干燥方式对绿茶栗香的影响

干燥是香气形成的关键工序,也是茶叶品质发展和固定的最后工序。然而,现有研究大多是基于简单的两三种干燥工艺间的比较,或缺乏具体参数,或仅局限于表观的感官比较,缺乏系统性的分析和研究。目前,顶空固相微萃取(HS-SPME)技术作为一种较为成熟的香气提取技术被广泛应用于茶叶领域。红外辅助萃取(IRAE)以红外电磁波的形式将分析物从样品中矩阵分割成溶剂,其波长与材料的吸收特性相匹配,是一种性价比高、环境友好且能实现短时高效加热的萃取技术,近年来被广泛应用于药用植物活性成分的提取。红外辅助顶空固相微萃取(IRAE-HS-SPME)技术作为一项较新颖的前处理技术,将HS-SPME的富集作用和IRAE的高穿透性、快速加热等优点集于一体,在茶叶香气提取方面取得较佳效果。气相色谱-质谱(GC-MS)是目前较为完善且在风味物质研究上应用广泛的一种分析技术,具有用量少、灵敏度高、分析速度快和鉴定能力强等特点。多元统计分析技术为香气数据的分析、结果的直观展现提供了强有力的手段。

中国农业科学院茶叶研究所、农业农村部茶树生物学与资源利用重点实验室的张铭铭、江用文、袁海波*和杨艳芹*等人采用IRAE-HS-SPME结合GC-MS技术对香气组分进行分析,借助感官评价、化学成分检测,利用PLS-DA和HCA多元统计分析技术来探究不同干燥方式对绿茶栗香形成的影响。研究结果将有助于指导栗香绿茶的生产实践,同时为优质茶叶的定向调控提供技术借鉴。

01

不同干燥方式下茶样的感官品质评价

结果显示,香型方面,斗式热风对流、箱式热风对流和滚筒辉干式传导干燥方式均能产生栗香,但栗香的强度差异较大,以箱式热风对流方式下的栗香得分最高(较其余处理高3~5分);而链板式热风对流、振动理条式传导方式下的茶样则易产生清香。滋味方面,隧道远红外辐射干燥的茶样口感清醇、带鲜,品质显著优于其他处理样,推测该干燥方式提高了可溶性糖含量,故缓解了茶多酚的苦涩感;箱式热风对流方式下的茶样也表现出较醇爽的风味特色,品质次之。

02

不同干燥方式对茶样的化学成分影响分析结果

化学成分差异性是茶叶品质多样性的内在因素,为此考查了不同干燥方式下成品茶的化学成分。茶多酚和儿茶素是茶叶苦涩味的主要呈味物质,其中酯型儿茶素是构成茶汤涩味的主体物质。茶多酚和酯型儿茶素在斗式热风对流、隧道式红外辐射和箱式热风对流方式下质量分数较低,故滋味表现较为醇和。氨基酸是茶叶中的鲜味物质,其质量分数以滚筒辉干式传导和隧道式红外辐射两种方式下较高,一定程度上解释了隧道式红外辐射的茶样滋味带鲜的现象,而滚筒辉干式传导下的茶样则可能是涩味掩盖了鲜味。

高温过程中,糖类物质会发生焦糖化反应,也可与氨基化合物发生美拉德反应,生成令人愉快的烘烤香,可溶性糖质量分数以滚筒辉干式传导和振动理条式传导方式下较高,推测可能与热传递方式有关。黄酮类是绿茶汤色的重要组分,该化合物在箱式热风对流干燥方式下的质量分数最高,汤色得分也最高,表现为黄绿明亮。叶绿素是脂溶性色素,主要参与干茶外形的色泽构成,其质量分数在箱式热风对流、振动理条式传导、滚筒辉干式传导方式下较高,故干茶色泽表现为较墨绿或墨绿。

03

加工工序对绿茶香气组分的影响分析

加工过程中茶叶的香气组分始终处于不断变化中,为更好研究其呈香特点及内在规律,本实验测定了4个过程样(摊放、杀青、揉捻、初烘)和6种干燥方式成茶样的香气组分。茶样中共检出72种香气化合物,主要包括醇类、醛类、酯类和芳香烃类等,具体占比情况如图1所示。醇类化合物通常带有特殊的花果香,其种类和相对含量在各种茶中均较高,本研究中其种类占比高达25%;整个加工过程中,醇类物质以芳樟醇、脱氢芳樟醇和香叶醇等含量较高。烯类物质对香气形成有重要贡献,占化合物种类的17%,其中以月桂烯、罗勒烯、α-荜澄茄油烯等含量较高。芳香烃类和酯类通常是良好香型化合物的代表,一般具有芬芳气息和水果甜香味,均占化合物种类的14%。其中,(1S)-4,7-二甲基-1-异丙基-1,2,3,5,6,8A-六氢萘、(1S)-1,2-二氢-4,7-二甲基-1-(1-甲基乙基)-萘的含量在芳香烃中较高;水杨酸甲酯、(Z)-己酸-3-己烯酯、(Z,Z)-3-己烯酸-3-己烯酯、棕榈酸乙酯的含量在酯类物质中较高。

已有研究认为绿茶香气主要是在杀青和干燥过程中形成的,基于此本研究对杀青后的过程样及6种干燥方式成品茶的香气组分进行PLS-DA分析,结果如图2所示。模型拟合参数R2X=0.,R2Y=0.,预测优度Q2=0.,且两拟合参数的差值小于0.2,说明该模型判别分析较为准确。过程样和成品茶的香气组分具有明显的区域分布特征,这一结果印证了干燥工艺对香气形成和发展的重要性。

