足火熱傳遞方式對工夫紅茶品質(zhì)成分及色澤、滋味的影響

王華杰,滑金杰,江用文,王近近,袁海波

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所,國家茶產(chǎn)業(yè)工程技術(shù)研究中心,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部茶樹生物學(xué)與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江省茶葉加工工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江 杭州 310008）

紅茶是世界上消費(fèi)量最大的茶類,因形美味甘,具有一定的消炎、殺菌、抗癌、養(yǎng)腸護(hù)胃等功能而深受消費(fèi)者喜愛[1-2]。紅茶加工包含萎凋、揉捻、發(fā)酵、干燥等工序,其中干燥是去除水分、生化反應(yīng)失活、品質(zhì)特性形成的關(guān)鍵工序,干燥分毛火和足火,足火是去水足干、便于貯藏、色香味形形成的關(guān)鍵。

現(xiàn)應(yīng)用于茶葉足火的方式主要有鏈板熱風(fēng)足火、箱式熱風(fēng)足火、滾筒炒干足火、六角輝鍋?zhàn)慊稹⒗項(xiàng)l足火、遠(yuǎn)紅外足火、微波足火等[3-4]。根據(jù)熱傳遞方式可將足火方式分為熱對流、熱傳導(dǎo)、熱輻射3 類,其中熱對流,如鏈板熱風(fēng)足火、箱式熱風(fēng)足火等,為傳統(tǒng)方式,通過加熱空氣,連續(xù)流動穿過茶在制品表面,促進(jìn)水分由毛細(xì)孔隙向外擴(kuò)散,進(jìn)而完成干燥,其具有投資少、能耗低、茶葉香高等優(yōu)點(diǎn),但干燥時間長,成分含量損失較多,且溫度分布不均勻,品質(zhì)不穩(wěn)定[5]；熱傳導(dǎo),如理?xiàng)l足火、六角輝鍋?zhàn)慊鸬?通過茶樣與加熱筒壁（鍋壁）的反復(fù)摩擦滾炒,使香氣與滋味提升,然反復(fù)摩擦?xí)?dǎo)致葉色發(fā)黃發(fā)灰[6-7]；熱輻射,如微波足火、遠(yuǎn)紅外足火等,微波足火通過高頻微波震蕩作用,誘導(dǎo)茶葉內(nèi)部分子高速碰撞而產(chǎn)生大量的摩擦熱量迅速提高茶樣溫度,大量的水分子被蒸發(fā),快速固定品質(zhì),達(dá)到干燥目的,但香氣整體不高[8-9],遠(yuǎn)紅外足火以射線形式進(jìn)入葉組織,引起分子共振,并迅速轉(zhuǎn)化為熱能,使葉內(nèi)外均勻受熱,高效節(jié)能、連續(xù)性好[10-11]?，F(xiàn)茶葉干燥中,聯(lián)合干燥技術(shù)也有廣泛應(yīng)用,研究表明聯(lián)合干燥省時,減少能耗,能夠提高茶葉品質(zhì)[12-13]。

現(xiàn)有關(guān)紅茶足火的研究多集中于干燥溫度、時間等工藝參數(shù)對生化成分及感官品質(zhì)的影響[14-17],而足火方式對工夫紅茶品質(zhì)成分、滋味和湯色品質(zhì)的影響研究較少,從熱傳遞方式角度進(jìn)行分析的研究暫無。因此本研究選取了產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用較廣泛的5 種足火方式,并按照熱傳遞原理進(jìn)行分類,以成品茶的沖泡茶湯為對象,進(jìn)行兒茶素組分、茶黃素（theaflavin,TF）組分、總茶黃素（theaflavins,TFs）、黃酮苷組分、氨基酸組分、茶多酚（tea polyphenols,TPs）、茶紅素（thearubigins,TRs）、茶褐素（theabrownines,TBs）、可溶性糖等品質(zhì)成分檢測,同時對茶樣外形和湯色色澤屬性、滋味進(jìn)行客觀檢測,探究熱傳遞方式對工夫紅茶品質(zhì)成分和色澤滋味品質(zhì)的影響,并進(jìn)行偏最小二乘法（partial least squares,PLS）分析,以獲得不同方式對工夫紅茶甜醇、高亮屬性影響的關(guān)鍵物質(zhì),獲得優(yōu)化的紅茶足火傳遞方式,為優(yōu)質(zhì)工夫紅茶標(biāo)準(zhǔn)化和定向化加工提供理論支持及技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

