變溫發(fā)酵對(duì)保靖黃金茶1號(hào)夏季鮮葉制成工夫紅茶品質(zhì)的影響

謝念祠，周浩，周品謙，彭云，田雙紅，王坤波，包小村*

1(湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，湖南 長(zhǎng)沙，410126)2(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué),茶學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙，410128) 3(湘西州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，湖南 吉首，416000)

保靖黃金茶1號(hào)是從保靖黃金茶群體中選育的高氨基酸特早生綠茶品種[1]。目前在全國(guó)多地種植，湖南省湘西州2020年黃金茶茶園面積達(dá)422 km2。隨著茶園面積擴(kuò)大，如何提升夏季鮮葉利用率受到重視。夏季鮮葉制得綠茶存在味苦香淡的問(wèn)題，可制作紅茶[2]。已有研究表明，保靖黃金茶1號(hào)制作紅茶具有鮮甜味特征，產(chǎn)品能滿足現(xiàn)階段多元化茶葉市場(chǎng)需求[3]。發(fā)酵是紅茶加工的關(guān)鍵工序，溫度是影響紅茶發(fā)酵的主要因素，方世輝等[4]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)工夫紅茶的發(fā)酵溫度以22、28 ℃較佳。變溫發(fā)酵原理為初期保持高溫激發(fā)酶活性，中后期低溫保持酶活性以充分發(fā)揮酶促氧化作用，提高工夫紅茶品質(zhì)[5]，已有少量研究證明了變溫發(fā)酵的有效性，可能受限于實(shí)踐操作較困難而未被推廣運(yùn)用[5-7]。本研究旨在通過(guò)比較恒溫發(fā)酵、自然發(fā)酵及變溫發(fā)酵篩選保靖黃金茶1號(hào)夏季紅茶最佳發(fā)酵方式及變溫發(fā)酵參數(shù)，探索不同發(fā)酵方式及變溫發(fā)酵參數(shù)對(duì)紅茶品質(zhì)的影響，為夏茶利用率的提升提供理論依據(jù)與實(shí)踐基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

2020年6月于湖南省湘西自治州老爹茶業(yè)基地采摘保靖黃金茶1號(hào)一芽二葉鮮葉原料。

無(wú)水乙醇、茚三酮、酒石酸亞鐵、鹽酸、濃硫酸(均為分析純)、各氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品、HPLC級(jí)甲醇、乙腈、乙酸、四氫呋喃，長(zhǎng)沙隆和化玻實(shí)驗(yàn)用品有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)處理

以工夫紅茶加工基本工序?yàn)橐罁?jù)，工序參數(shù)為：萎凋：室內(nèi)鼓風(fēng)萎凋，鮮葉薄攤2～3 cm，氣溫24～32 ℃，至鮮葉含水量為65%～67%；揉捻：不加壓10 min，后續(xù)每10 min加輕壓，揉捻時(shí)長(zhǎng)50 min；發(fā)酵：參照已有文獻(xiàn)[4-6]方法并結(jié)合實(shí)際操作可能性設(shè)定溫度、濕度及時(shí)間(表1)，發(fā)酵葉厚度10 cm，以葉色70%以上紅變，青氣消失，花果香顯現(xiàn)為發(fā)酵適度；干燥：初烘：120～130 ℃，攤?cè)~厚度2～5 cm，烘干10 min后靜置1 h；復(fù)烘：90～100 ℃烘至含水量15%左右，攤?cè)~厚度2～3 cm；提香：預(yù)熱提香機(jī)，溫度90 ℃，30 min至足干。上述處理制得樣品5份，隨機(jī)取樣，試驗(yàn)重復(fù)2次。

1.3 分析方法

茶葉感官評(píng)價(jià)參照GB/T 23776—2018《茶葉感官審評(píng)方法》評(píng)定。水浸出物、游離氨基酸、茶多酚、可溶性糖、兒茶素組分、茶色素含量參照文獻(xiàn)[8]進(jìn)行測(cè)定。氨基酸組分測(cè)定采用HPLC法檢測(cè)[9]。

