精制茶厂不同工序茶尘主要化学特性的比较研究

胡善国，苏有健，雷攀登，罗毅

（安徽省农业科学院茶叶研究所，安徽黄山 245000）

茶尘属植物性有机粉尘，产生于茶叶的生产、加工过程[1]。茶叶精制加工是茶叶加工工艺中重要的组成，加工环节产生较高浓度的粉尘[2]。经研究表明，茶尘和成品茶有相似的化学特性，富含茶多酚、咖啡碱、氨基酸和可溶性糖等生化成分。茶尘的生化指标是茶尘综合利用的先决条件，有报道指出茶尘是来源广泛、价格低廉、可用于提取天然色素和抗氧化剂的原料，从茶灰中可提取茶黄素、茶红素等色素[3-5]。现阶段对片茶、末茶及茶尘的研究主要集中在茶叶功能成分提取制备、新型食品开发等方面[6-8]，但对精制车间茶尘化学特性的研究和利用，尤其是针对各作业面粉尘特性差异的比较研究尚少见报道，一般仅对粉尘的其它特性或化学特性做简单的研究[9-10]。本研究采用茶叶生化成分国标检测法对5道工艺粉尘和1个空白样粉尘 （取自车间内场地）的化学成分进行了比较，为精制车间茶尘原料的选择及茶尘功能成分的提取提供依据和参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

供试材料为祁门县金东茶厂的精制车间内、祁门县境内的 “祁门储叶种”1芽2～3叶加工的、散落于精制加工作业面抖筛、分筛、撩筛、紧门和风选等工艺设备及空白（车间内场地）上的红毛茶茶尘，样品来源、设备性能参数与车间布置情况见表1，取样时间为2014年8月9日。

主要仪器：GZX-9030MBE数显鼓风干燥箱（上海博迅实业有限公司医疗设备厂），24 mm真空干燥器 (淄博市现代器材有限公司)，80目标准分样筛 (浙江上虞市金鼎标准筛具厂)，UV-2550紫外分光光度计 (日本岛津仪器有限公司)，BS124S电子分析天平(德国赛多利斯仪器公司)。

1.2 试验方法

1.2.1 样品处理方法

用6个自封袋收集抖筛、分筛、撩筛、紧门和风选各工序所用的设备旁及精制车间内场地的茶尘样各100 g，105℃温度条件下干燥8 h，取出后放置在干燥器内自然冷却，过80目筛，筛下物装入自封袋密封保存。

1.2.2 生化成分分析

水分含量测定参照 (103±4)℃衡重法（GB/T 8304-2013），水浸出物测定采用全量法（GB/T 8305-2013），咖啡碱测定采用紫外分光光度法（GB/T 8312-2013），游离氨基酸总量测定采用茚三酮显色法（GB/T 8314-2013），茶多酚测定采用GB/T 8313-2008方法，可溶性糖测定采用蒽酮比色法[11]，茶黄素和茶红素测定采用系统分析法[11]，测定重复2次。

1.2.3 数据分析

应用变异系数法分析试验数据，数据运算采用Excel 2003软件处理。采用SPSS 17.0软件进行试验数据统计与处理，通过ANOVA方式，采用Duncan's multiple range tests对不同处理之间的差异性在P＜0.05水平上进行分析。

2 各样品主要生化成分的比较

2.1 水浸出物

茶尘是茶叶烘干后在精加工过程中逸出的茶毛灰，茶叶中可溶于水的部分总称为水浸出物，水浸出物含量多少关系茶汤浓度的高低[12]。由表2、图1 数据表明，水浸出物在整个精制作业过程中，呈现波浪型趋势，最大值出现在样品2，为30.11%，最小值出现在样品5，为21.49%，均值为26.45%，变异系数中等，为12%，样品3 和4 的测定值相近，这主要与工艺中所采用的撩筛和紧门设备有相似的振动频率有关；同样样品5 在风选机旁收集，由于风选机的风力作用，茶尘中有较多粉尘等杂质夹杂其中，使水浸出物含量显著降低；样品6 取自车间内场地，可能由于工作人员进出车间加上空气流动，茶尘收集点距离各设备的远近大致相当，因此样品6 的水浸出物含量接近均值。

2.2 茶多酚

茶多酚决定着茶汤强度，是表现茶汤爽口与刺激性的主要成分，也是茶叶功能成分提取制备重要物质来源[13-14]。表2 和图1 的检测结果表明，样品3、4 的茶多酚含量区别不大，均低于均值，样品2＞样品1＞样品6＞样品5，样品5 含量最少，远低于均值，6个样品含量呈波浪形分布，变异系数较大，为17%，差异较显著，且极大值出现在头两道工序，分析原因可能与茶叶的原料质量和加工工艺有关，高档红茶所选用的原料一般为一芽一叶或一芽二叶，芽头与叶内含有较多的酚类物质[15]，原料在精制加工的前两道工序的机械力作用下，较多地扩散在前两道工序周围。因此，茶尘中茶多酚含量较高。

第一道工序抖筛工序中产生的茶尘茶多酚含量要小于第二道工序，这可能与抖筛机和圆筛机的工作原理有关。抖筛作业主要对茶叶粗细进行分级，抖筛机作上下与反复结合的运动，抖筛机上茶叶运动频率高，但运动幅度少。分筛工序使用的是圆筛机，圆筛机是利用水平周围运动方式，筛分茶叶长短、大小，茶坯在做圆周折线跳跃运动（实际上是做折线状螺旋运动）。因此，此两道工序中茶尘可能出现不同的组成，有待于进一步实验分析。

