十里香夏季花香型紅茶加工工藝優(yōu)化及其品質(zhì)分析

黃燕蘭，楊丕瓊，劉琨毅，韓利艷，徐亞文，劉娜，沈雪梅，李家華*

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)茶學(xué)院,云南昆明 650201；2.昆明市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,云南昆明 650034；3.宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院五糧液技術(shù)與食品工程學(xué)院,四川宜賓 644100）

十里香茶[Cɑmellɑsinensis（L）O.Ktze.cv.Kunming Shilixiang]屬中小葉栽培型茶樹(shù)品種[1-3],在分類學(xué)上屬山茶科、茶屬、茶種,原產(chǎn)于云南省昆明市東郊十里鋪,早在唐代便開(kāi)始栽培種植,至今已有一千多年的生產(chǎn)歷史[4]。十里香茶樹(shù)具有抗寒、抗旱、抗病蟲(chóng)、耐貧瘠等特性,用其鮮葉加工的茶葉因有特殊花香而享有盛名。十里香茶由于工業(yè)污染、城鄉(xiāng)發(fā)展等因素導(dǎo)致其茶園面積不斷縮小[3,5],通過(guò)后期開(kāi)展的茶樹(shù)保護(hù)、種苗繁殖推廣以及基地建設(shè)發(fā)展等措施已恢復(fù)十里香茶的生產(chǎn)[6]。

近年來(lái),十里香茶開(kāi)發(fā)出了具有外形緊直翠綠顯毫、香氣嫩香馥郁且高揚(yáng)持久、湯色黃綠明亮、滋味濃醇鮮爽、葉底肥嫩如花朵特點(diǎn)的高端綠茶,被稱為“十里貢茶”,其產(chǎn)品受到消費(fèi)者的廣泛贊譽(yù)。十里香茶是云南獨(dú)特的地方特色品種資源[7],在全面深入研究其品種特性及持續(xù)推動(dòng)其品種保護(hù)的同時(shí),如何利用和充分發(fā)揮其品種優(yōu)勢(shì),研發(fā)適銷對(duì)路的十里香茶產(chǎn)品,改變目前只生產(chǎn)綠茶一類產(chǎn)品且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一的現(xiàn)狀,也是十里香茶產(chǎn)業(yè)必須面對(duì)和解決的問(wèn)題。

基于此,本研究以十里香茶夏季鮮葉為原料,利用正交試驗(yàn)優(yōu)化十里香夏季花香型紅茶（簡(jiǎn)稱十里香紅茶）的加工工藝,并采用高效液相色譜法、茶葉生化成分常規(guī)分析方法、感官審評(píng)方法測(cè)定和評(píng)價(jià)不同工藝制得的十里香紅茶的化學(xué)品質(zhì)及感官品質(zhì)特點(diǎn),并利用聚類分析、偏最小二乘判別分析（partial least squares discrimination analysis,PLS-DA）得出最優(yōu)理化參數(shù),以期為后續(xù)十里香紅茶開(kāi)發(fā)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮葉:十里香茶一芽二葉,2021 年8 月采于昆明市宜良縣昆明農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院十里香茶園；無(wú)水乙醇、沒(méi)食子酸、茶氨酸、氯化亞錫（均為分析純）:上海源葉生物科技有限公司；甲醇（色譜純）:北京邁瑞達(dá)科技有限公司；乙腈（色譜純）、正丁醇、乙酸乙酯、甲醇、磷酸（均為分析純）:天津市大茂化學(xué)試劑廠；茚三酮（分析純）:上海易恩化學(xué)技術(shù)有限公司；福林酚試劑（分析純）:北京索萊寶科技有限公司；純凈水:昆明珍茗食品有限責(zé)任公司；兒茶素（catechin,C）、表兒茶素（epicatechin,EC）、表兒茶素沒(méi)食子酸酯（epicatechin gallate,ECG）、表沒(méi)食子兒茶素（epigallocatechin,EGC）、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（epigallocatechin gallate,EGCG）、咖啡堿（caffeine,CA）（標(biāo)準(zhǔn)品純度均≥98%）:上海晶純生化科技股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HB 10 型恒溫水浴鍋:德國(guó)IKA 公司；JA 10003 型電子天平:上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；Smart-Q30 型超純水機(jī):上海和泰儀器有限公司；0.45μm 孔徑過(guò)濾膜:天津津滕實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；X-5 型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì):上海元析儀器有限公司；DHG-9140 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱:上海中友儀器設(shè)備有限公司；1200 型高效液相色譜儀（high performance liquid chromatography,HPLC）:美國(guó)Agilent 公司；JY-6 CHZ-IB 型茶葉烘焙機(jī)、JY-6CHF-7 B 型紅茶發(fā)酵機(jī):福建佳友茶葉機(jī)械智能科技股份有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 十里香紅茶加工工藝

