夏益民,王近近,袁海波
(1.中国农业科学院茶叶研究所,浙江杭州 310008)
(2.浙江省遂昌县农业农村局茶叶技术推广站,浙江丽水 323300)
茶是世界上除水之外最受欢迎的饮料,其中红茶由于其红汤红叶的独特风味和儿茶素、茶黄素、黄酮苷等内含物的抗糖、抗氧化、抗炎的营养价值,成为世界上消费量最大的茶类[1-3]。红茶为全发酵茶,经鲜叶采摘、萎凋、揉捻、发酵、干燥等工序加工而成。其中萎凋是影响茶叶色、香、味等品质形成的基础工序和关键步骤。萎凋是将采下的鲜叶进行摊放散失水分的工艺过程,伴随着叶片逐渐萎缩、变软的同时增加细胞膜的通透性,叶内各种氧化酶类和水解酶类的活性提高,发生一系列化学变化,为揉捻、发酵阶段红茶品质的形成奠定良好的物质基础[4,5]。
目前传统的萎凋方法主要有室内自然萎凋、萎凋槽萎凋、日光萎凋等[6],存在费时费力等缺点。红茶整个制茶过程时间较长,制茶过程中容易出现茶叶汤色、滋味品质不佳等情况[7]。随着我国茶产业的蓬勃发展,红茶萎凋技术不断创新用于改善、提升茶叶品质,如人工光照萎凋[8]、富氧萎凋[9]、冷冻萎凋[10]等。其中冷冻萎凋可通过提高细胞膜渗透性促进茶叶发酵底物和酶的混合,提高茶叶的外形、汤色、滋味品 质[10,11],同时冷冻会抑制多酚氧化酶和β-葡萄糖苷酶的活性而降低香气品质[12],可见冷冻处理对茶叶内质的影响有利有弊。摇青是乌龙茶加工的重要工序,其通过摩擦损伤叶缘细胞,激发酶的活性,促进多酚类的酶促氧化[13],近年来有研究将摇青工艺与红茶传统加工相结合用于优化茶叶品质。张静等[14]研究结果显示摇青工艺的红茶较传统红茶的茶黄素、茶红素等均有提高,石渝凤等[15]研究认为摇青可丰富红茶香气组分,段礼平等[16]研究表明通过在红茶传统工艺中加入摇青工艺可获得花果香浓郁、橙黄明亮、浓醇甘甜等品质优异的红茶。另外,虞昕磊等[17]研究认为,在萎凋中采用日光萎凋和摇青技术结合可以明显改进夏秋红茶口感苦涩、香气差的缺点,但不同摇青次数对茶叶中的呈味成分和鲜叶的糖苷类香气前体物质的水解酶活性影响不同。自浩研究结果显示[18]摇青三次有利于红茶品质的形成,雷攀登等[19]研究表明轻做青即一次摇青茶叶品质更佳。由以上可知,冷冻和摇青处理可在一定程度影响茶叶品质,但现有研究多集中于单一技术的创新,冷冻和摇青组合处理对红茶品质形成的影响鲜有研究,同时受看茶做茶、因地制宜的影响,关于红茶摇青参数的研究尚未形成统一。
基于此,本研究采用萎凋前冷冻,萎凋后摇青的方法探索萎凋新工艺对茶叶品质的影响,并通过设置不同的摇青次数分析冷冻和不同次数摇青组合工艺下的茶叶品质差异。即以传统加工及冷冻、冷冻和一次摇青组合、冷冻和两次摇青组合、冷冻和三次摇青组合等五种不同处理的红茶为研究对象,通过测定茶多酚、氨基酸、咖啡碱、儿茶素组分、黄酮苷组分、香气组分等内含成分的含量,并结合感官审评,探究冷冻、摇青工艺对红茶品质形成的影响,以期为红茶品质提升提供新技术和理论支撑。
茶鲜叶2021年4月下旬采摘于浙江遂昌,品种为丽早香,采摘标准为一芽二、三叶。
碳酸钠、茚三酮、氯化锡、福林酚等,均为分析纯,上海麦克林生化科技有限公司;甲醇、乙腈、乙酸,均为色谱纯,购于德国默克公司;标准品,购于美国Sigma公司。
YJY-20M型号连续摊青萎凋机,余姚市姚江源茶叶茶机有限公司;6CR-55型茶叶揉捻机,浙江上洋机械有限公司;6CJK-40茶叶解块机,浙江绿峰机械有限公司;6CHZ-7B型茶叶烘焙提香机,福建佳友机械有限公司;YJY-20F多层红茶发酵机,余姚市姚江源茶叶茶机有限公司;XJQ13MBG箱式冷凝机组,安徽美乐柯制冷空调设备有限公司;YS-6CRQT-90型茶叶摇青机,福建安溪跃晟茶叶机械有限公司。