表1 不同發(fā)酵參數(shù)夏季保靖黃金茶1號(hào)紅茶加工工藝Table 1 Processing with different fermentation parameters of summer black tea of Baojing Huangjincha 1

固相微萃取法(solid-phase micro-extraction，SPME)提取茶葉香氣物質(zhì)：稱取1 g磨碎樣置于萃取瓶中，萃取溫度120 ℃，保溫時(shí)間20 min，吸附時(shí)間3 min，纖維頭PDMS/DVB/CAR。香氣成分測(cè)定采用GC-MS，色譜柱為Agilent(60 m×0.250 mm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度270 ℃；載氣為高純氮?dú)?，分流比?0∶1，流速2 mL/min。升溫程序：40 ℃保持5 min，以15 ℃/min升至280 ℃保持5 min，以15 ℃/min 升至305 ℃保持5 min；質(zhì)譜條件為SCAN模式，掃描范圍為29～550m/z。所得數(shù)據(jù)在NIST標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)檢索后，篩選匹配度>80%的化合物成分，并依據(jù)相關(guān)資料對(duì)各峰進(jìn)行確認(rèn)，排除柱流失等干擾化合物，鑒定樣品中的揮發(fā)性香氣成分，分析各成分相對(duì)含量。

采用氣味活度值(odor active value，OAV)[10]對(duì)各香氣成分的風(fēng)味貢獻(xiàn)度進(jìn)行評(píng)價(jià)，計(jì)算如公式(1)、公式(2)所示，公式(1)適用于味覺(jué)物質(zhì)分析[11]，公式(2)適用于香氣相對(duì)含量分析[12]。

(1)

(2)

式中：C1，味覺(jué)成分的物質(zhì)濃度，%；C2，香氣成分的相對(duì)百分含量，%；R，識(shí)別閾值，mg/kg；D，覺(jué)察閾值，mg/kg。

當(dāng)OAV>1時(shí)，定義為關(guān)鍵風(fēng)味成分，該成分對(duì)總體風(fēng)味有直接影響；當(dāng)0.1

1.4 儀器與設(shè)備

自制鼓風(fēng)式萎凋機(jī)；6CR-40茶葉揉捻機(jī)、6CJW40解塊機(jī)、6CHFJ-10B發(fā)酵機(jī)、6CH941I烘焙機(jī)、6CTH-6.0提香機(jī)，浙江上洋機(jī)械有限公司；UT301C+紅外測(cè)溫儀、A12T溫濕度計(jì)，優(yōu)利德公司；PB303NMETTER-TOLEDO分析天平，梅特勒托利多科技(中國(guó))有限公司；快速水分測(cè)定儀，奧豪斯公司；超低溫冰箱、NanoDrop2000紫外分光光度，Thermo公司；Agilent 1260 Infinity LC二元液相色譜系統(tǒng)、Agilent GC6890-5973Mass，美國(guó)安捷倫公司；手動(dòng)SPME進(jìn)樣器和PDMS/DVB固相微萃取頭，美國(guó)Supelco。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)先用Excel 2016處理，再用IBM SPSS Statistics 22.0軟件進(jìn)行顯著性分析。采用TBtools進(jìn)行聚類熱圖制作[13]。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同發(fā)酵方式對(duì)保靖黃金茶1號(hào)夏季紅茶感官品質(zhì)的影響

不同發(fā)酵方式制得茶樣審評(píng)結(jié)果如表2所示，各茶樣外形及湯色差異較小，在香氣及滋味方面差別較明顯，變溫發(fā)酵與恒溫發(fā)酵茶樣均有醇、回甘特點(diǎn)。綜合得分以28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h變溫發(fā)酵最優(yōu)(90.8分)，具有香氣持久，甜香帶花香，滋味甜醇回甘的特點(diǎn)，40 ℃ 2 h+30 ℃ 1 h變溫發(fā)酵與恒溫發(fā)酵綜合得分一致(90.4分)，自然發(fā)酵得分最低(89.8分)。

