不同工艺对白茶焙火过程美拉德反应的影响

谢 勇，李江宏，郑佳颖，孙 昕，林 瑾

（1.闽江师范高等专科学校，福建 福州 350108；2.福建省仙特农业发展有限公司，福建 福安 355000）

白茶是一种微发酵茶，是中国茶中的一类珍品。白茶不杀青，不揉捻，经冲泡，茶色清淡，清香爽口。焙火加工是白茶加工过程中一个主要的步骤，主要涉及毛火和足火两道工序。在毛茶焙火过程中，不同的温度和干燥时间对白茶的品质有重要的影响，毛火的主要作用是对茶叶进行预烘干，破坏其残存的酶活性，促使其内部成分发生热化学改变，提高其香味及滋味[1]。足火加工是在毛火基础上的进一步干燥，适用于各类茶叶的二次（末次）干燥作业。足火会使茶叶完全烘干，缩小茶叶的体积，使其外形保持不变，使其内部物质发生热化学反应，从而提高其香味[2]。

在焙火过程中，白茶会产生美拉德反应。美拉德反应，也叫非酶褐变，主要是指羰基化合物与氨基化合物之间产生的非酶促褐变，又叫做羰氨反应[3]。它不仅可以产生褐色或深棕色的产物，而且还可使产品具有特殊香气和滋味。这些香气或风味物质是食物颜色和风味的重要组成物质，并且起到了抗氧化物的效果[4]。

美拉德反应已广泛应用于食品行业，对于茶叶中美拉德反应研究相对较少，主要集中于乌龙茶加工中[5]。目前还没有关于白茶美拉德反应的研究。美拉德反应主要在茶的烘干阶段进行。由于茶中的氨基酸、还原糖成分含量高，且受茶叶的烘干温度、烘干时间等因素的影响，美拉德的反应对茶叶最终品质影响较大[6]。茶中所含的氨基酸超过25种，而还原糖种类也很多，包括阿拉伯糖、鼠李糖、果糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、双糖等。在茶鲜叶干燥及烘焙过程中的美拉德反应，会耗费一定量的氨基酸与还原糖，从而形成新的产物，并且还原糖等物质能够促进美拉德反应产物的生成，此过程对茶叶色泽、滋味和香气的产生有着重要的意义[7]。同时，美拉德反应过程中还会产生其中间产物5-羟甲基糠醛，它也会对茶叶风味产生重要影响[3]。

本研究将以白茶糖氨美拉德反应为基础，探讨不同焙火（毛火与足火）条件下，成品茶中美拉德反应初始物（还原糖和氨基酸）、中间产物（5-羟甲基糠醛和美拉德反应的中间产物294 nm特异吸收峰）及终产物褐变度的变化，综合评价白茶焙火过程中美拉德反应情况，为寻求白茶热加工工艺参数与成品白茶质量指标的关联提供研究依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

本次试验所用白茶鲜叶由福建省仙特农业发展有限公司提供，品种为福鼎大豪。其它主要试剂十二水磷酸氢二钠、磷酸二氢钾和浓盐酸，由国药集团化学试剂有限公司生产；水合茚三酮、5-羟甲基糠醛、氯化亚锡和谷氨酸，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；酒石酸钾钠、3,5-二硝基水杨酸和氢氧化钠，国药集团化学试剂有限公司；苯酚，西陇科学股份有限公司；D－无水葡萄糖，西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司。以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

JM-B5003型电子天平（诸暨市超泽衡器设备有限公司）；HH-6S型数显恒温水浴锅（上海拓赫机电科技有限公司）；UV-6100A紫外可见分光光度计（上海元析仪器有限公司）；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵（郑州长城科工贸有限公司）。

