米茶茶湯呈色的動(dòng)力學(xué)研究

李莎莎，沈 碩，熊善柏，趙思明*

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070)

米茶茶湯呈色的動(dòng)力學(xué)研究

李莎莎，沈 碩，熊善柏，趙思明*

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430070)

以碎米為原料，經(jīng)浸潤(rùn)、焙炒制得米茶。制作過(guò)程中會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)和焦糖化反應(yīng)，生成色素物質(zhì)，使米茶沖泡時(shí)其茶湯具有一定的色彩。用Lab表色法研究米茶在浸泡過(guò)程中，米茶制備工藝及茶湯浸泡時(shí)間對(duì)茶湯色彩特征的影響。結(jié)果表明：隨浸泡時(shí)間延長(zhǎng)，茶湯色彩由黃紅色逐漸轉(zhuǎn)向以黃色為主的較純色彩，茶湯透明度下降。米茶茶湯的色彩形成符合指數(shù)模型。浸潤(rùn)工藝對(duì)茶湯色彩有影響，以料液比1:20(m/V)浸潤(rùn)10min后的大米制作的米茶，茶湯呈色快速，透明度較好，有利于增強(qiáng)黃色和色彩純度，且色彩穩(wěn)定性較好。

米茶；茶湯；色彩；動(dòng)力學(xué)

碎米是大米加工的副產(chǎn)品，含有約80%的生理價(jià)值較高的米谷蛋白[1]，以及較多B族維生素、鈣、磷等礦物質(zhì)。目前，碎米主要用作飼料原料、制糖等行業(yè)，碎米蛋白等營(yíng)養(yǎng)成分未得到充分利用。

米茶是湖北等地的一種傳統(tǒng)民間食品，有助于降低血壓，提高機(jī)體免疫力，改善不良的皮膚癥狀和防暑降溫[2]。傳統(tǒng)米茶具有易產(chǎn)生沉淀，湯色易變暗，攜帶不方便等問(wèn)題。方便米茶以碎米為原料，經(jīng)焙炒、調(diào)配等工序制得袋泡米茶[3]，具有食用方便，營(yíng)養(yǎng)豐富等特點(diǎn)。

茶湯的色彩是茶飲料的重要品質(zhì)，與原料的特性及茶的制作工藝有關(guān)[4-6]，實(shí)現(xiàn)茶湯色澤定量化測(cè)定一直是茶工作者的努力方向[7-8]，目前對(duì)米茶茶湯的色彩的研究還較少。本實(shí)驗(yàn)采用方便米茶的生產(chǎn)工藝制作米茶[3]，研究米茶沖泡過(guò)程中茶湯的色彩變化、加工工藝對(duì)茶湯色彩影響，旨在為研究碎米的利用和米茶品質(zhì)控制提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

碎米，由湖北福娃集團(tuán)有限公司提供。采用文獻(xiàn)[9-10]的方法測(cè)定碎米的蛋白質(zhì)、多糖、脂肪等成分，其含量分別約為8%、80%、0.6%。

1.2 儀器與設(shè)備

DHG-9240A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；KD-2BJ 全自動(dòng)包裝機(jī) 天津科達(dá)包裝設(shè)備有限公司；UltrascanXE色度測(cè)定儀 美國(guó)Hunter Lab公司。

