紅條茶加工過程中茶黃素組分的動態(tài)變化

龔志華,劉昆言,劉林峰,向 奕,豐金玉

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紅條茶加工過程中茶黃素組分的動態(tài)變化

龔志華1,2,劉昆言1,劉林峰1,向 奕1,豐金玉1

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝園林學(xué)院,湖南 長沙 410128;2.茶學(xué)教育部重點(diǎn)實驗室,湖南 長沙 410128)

以適制紅茶茶樹品種政和大白茶春季一芽二葉新梢為原料,通過分析其紅條茶加工中多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)酶活性及其比值,探討兒茶素組分與茶黃素組分動態(tài)變化.結(jié)果表明,萎凋期間,PPO、POD酶活性在萎凋末期達(dá)到最大值,兒茶素總量小幅下降,茶黃素組分TF小幅上升,PPO/POD比值從0.78下降到0.33;揉捻階段,兒茶素組分含量下降加快,ECG、GCG、EC下降幅度較大,茶黃素組分快速上升,且TFDG增幅最大, PPO/POD比值降至0.28;發(fā)酵期間,兒茶素組分含量下降較揉捻時慢,茶黃素組分及總量在發(fā)酵4 h時達(dá)到最大值, PPO/POD比值在發(fā)酵3 h時下降至最小值0.27,此后上升;干燥階段,兒茶素組分含量略減, 其中EGCG降幅最大,茶黃素組分下降,其總量降至干重的0.47%,PPO/POD比值上升至0.47.認(rèn)為紅條茶加工中兒茶素組分與茶黃素組分動態(tài)變化是PPO、POD酶活性及其比值驅(qū)動的結(jié)果,且可根據(jù)PPO/POD比值確定各工藝適度的標(biāo)準(zhǔn).

茶葉加工;紅茶;兒茶素組分;茶黃素組分;多酚氧化酶;過氧化物酶

多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)是紅茶加工中影響紅茶色、香、味形成的兩種關(guān)鍵酶[1-2],PPO主要影響茶黃素的酶促合成,POD主要影響茶黃素的酶促過氧化[3],兒茶素類物質(zhì)在PPO、POD催化下氧化成鄰醌,隨后進(jìn)一步轉(zhuǎn)化形成紅茶品質(zhì)成分茶黃素類(TFS)和茶紅素類(TRS)[4].目前一致認(rèn)為茶黃素(TF)、茶黃素-3-沒食子酸(TF-3-G)、茶黃素-3'-沒食子酸酯(TF-3'-G)和茶黃素雙沒食子酸酯(TFDG)是28種TFS中最主要的4種的茶黃素[5].苗愛清[6]、王貴芳[7]、游小妹[8]的研究顯示,萎凋工序中,各種兒茶素組分都有一定程度的減少,從揉捻到干燥階段各組分都大幅下降.Matsuo Y[9]、Takeo T[10]研究表明,萎凋期間TF微量產(chǎn)生,揉捻到發(fā)酵前期TFS開始大量生成,發(fā)酵后期TFS呈下降趨勢,干燥過程中,TFS下降至鮮葉干重的0.15%.竹尾忠一等[11,12]研究顯示, PPO、POD在紅茶加工中,鮮葉到揉捻初期酶活性逐漸增加達(dá)到最大值,之后酶活性不斷下降.可見,相關(guān)研究主要集中紅茶加工中兒茶素、茶黃素以及PPO、POD酶活性的動態(tài)變化,而鮮見兒茶素組分、茶黃素組分動態(tài)變化與其轉(zhuǎn)化動力PPO、POD酶活性及其比值的關(guān)聯(lián)研究.本研究以適制紅茶茶樹品種政和大白茶春季一芽二葉新梢為原料,通過分析其紅條茶加工中PPO、POD酶活性及其比值,探討兒茶素組分與茶黃素組分動態(tài)變化的機(jī)理,以期為加工高茶黃素紅茶提供參考.