工藝流程:鮮葉萎凋（厚度2 cm）→揉捻（揉捻1 h,按照輕-重-輕原則）→發(fā)酵（發(fā)酵厚度4 cm,箱內(nèi)溫度及濕度分別保持在28 ℃、91%）→毛火初烘（100 ℃,10 min）→攤涼回潮→足火干燥（50 min）→提香（2 min）→成品茶。

將成品茶磨成茶粉,過(guò)篩后裝入密封袋置于-4 ℃冰箱保存。

1.3.2 十里香紅茶正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在前期單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)十里香紅茶加工過(guò)程中的重要工序進(jìn)行正交試驗(yàn),以萎凋時(shí)間（A）、發(fā)酵時(shí)間（B）、足火溫度（C）作為變量因素設(shè)計(jì)正交試驗(yàn),以感官審評(píng)、水浸出物、茶黃素為評(píng)價(jià)指標(biāo),正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1 所示。

表1 L16（43）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 Design for orthogonal test using L16（43）

1.3.3 感官審評(píng)

感官品質(zhì)審評(píng)以感官總分計(jì)算,參照GB/T 23776—2018《茶葉感官審評(píng)方法》,由5 位專業(yè)人員組成品質(zhì)評(píng)定小組,采用專業(yè)評(píng)語(yǔ)與百分制打分相結(jié)合的方式評(píng)定茶葉品質(zhì),將得出的感官總評(píng)進(jìn)行正交極差分析。

1.3.4 茶葉化學(xué)成分檢測(cè)

水浸出物含量按照GB/T 8305—2013《茶水浸出物測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定；茶多酚含量按照GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測(cè)方法》進(jìn)行測(cè)定；游離氨基酸含量按照GB/T 8314—2013《茶游離氨基酸總量的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定；茶紅素、茶黃素、茶褐素含量按照NY/T 3675—2020《紅茶中茶紅素、茶褐素含量的測(cè)定分光光度法》進(jìn)行測(cè)定?？Х葔A和兒茶素類含量采用高效液相色譜法測(cè)定,色譜條件:流動(dòng)相A為5% 乙腈水溶液（含0.261% 磷酸）、流動(dòng)相B 為80% 甲醇水溶液,檢測(cè)波長(zhǎng)280 nm,流速0.8 mL/min,進(jìn)樣量5 μL,結(jié)束時(shí)間24 min,平衡時(shí)間6 min,用峰面積含量換算并計(jì)算出兒茶素含量,以C、EC、EGC、ECG、EGCG 組分含量之和為兒茶素總量（total catechins,TC）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

每組試驗(yàn)3 次重復(fù),結(jié)果以平均值表示；采用SPSS 26.0 進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析十里香紅茶品質(zhì)成分平均值的差異；采用SIMCA 14.1 進(jìn)行偏最小二乘判別分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官審評(píng)結(jié)果

16 個(gè)不同加工工藝組合的十里香紅茶感官審評(píng)結(jié)果如表2 所示,其不同工藝的干茶、茶湯、葉底如圖1 所示。感官審評(píng)對(duì)茶葉品質(zhì)的評(píng)價(jià)最直接有效[8],在審評(píng)5 項(xiàng)因子的基礎(chǔ)上對(duì)其開(kāi)展感官總評(píng)的正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析,結(jié)果如表3 所示。

圖1 十里香夏季花香型紅茶不同工藝的干茶、茶湯、葉底Fig.1 Dry tea，tea infusion，and wet tea leaf of different processes of Shilixiang floral black tea in summer

表2 十里香夏季花香型紅茶不同工藝組合感官審評(píng)結(jié)果Table 2 Sensory evaluation results of different process combinations of Shilixiang floral black tea in summer

表3 極差分析結(jié)果Table 3 Results of range analysis

由表2、表3 可知,除十里香5 號(hào)滋味分?jǐn)?shù)小于80分外,其余茶樣5 項(xiàng)因子分?jǐn)?shù)均為80 分以上,萎凋12 h 的十里香紅茶茶樣分?jǐn)?shù)均較高。

