盐渍醋蒸发酵法制备功能性桑叶茶及其性质研究

雷诗涵,屈廷啟,胡艳玲,何建新

(湖北工业大学工程技术学院,湖北武汉 430068)

桑叶是我国一种传统的药食同源植物,广泛应用于茶、饮料、发酵酒等多种食品[1]。桑叶中含有脱氧野尻霉素(1-DNJ)、多酚、黄酮、生物碱等多种生物活性物质[2-4],具有抗氧化[5]、抑菌抗炎[6]、降血糖[7]、降血脂[8]等功效。我国传统桑叶的基本加工工艺为:采摘→处理→杀青(滚筒杀青、蒸汽杀青、微波杀青以及锅炒杀青等)→揉捻→发酵→干燥做形等[9-12]。传统工艺不能有效去除桑叶的青腥味,且缺少稳定的工艺参数,品质稳定性差,茶汤涩口[13];桑叶茶茶汤中水的硬度过高,不适于易患结石体质的人饮用,具有引起腹泻、肠胃不适、肾结石等系统病变的风险[14],降低桑叶茶的饮用价值;桑叶中含有的草酸易与矿物质元素(如钙、镁等)相结合,形成不溶性的草酸盐,长期饮用不利于健康[15-18],且是茶水中青涩味的部分来源。对桑叶进行接种发酵能一定程度弱化青腥味,但轻度发酵青腥味依然明显,深度发酵则会使桑叶纤维组织腐烂,叶不成型,影响茶叶的观感和茶汤的清澈。

盐渍法是一种常见的食品加工方法,使用一定浓度的盐水浸泡食物,钠离子将进入组织内部,同时可能置换出一部分矿物质元素如钙、镁等以达到电荷平衡。醋蒸法在高温高湿下产生的醋蒸气易于穿透桑叶纤维组织,软化组织,便于后续揉捻操作,且其可能与草酸形成氢键,有助于草酸随醋酸蒸汽的脱除。盐渍法和醋蒸法处理桑叶,理论上能在一定程度上降低其硬度和草酸含量,从而对桑叶茶的品质产生影响,目前相关的研究内容较少,有必要对其进行研究。

本文拟采用新鲜桑叶为原料,以盐渍、醋蒸结合发酵法制备低硬度、低草酸、高1-DNJ含量的功能性桑叶茶,对其性质进行表征,并与同类产品进行对比,以期为桑叶产业化发展提供新思路。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜桑叶 购于湖北宜昌地区;食盐、水塔陈醋 市售;分析测定所用各种化学试剂 均为国产分析纯;比对样品1、2、3 为市面上随机购买的不同品种非发酵桑叶茶;比对样品4 为市面上随机购买的发酵桑叶茶。

TG16型离心机 长沙平凡仪器仪表有限公司;752N型紫外可见分光光度计 上海佑科仪器仪表有限公司;1200液相色谱仪 美国安捷伦公司;UPT-Ⅱ-20T超纯水制备仪 成都超纯科技有限公司;SGH-PB03E型细胞破碎机 广东海客堡环境科技有限公司;CP213型电子天平 国象斯仪器上海有限公司;SHB-Ⅲ型抽滤机 上海比朗仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 盐渍法制备桑叶茶 将新鲜桑叶洗净分级。取适量食盐溶于水中,分别配制浓度为0、2、4、6、8 g/L的食盐溶液倒入浸渍池中,取清洗后的同级桑叶放入盐水中,并轻轻翻动,使桑叶和盐水充分接触,在30 ℃下盐渍30 min后,用超纯水多次反复浸洗桑叶后,自然晾干。

1.2.2 醋蒸法制备桑叶茶 将水塔陈醋用水稀释,分别配制浓度为0、20、40、60、80 g/L的陈醋溶液,倒入蒸锅底部,加盖,加热至醋水溶液沸腾,揭盖,将步骤1.2.1中自然晾干后的桑叶茶置于隔篦上,铺匀,加盖继续加热,15 min后取出,用超纯水多次反复浸洗桑叶后,自然晾干。