1.3 方法

1.3.1 米茶的制作工藝

采用文獻(xiàn)[3]的方法制作米茶，浸潤(rùn)工藝中大米與水的料液比為1:20、1:10、3:20，各自都浸潤(rùn)5、10、15min。

1.3.2 茶湯色度的測(cè)定

稱取1g米茶，加入50mL沸水，在浸泡4min開(kāi)始取樣，此后每隔1min取一次樣，依次取10個(gè)浸泡時(shí)間梯度(4～13min)，取樣后倒入試管中靜置，冷卻至室溫后采用色度儀進(jìn)行色度的測(cè)定。在浸泡的過(guò)程中，測(cè)定浸泡時(shí)間對(duì)米茶色彩的影響，以蒸餾水作空白，每組做3次平行。采用Lab表色系[11-12]，色度特征用明度(L*)、紅度(a*)、黃度(b*)、彩度(c*)表示。L*反映了試樣的透明度，L*值越大說(shuō)明茶湯的透明度越高；a*反映了茶湯的紅綠度，a*＞0表示呈色為紅色，a*＜0表示呈色為綠色，且a*絕對(duì)值越大表示顏色越接近純紅(綠)色；b*反映了茶湯的黃藍(lán)度，b*＞0表示呈色為黃色，b*＜0表示呈色為藍(lán)色，b*值絕對(duì)值越大表示顏色越接近純黃(藍(lán))色；c*表示茶湯的彩度，c*值越大表明茶湯色彩越純。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)做3個(gè)平行，采用 SAS 8.1軟件和Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 浸泡過(guò)程茶湯的色彩變化

在米茶的焙炒過(guò)程中，大米淀粉中的羰基會(huì)發(fā)生焦糖化反應(yīng)，生成黑褐色的色素物質(zhì)[16]。同時(shí)，高溫導(dǎo)致淀粉和蛋白質(zhì)降解，產(chǎn)生還原糖和氨基酸，在一定水存在的條件下，可發(fā)生美拉德反應(yīng)，生成復(fù)雜的類黑素物質(zhì)，主要呈金黃色或深褐色[17]。由此可見(jiàn)，茶湯中的色素物質(zhì)主要來(lái)源于美拉德反應(yīng)和焦糖化反應(yīng)，并在浸泡過(guò)程中影響著茶湯的明度、紅度、黃度。

2.1.1 茶湯的明度變化

圖1 浸泡時(shí)間對(duì)米茶浸泡過(guò)程中茶湯明度的影響Fig.1 Effect of rice soaking duration on L＊ value during infusion of rice tea

由圖1可知，浸泡過(guò)程中L*值隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，浸泡7min后明度變化逐漸平緩，這是由于在浸泡的過(guò)程中，米茶中的色素物質(zhì)及小分子物質(zhì)的浸出，使茶湯中溶出物質(zhì)增多[14-15]，L*值變小。浸泡7min后物質(zhì)的溶出達(dá)到平衡，明度變化平緩。浸潤(rùn)15min的條件下，茶湯的明度最小，其次依次為10min和5min的，這是由于較長(zhǎng)時(shí)間的浸潤(rùn)導(dǎo)致米粒結(jié)構(gòu)更加松散，小分子物質(zhì)溶出量較多，因此明度最小。

2.1.2 茶湯的紅度變化

圖2 浸泡時(shí)間對(duì)米茶浸泡過(guò)程中茶湯紅度的影響Fig.2 Effect of rice soaking duration on a＊ value during infusion of rice tea

由圖2可知，a*＞0，茶湯紅綠度以紅色為主，且隨浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，茶湯a*逐漸下降。隨浸潤(rùn)加水量的增大，a*下降幅度增大。沸水沖泡時(shí)由于紅色著色物質(zhì)在高溫和水的環(huán)境下，可降解生成其他物質(zhì)[18]，導(dǎo)致茶湯中a*降低。同時(shí)，在室溫放置條件下，茶湯的溫度逐漸降低，色素物質(zhì)的溶出速率減小[19]，最終使a*變化趨于平緩。

2.1.3 茶湯的黃度變化

圖3 浸泡時(shí)間對(duì)米茶浸泡過(guò)程中茶湯黃度的影響Fig.3 Effect of rice soaking duration on b＊ value during infusion of rice tea