‘翠峰’品種鮮葉原料,嫩度為一芽二葉,開化,采摘日期為2018年4月。

蒽酮、福林-酚試劑、茚三酮 上海麥克林生化科技有限公司；甲酸、乙腈 德國默克公司；兒茶素標(biāo)準(zhǔn)品 美國Sigma公司；電子舌校正診斷液 天津埃文森科技有限公司；碳酸氫鈉 上海滬試化工有限公司；乙酸乙酯、正丁醇、無水乙醇 天津四友精細(xì)化學(xué)品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

6CR-45型揉捻機(jī) 浙江上洋機(jī)械有限公司；JY-6CHZ-7B型茶葉烘焙提香機(jī) 福建佳友機(jī)械有限公司；6CW-6E型微波殺青機(jī) 江蘇農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所；DXCWS-05型茶葉遠(yuǎn)紅外提香機(jī) 宜興市鼎新微波設(shè)備有限公司；6CMG-63A型茶葉滾筒輝鍋機(jī) 浙江新昌縣銀球機(jī)械有限公司；6CMD-6018型名茶多用機(jī) 浙江綠峰機(jī)械有限公司；LGJ-50C型真空冷凍干燥機(jī) 北京四環(huán)科學(xué)儀器廠有限公司；CM-5型臺式分光測色儀、CM-600d型便攜式分光測色儀 柯尼卡美能達(dá)（中國）投資有限公司；a-Astree電子舌系統(tǒng) 法國Alpha MOS公司；Sartorius Quintix224-1CN型分析天平 賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；2469 series高效液相色譜儀美國Waters公司；UV-3600型紫外-可見近紅外分光光度計日本島津公司；DK-S26型電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；JW-B型分液漏斗振蕩器常州市頂新實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 制茶流程及工藝參數(shù)設(shè)置

1）萎凋：控溫控濕萎凋,溫度28 ℃,相對濕度70%,攤?cè)~厚度5 cm,萎凋15.0 h,至含水率62%～64%,進(jìn)行揉捻。

2）揉捻：以空揉20 min→輕揉15 min→重揉10 min→輕揉15 min→重揉10 min→輕揉5 min→解塊進(jìn)行,總計75 min。

3）發(fā)酵：控溫控濕發(fā)酵,溫度28 ℃,相對濕度95%以上,發(fā)酵時間3.0 h。

4）干燥：毛火,110 ℃,葉厚2 cm,烘干約15 min,含水率約27%,攤涼30 min后進(jìn)行足火。設(shè)計不同的足火熱傳遞方式：熱輻射型,如遠(yuǎn)紅外足火（far infrared second-drying,FISD）、微波足火（microwave second-drying,WMSD）；熱對流型,如箱式熱風(fēng)足火（box hot air second-drying,BHSD）；熱傳導(dǎo)型,如理?xiàng)l足火（carding machine second-drying,CMSD）、六角輝鍋?zhàn)慊穑╮otary pot second-drying,RPSD）。參考產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用較廣泛的工藝參數(shù)進(jìn)行使用,具體如下：

FISD：溫度110 ℃,鏈板傳動轉(zhuǎn)速600 r/min,足火時間8 min。WMSD：溫度110 ℃,鏈板傳動轉(zhuǎn)速600 r/min,足火時間5 min。BHSD：溫度100 ℃,樣盤轉(zhuǎn)動頻率7 r/min,足火時間30 min。CMSD：溫度110 ℃,傳動轉(zhuǎn)速1 200 r/min,足火時間20 min。RPSD：溫度150 ℃,轉(zhuǎn)速28 r/min,足火時間10 min。

1.3.2 生化成分測定

以不同熱傳遞方式獲得的紅茶樣為檢測對象,稱取3.0 g茶葉,150 mL沸純水在審評杯里浸提5.0 min,后茶水分離,茶湯冷至室溫待測。

茶多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定采用福林-酚試劑比色法,參考GB/T 8313—2008《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》；游離氨基酸總量測定采用茚三酮比色法,參考GB/T 8314—2002《茶 游離氨基酸總量測定》；氨基酸質(zhì)量濃度測定采用氨基酸自動分析儀法；可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定采用蒽酮比色法；兒茶素、茶黃素質(zhì)量濃度測定采用高效液相色譜法[18-19],茶黃素、茶紅素、茶褐素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定采用系統(tǒng)分析法[20]。

黃酮苷組分的測定參照劉陽等[21]的檢測方法。色譜柱：C18柱（4.6 mm×250 mm,5 μm）；流動相A相：0.15%甲酸水溶液,B相：乙腈。流動相洗脫梯度：0～2 min,6%～17% B；2～22 min,17%～19% B；22～23 min,19%～30%；23～25 min,30% B；25～26 min,30%～6%；26～30 min,6%。流速為1 mL/min,柱溫35 ℃,進(jìn)樣量20 μL,檢測波長360 nm。