1.2.3 发酵法制备桑叶茶 将1.2.2中自然晾干后的桑叶微风萎凋,沥干水分后,将桑叶切割成长宽各2～3 cm的叶片,置于揉捻机中揉捻成球状体,置于带盖的发酵缸中至满缸。以10 g酒曲/100 g桑叶的比例加入团队前期研发的特制酒曲[19],置于灭菌三角瓶中,加入酒曲重量200倍的含糖量10%的糖水并搅动,待糖液浑浊,液面有气泡出现后,均匀淋撒于发酵缸中桑叶表面,轻轻按压,上面覆盖一层湿的麻布,盖上缸盖,调整室内温度至30 ℃,进行发酵。在发酵时间为0、6、12、18、24 h时分别取样,将所取桑叶均匀铺撒在80 ℃烘箱的隔篦上,烘干期间,每隔20 min将桑叶翻动一遍,待桑叶表面干燥,有刺手感,揉搓可碎裂时,即烘干完成。调整烘箱温度在120 ℃,持续通风加热,待烘箱通风口散发出清香,烘焙基本完成,然后将桑叶置于相对湿度55%～65%的洁净环境中使其回潮、冷却,待桑叶温度降至室温时,即得桑叶茶。

1.2.4 桑叶茶硬度的测定 将桑叶茶用捣碎机捣碎成粉末,过60目筛,取0.50 g桑叶粉,放入100 mL锥形瓶,加入50 mL超纯水,1 g活性炭,封口,70 ℃水浴2 h,16000 r/min离心10 min后取上清抽滤,取10 mL滤液于100 mL容量瓶中定容,以超纯水为空白对照,采用EDTA法测定水硬度[20]。

1.2.5 桑叶茶中草酸含量的测定 取1.2.4中滤液,参考陆海勤等[21]的方法进行草酸测定,并改进草酸含量标准曲线的制作方法,使其草酸浓度在0～10 mg/L时,吸光度与草酸浓度可呈现良好的线性关系。本文将Zr(Ⅳ)调至3 mL,以完全终止草酸的催化反应,其它试剂的量不变。对不同质量浓度草酸标准溶液进行测定,草酸标品为An,空白为A0,计算lg(A0/An)。按照上述条件作标准曲线方程为:y=0.0835x-0.0032,决定系数R2=0.99849。

1.2.6 桑叶茶中1-DNJ含量的测定 将桑叶茶捣碎成粉末,过60目筛,称取桑叶粉0.50 g,置试管中,加入10 mL超纯水,摇匀后放入超声波振荡机超声提取30 min(温度50 ℃),过滤得到待测溶液。1-DNJ的衍生化及测定方法按照参考文献[22],并稍作改动。取100 μL 1-DNJ提取液(或1-DNJ标准液)于1.5 mL的离心管,加入0.4 mol/L硼酸钾缓冲液(pH8.5)100 μL,再加入5 mmol/L的FMOC-Cl乙腈溶液200 μL,混匀后,25 ℃水浴 20 min,加入1 mol/L的甘氨酸100 μL中和剩余的FMOC-Cl终止反应。加入1%的醋酸溶液100 μL使衍生物稳定,而后加入超纯水400 μL稀释,反应完成后,10000 r/min离心4 min,取上清液过0.22 μm滤膜,即得测试液。色谱条件如下:C18色谱柱(150 mm×4.6 mm,5 μm);紫外检测器检测波长:254 nm;流动相:乙腈-0.1%醋酸(50∶50,V/V);流速:1.0 mL/min;柱温:25 ℃;进样量:10 μL。

1.2.7 桑叶茶感官品评 参考国标GB/T 23776-2018茶叶感官审评方法[23]进行评审。

1.3 数据处理

实验数据为三次测定平均值,采用Origin软件作图,SPSS 16.0方差分析(ANOVA,Duncan)比较样品平均值间的显著差异(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 盐水浓度对桑叶茶硬度的影响

探究了盐渍过程中盐水浓度对桑叶茶硬度的影响,结果见图1。由图可知,未经盐渍处理的桑叶茶硬度较高,达1039.29 mg/mL,说明水浴过程可导致钙、镁等矿质元素的大量溶出。盐渍过程中,当盐水浓度为2 g/L时,桑叶茶硬度为310.14 mg/mL,这可能是由于Na+与Ca2+、Mg2+等金属离子在盐渍过程中发生了置换,Ca2+、Mg2+等金属离子由叶片组织内部被置换至盐渍液中,故桑叶茶硬度大幅下降。随着盐水浓度的进一步提升,桑叶茶的硬度略微提升,这可能是由于盐水浓度较高,为维持桑叶细胞膜内外侧的电荷平衡,Ca2+、Mg2+等金属离子只能部分溶出。因此,确定盐渍液中盐水浓度为2 g/L。

图1 盐水浓度对桑叶茶硬度的影响Fig.1 Effect of the concentration of salt wateron the water hardness of mulberry leaf tea

