶叶的内含物发生一定的变化，精制清香型铁观音茶叶采取较低温度下长时间烘焙可提高其生化品质.

(2)高温烘焙有利于茶叶中EGCG的转化.10号(148℃、180 min、2.5 cm)试样的儿茶素苦涩味指数明显大于毛茶，但其儿茶素品质指数却是最高的，表明儿茶素品质指数和苦涩味指数对茶叶滋味品质的影响存在协同作用.咖啡碱作为茶叶苦味的呈味物质，加热有助于减少咖啡碱含量，铁观音茶叶在116.6℃、260 min、2.9 cm条件下烘焙，茶叶中的咖啡碱含量最低，为2.82%.

(3)茶叶内含物在烘焙过程中发生了一系列的转化反应，如天冬酰胺和茶氨酸可降解为天冬氨酸和谷氨酸［18－19］，较低温度下长时间烘焙有利于茶叶中功能性成分的保留.本试验对铁观音茶叶中的茶氨酸和γ-氨基丁酸含量分别进行二次多项式逐步回归分析，经优化计算得到烘焙优化工艺为:85℃、300 min、1.0 cm，此时茶氨酸含量为 7.102 mg·g－1，γ-氨基丁酸含量为 1.027 mg·g－1.

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