1.3.3 茶樣外形、湯色色澤屬性檢測

1）使用便攜式色差儀對樣品的外形色澤進(jìn)行三角測定,獲得成品茶各色差屬性,其中L值代表明亮度；a代表紅綠色度,+代表紅色程度,-代表綠色程度；b代表黃藍(lán)色度,+代表黃色程度,-代表藍(lán)色程度[22]。

2）取1.3.2節(jié)中獲得的茶湯作為待測母液,置于比色皿,在CM-5型臺式分光測色儀進(jìn)行色差測定,獲得茶湯色澤屬性值LL、La、Lb,等。每個樣品重復(fù)測定3 次。

1.3.4 茶樣滋味電子舌檢測

取1.3.2節(jié)中獲得的茶湯作為待測母液,用400 目濾布過濾,冷卻至室溫（25±2）℃后進(jìn)行電子舌數(shù)據(jù)采集,采用王銀誠[23]的電子舌檢測方法,每個茶湯樣品重復(fù)測定7 次,選取后3 次的穩(wěn)定測量數(shù)據(jù)作為統(tǒng)計分析的原始數(shù)據(jù)。

1.3.5 品質(zhì)感官審評

參照GB/T 23776—2018《茶葉感官審評方法》,由5位高級評茶員組成品質(zhì)評定小組,取約50 g茶樣,把盤、評外形,后稱取3 g茶樣,加入150 mL沸水沖泡5 min后進(jìn)行密碼審評,采用評價與百分制打分相結(jié)合的方式評定茶葉品質(zhì),評定外形、香氣、湯色、滋味、葉底,每項(xiàng)100 分,感官總分按式（1）計算。

感官總分＝香氣得分×25%+滋味得分×30%+外形得分×25%+湯色得分×10%+葉底得分×10% （1）

品質(zhì)指數(shù)（10TFRB）按式（2）計算[20]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理

實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次,每次實(shí)驗(yàn)結(jié)果以3 個重復(fù)的平均值表示。SAS 9.4用于分析不同熱傳遞方式下品質(zhì)成分含量間差異的顯著性；Mev-4.9用于不同足火熱傳遞方式下氨基酸組分及總量、可溶性總糖,黃酮苷組分及總量貢獻(xiàn)的比較及據(jù)此對成茶進(jìn)行聚類分析；SIMCA-P13用于對不同熱傳遞方式下對色澤和滋味影響的主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同熱傳遞方式對工夫紅茶品質(zhì)成分含量和感官品質(zhì)的影響

2.1.1 足火熱傳遞方式對茶多酚、兒茶素組分和總量的影響

不同足火熱傳遞方式對茶多酚、兒茶素組分和總量的影響如表1所示。多酚及兒茶素是形成茶葉滋味的重要成分,也是轉(zhuǎn)化形成茶黃素、茶紅素、茶褐素等紅茶品質(zhì)成分的重要底物,顯著性分析可看出不同足火方式下茶多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著（P＜0.05）,以WMSD下質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,達(dá)15.925%,其他4 種方式無顯著差異,即WMSD可最大程度保留茶多酚,與Dong Juane等[9]研究結(jié)果一致。兒茶素組分和總量亦受足火熱傳遞方式影響,表沒食子兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin gallate,EGCG）組分和沒食子兒茶素（gallocatechin gallate,GC）組分以WMSD處理下顯著最高,而RPSD和CMSD處理最有利于兒茶素、表沒食子兒茶素（epigallocatechin,EGC）、表兒茶素（epicatechin,EC）、表兒茶素沒食子酸酯（epicatechin gallate,ECG）、沒食子兒茶素沒食子酸酯（gallocatechin gallate,GCG）等組分的積累,以BHSD和FISD處理最低；整體上簡單兒茶素的保留量顯著高于酯型兒茶素（P＜0.05）,其中總簡單兒茶素（total simple catechins,TSC）含量以RPSD、CMSD顯著最高,FISD處理顯著最低,而總酯型兒茶素（total ester-type catechins,TETC）含量以WMSD處理最高,BHSD處理顯著最低,總兒茶素（total amount catechins,TAC）含量以RPSD、CMSD、WMSD等處理最高,FISD處理顯著最低,TETC/TSC值則以FISD處理顯著最高,其他4 種方式無顯著差異。