MA-150C红外水分测定仪,德国赛多利斯公司;UV-2800分光光度计,上海诚丽生物科技有限公司;XMTD-204电加热恒温水浴锅,上海谷宁仪器有限公司;JGZX-9246MBE风热鼓风干燥箱,上海博迅实业有限公司医疗设备厂;Waters1525型高效液相仪,美国Waters公司;7890B-7000C气质联用仪,美国安捷伦公司。
1.3.1 加工工艺
将采摘的鲜叶按照以下工序进行加工:
萎凋(采用萎凋槽萎凋方式,摊叶厚度10~15 cm,设定热风温度28~30 ℃,通风1 h,停止10 min,至含水率为55%~60%)→揉捻(空揉10 min→轻揉15 min →重揉15 min→轻揉10 min→空揉10 min)→解块→发酵(采用发酵机作业,设定温度28 ℃,相对湿度95%,发酵3 h)→毛火(110 ℃,叶厚2 cm,至含水率20%~30%)→摊凉(30 min)→足火(设定温度65 ℃、厚度3~5 cm,耗时4 h)
所制茶叶为对照样(CK)。在传统工艺及前期预实验的基础上,进行以下新工艺处理:
处理1:采摘的鲜叶于-5 ℃冷库冷冻处理10 h,然后按照CK的工序进行加工;
处理2:在处理1的萎凋工序后增加一次摇青处理(32 r/min,3 min;静置30 min),其余工序同处理1;
处理3:在处理1的萎凋工序后增加两次摇青处理(32 r/min,3 min;静置30 min),其余工序同处理1;
处理4:在处理1的萎凋工序后增加三次摇青处理(32 r/min,3 min;静置30 min),其余工序同处理1。
1.3.2 生化成分的测定
氨基酸的测定参照茚三酮比色法(GB/T 8314-2013);咖啡碱的测定参照茶咖啡碱的检测方法(GB/T 8312-2013);茶多酚和儿茶素的测定参照茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法(GB/T 8313- 2018);茶黄素组分的测定参照高效液相色谱法[20];黄酮苷组分的测定参照高效液相色谱法[21];香气组分的测定参照气相色谱-质谱法[22]。茶色素的测定参照系统分析法[23]。品质相关综合评价计算指标计算如下:
式中:
10TFRB——茶色素综合指标[24];
TFs——总茶黄素质量分数,%;
TRs——茶红素质量分数,%;
TBs——茶褐素质量分数,%;
CI——汤色指数[24];
TDE——茶黄素综合指标[25];
TF3G——茶黄素-3-没食子酸酯含量,%;
TF3′G——茶黄素-3′-没食子酸酯含量,%;
TFDG——茶黄素-3,3′-双没食子酸酯含量,%。
1.3.3 感官审评
由高级评茶员组成的5人审评小组参照GB/T 23776-2018中茶叶的审评方法进行评审。
1.3.4 数据处理
所有数据的检测均重复3次,每次试验结果以3次重复的平均值表示,采用Excel处理数据,计算标准偏差。数据图片采用Origin 8.0软件绘制。数据差异显著性分析采用SPSS 22.0软件分析(Tukey法,P<0.05)。采用SIMCA-P 13.0软件进行PLS-DA分析。
