白茶散茶与茶饼在色泽、滋味及香气组分上的差异研究

林宏政,李鑫磊,周泳锋,张 妍,郝志龙,金心怡,*

(1.福建农林大学园艺学院,福建福州 350002;2.茶学福建省高校重点实验室,福建福州 350002;3.福建农林大学茶叶研究所,福建福州 350002)

白茶是我国六大茶类之一,主产于福建福鼎、政和、建阳、松溪[1],按照鲜叶嫩度与茶树品种不同可分为白毫银针、白牡丹、贡眉和寿眉。白茶在2010年以前以外销为主,2016年内销量为外销的9倍[2]。白茶素有“一年茶,三年药,七年宝”的说法[3],随着白茶代谢与人体保健研究的深入[4-6],越来越多人愿意接受加工工艺简单、口味清淡、有利健康的白茶,国内消费量亦逐年增加。据中国茶叶流通协会统计,2016年我国白茶总增产2.2万多吨,产量连续4年保持约15%增幅,其中浙江省和湖南省2016年白茶产量分别为前一年的20、120倍,全国白茶总产值约为24亿元[2]。

白茶不炒不揉的工艺特点使散茶外形疏松,占地面积大,不利于包装、贮藏和运输[7]。因此,近年来生产上创制了白茶压饼工艺[8],使白茶体积减小,方便陈放与携带。白茶压饼工艺是以白茶散茶为原料,经过汽蒸、压制、长时低温烘干而成[9-10],制成的白茶饼滋味浓醇深受市场欢迎。但是目前有关压饼工艺对白茶散茶外形、滋味和香气品质影响的研究尚少。

本文以白牡丹散茶为原料,按照压饼工艺制成白牡丹茶饼,比较和分析了白牡丹散茶与茶饼之间感官品质、色泽、滋味和香气组分之间差异,为研究白饼茶风味品质形成机理,进一步完善和提升白茶压饼工艺的品质调控技术提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

茶叶材料 2017年3月在福建政和瑞茗茶厂进行白牡丹茶饼制作,制作原料为由政和大白茶一芽一二叶当月制成的三批白牡丹散茶;福林酚、硫酸、盐酸、甲醇、乙酸乙酯、乙醇、正丁醇、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、茚三酮、氯化亚锡、氯化铝、碳酸氢钠、草酸、碳酸钠、蒽酮、葡萄糖 分析纯,国药集团化学试剂有限公司;谷氨酸、没食子酸 分析纯,上海麦克林生化科技有限公司;癸酸乙酯 美国Sigma公司。

6CY-3C型蒸汽紧压茶压制机 福建惠民公司;6CHX-70旋转式烘焙提香机 福建佳友公司;6890N-5975B气相色谱-质谱联用仪(GC-MS) 美国安捷伦公司;SPME手动进样器、50/30 μmol/L PDMS/DVB/CAR萃取纤维 美国色谱科公司;YS3060型高精密度分光测色仪 广东三恩时公司;SP-722型可见分光光度计 上海光谱仪器公司;L-500台式低速离心机 湖南湘仪公司;BSA124S型电子天平(精度:0.0001 g) 德国赛多利斯公司;DK-S24恒温水浴锅 上海精宏公司;SHB-III型循环水式真空泵 河南长城科工贸公司。

1.2 实验方法

1.2.1 试验方案设计 分别称取各批次政和白牡丹散茶350 g进行压饼处理,处理参数为:蒸茶30 s,压制(5 kg/cm2)360 s,烘干温度60 ℃,8 h烘至足干,制得直径为185 mm白饼茶。白茶样品代号见表1。

表1 供试白茶样品代号Table 1 The mark of white tea sample for test

1.2.2 指标测定方法

1.2.2.1 感官审评 感官审评根据GB/T 23776-2009,于2017年5月聘请专家进行编号审评。茶汤滋味评价设置5个指标:醇度、甜度、涩度、鲜度和青味;茶汤香气评价设置5个指标:毫香、甜香、果香、青气和浓度,每个指标评分范围为0～10分:弱(0～2)、较弱(2～4)、中等(4～6)、较强(6～8)和强(8～10)。

1.2.2.2 生化成分测定 磨碎试样制备与干物质:根据GB/T 8303-2013;水浸出物:根据GB/T 8305-2013全量法测定;茶多酚:根据GB/T 8313-2008福林酚比色法测定;黄酮类化合物:根据三氯化铝比色法测定[11];氨基酸:根据GB/T 8314-2013茚三酮比色法测定;可溶性糖:根据硫酸-蒽酮比色法测定[12];茶黄素、茶红素和茶褐素:根据系统分析法测定[12];酚氨比:茶多酚含量除以氨基酸含量的比值。