1　材料與方法

1.1材料與試劑

1.1.1材料

茶鮮葉為茶樹品種政和大白茶春季一芽二葉新梢,選自湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)長安教學(xué)實習(xí)基地.

1.1.2試劑

乙腈(色譜純)、N,N-二甲基酰胺(色譜純)、甲醇(色譜純)、冰醋酸(色譜純)、Buffer緩沖液.

1.2主要儀器設(shè)備

LC-2010AHT高效液相色譜、SB-3200DTD超聲波清洗機(jī)、WH-3微型旋渦混合儀、HH.W21-600A數(shù)顯式電熱恒溫水浴鍋、GZ-250-HSH恒溫恒濕箱、DHG.9246A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、6CR-40茶葉揉捻機(jī)、UPT-IV-10超純水系統(tǒng).

1.3方法

1.3.1茶樣制取

采摘政和大白茶春季一芽二葉新梢,薄層攤放于23℃～26℃(空調(diào)控制)下萎凋14 h左右,分別在萎凋0 h、3.5 h、7 h、10.5 h、14 h時取樣1次(分別編號W1、W2、W3、W4、W5);萎凋葉在揉捻機(jī)上按"輕-重-輕"方式揉捻60 min,分別揉捻20 min、40min、60min時取樣1次(分別編號R1、R2、R3);揉捻葉攤放于竹盤,用濕潤的紗布蓋住,在28℃、90%相對濕度條件的恒溫恒濕箱條件下發(fā)酵,并分別在發(fā)酵1 h、3 h、4 h、5 h時取樣1次(分別編號F1、F2、F3、F4);發(fā)酵葉置于恒溫干燥箱中于125℃下毛火烘0.25 h,至6成干,取樣1次(編號G1),攤涼,再在70℃下烘至足干,分別在足干1 h、1.75 h時取樣1次(分別編號G2、G3).

取樣后,各樣品迅速用錫箔紙包裹并標(biāo)號,置于液氮罐中進(jìn)行低溫處理1～2 min,取出,通過冷凍干燥機(jī)脫水成干燥樣,放-40℃低溫冰箱中,備用.

1.3.2測定方法

兒茶素組分的檢測參照李自勇方法[13]進(jìn)行,茶黃素組分的檢測參照李大祥方法[14]進(jìn)行, PPO、POD酶活性檢測參照王偉偉方法[15]進(jìn)行.

2　結(jié)果與分析

2.1萎凋期間兒茶素組分、茶黃素組分、PPO與POD酶活性及其比值的動態(tài)變化

表1表明,萎凋期間兒茶素組分及總量小幅下降,相對于鮮葉兒茶素總量下降了13.29%,其中EGC下降最快,降幅達(dá)到22.97%;茶黃素組分僅TF小幅上升,含量占干重的0.02%,其他茶黃素組分沒有生成;PPO酶活性從1.80 0.1△OD.g-1.min-1增長到2.60 (0.1△OD.g-1.min-1); POD酶活性逐步增強(qiáng),特別是萎凋末期,達(dá)到鮮葉時期的3.45倍,活性增長到8.01 (0.1△OD.g-1.min-1);PPO/POD比值不斷下降,從0.78下降到0.32.

表1　萎凋期間兒茶素組分、茶黃素組分、PPO與POD酶活性及其比值的動態(tài)變化Table 1 Dynamic change in catechins,theaflavins component, PPO and POD activity and the ratio in the withering process

2.2揉捻過程兒茶素組分、茶黃素組分、PPO與POD酶活性及其比值的動態(tài)變化

表2顯示,萎凋葉一經(jīng)揉捻,細(xì)胞破損,兒茶素大量溢出,并與氧化酶發(fā)生酶促反應(yīng),下降趨勢明顯加快,至揉捻結(jié)束時總量降幅達(dá)到32.72%,其中ECG、GCG、EC三種兒茶素組分降幅最大;茶黃素組分及總量快速上升,其中TFDG增幅最大,達(dá)干重的0.12%,并占茶黃素組分總量的44.44%.PPO、POD酶活性迅速下降,其中PPO酶活性相對于萎凋結(jié)束時降幅達(dá)27.69%;POD酶活性降至6.71 (0.1△OD.g-1.min-1),相當(dāng)于萎凋結(jié)束時的83.77%;PPO/POD比值降至0.28.