茶叶香气在水分质量分数达30%左右逐渐显现,水分质量分数降至10%以下开始形成成品茶特有的浓郁香,而足火干燥时水分质量分数在30%~4%之间变化,说明了干燥工序对香气形成的重要性,也为后续探究该工序下不同方式对栗香形成的影响提供一定的基础。

04

不同干燥方式对绿茶栗香形成的影响分析结果

基于感官审评结果将不同干燥方式下的茶样分为栗香(箱式热风对流、滚筒辉干式传导)和非栗香(隧道式红外辐射、振动理条式传导、链板式热风对流、斗式热风对流)两类,并进行PLS-DA。由图3A可知,两组茶样在空间坐标中实现了有效区分,其模型参数R2X=0.,R2Y=0.,Q2=0.,累积解释度和预测能力均较强。不同的热处理方式会影响茶叶的失水速度,进而影响实际水分质量分数,同时对挥发物的生成和香气的呈现有重要影响,因此能有效区分香型。

足火干燥是发展茶香的重要阶段,该期间茶叶的水分活度达到一定临界值会发生热反应(如美拉德反应),从而产生栗香。变量投影重要性(VIP)可量化PLS-DA中每个变量对分类的贡献度,一般认为VIP>1者起重要的判别作用。由图3B可知,各化合物对区分不同香型的作用由大到小依次为:3-乙基十一烷、(Z)-己酸-3-己烯酯、(Z,Z)-3-己烯酸-3-己烯酯、顺式-茉莉酮、(1S,4S,4aR)-4-异丙基-1,6-二甲基-1,2,3,4,4A,7-六氢萘、1-异丙基-4,7-二甲基-1,2,3,4,5,6-六氢萘、蘑菇醇、(1S,4S,4aR)-1-异丙基-4,7-二甲基-1,2,3,4,4A,5-六氢萘、α-柏木烯、苯乙醇、甲苯、(1S)-4,7-二甲基-1-异丙基-1,2,3,5,6,8A-六氢萘、(+)-雪松醇、柠檬醛、水杨酸甲酯、库贝醇、α-荜澄茄油烯、α-依兰油烯、棕榈酸乙酯、γ-摩勒烯、亚油酸乙酯、脱氢芳樟醇、3-十三酮、十一烷、(Z)-3,7-二甲基-3,6-辛二烯-1-醇、α-紫罗兰酮、β-紫罗兰酮、(E,E)-2,6-二甲基-1,3,5,7-辛四烯、香叶基丙酮、α-毕橙茄醇。

此外,对6种干燥方式下茶样的香气组分进行HCA,结果如图4所示。栗香(箱式热风对流、滚筒辉干式传导)和非栗香(隧道式红外辐射、振动理条式传导、链板式热风对流、斗式热风对流)明显聚为两类,与PLS-DA结果相符,再次印证了两种干燥方式的确有利于栗香产生。其中,亚油酸乙酯、棕榈酸乙酯、柠檬醛、苯乙醇、3-乙基十一烷等化合物含量普遍高于非栗香茶样;而脱氢芳樟醇、(E,E)-2,6-二甲基-1,3,5,7-辛四烯、(1S)-4,7-二甲基-1-异丙基-1,2,3,5,6,8A-六氢萘、γ-摩勒烯、库贝醇、α-依兰油烯、α-毕橙茄醇、(1S,4S,4aR)-1-异丙基-4,7-二甲基-1,2,3,4,4A,5-六氢萘、1-异丙基-4,7-二甲基-1,2,3,4,5,6-六氢萘、(1S,4S,4aR)-4-异丙基-1,6-二甲基-1,2,3,4,4A,7-六氢萘、顺式-茉莉酮、(Z)-己酸-3-己烯酯、(Z,Z)-3-己烯酸-3-己烯酯等化合物含量普遍低于非栗香茶样。由此,香型的呈现不仅与化合物种类有关,也与香气组分间的配比密切相关,正是由于这些重要化合物特定的含量配比呈现出了栗香特征。

结论

干燥不仅是香气形成的重要过程,也是影响栗香品质的重要工序。6种干燥方式中,箱式热风对流和滚筒辉干式传导方式更利于绿茶栗香品质的形成,其中箱式热风对流干燥的制备样栗香最为浓郁。基于PLS-DA、HCA手段对其香气组分进行多元统计分析,其判别结果与感官品质评价吻合,印证了干燥工艺对栗香形成和发展的重要性,同时检测出的众多关键组分也为栗香干燥工艺提供了理论依据。基于传热原理进行深入探讨发现,对流和传导的传热方式比辐射传热更易产生栗香,且箱式热风对流的传热方式使茶叶外熟内生,密闭环境下湿热作用时间较长,更易发生多酚类的氧化、水解、异构、裂解及氨基酸的水解、缩合、脱羧等化学反应,因此栗香特征明显。归根结底,适宜的湿热环境是热化学反应发生的必要条件,也是栗香产生的关键因子。

本文《干燥方式对绿茶栗香的影响》来源于《食品科学》年41卷15期-页,作者:张铭铭,江用文,滑金杰,王近近,袁海波,杨艳芹。DOI:10./spkx---。点击下阅读原文即可查看文章相关信息。

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