表2 不同發(fā)酵方式對(duì)保靖黃金茶1號(hào)夏季紅茶感官審評(píng)結(jié)果Table 2 Sensory evaluation results of summer black tea of Baojing Huangjincha 1 by different fermentation

2.2 不同發(fā)酵方式對(duì)保靖黃金茶1號(hào)夏季紅茶主要品質(zhì)成分的影響

由表3可知，不同發(fā)酵方式制得茶樣水浸出物(34.87%～36.69%)、茶多酚(14.81%～15.91%)、氨基酸(2.89%～3.11%)、茶黃素(0.62%～0.72%)(質(zhì)量分?jǐn)?shù))存在顯著差異。茶紅素是茶湯紅的重要成分[14]，含量在4.45%～6.16%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，以恒溫發(fā)酵茶樣含量最高，與變溫發(fā)酵32 ℃2 h+28 ℃1 h茶樣差異不顯著，顯著高于其他茶樣，這與感官審評(píng)中恒溫發(fā)酵茶樣湯色紅而其他茶樣為尚紅表現(xiàn)較一致。所有茶樣咖啡堿、可溶性糖、茶褐素含量無(wú)顯著差異。

表3 不同發(fā)酵方式保靖黃金茶1號(hào)夏季紅茶主要品質(zhì)成分含量 單位：%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

兒茶素是茶多酚的重要組分，兒茶素總量以恒溫發(fā)酵茶樣最高(2.24%，質(zhì)量分?jǐn)?shù))，40 ℃ 2 h+30 ℃ 1 h茶樣最低(1.50%)，變溫發(fā)酵茶樣均顯著低于自然發(fā)酵及恒溫發(fā)酵。不同兒茶素組分中，表沒(méi)食子兒茶素(epigallocatechin，EGC)含量最高，處于0.96%～1.43%，表兒茶素(epicatechin，EC)含量在0.21%～0.28%，表兒茶素沒(méi)食子酸酯(epicatechin gallate，ECG)含量在0.23%～0.29%，表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯(epigallocatechin gallate，EGCG)含量在0.10%～0.26%。DL-兒茶素(DL-catechin，DL-C)、沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯(gallocatechin gallate，GCG)含量均為0，各樣品非酯型兒茶素總量比酯型兒茶素總量高(表4)。

表4 不同發(fā)酵方式保靖黃金茶1號(hào)夏季紅茶兒茶素組分含量 單位：%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

氨基酸組分分析結(jié)果如表5所示。各氨基酸組分含量為1.66%～1.92%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，BW2氨基酸組分總量最高，為1.92%；HW茶氨酸含量最高，為0.86%。分析游離氨基酸中甜味氨基酸(天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、丙氨酸、茶氨酸、脯氨酸)、鮮爽味氨基酸(天冬酰胺、谷氨酸、茶氨酸、脯氨酸)和苦味氨基酸(纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、賴氨酸、精氨酸)[15-16]發(fā)現(xiàn)所有樣品中甜味、鮮味氨基酸含量大于苦味氨基酸，恒溫發(fā)酵茶樣苦味氨基酸含量最低，甜味氨基酸含量最高(圖1)。OAV分析發(fā)現(xiàn)滋味物質(zhì)關(guān)鍵成分以茶黃素、EC、EGC、ECG、EGCG、γ-氨基丁酸、β-氨基異丁酸、色氨酸、茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸為主(表6)，滋味物質(zhì)關(guān)鍵成分不同呈味OAV總值與審評(píng)結(jié)果無(wú)完全一致趨勢(shì)(圖2)。