足火下多酚和兒茶素含量的變化受足火溫度、時間及受熱方式的共同影響,一方面影響兒茶素組分的氧化、降解等反應(yīng)；另一方面導(dǎo)致細(xì)胞破碎率顯著不同,進(jìn)而影響生化成分的含量和浸出率。不同方式比較,以WMSD方式處理時間最短,故多酚和酯型兒茶素的氧化降解顯著最少,保留量顯著最大,而RPSD和CMSD使得茶樣持續(xù)與高溫鍋壁直接接觸、多次摩擦,復(fù)雜兒茶素類大量氧化降解,同時細(xì)胞破損率較大,進(jìn)而導(dǎo)致簡單兒茶素含量顯著最高。兒茶素是構(gòu)成紅茶滋味濃度和收斂性的關(guān)鍵成分,適當(dāng)?shù)膬翰杷亟M分配比和總量能協(xié)調(diào)茶湯滋味,濃爽且不苦澀,過高則茶湯苦澀味較重,過低則茶湯輕淡無味。

表1 不同足火熱傳遞方式下紅茶樣品的茶多酚、兒茶素組分和總量比較Table 1 Contents of tea polyphenols, and individual and total catechins in black tea under different secondary-drying heat transfer modes

2.1.2 足火熱傳遞方式對茶黃素組分、茶紅素、茶褐素等含量的影響

茶黃素和茶紅素是兒茶素的氧化產(chǎn)物,對紅茶的湯色和滋味品質(zhì)形成具有決定性作用,茶黃素是影響湯色亮度、滋味強(qiáng)度和鮮爽度的重要物質(zhì),茶紅素是湯色紅、滋味收斂的主要貢獻(xiàn)物,而茶褐素則使湯色發(fā)暗,對紅茶品質(zhì)不利[24-25]。

表2 足火熱傳遞方式對紅茶樣品茶黃素組分、茶紅素、茶褐素等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Table 2 Effects of secondary-drying heat transfer modes on contents of theaflavins, thearubigins, and theabrownins in black tea

如表2所示,足火熱傳遞方式對茶黃素-3-沒食子酸酯（theaflavin-3-gallate,TF-3-G）和茶黃素-3,3'-雙沒食子酸酯（theaflavin-3,3'-gallate,TF-D-G）組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)有顯著性影響,而對TF和茶黃素-3'-沒食子酸酯（theaflavin-3'-gallate,TF-3'-G）組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響相對較小,CMSD和RPSD等熱傳導(dǎo)方式處理下的茶黃素組分及總量和茶褐素質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于其他處理,BHSD顯著最低；不同殺青方式茶紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)雖有差異,但未達(dá)到顯著水平；10TFRB以WMSD方式顯著最高,FISD和CMSD方式顯著最低。即熱傳導(dǎo)足火下細(xì)胞破損率較大,有利于茶黃素的浸出,但由于溫度高、時間長導(dǎo)致茶褐素大量轉(zhuǎn)化形成,短時的熱輻射足火有利于茶黃素的保留,箱式熱風(fēng)足火的長時作業(yè)使得茶黃素裂解聚合為茶紅素和茶褐素,但由于其細(xì)胞破損率低,浸出率相對較低,整體以微波足火最優(yōu),可獲得較高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的茶黃素和茶紅素,較低質(zhì)量分?jǐn)?shù)的茶褐素。

2.1.3 足火熱傳遞方式對黃酮苷組分和總量的影響

黃酮苷在紅茶中的含量較低,但其閾值極低,是茶湯澀味的主要貢獻(xiàn)物質(zhì),且對咖啡堿苦味有顯著增強(qiáng)作用[26-29]。足火熱傳遞方式對黃酮苷組分和總量有顯著性影響（圖1）,本研究鑒定出8 種黃酮苷組分,除牡荊素葡萄糖苷（vitexin-glucoside,Vit-Glc）外,其他7 種黃酮苷組分均以RPSD和CMSD等熱傳導(dǎo)足火處理顯著最高（P＜0.05）,WMSD和FISD等熱輻射足火處理次之,BHSD的熱對流足火處理顯著最低,Vit-Glc、Kea-Glc等組分則呈現(xiàn)CMSD（0.262 g/kg）＞FISD（0.258 g/kg）＞W(wǎng)MSD（0.227 g/kg）＞BHSD（0.198 g/kg）＞RPSD（0.111 g/kg）的趨勢,即不同黃酮苷組分的轉(zhuǎn)化機(jī)制不同。通過聚類分析可看出,熱輻射與熱對流下的3 種方式聚為一類,熱傳導(dǎo)下的2 種方式聚為另一類,即與熱傳導(dǎo)相比,熱輻射和熱風(fēng)對流之間差異較小,熱傳導(dǎo)為葉與筒體熱源直接接觸,葉溫高、葉組織破損,結(jié)合態(tài)的黃酮苷水解,游離態(tài)的黃酮苷組分含量高,且較易浸出,整體上茶湯中的黃酮苷組分顯著最高；而熱對流較熱輻射,足火時間過長,導(dǎo)致黃酮苷熱降解,含量相對最低。