表2　揉捻期間兒茶素組分、茶黃素組分、PPO與POD酶活性及其比值的動態(tài)變化Table 2 Dynamic change in catechins,theaflavins component, PPO and POD activity and the ratio in the rolling process

表3　發(fā)酵期間兒茶素組分、茶黃素組分、PPO與POD酶活性及其比值動態(tài)變化Table 3 Dynamic change in catechins,theaflavins component, PPO and POD activity and the ratio in the fermenting process

2.3 發(fā)酵階段兒茶素組分、茶黃素組分、PPO與POD酶活性及其比值的動態(tài)變化

由表3可知,發(fā)酵期間兒茶素總量相對鮮葉時下降75.06%,其中EGCG下降幅度達(dá)72.54%,但兒茶素組分降速相對于揉捻階段減慢.發(fā)酵中期以前,PPO對茶黃素形成的酶促作用大于POD對茶黃素的酶促過氧化作用,其中TFDG增速最快,茶黃素總量在發(fā)酵4 h時達(dá)到最高,是揉捻結(jié)束時的2.41倍,4 h后,茶黃素各組分及總量逐漸下降.發(fā)酵階段,由于PPO催化氧化鄰苯二酚、兒茶素等形成鄰醌,鄰醌等物質(zhì)反過來又抑制PPO的活性,使得PPO活性出現(xiàn)明顯下降;POD酶活性在發(fā)酵階段繼續(xù)降低,相對揉捻末期下降51.56%;從發(fā)酵開始到3 h,PPO/POD比值逐漸下降至最小(0.27),此后開始持續(xù)上升,發(fā)酵末期比值上升至0.33.

2.4干燥期間兒茶素組分、茶黃素組分、PPO與POD酶活性及其比值的動態(tài)變化

表4表明,干燥期間兒茶素組分含量略減,其中EGCG含量降幅最大,達(dá)62.75%;干燥后茶黃素總量相對發(fā)酵5 h時減少21.67%,含量為毛茶干重的0.47%, 而TFDG含量占茶黃素總量的55.32%.干燥后,PPO酶活性下降到0.32 (0.1△OD.g-1.min-1),降幅達(dá)50.77%;而POD酶活性由于受高溫影響,從發(fā)酵完成后的3.25 (0.1△OD.g-1.min-1)降至干燥結(jié)束后的0.68 (0.1△OD.g-1.min-1);而PPO/POD比值則從干燥0.25 h時的0.39增大至干燥結(jié)束后的0.47.

表4　干燥期間兒茶素組分、茶黃素組分、PPO與POD酶活性及其比值的動態(tài)變化Table 4 Dynamic change in catechins,theaflavins component, PPO and POD activity and the ratio in the drying process

3　結(jié)論與討論

紅條茶加工中,萎凋期間六種兒茶素組分出現(xiàn)小幅下降,這是由于兒茶素類主要存在于液泡中,PPO、POD對兒茶素類酶促氧化受限,小部分則由于鮮葉采摘時細(xì)胞破損而溢出的兒茶素組分被轉(zhuǎn)化成鄰醌,鄰醌轉(zhuǎn)化形成微量茶黃素組分TF,占干重的0.02%,其原因是,四種兒茶素的氧化電位EC>ECG>EGCG>EGC, EC 的氧化電位最高,易提供電子,而 EGC 氧化電位最低,易接受電子,因此兩者被氧化形成的醌類物質(zhì)易結(jié)合形成 TF[16];PPO、POD酶活性在萎凋末期達(dá)到最大,此過程中PPO/POD比值持續(xù)下降,從萎凋初的0.78下降到萎凋末期的0.33.因此,可通過控制萎凋時間和萎凋溫度、濕度,并根據(jù)萎凋中2種酶的PPO/ POD比值情況,確定紅條茶加工中萎凋適度的標(biāo)準(zhǔn).