冷冻和摇青处理对红茶感官品质的影响如表1所示。外形品质上,处理1-处理4的分值均大于CK,且以处理2的分值较高,其次为处理3。汤色品质上,各处理均为橙黄,处理1-处理4的分值均高于CK,且以处理4的分值最高,其次为处理3,分别较对照增加了3.00分、2.00分。香气品质上,处理1较CK有所下降,由带甜香转变为纯正,这与赖兆祥等[11]研究结果中冷冻会降低茶叶香气品质的结果类似;处理2-处理4的分值高于CK,随着摇青次数的增加,香气由甜香转变为甜香浓郁,甚至带花香,其中处理3的香气品质最佳,分值较对照增加了2.00分。滋味品质上,处理1较CK略有下降,但滋味属性同为尚甜醇,略带青;处理2-处理4的分值均高于CK,随着摇青次数的增加,滋味品质先增后降,其中处理3较对照增加了2.50分。叶底品质上,处理1-处理4的分值均大于CK。综合感官品质上,处理1的分值略小于CK,处理2-处理4的分值均大于CK、处理1,且以处理3和处理4较高,较CK、处理1增加了两分左右。综上可知,冷冻处理可提高茶叶的外形、汤色、叶底等品质,但不利于香气、滋味品质的形成,与已有研究结果中冷冻可提高红茶滋味品质的结果不同[10,11],可能与不同研究所用冷冻温度及茶叶品种的差异有关;在冷冻的基础上增加摇青处理之后感官分属性的品质均会上升,整体上以冷冻和两次摇青处理的组合工艺所制茶叶的品质略优。
表1 不同冷冻和摇青处理红茶的感官品质Table 1 Sensory quality of black tea different freezing and shaking treatments
冷冻和摇青处理对氨基酸、酚氨比、咖啡碱、可溶性糖的影响如图1所示。
氨基酸是影响茶汤鲜爽度的主要品质成分。由 图1可知,CK和处理4均与处理2差异显著(P<0.05),其余处理间差异较小(P>0.05),可见鲜叶在萎凋前经过冷冻处理其氨基酸含量略有降低,但变化不显著;经过冷冻处理的鲜叶再次进行摇青处理后,氨基酸含量会随着摇青次数的增加而增加,且三次摇青的氨基酸含量较一次摇青显著高出5.66%(P<0.05),其中冷冻后加上一次摇青氨基酸含量较对照有所下降,这可能是由于受冷冻影响水解酶活性降低以及氨基酸用于参与了香气品质的形成,而后增加摇青次数促进了蛋白质水解代谢和氨基酸的生物合成,使得氨基酸含量又有所增加,Xue等[26]研究结果也表明摇青可提高红茶氨基酸的含量。由以上可知,单独的冷冻处理对氨基酸的影响较小,冷冻和一次摇青的组合处理会降低氨基酸含量,但通过适度的增加摇青次数可促进氨基酸的积累。
酚氨比为多酚类物质含量与氨基酸含量的比值,其与茶汤滋味的协调度密切相关。由图1可知,处理1-处理4的酚氨比显著高于CK(P<0.05),而处理1-处理4间差异不显著(P>0.05),即经过冷冻和摇青处理可增大酚氨比,增加茶汤滋味的强度,但摇青次数对其影响较小,这与李秀峰等[27]研究中摇青时间对陕西乌龙茶的酚氨比影响不显著的结果类似。
可溶性糖是茶汤中的主要甜味物质,由图1可知,处理1、处理3、处理4的可溶性糖含量显著低于CK、处理2(P<0.05),即经过冷冻处理的可溶糖含量会降低,在冷冻后增加摇青处理可再次增加其含量,但摇青次数过多,含量反而降低,其中三次摇青相比一次摇青降低了11.36%。侯炳豪等[28]研究也表明鲜叶在萎凋前冷冻可溶性糖含量下降,这可能是由于经过冷冻处理的茶叶中的水解酶在低温的作用下活性下降,导致大分子物质水解成小分子物质数量的减少;结合已有的研究可知[29,30],摇青过程糖类物质的变化主要来自于分解和消耗,经过一次摇青处理后纤维素酶的活性相对提高,以淀粉和多糖的分解作用为主,从而使得可溶性糖含量相对增加,增加摇青次数后,机械损伤作用的增加,使得呼吸作用增强,可溶性糖作为呼吸作用的重要底物参与香气的形成,糖类物质的消耗大于分解,从而呈现出可溶性糖含量的下降。