图1 各样品生化成分含量的变异系数比较Fig.1 The coefficient of variation for each sample comparison of biochemical components

2.3 氨基酸

氨基酸是构成茶汤鲜爽滋味的主要成分，氨基酸含量越高，茶叶品质越好[16]。由表2 数据可知，6个样品的氨基酸含量比较接近，最大值出现在样品 4，均值为 3.28%，样品1＜样品 5＜样品 3＜平均值，与均值差异不大，这一结果可能与茶叶在初制过程中，氨基酸含量下降比较明显有关[16]，等到毛茶精制时，氨基酸含量变化空间有限。

2.4 咖啡碱

咖啡碱是茶叶重要滋味成分之一，味苦，有提神利尿功效[17]。由表2 与图1可见，咖啡碱整体含量较高，接近成品茶的含量 (4.71%)，均值在2.98%，变异系数为17%。样品2 咖啡碱含量最高，为 3.76%，样品1 含量仅次于样品2，达3.22%，样品6 含量最少，为2.38%，样品1～5 咖啡碱含量变化趋势与多酚的含量变化相似。另外，样品6 含量最低，可能与其距离工艺设备较远、茶尘粒径较小、以及来自室外大气中的粉尘夹杂其中等因素有关。

2.5 可溶性糖

茶多糖是多糖的一种，属植物多糖，具有多种生理功效，现已广泛应用于食品工业、医药卫生和农业领域[18-19]。如表2所示，6个样品之间的可溶糖含量差异显著，最大值是最小值的近2倍，出现在精制工艺的头尾工序，含量分别为2.60%、1.31%，含量随着精制工艺的行进过程其下降趋势明显，这可能与茶多糖对热稳定性差，毛茶在每道工序的碰撞、挤压等机械力的作用下，糖类物质发生降解有关。

2.6 茶红素、茶黄素

茶红素与茶黄素是一类大分子量的酚性物质，它是构成红茶汤色的主体成分，其含量及变化对茶叶品质、人体保健功效起着至关重要的作用[20-21]。由表2可以看出，茶尘中的色素含量较高，样品2 的茶红素、茶黄素均最高，分别达4.05%、0.31%；样品1 和样品3、样品4 的茶红素含量相当，且它们的茶黄素含量亦相似，且高于均值；样品5 的茶红素含量最低，为0.13%；样品6 的茶红素含量仅高于样品5，为0.59%，且样品5、6 均低于均值。茶黄素含量最低的是样品6，为0.11%，其次是样品5，为0.19%，数据分析结果说明前4 道工艺产生的茶尘色素含量较高，最后1 道工艺与车间场地样的色素含量相似，均较低，其原因可能是头4 道工艺采用的设备都是筛分机，机械原理大致相同，不同的是筛网面积、孔径大小、筛床回转速度以及曲轴偏心距等，其目的都是较前一道工序更进一步细分毛茶的长短、粗细，而第5 道工艺是风选，在设备几乎全封闭的状态下，飘出来的茶尘量相对较少，且附着在茶胚上的粉尘也被吹出，造成茶尘的色素含量偏低。

3 小结与讨论

茶叶中主要生化成分不仅决定着茶叶的色、香、味的形成，同时对人体具有营养、保健及药理功效等。茶尘是一种混合粉尘，其母质是毛茶原料，茶尘的主要生化成分与毛茶的组成成分十分相似。在毛茶精制加工工艺中，茶尘的化学特性变化与设备的机械性能、工艺参数及其空间布置直接相关。从实验结果（变异系数）可知，6 道工艺的茶尘化学特性差异显著，其变化为：茶红素＞茶黄素＞可溶糖＞咖啡碱＞茶多酚＞含水率＞水浸出物＞氨基酸，说明工艺变化对茶红素含量的影响最大，对氨基酸含量的影响最小；6个样品的生化成分中，每个样品的茶多酚、咖啡碱、氨基酸、可溶糖和色素含量总和存在较大差异，分别为：样品2＞样品1＞样品4＞样品3＞样品6＞样品5，表明分筛工序获得的茶尘品质最好，风选工序获得的茶尘品质较差，原因是来自风选机的风力，加上该设备几乎是全封闭的，导致吹出来的茶尘中粉尘含量多，因此没有利用价值，可当作粉尘来处理；从工艺设备及其参数来看，抖筛和紧门用的都是同一型号的抖筛机，比较它们所对应样品1 和样品4 的各自生化成分含量，结果表明，除氨基酸含量和茶黄素含量外，其余均表现出样品1 化学成分优于样品4；同样，样品2 与样品1 相比较，除水浸出物含量差别不大，可溶性糖含量样品2 不及样品1外，其它指标均表现样品2 优于样品1，差异显著，说明样品生化成分含量受工序影响外，与设备参数中的振幅成正比。然而，分筛工序的品质最好的原因是经抖筛机后进行二次往复振动，使获取的茶尘颗粒更小、茶多酚浸出较多的缘故，还是撩筛机较抖筛机在作业时逸出的茶尘更多导致，还有待分析。

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