由圖1 可知,十里香紅茶外形多為緊結(jié)較顯毫,外形色澤以青褐較潤(rùn)、棕褐較潤(rùn)、烏黑油潤(rùn)為主；湯色以橙黃明亮、橙紅明亮、紅濃明亮為主。由表2 可知,十里香紅茶香氣為甜香略帶花香和高火香,以甜香略帶花香為主；滋味為濃醇、濃醇稍（較）澀、醇甜,以濃醇為主；葉底總體表現(xiàn)為多芽棕紅柔軟?？傮w上,十里香紅茶感官品質(zhì)表現(xiàn)較優(yōu),這與生化品質(zhì)成分含量一致。

由表3 可知,16 個(gè)不同工藝組合加工的茶樣感官品質(zhì)得分為88.3～93.8,其中有8 個(gè)工藝組合產(chǎn)品得分超過(guò)90,以十里香9 號(hào)得分最高,整體表現(xiàn)較優(yōu)。由于萎凋過(guò)程中的失水、呼吸作用及細(xì)胞透性的增大,一些大分子物質(zhì)趨于水解,其水解產(chǎn)物又提供了形成該香氣成分的先質(zhì)[9-10],且萎凋、香氣成分的總量可增至原料鮮葉的10 倍以上；根據(jù)R 值可知不同因素對(duì)感官審評(píng)的影響先后順序?yàn)槲驎r(shí)間>足火溫度>發(fā)酵時(shí)間；根據(jù)k 值結(jié)合感官審評(píng)數(shù)據(jù)得出最佳組合為A3B1C3。

2.2 水浸出物與茶黃素含量結(jié)果

水浸出物含量的高低反映了茶葉中可溶性物質(zhì)的多少,不僅標(biāo)志著茶湯的厚薄、滋味的濃強(qiáng)程度,而且在一定程度上能反映出茶葉品質(zhì)的優(yōu)劣[11]。茶紅素和茶黃素是紅茶“紅濃明亮”的物質(zhì)基礎(chǔ)[12],其含量的多少及其兩者的比例決定了紅茶品質(zhì)的高低。感官審評(píng)是對(duì)茶葉外形與內(nèi)質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果,其得分高低在一定程度上可以說(shuō)明茶葉品質(zhì)的優(yōu)劣,因此在感官審評(píng)的基礎(chǔ)上以水浸出物、茶黃素作為輔助驗(yàn)證指標(biāo),對(duì)其開(kāi)展分析,其結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 水浸出物與茶黃素極差分析結(jié)果Table 4 Results of range analysis of water extract and theaflavin

由表4 可知,各因素對(duì)水浸出物含量影響程度依次為萎凋時(shí)間>足火溫度>發(fā)酵時(shí)間,因茶鮮葉在萎凋過(guò)程中,水分散失不僅改變其生理特性,而且促進(jìn)多酚氧化及水解等一系列化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致部分水解酶活性提高,有利于促進(jìn)鮮葉中不溶性化合物的水解[13-14],提高水溶性成分[15],水浸出物含量也因此而升高。各因素對(duì)茶黃素含量影響程度依次為發(fā)酵時(shí)間>足火溫度>萎凋時(shí)間,其含量的高低與濕熱作用下兒茶素的氧化息息相關(guān),且高溫能使茶黃素加快降解和氧化聚合[16],發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)短則與茶湯亮度相關(guān),因此,在適宜溫度條件下,發(fā)酵時(shí)間易影響茶黃素的含量[17-18]。綜上,水浸出物和茶黃素分別決定了紅茶茶湯的濃強(qiáng)度和明亮度。由極差分析結(jié)果得出,最佳組合為A4B1C4、A1B1C3,其水浸出物和茶黃素含量分別為42.93%、0.31% 和32.56%、0.46%。因感官審評(píng)作為主要判斷因素,通過(guò)正交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)十里香紅茶9 號(hào)（A3B1C3）的水浸出物與茶黃素含量分別為43.38%、0.66%,其與感官審評(píng)得出結(jié)果相對(duì)應(yīng),且水浸出物和茶黃素含量較高,故以十里香紅茶9 號(hào)為最佳組合。

2.3 不同工藝組合十里香紅茶的品質(zhì)分析與評(píng)價(jià)

2.3.1 常規(guī)品質(zhì)成分分析

為了對(duì)不同工藝組合加工的十里香紅茶的品質(zhì)成分做到系統(tǒng)和全面的掌握,本文對(duì)不同工藝組合加工的十里香紅茶的生化品質(zhì)成分進(jìn)行了分析測(cè)定,常規(guī)品質(zhì)成分測(cè)定結(jié)果如表5 所示。