1.3 实验方法

1.3.1 白茶加工工艺及冲泡工艺。

白茶鲜叶经如下步骤制成白茶成品：鲜叶→摊青→萎凋→毛火初烘→室温养茶→足火复烘→成品。

白茶毛火温度、足火温度和足火时间三因素的工艺参数，其参数设计如表1。

表1 白茶不同的焙火工艺参数

1.3.2 还原糖的测定。还原糖的测定具体方法参考文献方法进行[8]。还原糖浓度的标准曲线为：A=0.872X-0.0626，相关系数R2=0.9990。

式中X为还原糖含量，单位为mg，A为吸光度，线性范围为0.191mg-0.998mg（见图1）。

图1 葡萄糖标准曲线

茶叶中还原糖含量以(mg/g)表示，按下式计算：

1.3.3 游离氨基酸的测定。游离氨基酸测定的具体方法参照GB/T 8314-2013[9]、GB/T 8312-2013[10]。

以下为游离氨基酸（谷氨酸）浓度的标准曲线为：A=1.605X-0.112，相关系数 R2=0.9981。

式中X为游离氨基酸含量，单位为mg/mL，A为吸光度，线性范围为0.213mg/mL-0.594mg/mL（见图2）。

图2 谷氨酸标准曲线

茶叶中游离氨基酸含量以干态质量分数（%）表示，按下式计算：

式中：C——根据测定的吸光度从标准曲线上查得的茶氨酸或谷氨酸的毫克数，单位为毫克（mg）；

V1——试液总量，单位为毫升（mL）；V2——测定用试液量，单位为毫升（mL）；

m——试样用量，单位为克（g）；ω——试样干物质含量（质量分数），%。

1.3.4 5-羟甲基糠醛的测定。

1.3.4.1 5-羟甲基糠醛标准曲线的制作：吸取5-羟甲基糠醛标准品10μL，配制系列标准工作液浓度为0.2mg/mL、0.3mg/mL、0.4mg/mL、0.5mg/mL、0.6mg/mL的5-羟甲基糠醛。用1cm比色杯，在284nm处，以试剂空白溶液作参比，测定吸光度（A）。以5-羟甲基糠醛的浓度为横坐标，吸光度A为纵坐标绘制标准曲线[11]。

1.3.4.2 样品5-羟甲基糠醛的测定：称取1.000g茶叶于研钵中磨碎，加入50ml沸水，冲泡5min，过滤，取澄清液待测。取1mL待测液，将其稀释100倍后，用1cm比色杯，在284nm处，以试剂空白溶液作参比，测定吸光度（A）。

标准曲线为：A=1.296X-0.1268，相关系数R2=0.9988。

式中X为5-羟甲基糠醛含量，单位为mg/mL，A为吸光度，线性范围为0.200mg/mL-0.606mg/mL（见图3）。

图3 5-羟甲基糠醛标准曲线

茶叶中5-羟甲基糠醛含量以（mg/g）表示，按下式计算：

1.3.5 美拉德反应的特异吸收峰及褐变度的测定。称取1.000g茶叶于研钵中磨碎，加入50mL沸水，冲泡5min，过滤，取澄清液待测。取1mL待测液，将其稀释100倍后，用1cm比色杯，在294nm处[12]，以试剂空白溶液作参比，测定吸光度（A）。另取1mL待测液，将其稀释5倍后，用1cm比色杯，在420nm处，以试剂空白溶液作参比，测定吸光度（A）。

1.4 数据处理

以上各项评价指标的测定均需要重复3次，采用Excel和SPSS19进行数据的统计和分析，针对独立的样品分别进行三次测定，对分析后得出的三个结果进行平均值的计算，数据则以平均值±标准差来表示；样品间相同字母标识表示差异不显著（P＞0.05），不同字母标识表示差异显著（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同加工工艺对成品茶还原糖的影响

2.1.1 不同足火时间对成品还原糖含量的影响。由图4可知，随着足火时间的延长，成品白茶还原糖含量先显著上升，足火4h后，又出现下降的趋势。在足火时间4h内，还原糖含量的上升与糖类物质在热化学作用下发生自行转化生成还原糖有关，还原糖生成的量高于参与美拉德反应而消耗的量；这与前人的研究结果[5]一致。足火4h后，还原糖含量上升，这说明随着足火时间的延长，有更多的还原糖参与美拉德反应，还原糖的消耗量不断增加，消耗量大于热作用下还原糖的生成量。这也说明足火4h后，美拉德反应达到更高的水平。