由圖3可知，b*＞0，且遠(yuǎn)大于a*值，表明茶湯的顏色以黃色為主，略帶紅色。這是由于美拉德反應(yīng)生成黃色發(fā)色團(tuán)所需熱量要比紅色發(fā)色團(tuán)少，黃色發(fā)色團(tuán)更易生成[18]。隨浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，茶湯黃度呈上升趨勢(shì)。大米浸潤(rùn)5min后制得的米茶，其茶湯黃度最低，以料液比3:20浸潤(rùn)15min制作的米茶茶湯黃度最高。在加水量較高的條件下長(zhǎng)時(shí)間浸潤(rùn)大米，可使還原糖含量升高，利于發(fā)生美拉德反應(yīng)生成色素物質(zhì)[20]，使茶湯黃度較高。

2.1.4 茶湯的彩度變化

圖4 浸泡時(shí)間對(duì)米茶浸泡過(guò)程中茶湯彩度的影響Fig.4 Effect of rice soaking duration on c＊ value during infusion of rice tea

由圖4可知，浸泡過(guò)程中茶湯彩度隨時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸上升，變化趨勢(shì)與黃度相似，這是因?yàn)辄S色發(fā)色團(tuán)是茶湯中的主要色素物質(zhì)。

2.2 茶湯色度的數(shù)學(xué)模型

根據(jù)米茶浸泡過(guò)程茶湯色彩的變化趨勢(shì)，采用指數(shù)模型式(1)研究茶湯色彩數(shù)學(xué)模型。

表1 不同浸潤(rùn)條件下茶湯明度、紅度、黃度和彩度的ae值和k值Table 1 ae and k values of lightness, redness, yellowness and chroma of rice tea prepared under different soaking conditions

式中：y為色度；k為速度常數(shù)/(min-1)，反映了茶湯的呈色速度和色彩穩(wěn)定性；t為浸泡時(shí)間/min；ae為平衡值，反映了浸泡終點(diǎn)(浸泡很長(zhǎng)時(shí)間)茶湯的色彩特征，是色彩特征的極限值；b為色度初始值與ae差值。

采用最小二乘法進(jìn)行參數(shù)擬和，得到色度參數(shù)的ae值、k值以及b值，見(jiàn)表1。

由表1可知，隨大米浸潤(rùn)時(shí)間的延長(zhǎng)，明度的ae逐漸下降，k值逐漸上升；隨加水量增大，明度ae值和k值下降。因此，較少的加水量和適宜的浸潤(rùn)時(shí)間，有利于改善茶湯的透明度[21]，且明度的穩(wěn)定性較好。

k值隨浸潤(rùn)時(shí)間呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)；隨加水量增大，ae值下降，而料液比1:20的k值略小于料液比1:10的，兩者的k值較料液比3:20的大很多。因此，較少的加水量和較短的浸潤(rùn)時(shí)間，有利于增強(qiáng)茶湯紅色。這是由于較少加水量和較短的浸潤(rùn)時(shí)間對(duì)焦糖化反應(yīng)影響較小，而焦糖化反應(yīng)生成的色素物質(zhì)以紅色著色物質(zhì)為主[22-23]。

茶湯黃度的ae值隨大米浸潤(rùn)時(shí)間的延長(zhǎng)，呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，以料液比1:1 0經(jīng)較短時(shí)間浸潤(rùn)(＜10min)的ae值下降最快，且短時(shí)間浸潤(rùn)的ae值較大；隨大米浸潤(rùn)時(shí)間的延長(zhǎng)，k值呈先上升后下降的趨勢(shì)，在10min時(shí)達(dá)到最大，其中以料液比1:20的k值最大，其次料液比依次為3:20和1:10的。由此可知，適中的加水量和浸潤(rùn)時(shí)間有利于增強(qiáng)茶湯的黃色，因?yàn)樵摋l件下大米結(jié)構(gòu)松散，利于制作米茶時(shí)發(fā)生美拉德反應(yīng)，而過(guò)高加水量易使大米中還原糖、氨基化合物部分溶在水中，造成米茶加工中形成色素的物質(zhì)減少。