1.2.2.3 干茶色泽测定 将1.2.2.2中制备好的磨碎试样装入YS3060型高精密度分光测色仪的粉末测试盒中,以黑板为参照,使用测色仪测定干茶色泽参数。

1.2.2.4 叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量测定 采用混合液萃取法测定茶样中叶绿素含量[12-13],精确称取1 g茶粉,加入90 mL比例为4.5∶4.5∶1的乙醇、丙酮和水混合萃取液摇匀并静置24 h后定容至100 mL,再经过滤后于波长645、663 nm下测定吸光值,以混合萃取液为空白对照,算出叶绿素a、叶绿素b含量和叶绿素总量(叶绿素a+叶绿素b)。

1.2.2.5 香气测定 参考文献[14],简要步骤如下:精确称取10 g茶粉,加入15 μL的2 mg/mL癸酸乙酯和100 mL沸蒸馏水于450 r/min条件下搅拌,并放入烘箱中5 min,接着吸附40 min后于GC-MS进样口230 ℃条件下解吸附5 min。GC-MS使用HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)色谱柱进行测定、99.999%高纯氮气作为载气、进样量1 μL、流速1 mL/min、色谱-质谱接口温度250 ℃、质谱离子源温度230 ℃、离子化方式为EI、电子轰击能量70 eV。GC-MS升温程序为50 ℃下保持2 min，由5 ℃升至180 ℃并保持2 min，由10 ℃升至230 ℃并保持5 min。最后,在随机ChemStation工作站NIST08标准谱库上检索匹配,结合相关文献、香气成分相对保留时间以及茶叶中香气成分等进行香气组分定性,峰面积归一化法进行定量。

1.3 数据分析方法

图表制作利用Microsoft Office 2010美国微软公司和Prism 6.0美国GraphPad Software公司;显著性分析利用SPSS 19.0中的Turkey’s HSD检验美国IBM公司。

2 结果与分析

2.1 压饼工艺对白牡丹感官品质影响

压饼工艺处理前后,白牡丹散茶、茶饼的色、香、味、形变化如图1和图2。

图1 压饼工艺前后白牡丹外形、汤色和叶底

从图1中可以看出,白牡丹散茶经压饼工艺处理之后色泽变化较大,由绿转黄,茶汤色泽加深,叶底色泽同样由绿转黄,饼茶叶底较散茶破碎度增加。

从图2中可以看出,散茶压饼前滋味中的涩度、鲜度与青味得分较高,香气中的毫香与青气得分较高。压饼工艺处理后茶饼滋味中的醇度和甜度得分升高,涩度、鲜度和青味降低,香气中的浓度、甜香和果香得分升高,毫香和青气得分降低。

图2 压饼工艺前后白牡丹滋味与香气指标得分

2.2 压饼工艺对白牡丹色泽品质的影响

2.2.1 压饼工艺对白牡丹干茶色泽的影响 CIRL*a*b*表色系统的L*代表明度,+表示明度增加;a*代表红/绿度,+表示红色度增加,-表示绿色度增加;b*代表黄/蓝度,+表示黄色度增加,-表示蓝色度增加[15]。从图3可以看出,白牡丹散茶色泽a*值为负,b*值为正,外形色泽表现为绿黄色。经压饼工艺处理后,a*值极显著(p<0.01)增加至正值,说明茶叶色泽由绿转红;b*值与L*值均无显著变化,外形色泽表现为红黄色,说明压饼工艺处理显著影响白牡丹干茶的红/绿度,而不影响明度与黄/蓝度。

图3 压饼工艺前后白牡丹色泽指标差异

2.2.2 压饼工艺对白牡丹叶绿素含量的影响 茶叶外形色泽红绿度与叶绿素含量存在相关关系[16]。从图4中可以看出,白牡丹散茶经压饼工艺处理后总叶绿素和叶绿素a、叶绿素b含量和叶绿素总量均极显著降低(p<0.01),与2.2.1中白牡丹干茶由绿转红、红绿色度值升高存在良好对应。植物中叶绿素对光和热比较敏感,易发生水解和脱镁反应[17]。白茶压饼工艺过程中的高温高湿作用,可能是引起白牡丹散茶叶绿素含量降低,色泽由绿转变为红、黄的关键。

图4 压饼工艺前后白牡丹总叶绿素及其组分含量差异

2.3 压饼工艺对白牡丹滋味成分的影响

茶叶中代谢物含量高低可直接影响茶叶鲜爽、醇厚、回甘等滋味。白牡丹散茶压饼工艺处理前后茶汤主要滋味成分变化见表2。

从表2中可以看出,白牡丹散茶经压饼工艺处理后水浸出物含量显著(p<0.05)降低,其中P2组达到极显著(p<0.01)水平,显示白牡丹散茶在压饼工艺后茶汤浸出物减少,引起滋味浓度降低。