揉捻發(fā)酵階段,細(xì)胞破損,兒茶素大量溢出,兒茶素各組分含量從揉捻初到發(fā)酵末期大幅下降,其中EC、ECG、GCG三種兒茶素組分降幅最大,發(fā)酵葉中兒茶素總量相對于揉捻葉下降50.08%;同時,茶黃素組分及總量從揉捻到發(fā)酵初期快速上升,發(fā)酵4 h時茶黃素總量達(dá)到最大值,說明EC、ECG、GCG三種兒茶素是形成茶黃素的主要兒茶素,但4 h后,茶黃素總量開始下降,這是因為茶黃素積累到一定量以后,在一定程度上抑制了PPO酶活性,并在POD酶促過氧化作用下,茶黃素總量逐漸下降.從PPO/POD比值來看,揉捻初期至發(fā)酵中后期PPO/POD比值持續(xù)下降,降幅不斷減小,到發(fā)酵3 h時降至最小值0.27,隨發(fā)酵時間比值逐漸增加.

顯然,從研究結(jié)果看,可認(rèn)為紅條茶加工中兒茶素組分與茶黃素組分動態(tài)變化不僅是PPO、POD酶活性及其比值驅(qū)動的結(jié)果,而且可根據(jù)PPO/POD比值確定萎凋、揉捻、發(fā)酵、干燥各工藝適度的標(biāo)準(zhǔn).同時,為提高紅條茶茶黃素的含量,可在其加工中,通過調(diào)控加工工藝技術(shù)參數(shù),延遲PPO/POD比值達(dá)到最小,從而有效提高紅條茶中茶黃素的含量.

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The Dynamic Mechanism of Theaflavin Components in Black tea Processing

GONG Zhi-hua1,2,LIU Kun-yan1,LIU Lin-Feng1,XIANG Yi1,FENG Jin-yu1
(1. College of Horticulture and Landscape, Hunan Agriculture University, Changsha 410128, China; 2. Key Lab of Tea Science of Ministry of Education, Changsha 410128, China)

By using one bud two leaves spring leaves of Political and white tea which was suitable for Black tea processing as material, the enzyme activity and its ratio of PPO and POD during processing of black tea were analy to discusses the catechins components and theaflavin components dynamic mechanism. The results indicated that in withering process PPO and POD enzyme activity reach to the maximum in the withering stage ,after the continued decline, catechins decreased slightly, theaflavins component TF to rise slightly, PPO/POD ratio decreased from 0.78 to 0.33;In rolling process, catechin content decreased faster, ECG, GCG, EC decreased greatly, theaflavin components rapid rise, the biggest and the growth of TFDG, the ratio of PPO/POD to 0.28;In fermenting process, catechin composition content decreased with rolling period slow, theaflavin components and the total fermentation in the 4 h reached a maximum value, then started to decline, the ratio of PPO/POD in the fermentation of 3 h down to a minimum of 0.27, then began to rise; In drying process, catechin content slightly reduced, which EGCG the largest decline, theaflavins composition decreased, its total to 0.47% dry weight, PPO/POD ratio increased to 0.47.From the results of this study shows, can be considered in the processing of black tea theaflavins catechin components and component variation is PPO and POD enzyme activity and its ratio of driven results,and can determine the withering, rolling, fermenting, drying process appropriate standards according to the ratio of PPO/POD.

Tea processing, Black tea, Catechins components, Theaflavins components, Polyphenol oxidase, Peroxidase

ST272.5

A

1009-525X(2016)02-19-23

2016-01-29

湖南省教育廳科學(xué)研究重點(diǎn)項目(13A034)

龔志華(1969-),女,湖南桃源人,在讀博士研究生,主要從事茶樹生理與品質(zhì)化學(xué)研究.