茶湯平衡彩度的ae值和速度常數(shù)k值的變化與黃度相似，ae值呈先下降后上升的趨勢(shì)，料液比1:10的ae值下降最明顯，料液比3:20的下降較為緩慢，料液比1:20的ae值幾乎沒(méi)有變化；隨大米浸潤(rùn)時(shí)間的延長(zhǎng)，k值呈先上升后下降的趨勢(shì)，在10min時(shí)都達(dá)到最大值。由于茶湯的色彩取決于黃度，因此茶湯彩度的動(dòng)力學(xué)特征也取決于黃度[24]，適中的加水量和浸潤(rùn)時(shí)間有利于增強(qiáng)茶湯的彩度。

綜上所述，指數(shù)模型能較好的描述米茶浸泡過(guò)程的成色特征，浸潤(rùn)工藝對(duì)米茶成色的平衡參數(shù)和速度常數(shù)均有影響[25-26]。較低加水量和較短時(shí)間的浸潤(rùn)條件下，明度和紅度的平衡極限和速度常數(shù)較大，有利于提高透明度和紅色度，適中的加水量和浸潤(rùn)時(shí)間條件下，黃度和彩度的平衡極限和速度常數(shù)較大，有利于增強(qiáng)黃色和色彩純度，這主要是由于不同加工工藝導(dǎo)致米茶中成分略有變化，導(dǎo)致生成的色素物質(zhì)的發(fā)光團(tuán)略有不同[27]。

3 結(jié) 論

焙炒過(guò)程發(fā)生的美拉德反應(yīng)和焦糖化反應(yīng)使米茶中含有色素物質(zhì)，茶湯表現(xiàn)出以黃色為主、紅色為輔的黃紅色調(diào)的色彩特征，并具有較高透明度。隨浸泡時(shí)間延長(zhǎng)，茶湯透明度和紅色下降，黃色上升，色彩逐漸轉(zhuǎn)向較純的黃色色彩。指數(shù)模型能較好的描述米茶浸泡過(guò)程中茶湯的成色特征。米茶制作中加水量和浸潤(rùn)時(shí)間會(huì)影響米茶茶湯呈色的速度和程度，較低加水量和較短時(shí)間的浸潤(rùn)有利于提高透明度和增強(qiáng)紅色，適中的加水量和浸潤(rùn)時(shí)間有利于增強(qiáng)黃色和及其純度。以料液比1:20浸潤(rùn)10min后的大米制作的米茶，其茶湯呈色快速，透明度較好，黃色濃且純度高，色彩穩(wěn)定性好。

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Coloring Kinetics of Rice Tea Infusion

LI Sha-sha，SHEN Shuo，XIONG Shan-bai，ZHAO Si-ming*
(College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China)

Broken rice was used to make rice tea after soaking and roasting. In the process, the occurrence of Maillard reaction and caramelization could produce pigment materials that make rice tea infusion colorful. The effects of making parameters and infusing time on the color parameters of rice tea: lightness (L*), redness (a*), yellowness (b*) and chroma (c*) were investigated. The results showed that the orange color turned to pure yellowness and tea lightness decreased with prolonged infusing time. The process of color formation followed an exponential model. Furthermore, rice soaking could influence the color of rice tea. Rice tea resulting from 10 min soaking at a material-to-water ratio of 1:20 (m/V) could quickly show stable color with high lightness, yellowness and chroma.

rice tea；infusion；color；kinetics

TS272.5

A

1002-6630(2012)01-0059-05

2011-01-23

湖北省科技廳米粉專用稻良種技術(shù)項(xiàng)目(2009BBB017)

李莎莎(1986—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)。E-mail：lishasha_ok1@126.com

*通信作者：趙思明(1963—)，女，教授，博士，研究方向?yàn)榇蠓肿咏Y(jié)構(gòu)與功能特性。E-mail：zsmjx@mail.hzau.edu.cn