表2 压饼工艺前后白牡丹滋味成分差异Table 2 The chemical components difference of Bai Mudan before and after pressing process

茶多酚是茶叶中重要的呈味物质,影响茶汤浓度与涩度[18]。白牡丹散茶经压饼工艺处理后茶多酚含量显著(p<0.05)降低,其中P2组与P3组达到极显著(p<0.01)水平。黄酮类是茶多酚的一种,变化趋势与茶多酚总量一致。可能是在压饼过程中,多酚类物质在湿热条件下与蛋白质结合,并形成不溶物沉积于叶底[19-21]。

茶黄素、茶红素与茶褐素是多酚类的氧化产物[22],统称为“茶三素”,影响茶汤滋味与色泽[23]。白牡丹散茶经压饼工艺处理后,“茶三素”均有所降低,P1组和P3组的茶饼“茶三素”含量与散茶相比极显著(p<0.05)降低,与之前报道一致[24]。进一步说明了在白茶压饼过程中,茶多酚的降低并非转化为“茶三素”,而“茶三素”的降低可能是因为与蛋白质作用形成了不溶物。

可溶性糖中包含单糖与双糖,是茶汤甜度形成的重要成分。白牡丹散茶经压饼工艺处理后,P2组和P3组的白茶饼可溶性糖含量分别极显著(p<0.01)和显著(p<0.05)增加。在湿热作用下,茶叶中不溶性多糖水解产生单糖与双糖等可溶性糖[25]。氨基酸含量经饼工艺处理后也显著(p<0.05)增加,其中P2组与P3组达到极显著(p<0.01)水平。茶叶中的蛋白质在变性、凝固之后在湿热作用下水解,热解产生氨基酸[25]。酚氨比为茶多酚与氨基酸含量的比值,而氨基酸是构成茶汤鲜味的重要成分[26]。因此,酚氨比可以用来评价茶叶浓度与鲜度,白牡丹压饼之后,酚氨比值极显著(p<0.01)下降,使得茶汤滋味的鲜醇度增加[27]。

2.4 压饼工艺对白牡丹香气品质的影响

白牡丹散茶压饼工艺处理前后各类型香气相对含量变化见表3和表4。

表3 压饼处理前后白牡丹主要香气组分相对含量Table 3 The main aromatic constituents relative content of Bai Mudan before and after pressing process

续表

表4 压饼工艺处理前后白牡丹各类型香气平均相对含量Table 4 The different types of aroma average relative contents of Bai Mudan before and after pressing process

从表3和表4中可以看出,白牡丹散茶中香气相对含量最高的类型为醇类,占总香气的30%～40%左右,其次是醛类、芳樟醇氧化物、烯类、酮类、酯类以及杂氧化合物,与前人报道类似[28-30]。

白牡丹散茶经压饼处理后,醇类组分平均相对总量降低最多,达9.05%,醛类组分平均相对总量略微下降但变化不大,芳樟醇氧化物、酮类、酯类、烯类和杂氧化合物组分平均相对总量均有不同程度上升,其中酯类香气增加最多，为3.42%,增加幅度为80.66%。白牡丹散茶中主要醇类组分为香叶醇、芳樟醇、苯乙醇与苯甲醇。在醇类香气组分平均相对总量降低的9.05%中,香叶醇平均相对含量降低占8.88%。香叶醇与芳樟醇、橙花醇为同分异构体,可互相转化[31],因此降低的香叶醇可能形成了芳樟醇氧化产物。香叶醇具有玫瑰花香,芳樟醇及其氧化产物具有花果香[32]。

白牡丹中主要烯类香气组分为1-癸烯、罗勒烯与去氢白菖烯。经压饼处理后,烯类香气组分平均相对总量增加了1.89%,其中具有甜香的1-癸烯和去氢白菖烯的平均相对含量分别增加0.32%和0.62%。白牡丹中主要酮类香气组分为β-紫罗兰酮、(R,S)-5-乙基-甲基庚烯酮与3,5-辛二烯-2-酮。经压饼处理后,酮类香气组分平均相对总量增加了1.87%,其中具有紫罗兰香气的β-紫罗酮、具有清新柑橘气味的(R,S)-5-乙基-甲基庚烯酮[33]和无味的3,5-辛二烯-2-酮[34]平均相对含量分别增加0.48%、0.42%和0.25%。白牡丹中主要酯类香气组分为2-丙烯酸丁酯、丁酸丁酯、甲酸香叶酯和水杨酸乙酯。经压饼处理后,酯类香气平均相对总量增加3.42%,其中具有强烈果香的2-丙烯酸丁酯[35]、苹果中重要香气组分且具有浓郁果香的丁酸丁酯[36]、甲酸香叶酯和具有冬青油味的水杨酸乙酯[37]的平均相对含量分别增加1.76%、0.61%、0.15%和0.46%。白牡丹中检测到的杂氧类化合物为2-正戊基呋喃和2-戊烯基呋喃。经压饼处理后,杂氧类化合物平均相对总量增加0.83%,具有豆香的2-正戊基呋喃[38]和具有豆香、草香的2-戊烯基呋喃[39]的平均相对含量分别增加0.3%和0.53%。从香气组分含量上看,压饼工艺使白牡丹散茶中具有花香的香叶醇含量降低,而具有果香、豆香的其他香气组分含量升高。