咖啡碱是茶叶中的苦味物质。由图1可知,处理3、处理4咖啡碱含量显著高于CK,其余处理间差异较小。即冷冻处理和摇青次数对茶叶咖啡碱含量影响较小,这与张雁飞等[31]、高进忠等[32]研究结果一致;但冷冻后进行两次或三次的摇青较对照可增加咖啡碱的含量,其中三次摇青相比对照增加了10.23%,这与王尔茂等[33]研究结果显示机械重做青使咖啡碱含量增加的结果类似,这可能与多次摇青,使咖啡碱从与多酚类物质、氨基酸等缔合的复合物中释放,以及摇青促进细胞内核酸分解从而为咖啡碱合成提供先质等有关。可见,不同处理对茶叶内含成分的影响有差异。茶汤的滋味是由各呈味物质相互协调综合体现的结果,冷冻和摇青对茶叶品质的影响需结合更多的品质成分系统分析。
图1 不同冷冻和摇青处理红茶氨基酸、酚氨比、可溶性糖、咖啡碱等值的变化Fig.1 Changes of values of amino acids, phenol-ammoniacal ratio, soluble sugar and caffeine of black tea with different freezing and shaking treatments
2.2.2 冷冻和摇青对没食子酸、茶多酚、儿茶素组分等值的影响
没食子酸(GA)在茶叶中为酸涩味觉属性的呈味成分。茶多酚是影响茶汤滋味浓醇度和收敛性的重要物质,儿茶素是多酚类物质的主体成分,由简单儿茶素C、EC、GC、EGC及酯型儿茶素CG、ECG、GCG、EGCG等组成。本研究检测到的儿茶素主要有:GC、C、EGCG、EC、GCG、ECG、CG。由表2和图2可知,对照的GA含量显著低于其他处理(P<0.05),即冷冻和摇青处理可促进GA的含量积累,其中冷冻加与三次摇青的组合工艺处理较对照增加了21.95%;不同处理间,GCG、ECG差异较小;与对照相比,冷冻和摇青处理可增加GC、C、EGCG、CG、TETC、TSC的含量,降低EC的含量;随摇青次数的增加,GC含量增加,C、EC、TSC等含量先降后增,EGCG、CG、TETC等含量下降;冷冻处理可显著增加茶多酚及总儿茶素含量,增加幅度分别为20.80%、10.71%;增加摇青处理后,茶多酚及儿茶素含量下降,但仍高于对照处理,且摇青次数间差异较小(P>0.05);冷冻处理对TETC/TSC影响较小,在冷冻的基础上进行三次摇青之后,TETC/TSC显著降低(P<0.05)。
图2 不同冷冻和摇青处理红茶茶多酚、总儿茶素、酯型与简单儿茶素的比等值的变化Fig.2 Changes of values of tea polyphenols, total catechins, ratio of ester type to simple catechin of black tea with different freezing and shaking treatments
表2 不同冷冻和摇青处理红茶没食子酸、儿茶素组分等含量的变化(%)Table 2 Changes of gallic acid, catechins component contents of black tea with different freezing and shaking treatments (%)