圖1 不同足火熱傳遞方式下紅茶樣品中黃酮苷組分和總量的分布熱圖Fig.1 Thermograms of flavonoid glycosides in black tea under different secondary-drying heat transfer modes

2.1.4 足火熱傳遞方式對氨基酸組分及總量和可溶性糖含量的影響

氨基酸是構(gòu)成紅茶鮮爽滋味的重要成分[24,30],亦是紅茶香氣形成的重要底物,在干燥過程中與還原糖發(fā)生縮合反應(yīng)、美拉德反應(yīng),形成揮發(fā)性雜環(huán)類化合物,包括吡嗪、吡啶、吡咯、呋喃等,此外在熱作用下,氨基酸的脫羧、脫氨反應(yīng)會形成吲哚、醇類、醛類等芳香族物質(zhì)[31-32]。5 種足火熱傳遞方式對各氨基酸組分影響顯著（圖2）,以CMSD和RPSD處理下各氨基酸組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著最高（P＜0.05）,BHSD處理下氨基酸損失量最大、保留量最小,FISD次之,主要的氨基酸組分,如茶氨酸（L-theanine,The）、谷氨酸、天冬酰胺（asparagine,Asn）、γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid,GABA）等呈現(xiàn)相同的差異規(guī)律：CMSD＞RPSD＞FISD＞W(wǎng)MSD＞BHSD?？扇苄蕴且嗍遣铚鸫甲涛逗拖銡庑纬傻闹匾A(chǔ)物質(zhì)[33],不同足火方式比較以CMSD和RPSD顯著最高（P＜0.05）,質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在5.05%以上,FISD方式下顯著最低,僅4.74%（數(shù)據(jù)未給出）。

整體上看,熱傳導(dǎo)足火有利于可溶性糖和氨基酸組分的保留和浸出,這與葉破損率大、組分浸出率高相關(guān),同時持續(xù)摩擦,促進(jìn)蛋白質(zhì)和不溶性多糖的水解,進(jìn)而形成最多的氨基酸和可溶性糖,而熱輻射處理時間短且葉細(xì)胞保持較完整,氨基酸組分和可溶性糖的含量適中,而熱對流足火干燥時間過長,導(dǎo)致氨基酸和可溶性糖過度反應(yīng),且葉細(xì)胞破損率低,故含量最低。氨基酸和可溶性糖的保留量過高,則表明足火過程中呈香反應(yīng)進(jìn)行不足,不利于香氣品質(zhì)形成,保留量過低,則會導(dǎo)致茶湯滋味甜醇度、鮮爽度下降,故應(yīng)保持適中的氨基酸和可溶性糖含量。

圖2 不同足火熱傳遞方式下氨基酸組分、總量和可溶性總糖分布熱圖Fig.2 Thermograms of amino acid composition and soluble sugars in black tea under different secondary-drying heat transfer modes

2.1.5 足火熱傳遞方式對感官品質(zhì)的影響

表3 足火熱傳遞方式對工夫紅茶感官品質(zhì)的影響Table 3 Effects of secondary-drying heat transfer modes on sensory quality of black tea

不同熱傳遞足火方式對工夫紅茶感官品質(zhì)影響如表3所示,足火熱傳遞方式對紅茶的湯色、香氣、滋味等內(nèi)質(zhì)影響顯著,對外形和葉底的影響較小。CMSD和RPSD處理下茶湯紅亮,而其他3 種方式下呈橙紅亮,這點(diǎn)與熱傳導(dǎo)下葉細(xì)胞破損率大、成分浸出快相對應(yīng),香氣和滋味均以FISD方式最優(yōu),呈甜香顯、滋味濃爽的品質(zhì),而熱傳導(dǎo)下較高含量的兒茶素、黃酮苷、茶褐素等導(dǎo)致茶湯澀味,滋味不佳,氨基酸和可溶性糖的較高保留,導(dǎo)致香氣品質(zhì)形成不足,整體感官品質(zhì)呈FISD＞W(wǎng)MSD＞BHSD＞RPSD＞CMSD的規(guī)律,即遠(yuǎn)紅外足火方式所制工夫紅茶的感官品質(zhì)最佳。

2.2 足火熱傳遞方式對工夫紅茶客觀評價指標(biāo)的影響

2.2.1 足火熱傳遞方式對茶樣外形和湯色色澤屬性的影響

表4 足火熱傳遞方式對工夫紅茶外形及湯色色澤屬性的影響Table 4 Effects of secondary-drying heat transfer modes on color attributes in black tea and infusion