2.3 不同發(fā)酵方式對(duì)保靖黃金茶1號(hào)夏季紅茶主香氣成分的影響

對(duì)40種主要香氣成分進(jìn)行聚類(圖3)并結(jié)合審評(píng)結(jié)果分析，28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h變溫發(fā)酵茶樣為甜香帶花香，香氣占比最高物質(zhì)為香葉醇，其他樣品為甜香，芳樟醇占比最高。通過(guò)OAV分析發(fā)現(xiàn)β-芳樟醇、反-2-壬烯醛、香葉醇為5個(gè)茶樣共同的關(guān)鍵香氣組分(OAV>1)，2-甲基丁醛為變溫發(fā)酵關(guān)鍵香氣組分，且是恒溫發(fā)酵與自然發(fā)酵的修飾性香氣組分(0.1

表5 不同發(fā)酵方式保靖黃金茶1號(hào)夏季紅茶氨基酸組分含量 單位：%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

SAA-甜味氨基酸；UAA-鮮味氨基酸；BAA-苦味氨基酸圖1 不同發(fā)酵方式保靖黃金茶1號(hào)夏季紅茶不同滋味 氨基酸聚類熱圖Fig.1 Clustering heat map of different flavor amino acids of summer black tea of Baojing Huangjincha 1 by different fermentation

表7 不同發(fā)酵方式保靖黃金茶1號(hào)夏季紅茶香氣成分OAV分析Table 7 OAV analysis of aroma components of summer black tea of Baojing Huangjincha 1 by different fermentation

圖3 不同發(fā)酵方式保靖黃金茶1號(hào)夏季紅茶關(guān)鍵特征 香氣成分聚類熱圖Fig.3 Clustering heat map of the key characteristic aroma components of summer black tea of Baojing Huangjincha 1 by different fermentation

3 結(jié)論與討論

發(fā)酵是紅茶加工的關(guān)鍵工序，變溫發(fā)酵能有效提升茶葉品質(zhì)，本研究通過(guò)比較5個(gè)發(fā)酵處理，發(fā)現(xiàn)變溫發(fā)酵優(yōu)于恒溫發(fā)酵和自然發(fā)酵，以28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h 變溫發(fā)酵制得茶樣審評(píng)得分最高。已有研究表明，變溫發(fā)酵前期40 ℃處理5 min后期18 ℃發(fā)酵至適度效果最佳[5]，本試驗(yàn)變溫發(fā)酵40 ℃ 2 h+30 ℃ 1 h處理可能由于40 ℃處理時(shí)間較長(zhǎng)影響整體品質(zhì)，后續(xù)研究可縮小溫度區(qū)間或縮短40 ℃保持時(shí)長(zhǎng)篩選更優(yōu)參數(shù)。方世輝等[4]研究發(fā)現(xiàn)28、22 ℃紅茶品質(zhì)較好，本研究采用28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h有效綜合了恒溫發(fā)酵與變溫發(fā)酵的長(zhǎng)處，總體有利于紅茶品質(zhì)形成。以25～30 ℃，環(huán)境濕度86%，3 h的自然發(fā)酵條件制得茶葉香氣仍帶青氣且滋味帶澀，其原因可能是受夏季環(huán)境濕度過(guò)低影響，發(fā)酵葉葉面水分蒸發(fā)較快，表層發(fā)酵葉因失水變得干硬，發(fā)酵進(jìn)程減緩[17]。