由以上可知,冷冻和摇青处理可增加茶叶GA和多酚类物质的含量,并改变儿茶素单体的组成比例。这是由于冷冻处理在提高细胞破损率的同时,也会抑制多酚氧化酶活性[12],从而相对增加茶叶中茶多酚和儿茶素的保留率,这与Muthumani等[10]研究结果一致;摇青前期,受冷冻影响茶叶内含物质GA、GC、C、EGCG、CG、TETC、TSC等含量增加,EC则在多酚氧化酶的的催化下逐渐向茶黄素形成方向转变;随着摇青次数的增加,脂质过氧化作用的加剧使得细胞质膜的通透性逐渐增加[34],释放的酶与儿茶素接触的机会增加,内含物质酶促反应逐渐剧烈,C、EC、TSC、EGCG、CG、TETC等含量下降,同时由于酯型儿茶素异构化使得C、EC、TSC等含量在摇青三次时有所增加;经过冷冻和三次摇青时酯型儿茶素异构化作用大于简单儿茶素的氧化聚合反应,TETC/TSC的值相对下降。茶叶内茶多酚含量及儿茶素组分比例的合理构成是获得浓爽且不苦涩优质茶汤的基础,冷冻和摇青可增加茶叶内含物的含量,且摇青处理可进一步促进多酚类物质的转化,从而在增强茶汤浓爽度的同时,提高茶叶的汤色品质等。
2.2.3 冷冻和摇青对茶黄素组分、茶红素、茶褐素等值的影响
茶黄素(TFs)、茶红素(TRs)和茶褐素(TBs)是多酚类物质经酶促、湿热反应形成的氧化聚合产物,影响红茶的色泽、滋味品质,其中茶黄素是红茶滋味鲜爽度和强度的重要成分,茶红素决定茶汤的色泽艳度,且影响滋味强度和收敛性,茶褐素会使汤色变暗、滋味无收敛性。茶黄素由TF、TF3G、TF3′G、TFDG等四种单体组成。由表3可知,与CK相比,处理1-处理4显著增加了茶黄素组分及总茶黄素含量 (P<0.05),其中处理1的TFT、TFs相比对照分别已增加29.19%、24.80%;处理1-处理4间TRs含量差异不显著(P>0.05),但均显著高于CK(P<0.05),平均值较CK高出了27.96%;处理1的TBs含量相比CK略有下降,处理2-处理4的TBs含量均显著低于CK,平均值较CK降低了6.92%。可见,冷冻和摇青处理能促进与茶叶品质正相关的TFs、TRs的生成,并降低引起茶汤发暗的TBs含量,这与袁弟顺[35]、张静[14]等研究表明冷冻处理可增加红茶的茶黄素、茶红素含量的结果一致。结合2.2.2的结果可知,冷冻和摇青通过增加细胞的破碎率,促使多酚类化合物与多酚氧化酶发生酶促氧化反应,导致多酚类物质含量减少,茶黄素、茶红素等氧化产物含量增加,且可抑制茶黄素、茶红素进一步的氧化聚合,从而提高茶叶的滋味和汤色品质。
表3 不同冷冻和摇青处理红茶茶黄素组分、茶红素、茶褐素等含量的变化(%)Table 3 Changes of theaflavins components, thearubigins, and theabrownins contents of black tea with different freezing and shaking treatments (%)
TDE为评价茶黄素4个组分综合滋味贡献能力的指标,10TFRB为茶色素综合指标,CI为汤色指数,均可有效代表茶色素在叶内的贡献表征。冷冻和摇青对红茶品质综合评价指标的影响如图3所示。处理1-处理4的TED、10TFRB、CI等值均显著高于CK (P<0.05);处理1和处理2间的TDE、10TFRB等值均差异不显著(P>0.05),处理2-处理4间的10TFRB差异不显著(P>0.05),其余处理间的综合评价指标均差异显著(P<0.05);摇青次数越多,TDE、CI值越高;冷冻和两次摇青的组合工艺处理TED、10TFRB、CI分别较对照增加了45.16%、47.38%、39.40%,较冷冻处理分别增加了12.53%、14.03%、21.64%。