由表4可知,足火熱傳遞方式對茶樣外形和湯色色澤屬性影響顯著,其中RPSD、CMSD、WMSD等方式處理下的外形亮度L值和黃度b值顯著高于其他2 個處理（P＜0.05）,而外形紅度a值以微波足火最優(yōu),這點(diǎn)與感官審評的外形結(jié)果（表2）較一致。湯色方面,以RPSD、CMSD處理下的湯色紅度La值和黃度Lb值顯著最高,WMSD處理次之,箱式熱風(fēng)足火顯著最低；熱傳導(dǎo)處理茶湯中品質(zhì)成分的浸出較高,光線透過率低,故茶湯透亮度LL值顯著最低,結(jié)合感官審評結(jié)果,熱傳導(dǎo)足火方式可獲得較優(yōu)的紅亮湯色的工夫紅茶。

2.2.2 足火熱傳遞方式對茶湯滋味影響的電子舌分析

本研究用較為先進(jìn)的7 根傳感器電子舌,包含酸（SRS）、甜（SWS）、苦（BRS）、咸（STS）、鮮（UMS）5 個滋味分屬性和2 個綜合屬性（GPS、SPS）。根據(jù)響應(yīng)值信號雷達(dá)圖（圖3）可看出,FISD、WMSD的電子舌響應(yīng)輪廓圖基本一致,CMSD、RPSD的電子舌響應(yīng)輪廓圖大體一致,僅強(qiáng)度存在差異,即通過電子舌對工夫紅茶茶湯的響應(yīng)雷達(dá)圖可以明顯區(qū)分3 類足火方式。通過雷達(dá)圖可得,FISD和WMSD對SRS、GPS響應(yīng)良好,對UMS響應(yīng)強(qiáng)烈,BHSD對SWS、SPS、GPS響應(yīng)最強(qiáng)烈,響應(yīng)值達(dá)到7以上,而CMSD和RPSD對STS、BRS有較強(qiáng)的響應(yīng),響應(yīng)值均高于7,而對SRS、SWS、GPS響應(yīng)較差。即通過電子舌滋味分析,熱輻射和熱對流處理下的工夫紅茶甜味值和鮮味值較高,苦味值較低,綜合屬性較優(yōu),而熱傳導(dǎo)處理低,綜合表現(xiàn)較差,這點(diǎn)與人工感官結(jié)果較一致。

圖3 不同足火熱傳遞方式下工夫紅茶茶湯電子舌傳感器響應(yīng)強(qiáng)度雷達(dá)圖Fig.3 Radar charts of electronic tongue sensor response intensity for black tea infusion under different secondary-drying heat transfer modes

2.3 基于PLS分析不同足火熱傳遞方式下工夫紅茶色澤和滋味的關(guān)鍵差異物

圖4 不同足火熱傳遞方式工夫紅茶湯色的PLS得分圖Fig.4 PLS score plot for black tea infusion color under different secondary-drying heat transfer modes

PLS已廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)分析中,相比于PCA其具有監(jiān)督作用,可得出科學(xué)客觀的分類結(jié)果[34-35]?；诠し蚣t茶茶湯的62 個品質(zhì)成分,以湯色色差值（LL、La、Lb）為因變量,分析影響5 種足火方式所制工夫紅茶湯色屬性的關(guān)鍵差異物。從圖4的PLS得分圖可看出,3 類熱傳遞方式可明顯區(qū)分,其中CMSD、RPSD聚在圖的左側(cè)；FISD、WMSD聚在圖的右上方,BHSD在圖的右下方。參考湯色色差值及感官審評結(jié)果可知,BHSD湯色透亮度不如FISD、WMSD,紅度不及CMSD和RPSD,因此得分相對較低。采用交叉驗(yàn)證法對模型進(jìn)行驗(yàn)證,共篩選出了4 個主成分,模型對自變量擬合指數(shù)R2X（cum）＝0.951,說明4 個主成分解釋95.1%的X變量；對因變量的擬合指數(shù)R2Y（cum）＝0.992,說明4 個主成分解釋99.2%Y變量；模型預(yù)測指Q2（cum）＝0.968,說明模型對不同足火熱傳遞方式所獲成品湯色的預(yù)測能力為96.8%,表明該模型穩(wěn)定可靠。

為進(jìn)一步找出區(qū)別不同足火熱傳遞方式工夫紅茶茶湯的關(guān)鍵變量,由PLS模型的變量投影重要性（variable importance in projection,VIP）圖（圖5）,以VIP值大于1為界限進(jìn)行篩選,可以看出茶黃素、TF-D-G、Arg、Pea、Cit、TF-3-G、咖啡堿（caffeine,CAF）、可溶性糖、EGCG等39 個品質(zhì)成分為差異成分。對差異性成分含量做顯著性分析,發(fā)現(xiàn)熱傳導(dǎo)方式所獲茶湯中茶黃素、TF-D-G、TF-3-G、可溶性糖、Arg、Pea顯著高于其他兩類方式,可作為區(qū)分3 類足火熱傳遞方式工夫紅茶湯的標(biāo)志性品質(zhì)成分。