表5 十里香夏季花香型紅茶不同工藝組合常規(guī)品質(zhì)成分測(cè)定結(jié)果Table 5 Determination results of conventional quality components by different process combinations of Shilixiang floral black tea in summer

從表5 可知,不同工藝組合加工的16 個(gè)十里香夏季花香型紅茶的茶多酚含量為9.69%～22.68%,其含量隨著發(fā)酵時(shí)間的變化呈波動(dòng)變化狀態(tài)；咖啡堿含量為5.18%～5.96%,其變化范圍較小且差異不明顯；游離氨基酸含量為1.55%～2.96%,其中十里香8 號(hào)、十里香9號(hào)和十里香10 號(hào)3 個(gè)茶樣的游離氨基酸含量較高；茶紅素含量為0.86%～6.71%,其含量最高的是十里香14號(hào)茶樣,最少的是十里香16 號(hào)茶樣,發(fā)酵和萎凋時(shí)間對(duì)其含量的影響較明顯；茶褐素含量為0.29%～8.93%,整體含量最高的是十里香4 號(hào)茶樣。

2.3.2 兒茶素組成分含量分析

兒茶素是紅茶發(fā)酵過(guò)程中茶多酚氧化不可缺少的成分[19],同時(shí)也是評(píng)判紅茶發(fā)酵程度的主要成分,其對(duì)紅茶品質(zhì)的形成具有重要作用[20-21]。不同加工工藝組合中十里香紅茶茶樣兒茶素組分含量的測(cè)定結(jié)果如表6 所示。

表6 十里香夏季花香型紅茶不同工藝組合兒茶素組分檢測(cè)結(jié)果Table 6 Detection results of catechin components by different process combinations of Shilixiang floral black tea in summer

由表6 可知,萎凋、發(fā)酵及足火溫度變化過(guò)程中C含量為0.44%～0.92%,其含量變化較小但差異明顯；EC 含量為0.42%～1.06%,在加工過(guò)程中,除十里香紅茶5～8 號(hào)逐漸下降外,其余茶樣均呈現(xiàn)上下波動(dòng)趨勢(shì)；ECG 含量為0.27%～1.23%,除了十里香1～6 號(hào)茶樣含量較高,其余茶樣含量變化較小但差異顯著；EGC 含量為3.64%～8.14%,含量最高的是十里香9 號(hào)茶樣,最少的是發(fā)酵和萎凋時(shí)間都較長(zhǎng)的十里香16 號(hào)茶樣；EGCG 的含量為0.36%～2.52%,含量最高的是十里香9號(hào)茶樣,較少的是十里香13 號(hào)茶樣和十里香16 號(hào)茶樣；TC 為5.79%～12.72%,且在加工后期含量有所降低；各兒茶素組分在不同工藝組合茶樣中的變化隨著加工中萎凋、發(fā)酵及干燥的程度呈現(xiàn)出上下波動(dòng)狀態(tài)。16 個(gè)十里香茶樣以9 號(hào)茶樣表現(xiàn)較優(yōu),其中C、EGC、EGCG 和兒茶素總量表現(xiàn)最明顯,其含量分別為0.92%、8.14%、2.52%、12.72%、；茶樣苦澀味容易受到酯型兒茶素含量的影響[22],且在不同加工工藝組合中十里香紅茶兒茶素含量表現(xiàn)為簡(jiǎn)單兒茶素含量較酯型兒茶素高,其表明感官審評(píng)滋味中簡(jiǎn)單兒茶素的影響較大。

2.4 系統(tǒng)聚類對(duì)不同工藝組合十里香紅茶的區(qū)分

系統(tǒng)聚類對(duì)不同工藝組合十里香紅茶的區(qū)分結(jié)果如圖2 所示。

圖2 十里香夏季花香型紅茶不同工藝組合生化品質(zhì)成分系統(tǒng)聚類分析Fig.2 Cluster analysis of biochemical quality components of different process combinations of Shilixiang floral black tea in summer