图3 不同冷冻和摇青处理红茶品质综合评价指标的变化Fig.3 Changes of quality comprehensive evaluation indexes of black tea with different freezing and shaking treatments
综上可知,冷冻和摇青处理均可提高滋味和汤色物质在茶叶中的含量,对茶叶品质改善具有积极作用,以冷冻和两次、三次摇青的组合工艺处理相对较佳。
2.2.4 冷冻和摇青对黄酮苷组分的影响
茶叶中的黄酮苷类化合物是茶汤中的主要涩味贡献物质[36]。由表4可知,除Que-Glc-Gen组分外,处理1-处理4的其余7个黄酮苷组分和总量均显著高于CK(P<0.05);处理1与处理2、处理3之间的Que-Glc-Gen含量差异显著(P<0.05),其余处理间差异较小;处理2-处理4间的Myr-Gal、Rutin、Kae-Rut等含量差异较小,而Vit-Glc、Vit-Rha、Que-Glc、Kae-Glc等组分含量由小到大的顺序均为:处理3、处理4、处理2,且处理3和处理4间差异不显著 (P>0.05);黄酮苷组分中含量较高的Que-Glc在处理3中的含量较对照增加了15.44%,但较处理1降低了3.24%;处理1-处理4中,处理3的FLVs含量显著最低(P<0.05),较对照增加了12.50%,但较处理1降低了5.96%。可见,冷冻和摇青处理使得结合态的黄酮苷水解,造成游离态的黄酮苷组分含量升高,这与叶飞等[37]研究结果显示摇青可增加茶叶的黄酮类物质含量的结果一致;同时随着摇青次数的增加,黄酮苷组分在酶和氧化性物质作用下的降解使得黄酮苷含量呈动态变化,其中以冷冻加两次摇青处理的黄酮苷含量相对较低,其相比对照增加了茶汤内含物含量,相比其他处理减轻了茶叶的涩味。结合2.2.1~2.2.3可知,与对照相比,冷冻处理、冷冻和摇青组合工艺处理均可增加茶多酚、酚氨比、儿茶素组分及总量、茶黄素组分及总量、GA、TRs、TDE、10TFRB、CI、黄酮苷组分及总量等值,同时降低TBs含量;与冷冻处理相比,冷冻和不同次数摇青的组合工艺处理可显著降低茶多酚含量、增加茶黄素含量(P<0.05),且以冷冻和两次摇青组合工艺处理的茶叶同时具有相对高的氨基酸、酚氨比、茶黄素、茶色素综合指标10TFRB、茶黄素综合指标TDE、汤色指数CI,以及相对低的茶多酚、没食子酸、儿茶素、黄酮苷、TBs,相对有利于茶叶优质品质的形成,该结果与感官结果一致。
表4 不同冷冻和摇青处理红茶黄酮苷组分的变化(%)Table 4 Changes of flavonoid glycosides contents of black tea with different freezing and shaking treatments (%)
2.2.5 冷冻和摇青处理的红茶非挥发性成分的多元统计分析
为进一步分析冷冻和摇青对红茶品质影响的差异性,基于2.2.1~2.2.4中红茶的38个非挥发性品质指标,运用偏最小二乘判别分析(PLS-DA)分析了冷冻和摇青与红茶品质成分间的关系。由图4a的PLS-DA模型得分图可知,不同处理的茶叶可分为对照、处理1-处理2、处理3、处理4共四类,其中对照位于图的右侧,处理1-处理4位于图的左侧。