2.2 醋水浓度对桑叶茶中草酸含量的影响

探究了醋蒸过程中醋水浓度对桑叶茶中草酸含量的影响,结果见图2。未进行醋蒸的桑叶茶样品中草酸含量为202.8 mg/kg。随着醋水浓度的增加,草酸含量逐渐降低,这可能是由于醋蒸的高温高湿环境下,桑叶内部紧密的结构逐渐被软化,醋水进入桑叶内部,乙酸分子可能与草酸分子以氢键结合,导致草酸分子随乙酸蒸汽的溶出。当醋水浓度为60 mL/L时,草酸含量降至最低,即139.4 mg/kg,因此确认醋水浓度为60 mL/L。

图2 醋水浓度对桑叶茶草酸含量的影响Fig.2 Effect of the concentration of vinegar wateron the oxalic acid content of mulberry leaf tea

2.3 发酵时间对桑叶茶中草酸和1-DNJ含量的影响

将空白样品、1-DNJ标准品和桑叶茶样品经衍生后上高效液相色谱进行测定,分别得到如图3所示的色谱图。由图3可知,标准品和桑叶茶样品谱图中出现均三个色谱峰,即1-DNJ和芴甲氧碳酰(FMOC)的衍生物DNJ-FMOC,甘氨酸衍生物GLY-FMOC和FMOC酰氯水解物FMOC-OH[24]。空白溶液中未出现DNJ-FMOC色谱峰,说明空白无干扰。对不同质量浓度1-DNJ标准溶液进行测定,以峰面积y为纵坐标,1-DNJ质量浓度x(μg/mL)为横坐标,得到1-DNJ的标准曲线线性回归方程为y=1.36e+006x+5.63e+004,决定系数R2=0.9616,线性关系良好,以此计算桑叶茶样品中1-DNJ的含量。

图3 空白、1-DNJ标准品和桑叶茶样品色谱图Fig.3 Chromatograms of blank sample,1-DNJstandard and mulberry leaf tea sample

实验探究了发酵过程中桑叶茶中草酸和1-DNJ的含量随发酵时间的变化,结果见图4。由图4可知,随发酵时间的增长,草酸和1-DNJ的含量逐渐下降,这可能是由于发酵过程中霉菌、酵母等微生物对草酸和1-DNJ均有一定的降解作用。发酵12 h时,草酸和1-DNJ含量降幅逐渐减缓,其中,草酸含量从初始的139.40 mg/kg降低至43.52 mg/kg;1-DNJ含量从初始的1.29 mg/g降低至0.86 mg/g,仍在可接受的范围内。因此,确认发酵时间为12 h。

图4 发酵时间对草酸和1-DNJ含量的影响Fig.4 Effect of fermentation time on the content ofoxalic acid and 1-DNJ of mulberry leaf tea

2.4 不同桑叶茶的性质分析及感官品评

探究功能性桑叶茶与比对样品的感官品质和性质间的差异,结果见表1。其中,样品1、2、3为市面上随机购买的不同品种非发酵桑叶茶,样品4为市面上随机购买的发酵桑叶茶,样品5为以盐渍-醋蒸-发酵法制备的功能性桑叶茶。功能性桑叶茶经盐渍处理后,硬度已有所降低,但仍略高于样品1～3,这可能与桑叶茶的品种、产地等因素有关[25],草酸含量显著低于其他样品(P<0.05),说明醋蒸工艺对草酸的脱除有明显效果。样品3的1-DNJ含量最高,功能性桑叶茶次之,说明发酵虽然导致桑叶茶中1-DNJ含量降低,但仍在可接受范围内。对桑叶茶进行感官品评,非发酵桑叶茶即样品1～3香气寡淡,特征风味不明显,青腥味和茶涩味较重;样品4发酵桑叶茶由于进行了深度发酵,叶不成形,汤色浑浊;样品5功能性桑叶茶制作原料为春桑,叶大完整,颜色翠绿,新鲜。成品茶外观细紧,吸水舒展,色棕褐油润,匀整,干净免洗,叶底细嫩多芽,汤色橙红明亮,自然嫩甜香,味道醇厚鲜爽,感官评分最高,为88.90分,显著高于其他样品(P<0.05)。

表1 不同桑叶茶的性质分析及感官品评Table 1 Sensory quality and characteristic of different mulberry leaf tea

3 结论

盐渍法能明显降低桑叶茶的硬度,醋蒸-发酵法可导致草酸的洗脱和降解。盐渍-醋蒸-发酵法制备功能性桑叶茶的最佳工艺为盐水浓度2 g/L,醋水浓度60 mL/L,发酵时间12 h,制得的功能性桑叶茶硬度为310.35 mg/L,草酸含量为43.52 mg/kg,1-DNJ含量为0.86 mg/g,感官评分为88.90分。功能性桑叶茶的性质、成分和感官品评整体优于同类产品,具有良好的市场前景。