由圖2 可知,以常規(guī)品質(zhì)成分及兒茶素組分C、EC、ECG、EGC、EGCG 及TC 開(kāi)展系統(tǒng)聚類,當(dāng)歐式平方距離為15 時(shí),16 個(gè)不同工藝組合加工的十里香夏季紅茶可分為3 大類,第一大類為十里香1 號(hào)和2 號(hào)茶樣,兩個(gè)茶樣皆屬輕發(fā)酵和低溫足火干燥,水浸出物含量最少；第二大類為十里香13 號(hào)、15 號(hào)和16 號(hào)3個(gè)茶樣,3 個(gè)茶樣萎凋時(shí)間長(zhǎng),水浸出物含量高,茶多酚含量少；其余11 個(gè)茶樣歸為第3 大類,第三大類茶樣的萎凋時(shí)間除十里香3 號(hào)和4 號(hào)茶樣外,其余9 個(gè)茶樣的萎凋時(shí)間介于第一大類和第二大類之間,第三大類中多數(shù)茶樣的水浸出物和茶多酚含量也介于第一大類和第二大類之間。

2.5 PLS-DA 對(duì)不同工藝組合十里香紅茶的區(qū)分

為進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)不同工藝組合十里香紅茶的化學(xué)品質(zhì)分類差異,本研究在系統(tǒng)聚類的基礎(chǔ)上采用具有監(jiān)督模式的識(shí)別方法PLS-DA 對(duì)16 個(gè)茶樣進(jìn)行分析。以浸出物、茶多酚、兒茶素組分、兒茶素總量、咖啡堿等品質(zhì)化學(xué)成分為X變量,16 個(gè)不同加工工藝組合的茶樣為Y變量對(duì)其開(kāi)展PLS-DA 分析,分析結(jié)果如圖3 所示。

圖3 十里香夏季花香型紅茶不同工藝組合生化品質(zhì)成分PLS-DA分析Fig.3 PLS-DA analysis of biochemical quality components by different process combinations of Shilixiang floral black tea in summer

由圖3A 可知,不同加工工藝組合的16 個(gè)十里香紅茶可較好地分開(kāi),說(shuō)明16 個(gè)十里香紅茶可以被PLSDA 模型明確區(qū)分。以模型建立時(shí)定義的分類Y矩陣設(shè)為變量并將其隨機(jī)排列100 次,其模型以R2和Q2值作為衡量來(lái)判斷否過(guò)擬合標(biāo)準(zhǔn)[23],檢驗(yàn)結(jié)果如圖3B所示,R2為0.393,Q2為-0.276,Q2負(fù)值表明該P(yáng)LS-DA模型較可靠且未存在過(guò)擬合現(xiàn)象[24],可用于茶樣類別的判別分析；研究表明R2值越大模型越穩(wěn)定則解釋能力就越強(qiáng)[25]。

圖3C 載荷圖是反映各變量對(duì)不同工藝組合十里香紅茶在得分圖上分布的影響,離密集區(qū)越遠(yuǎn)的變量對(duì)紅茶分類的影響越大[26],由圖3C 可知,水浸出物含量離密集區(qū)最遠(yuǎn)。研究表明變異權(quán)重參數(shù)（variable importance in projection,VIP）值大于1.0 表示在判別過(guò)程中具有重要作用[27]。VIP 值越大,變量在不同16 個(gè)工藝組合加工的十里香紅茶間的差異越明顯[28],由圖3D 可以看出,有5 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)VIP 大于1.0,其中水浸出物含量在圖中最高,因此可作為區(qū)分不同工藝組合加工的十里香紅茶的指標(biāo)。綜合系統(tǒng)聚類分析,說(shuō)明其與PLS-DA 分析方法可用于茶葉加工工藝的研究領(lǐng)域。

3 結(jié)論

本研究中十里香紅茶的最優(yōu)工藝為萎凋時(shí)間12 h、發(fā)酵時(shí)間2 h、足火溫度80 ℃,此工藝制成的十里香紅茶感官評(píng)分達(dá)到93.8,此工藝條件下的十里香紅茶的水浸出物含量、氨基酸含量和茶黃素含量最高；系統(tǒng)聚類可將16 個(gè)不同工藝組合加工的茶樣按萎凋程度、水浸出物含量高低等聚為三大類；基于PLS-DA和系統(tǒng)聚類,可將茶樣中主要化合物較明顯區(qū)分。本研究后續(xù)還需豐富十里香紅茶工藝數(shù)據(jù),如不同等級(jí)、不同工藝組合及采摘季節(jié)等樣品,同時(shí)補(bǔ)充完善可溶性糖、茶黃素單體及香氣物質(zhì)等品質(zhì)成分,以建立更加科學(xué)、合理的評(píng)價(jià)體系,對(duì)十里香夏季紅茶綜合品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。