基于62 個品質(zhì)成分,以外形色差屬性（L、a、b）為因變量,分析影響5 種足火熱傳遞方式所制工夫紅茶外形色澤的關(guān)鍵差異物。熱傳導(dǎo)足火可與另外兩類方式明顯區(qū)分,CMSD、RPSD聚在PLS得分圖（圖6）的右側(cè),BHSD、FISD、WMSD等聚在圖左側(cè)。采用交叉驗(yàn)證法對模型進(jìn)行驗(yàn)證,共篩選出了4 個主成分,模型對自變量擬合指數(shù)R2X（cum）＝0.943,說明4 個主成分解釋94.3%,擬合指數(shù)R2Y（cum）＝0.861,說明4 個主成分解釋86.1%對Y變量；模型預(yù)測指數(shù)Q2（cum）＝0.658,說明模型對不同方式所獲成品外形色澤的預(yù)測能力為65.8%,表明該模型尚可行。

圖5 工夫紅茶湯色PLS模型的VIP條形圖Fig.5 Variable importance in projection (VIP) bar plot of PLS model for black tea infusion color

圖6 不同足火熱傳遞方式工夫紅茶外形色澤的PLS得分圖Fig.6 PLS score plot for black tea color under differentsecondarydrying heat transfer modes

由不同足火熱傳遞方式工夫紅茶外形色澤PLS模型獲得的VIP圖（圖7）顯示,Vit-Glc、天冬酰胺（Asn）、總茶黃素、茶黃素、TF-3'-G、茶紅素、茶褐素、Cit、尿素、谷氨酸、沒食子酸、Gly等16 個品質(zhì)成分為差異成分。對差異性成分含量進(jìn)行顯著性分析,發(fā)現(xiàn)不同方式下茶黃素、TF-3'-G、總茶黃素、茶褐素、Vit-Glc、Cit、Gly等成分存在顯著差異,可作為區(qū)分3 類足火熱傳遞方式工夫紅茶外形色澤的標(biāo)志性品質(zhì)成分。

以電子舌的7 根傳感器響應(yīng)值為因變量,以檢測到的62 種品質(zhì)成分為自變量,分析影響3 種足火熱傳遞方式所制工夫紅茶滋味屬性的關(guān)鍵差異物。由圖8可知,3 類足火熱傳遞所獲茶湯滋味可較好區(qū)分,其中CMSD、RPSD分布在圖的左上方,BHSD在圖的右上方,FISD、WMSD在圖的右下方。采用交叉驗(yàn)證法對模型進(jìn)行驗(yàn)證,共篩選出了4 個主成分,模型對自變量擬合指數(shù)R2X（cum）＝0.950,說明4 個主成分解釋95.0%的X變量；對因變量的擬合指數(shù)R2Y（cum）＝0.955,說明4 個主成分解釋95.5%對Y變量；模型預(yù)測指數(shù)Q2（cum）＝0.838,說明模型對不同方式所獲成品滋味的預(yù)測能力為83.8%,表明該模型穩(wěn)定可靠。

圖8 不同足火熱傳遞方式工夫紅茶滋味的PLS得分圖Fig.8 PLS score plot for black tea infusion taste under different secondary-drying heat transfer modes

由不同足火熱傳遞方式工夫紅茶滋味PLS模型獲得的VIP圖如圖9所示,以VIP值大于1為界限進(jìn)行篩選,可以看出茶黃素、TFDG、茶紅素、茶褐素、尿素、沒食子酸、Que-Glc-Gen、山柰酚-3-O-蕓香糖苷（kaempferol-3-O-rutinoside,Kae-Rut）、EGCG、GCG、CAF、Cit、Gly、Arg等18 個品質(zhì)成分為差異成分。對差異性成分含量做顯著性分析,發(fā)現(xiàn)不同足火熱傳遞方式所獲工夫紅茶TF-D-G、茶褐素、Que-Glu-Ge、Kae-Rut、Arg、Cit、Gly等成分存在顯著差異,可以作為區(qū)分3 種足火熱傳遞方式工夫紅茶茶湯滋味的標(biāo)志性品質(zhì)成分。