采用交叉验证法对模型进行验证,共筛选出了3个主成分,模型对自变量拟合指数R2X(cum)=0.827,说明3个主成分解释82.7%的X变量;对因变量的拟合指数R2Y(cum)=0.941,说明3个主成分解释94.1% Y变量;模型预测指数Q2(cum)=0.855,说明模型对不同类别茶叶品质的预测能力为85.5%,表明该模型较稳定。同时对该模型进行了200次的交叉验证,R2=(0.0,0.233),Q2=(0.0,-0.421),说明该模型未过拟合,具有可靠性。通过层次聚类(HCA)Ward’s方法对15组样本进行聚类分析发现,3左右的水平距离上样本可聚类为对照、处理1-处理2、处理3、处理4共四类,20的水平距离上样本可聚类为对照、处理1-处理4两类,结果与PLS-DA的结果一致(图4b)。由以上可知,经过冷冻和摇青工艺处理的茶叶品质与传统工艺所制茶叶品质具有明显差异性;且冷冻处理与冷冻和一次摇青组合工艺处理的茶叶的内含物质的差异性较小,两种处理工艺可视为同一类;经过冷冻萎凋的茶叶可通过增加两次、三次摇青次数形成区别于其他处理的茶叶品质。
图4 不同冷冻和摇青处理红茶品质指标的PLS-DA 模型得分图(a)和HCA图(b)Fig.4 PLS-DA model score scatter plot (a) and HCA plot (b) for black tea quality indexes with different freezing and shaking treatments
不同处理所制红茶含有相同的40种香气成分, 2种酯类、10种醇类、5种酮类、9种醛类、6种杂环类、8种萜烯类,其中醛类(24.99%~47.39%)、杂环类(23.33%~39.12%)、醇类(4.18%~28.91%)含量相对较高,含量较高的挥发性化合物为苯乙醇、2-甲基丁醛、氧化芳樟醇II(呋喃型)、氧化芳樟醇I(呋喃型)、β-芳樟醇、β-紫罗酮、反-3,7-芳樟醇氧化物II等。
由图5、图6可知,冷冻和摇青处理对红茶的挥发性成分的影响较大。其中占比较高的醛类化合物总量以处理4最高,其次为处理2,分别比对照样提高了77.49%、43.86%;杂环类化合物总量以处理2最高,其次为处理3,分别比对照样提高了67.61%、25.11%;醇类化合物总量以对照最高,处理1~处理4均有所下降,处理3降幅最小,为3.84%。整体上,与对照相比,冷冻处理增加了酯类、杂环类物质的含量,但降低了醇类、醛类、酮类化合物的含量;在冷冻基础上增加一次或三次摇青处理可增加酮类、杂环类、醛类、萜烯类物质的含量,但降低了酯类、醇类物质的含量;冷冻加两次摇青处理同时具有相对高的酯类、醇类、酮类、醛类、杂环类等物质,其顺-己酸-3-己烯酯、β-芳樟醇、香叶醇、脱氢芳樟醇、反-3-己烯醇、2,2,6-三甲基环己烷酮、2-甲基丁醛、正己醛、反-2-反-4-庚二烯醛、氧化芳樟醇II(呋喃型)、氧化芳樟醇I(呋喃型)、反-β-罗勒烯、茶香螺烷I等呈花香、果香的物质含量均高于对照,其中具有花香的顺-己酸-3-己烯酯作为乌龙茶的特征成分[38,39]增幅为128.89%,具有花香、玫瑰香的香叶醇增幅为126.32%,具有果香的反-3-己烯醇增幅为66.29%,具有茶香的茶香螺烷I[40]和红茶关键香气物质反-2-反-4-庚二烯醛[41]分别较对照增加了17.31%、6.87%,同时具有青草气的水杨酸甲酯、1-戊醇分别较对照降低了27.31%、51.35%,具有苦杏仁味的苯甲醛降低了37.34%,具有哈喇味的3-辛烯-2-酮降低了37.25%,具有辛香的藏红花醛降低了53.16%,这对于改善和提高茶叶的香气品质具有重要的作用,该结果与感官结果一致。