图4 不同足火时间对成品还原糖含量的影响

2.1.2 不同足火温度对成品还原糖含量的影响。由图5可知，随着足火温度的提高，还原糖含量不断下降，到较高温度（90℃）时达到显著水平。美拉德反应受温度影响较大，随着温度提高，有更多还原糖参与反应中[13]，导致其消耗量曲线总体呈下降趋势，而还原糖的消耗量也大于因加热导致其产生的量。

图5 不同足火温度对成品还原糖含量的影响

2.1.3 不同毛火温度对成品还原糖含量的影响。由图6可知，改变毛火温度，最终成品白茶经过足火焙火后，其还原糖含量呈现先下降后上升的趋势。毛火阶段，白茶也经历了美拉德反应，70℃温度条件下，其因美拉德反应消耗了还原糖，导致经历后期相同足火条件后，成品茶还原糖含量的下降。但毛火超过70℃时，高温导致白茶本身糖类物质分解产生更多还原糖，其产生量超过还原糖参与美拉德反应的消耗量。

图6 不同毛火温度对成品还原糖含量的影响

2.2 不同加工工艺对成品茶游离氨基酸的影响

2.2.1 不同足火时间成品茶游离氨基酸含量的影响。游离氨基酸是美拉德反应的一种基础物质。由图7可知，足火4h后其氨基酸含量较未经足火茶氨基酸量下降，这是由于氨基酸参与美拉德反应的结果。但这种改变差异不显著（P＞0.05) 。4h后，随着足火时间进一步延长，游离氨基酸量略有上升，但差异也不显著（P＞0.05)。这是由于茶叶在加工过程中，本身也会因为高温产生部分游离氨基酸[14]，而其也是茶叶烘焙成品茶中风味物质之一。说明经过高温足火后，成品茶会产生更多的风味氨基酸。

图7 不同足火时间对成品茶游离氨基酸含量的影响

2.2.2 不同足火温度对成品茶游离氨基酸含量的影响。由图8可知，足火温度在60℃-90℃之间时，游离氨基酸含量基本不变，到90℃足火时，游离氨基酸含量有显著上升（P＜0.05）。说明这个温度下，高温导致游离氨基酸生成量较多，可以抵消因美拉德反应而消耗的量。游离氨基酸是成品茶的一种风味成份，适当的焙火温度有利于成品茶该成份的增加。但在100℃足火时，由于过强的美拉德反应导致游离氨基酸的消耗量增多，导致成品茶该成份下降，但比前几个温度点差异不显著（P＞0.05）。说明高温加热导致生成的游离氨基酸较多，基本上可以抵消因美拉德反应消耗的量。

图8 不同足火温度对成品茶游离氨基酸含量的影响

2.2.3 不同毛火温度对成品茶游离氨基酸含量的影响。不同毛火温度对成品茶游离氨基酸含量的影响见图9。由图可知，在相同的足火温度下，不同的毛火温度可以显著改变成品白茶游离氨基酸含量。当毛火温度达70℃后，成品白茶游离氨基酸量随毛火温度上升而显著下降（P＜0.05），说明过高的毛火温度会导致因参与美拉德反应，过多的游离氨基酸被消耗，这种过高的毛火加工温度也会因损失过多游离氨基酸而导致成品茶风味的改变。

图9 不同毛火温度对成品茶游离氨基酸含量的影响

2.3 不同加工工艺对成品茶5-羟甲基糠醛（5-HMF）的影响

2.3.1 不同足火时间对成品茶5-HMF含量的影响。不同足火时间影响成品白茶5-HMF的变化趋势如图10所示。5-HMF是茶叶中一种主要的苦味成分[15]，它可直接影响成品茶的口感。同时，它也是美拉德反应的一种中间产物，并可经过氧化、脱水、环化、重排、缩合等一系列反应，生成棕褐色的色素类物质，也就是美拉德反应的最终产物——类黑精。因此，监测白茶成品5-HMF含量水平，可推测出加工过程美拉德反应阶段，并可通过其含量高低，预知其对成品茶苦味的影响程度。由图可知，足火时间4h之前，随着足火时间的延长，5-HMF含量降低，说明延长高温烘焙时间，导致美拉德反应延长，这样会有更多中间产物5-HMF产生转化成终产物，从而导致其含量的降低，并由此可推测成品茶苦味成份的减少。而4 h足火时间后，延长的足火时间可导致过多的美拉德反应，从而引起成品茶苦味成分5-HMF的含量进一步显著提高（P＜0.05）。