紅茶滋味因制造過(guò)程中多酚類物質(zhì)強(qiáng)烈變化形成的呈味物質(zhì)種類、含量及比例不同使茶湯呈現(xiàn)不同特征。以O(shè)AV方法進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，保靖黃金茶1號(hào)夏季原料制成紅茶滋味物質(zhì)關(guān)鍵成分為茶黃素、EC、EGC、ECG、EGCG、咖啡堿、γ-氨基丁酸、β-氨基異丁酸、色氨酸、茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸，賦予了茶葉收斂感、褶皺型收斂感、苦味、口腔干燥感、絲滑樣的收斂感及鮮味，關(guān)鍵成分中無(wú)甜味呈味物質(zhì)，這可能與《化合物香味閾值匯編》中所述茶葉滋味物質(zhì)不全有關(guān)，有待進(jìn)一步結(jié)合滋味物質(zhì)甜味量化進(jìn)行分析[18]。計(jì)量不同呈味物質(zhì)總量與審評(píng)結(jié)果無(wú)完全一致趨勢(shì)，可能受各滋味物質(zhì)的協(xié)同及絡(luò)合作用影響，已有研究表明，EGCG不僅賦予茶湯褶皺型收斂感及苦味，同時(shí)能增強(qiáng)茶湯中咖啡堿造成的苦味效果[14,19]。但OAV方法體系并無(wú)滋味物質(zhì)之間的互作分析，這可能是我們無(wú)法通過(guò)OAV方法直接判定滋味形成的主要原因。

紅茶香氣以甜香為主，部分茶樣帶花果香。龔自明等[20]研究紅茶香氣品質(zhì)發(fā)現(xiàn)紅茶以芳樟醇為主,即呈現(xiàn)甜香，香葉醇占優(yōu)勢(shì)即呈現(xiàn)花香，富含芳樟醇和香葉醇，表現(xiàn)出甜香、花香等。變溫發(fā)酵28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h制得茶葉香氣為甜香帶花香，β-芳樟醇具有百合花或玉蘭花香，香葉醇具有玫瑰香，2-甲基丁醛有利于茶葉品質(zhì)形成[21]，結(jié)合OAV分析可知，β-芳樟醇、反-2-壬烯醛、香葉醇是影響夏季保靖黃金茶1號(hào)紅茶香氣的重要貢獻(xiàn)化合物，而2-甲基丁醛是區(qū)別于夏季保靖黃金茶1號(hào)變溫發(fā)酵與其他發(fā)酵香氣品質(zhì)的重要貢獻(xiàn)化合物。

本研究采用保靖黃金茶1號(hào)夏季鮮葉為原料，探索不同發(fā)酵方式對(duì)茶葉品質(zhì)及香氣的影響。通過(guò)感官品質(zhì)、基礎(chǔ)理化及香氣成分初步發(fā)現(xiàn)變溫發(fā)酵28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h有利于紅茶品質(zhì)的提升，結(jié)合OAV進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)茶黃素、EC、EGC、ECG、EGCG、咖啡堿、γ-氨基丁酸、β-氨基異丁酸、色氨酸、茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸為保靖黃金茶1號(hào)夏季原料制成紅茶滋味物質(zhì)關(guān)鍵成分，計(jì)量不同呈味物質(zhì)總量與審評(píng)結(jié)果并無(wú)完全一致趨勢(shì)，可能與各滋味物質(zhì)的協(xié)同及絡(luò)合作用有關(guān)[17]，有待進(jìn)一步采取電子舌、味覺(jué)分析系統(tǒng)等方法參考OAV理論及已知數(shù)值，創(chuàng)建更適宜茶葉滋味的分析方法。香氣分析變溫發(fā)酵28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h制得茶葉帶花香可能是與重要貢獻(xiàn)化合物β-芳樟醇、香葉醇、反-2-壬烯醛、2-甲基丁醛賦予茶葉的香氣特征有關(guān)。本試驗(yàn)采用感官審評(píng)、理化檢測(cè)及OAV法對(duì)滋味及香氣進(jìn)行評(píng)價(jià)，具有豐富相關(guān)研究手段及對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的指導(dǎo)意義，以夏季保靖黃金茶一號(hào)鮮葉為原料通過(guò)變溫發(fā)酵提升紅茶品質(zhì)，對(duì)夏季紅茶制作及變溫發(fā)酵提供一定的理論依據(jù)與實(shí)踐基礎(chǔ)。