图5 不同冷冻和摇青处理红茶香气成分的变化Fig.5 Changes of volatile compounds of black tea with different freezing and shaking treatments
图6 不同冷冻和摇青处理红茶香气类别的变化Fig.6 Changes of volatile compounds categories of black tea with different freezing and shaking treatments
茶叶的香气物质在萎凋工序开始形成,随着细胞的逐渐失水,β-葡萄糖苷酶、半乳糖苷酶等水解酶类活性发生变化,水解释放以单糖苷或双糖苷结合存在的具有花香、甜香等的单萜、倍半萜、降倍半萜等糖苷元的香气组分[42,43]。冷冻处理通过低温使叶片组织细胞液结冰,涨破细胞改变细胞膜的透性,经解冻后均匀地散失水分,缩短萎凋的时间,促进多酚类物质的氧化,但同时由于环境温度低,糖苷水解酶的活性急剧下降,限制了香气前提物质的释放[12,44],从而相对降低了醇类、醛类、酮类化合物的含量。增加摇青后更同步、高效地破损细胞,使细胞中的糖苷类物质外溢与β-葡萄糖苷酶充分接触,增强酶的活性,参与糖苷类香气物质的水解,加快键合态香气物质的释放,从而丰富香气物质含量[13],而摇青次数过多时,酯类、醇类物质含量的降低可能与在制品含水率的降低制约了酶活性的上升,且多酚氧化酶强活性可抑制β-葡萄糖苷酶活性[45]有关。可见,在冷冻的基础上增加摇青处理,在促进物质转化的同时,可通过提高细胞膜透性,促进香气物质的形成,提高茶叶的综合品质。
本研究以一芽二、三叶的丽早香为原料进行红茶的加工,通过在红茶传统萎凋工序前增加冷冻处理,在萎凋工序增加摇青处理,探究了冷冻、冷冻和不同摇青次数组合工艺对红茶品质形成的影响。结果表明,鲜叶萎凋前进行冷冻处理,可显著增加所制成品茶的没食子酸、儿茶素、茶多酚、茶黄素、茶红素、黄酮苷、酚氨比、茶色素综合指标10TFRB、茶黄素综合指标TDE、汤色指数CI等值(P<0.05),同时可显著降低可溶性糖含量(P<0.05);在感官品质上表现为提高了茶叶的外形、汤色、叶底等品质,但不利于香气、滋味品质的形成。在冷冻的基础上对萎凋的鲜叶再次进行不同次数的摇青处理后发现,与对照相比,摇青可显著增加没食子酸、酯型儿茶素、茶多酚、茶黄素、黄酮苷、酚氨比值、茶色素综合指标10TFRB、茶黄素综合指标TDE、汤色指数CI等值(P<0.05),同时显著降低茶褐素含量(P<0.05);与单独的冷冻处理相比,冷冻和不同次数摇青的组合工艺处理均可显著降低茶多酚含量(P<0.05),降幅为3.52%~3.78%,并显著增加茶黄素含量(P<0.05),增幅为12.50%~ 21.43%。各处理中以冷冻和两次摇青组合工艺处理的茶叶同时具有相对高的氨基酸、酚氨比、茶黄素、茶色素综合指标10TFRB、茶黄素综合指标TDE、汤色指数CI、顺-己酸-3-己烯酯、香叶醇等,以及相对低的茶多酚、没食子酸、儿茶素、黄酮苷、茶褐素、3-辛烯-2-酮、水杨酸甲酯,在保证了茶叶汤色红亮度、滋味醇厚度、香气甜香度的同时,降低了苦涩味物质、暗色物质、青草气物质等品质负相关物质的含量,具有较佳的品质物质基础,从而形成了具有橙黄明亮、甜香、甜醇等色香味兼具的优质红茶,综合感官评分为91.30分,分别较对照和冷冻处理高出了2.40、2.60分,即冷冻和两次摇青组合工艺为较佳的处理条件。该研究为红茶的品质提升及红茶新工艺加工提供了理论指导。