图10 不同足火时间对成品茶5-HMF含量的影响

2.3.2 不同足火温度对成品茶5-HMF含量的影响。由图11可知，足火温度在60-90℃的温度范围内，美拉德中间产物5-HMF随温度提高略有下降，但差异不显著（P＞0.05）。说明在此温度范围内，虽然随温度升高，美拉德反应会加剧，但产生的5-HMF中间产物会随温度升高而不断转化成终产物。但在足火100℃时，因过度产生的美拉德反应，导致其中间产物出现显著的提高（P＜0.05），因5-HMF是成品茶主要的苦味成分，过高的足火温度会带来过于强烈的美拉德反应，这也将导致成品茶的苦味口感的增加。

图11 不同足火温度对成品茶5-HMF含量的影响

2.3.3 不同毛火温度对成品茶5-HMF含量的影响。不同毛火温度对成品茶5-HMF的影响如图12所示。由图可知，在50-90℃的毛火温度范围内，其成品茶5-HMF均无显著差异（P＞0.05）。说明，在毛火阶段，产生的美拉德中间产物5-HMF对成品茶影响不大，这些中间产物，可在足火的烘焙阶段继续产生转化成终产物。

图12 不同毛火温度对成品茶5-HMF含量的影响

2.4 不同加工工艺对成品茶美拉德反应中间产物特异吸收峰的影响

2.4.1 不同足火时间对成品茶美拉德反应中间产物特异吸收峰的影响。美拉德反应的中间产物如5-HMF一般没有颜色或者颜色较浅，有学者称它们为无颜色中级产物（Uncolored intermediate products,UIPs），一般利用294nm紫外吸收（A 294nm）可表征这些中间产物的含量[16]。而这些产物有些具有化学活性，会进一步参与到美拉德反应的高级阶段中。不同足火时间对美拉德反应特异吸收峰含量的影响如图13。由图可知，其总体变化趋势类似于5-HMF，足火4h时，中间产物含量最低，但在足火6 h后，特异性中间产物显著提高，也意味着过长的足火时间带来过多的美拉德反应的发生。

图13 不同足火时间对成品美拉德反应中间产物特异吸收峰的影响

2.4.2 不同足火温度对成品茶美拉德反应中间产物特异吸收峰的影响。不同足火温度对美拉德反应中间产物特异吸收峰影响见图14，由图可知，在60℃-90℃足火温度范围内，中间产物产生对成品影响不大（P＞0.05），但过高的足火温度（100℃）会引起过强的美拉德反应，从而导致成品中间特异性产物的显著提高（P＜0.05）。

图14 不同足火温度对成品美拉德反应中间产物特异吸收峰的影响

2.4.3 不同毛火温度对成品茶美拉德反应中间产物特异吸收峰的影响。不同毛火温度对成品茶中间产物特异吸收峰影响如图15所示。在50℃-80℃的毛火范围内，对其成品茶中间产物影响不显著（P＞0.05）。

图15 不同毛火温度对成品美拉德反应中间产物特异吸收峰的影响

3 结论

白茶加工工艺中不同条件（足火时间、足火温度和毛火温度）会对茶烘焙过程中美拉德反应状况产生影响，进而影响成品茶的质量。美拉德反应会消耗白茶中还原糖和游离氨基酸，但在热风烘焙过程中，也会导致该两种成分的生成。不同加工条件对美拉德反应中间产物5-羟甲基糠醛及中间产物294nm特异吸收峰影响规律基本一致，相对而言，毛火温度对成品茶中间产物影响不大，而足火温度的加大和足火时间的延长会加剧美拉德反应，从而提高热加工过程中间产物生成，但中间产物因存在转化或降解，因此可以寻找适宜的条件（如足火温度90℃内，及足火时间4h内）以减少中间产物对成品茶感官的影响。由此可见，通过研究白茶焙火过程中美拉德反应参数变化情况，有利于探索基于白茶感官的最优焙火工艺。