圖7 工夫紅茶外形色澤PLS模型的VIP條形圖Fig.7 VIP bar plot of PLS model for black tea color

圖9 工夫紅茶滋味PLS模型的VIP圖Fig.9 VIP Bar plot of PLS model for black tea infusion taste

總體上看,PLS模型可將3 類足火方式所制工夫紅茶從湯色和滋味角度明顯區(qū)分,而外形方面則分為熱傳導(dǎo)、熱輻射和熱對流兩類。通過PLS模型,結(jié)合顯著性分析找到了3 種足火熱傳遞方式所制工夫紅茶在湯色、滋味、外形等感官分屬性上的標(biāo)志性差異化合物：湯色差異成分為茶黃素、TF-D-G、TF-3-G、可溶性糖、Arg、Pea等；外形色澤差異成分為茶黃素、TF-3'-G、總茶黃素、茶褐素、Vit-Glc、Glc、Cit、Gly等；滋味差異成分為茶黃素、TF-D-G、茶褐素、Que-Glc-Gen、Kae-Rut、Arg、Cit、Gly,等。茶黃素是紅茶滋味強(qiáng)度和鮮度的重要成分,也是紅茶湯色“金圈”和“亮”的重要成分,由差異性分析看出茶黃素組分和總量對工夫紅茶湯色、外形色澤、滋味等屬性均有顯著影響,是區(qū)分3 種工夫紅茶足火熱傳遞方式的標(biāo)志性品質(zhì)成分,茶褐素是造成紅茶色澤發(fā)暗、滋味欠醇無收斂的重要因素,差異性分析可以看出茶褐素對工夫紅茶外形色澤和滋味均呈顯著影響,Arg對工夫紅茶湯色和滋味影響顯著,這些差異性化合物可作為后續(xù)定向化加工“甜醇”和“高亮”工夫紅茶的代表性物質(zhì),用于制茶工藝方式及參數(shù)的篩選優(yōu)化,為優(yōu)質(zhì)工夫紅茶的精準(zhǔn)化加工提供數(shù)字化依據(jù)。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)以工夫紅茶為研究對象,設(shè)定熱傳導(dǎo)、熱輻射、熱對流等3 類5 種足火熱傳遞方式,檢測茶湯內(nèi)60余種品質(zhì)成分,同時對茶湯湯色、滋味、外形色澤等屬性進(jìn)行客觀指標(biāo)檢測,探究足火熱傳遞方式對工夫紅茶品質(zhì)成分和色澤、滋味品質(zhì)的影響,結(jié)果表明：

不同熱傳遞方式成茶外形不同,細(xì)胞破碎率存在差異,導(dǎo)致物質(zhì)浸出率不同。熱傳導(dǎo)有利于可溶性糖、氨基酸保留和浸出,熱輻射利于保留茶多酚。熱傳導(dǎo)足火檢測到的氨基酸組分、黃酮苷組分、兒茶素組分、茶黃素組分、茶黃素、茶褐素含量最高,其次是熱輻射足火,熱對流足火最低。

熱輻射和熱對流足火干茶色澤紅度值a、茶湯透亮度LL值高,而熱傳導(dǎo)茶湯紅度值La、黃度值Lb高。電子舌可通過傳感器響應(yīng)值將不同足火方式進(jìn)行區(qū)分,熱對流足火的甜味響應(yīng)值高,熱輻射的酸味和鮮味明顯,熱傳導(dǎo)苦澀味偏重掩蓋了鮮甜味。

PLS模型可將三類方式所制工夫紅茶從湯色和滋味角度明顯區(qū)分,而外形方面熱傳導(dǎo)明顯區(qū)分于熱輻射和熱對流足火方式,PLS分析結(jié)合顯著性分析找到關(guān)鍵差異化合物：湯色差異成分為茶黃素、TF-D-G、TF-3-G、可溶性糖、Arg、Pea等；外形色澤差異成分為茶黃素、TF-3'-G、總茶黃素、茶褐素、Vit-Glc、Glc、Cit、Gly等；滋味差異成分為茶黃素、TF-D-G、茶褐素、Que-Glc-Gen、Kae-Rut、Arg、Cit、Gly等。

熱輻射和熱對流差異小,均可形成色澤烏潤,滋味濃爽的品質(zhì),熱傳導(dǎo)利于形成湯色紅亮的品質(zhì),但滋味較濃帶澀,綜合考慮茶葉品質(zhì)和能耗,熱輻射傳遞方式更符合生產(chǎn)需求。本實(shí)驗(yàn)僅從3 類熱傳遞方式進(jìn)行研究和討論,干燥參數(shù)如何優(yōu)化,不同的熱傳遞方式如何進(jìn)行有效聯(lián)合還待進(jìn)一步研究,以更好地改善和提高紅茶品質(zhì)和指導(dǎo)生產(chǎn)。