2.5 压饼工艺对白牡丹香气品质影响的主成分分析

为综合评价白牡丹散茶压饼工艺处理前后香气品质的差异,根据白牡丹散茶和茶饼中香气结果,结合国内外关于白牡丹主要香气成分的研究报道[29,40],列出白牡丹中13个的主要香气组分为代表。这些组分分别为:香叶醇(X1)、芳樟醇(X2)、芳樟醇氧化物A(X3)、苯乙醇(X4)、顺式-芳樟醇氧化物(X5)、苯甲醛(X6)、壬醛(X7)、香叶醛(X8)、丁酸丁酯(X9)、β-紫罗兰酮(X10)、(R,S)-5-乙基-甲基庚烯酮(X11)、青叶醛(X12)和甲酸香叶酯(X13)。

对上述香气组分进行主成分分析,经标准化处理后得到各主成分的特征值和累计贡献率。从表5中可以看出,前4个主成分分量的累计贡献率达到98.54%,主成分F1、F2、F3和F4的方差贡献率分别为50.42%、23.28%、14.74%和10.11%。上述4个因子的特征值均大于1且已包含白牡丹香气绝大部分信息,因此应用这4个因子解释和评价3批次压饼工艺白牡丹的全部香气质量信息。

表5 白牡丹香气主成分特征值与累计贡献率Table 5 The characteristic value and cumulative contribution rate of principal component of Bai Mudan aroma

13个香气组分经指标变量处理后转换为4个主要成分F1、F2、F3和F4并根据各主成分对应的载荷矩阵得出表6中的主成分的线性组合方程。从表5～表6中可以看出,第一主成分(F1)的累计贡献率达到50.42%,代表了白牡丹一半以上的香气信息。其中,芳樟醇氧化物A、顺式-芳樟醇、壬醛、丁酸丁酯、β-紫罗兰酮、(R,S)-5-乙基-甲基庚烯酮和甲酸香叶酯组分与第一主成分呈正相关,其中芳樟醇氧化物A和(R,S)-5-乙基-甲基庚烯酮的相关关系大于0.9。香叶醇、芳樟醇、苯乙醇、苯甲醛、香叶醛和青叶醛组分与第一主成分呈负相关,其中香叶醇的相关关系低于负0.9。

表6 白牡丹香气主成分对应的载荷矩阵Table 6 The load matrix on principal component of Bai Mudan aroma

以F1、F2、F3和F4的方差贡献率为各因子的加权系数,建立综合评价模型:F=0.504F1+0.233F2+0.147F3+0.101F4。根据综合评价模型计算白牡丹散茶压饼工艺处理前后样品香气得分并按照大小排序,同时,根据对主成分F1分析可知,综合评价模型方程的F值越大,说明香气更偏向于花果香、甜香。从表7中的香气质量综合评价结果可以看出,白牡丹压饼工艺处理香气综合得分F从高到底依次为:P3B、P2B、P1B、P3S、P2S、P1S,可知白牡丹散茶压饼工艺处理后F值增大,香气由花香向果香、甜香和豆香方向发展。

表7 压饼工艺前后白牡丹香气质量综合评价结果Table 7 The result of comprehensive evaluation on Bai Mudan aroma quality

3 结论

白牡丹散茶在经历高温、高湿、高压和长时低温烘干等压饼工序后,干茶色泽由绿变黄、变红;叶底破碎度增加;滋味甜醇度上升、鲜味降低;果香和甜香增加、毫香和青气减弱。与白牡丹散茶相比,白牡丹茶饼的干茶茶粉红/绿度值极显著(p<0.01)上升;滋味成分如水浸出物、茶多酚、黄酮和“茶三素”均有不同程度降低,而氨基酸和可溶性糖含量显著(p<0.05)增加,酚氨比极显著(p<0.01)降低。在香气组分方面,压饼处理之后白牡丹醇类香气平均相对含量降低9%,其中香叶醇占8.88%。芳樟醇氧化物、烯类、酮类、酯类和杂氧化合物香气平均相对含量均有不同程度增加,其中酯类增加最多达3.42%。白牡丹散茶在压饼后香气质量综合评价得分均提高4～7分不等。综上所述,白牡丹散茶经压饼处理后,干茶色泽、滋味和香气均有较大变化,这为进一步优化白牡丹散茶压饼工艺提供了理论依据。