牡丹花冠茶加工工藝

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(湖北文理學(xué)院食品科技與化學(xué)工程學(xué)院,湖北襄陽 441053)

牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr.),多年生落葉灌木。其作為中國的國花,已有上千年的栽培歷史。過去,牡丹主要作為觀賞性花卉,近年來,牡丹籽油的成功開發(fā),使得牡丹從皮、根到籽的藥用價值和食用價值逐漸被挖掘[1]。2013年,鳳丹牡丹(也是油用牡丹主要栽培品種)獲批為新食品原料,使牡丹的“整株”利用再次提到新高度。而將牡丹花制成花茶成為競相研究的熱點。

《神農(nóng)本草經(jīng)》中記載牡丹,味辛,寒，主寒熱,中風(fēng)瘈疭,痙,驚癇邪氣,除癥堅,淤血留舍腸胃,安五臟,療癰瘡。將牡丹花制成花茶,因其富含多酚類物質(zhì),具有較好的抗氧化功效,長期飲用,具有養(yǎng)顏、抗衰老、預(yù)防腫瘤等功效[2-3]。牡丹花冠茶,是選取牡丹盛開1～2 d的花冠，經(jīng)清洗、整形、干燥制得的花茶,保留花萼、花芯。由于花冠茶保留了完整的花朵外形,在沖泡時如同花朵盛開一般,讓人在品味的同時,能夠有視覺的享受,因此,加工花冠茶的難點是護型。目前,牡丹花的制作工藝基本上參照其他花茶,如玫瑰花的生產(chǎn)工藝。但由于牡丹花瓣較大較薄,采用微波干燥花瓣極易軟化坍塌,護型困難;傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥花朵皺縮較大,體積變小,影響產(chǎn)品品相;真空凍干,護色護型效果較好但成本較高[4-6]。目前,尚未見到系統(tǒng)研究不同加工工藝對牡丹花茶影響的報道。

因此,本研究著重于從生產(chǎn)實際出發(fā),比較幾種常見的加工工藝對牡丹花冠茶的外觀形態(tài)及黃酮含量的影響,從而為改善牡丹花冠茶的加工工藝,更好地保留牡丹花茶的營養(yǎng)價值,提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

油用鳳丹牡丹 于每年3月中下旬至4月中旬期間的盛花期，在襄陽市福恩農(nóng)林有限公司采摘;其它化學(xué)試劑 均為分析純。

SSX-550型掃描電子顯微鏡 日本島津;HPX-9082MBE型博訊電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海博訊實業(yè)有限公司;CryoCube F570型超低溫冰箱 Eppendorf中國有限公司;FD-1A-80冷凍干燥機 北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司;V-1800分光光度計 上海美普達儀器有限公司;XY-102MW水分測定儀 美國阿美特克有限公司;DZF-6050真空干燥箱 上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料預(yù)處理 牡丹鮮花從花蒂下1～2 cm處傾斜45 °角剪下(保留花萼),清洗,倒置瀝水,整理好花型,放入特制的不銹鋼制備盒中(根據(jù)牡丹花冠直徑制作,以保持牡丹花冠形態(tài)完整),不能及時加工的原理牡丹花,-5 ℃貯藏備用。

1.2.2 干燥工藝

1.2.2.1 陰干 將預(yù)處理牡丹鮮花自然避光晾干,直至樣品恒重。

1.2.2.2 熱風(fēng)干燥 將處理過的牡丹鮮花分別均勻放置在置物架上,設(shè)置溫度為45、50、55、60 ℃,風(fēng)速0.3～0.5 m/s,直至樣品恒重。

1.2.2.3 真空加熱干燥 將預(yù)處理牡丹鮮花均勻鋪放在真空干燥箱置物架上,抽真空使干燥箱真空度達到0.09 MPa,設(shè)置加熱溫度60 ℃,直至樣品恒重[7]。

1.2.2.4 真空冷凍干燥 真空冷凍干燥分為冷凍和真空干燥兩個階段。冷凍階段采用預(yù)凍法,將花材快速冷凍到-20 ℃,并繼續(xù)冷凍4 h,將處理過的牡丹鮮花置于-80 ℃預(yù)凍存約24 h,而后迅速轉(zhuǎn)移至冷凍干燥機中,將樣品放在托盤上進行冷凍干燥,真空冷凍干燥冷卻溫度-45 ℃、真空度為90～95 Pa,直至樣品恒重[8]。

1.2.3 牡丹花冠茶各項理化指標(biāo)

1.2.3.1 含水率的測定 采用快速水分測定儀直接測定含水量。按照儀器說明,將溫度調(diào)至105 ℃,時間調(diào)至0 min,系統(tǒng)歸零,稱取大約2 g的花瓣及花芯樣品于鋁盒中(需要時可加入石英砂),將鋁鉑底面鋪滿,放下儀器罩,按Start鍵開始測定,當(dāng)數(shù)據(jù)基本保持不變時,按Stop鍵停止,記錄測定結(jié)果。每小時測定一次牡丹花的水分含量,記錄牡丹花冠茶在45、50、55、60 ℃下不同時間段的變化。

1.2.3.2 皺縮率的測定 皺縮率z的計算方法如下:

S1為干燥后花瓣面積,cm2;S2為鮮花花瓣面積,cm2。

采用剪紙法計算花瓣面積,具體方法是:將花瓣在A4紙上沿邊緣準(zhǔn)確畫線并剪下,準(zhǔn)確稱量其質(zhì)量,測定標(biāo)準(zhǔn)面積紙張質(zhì)量,算出1 cm2的紙張質(zhì)量,計算葉面積。

1.2.3.3 復(fù)水性的測定 干制品浸泡在40倍80 ℃蒸餾水中30 min后取出,離心機3000 r/min離心脫水1 min,稱重。

式中:W1復(fù)水前牡丹花冠茶的質(zhì)量,g;W2為復(fù)水后牡丹花冠茶的質(zhì)量,g。

1.2.3.4 黃酮含量的測定 牡丹花黃酮含量測定方法參照文獻[9]:牡丹花冠茶總黃酮類化合物的計算方法:

式中,m1為從標(biāo)準(zhǔn)曲線上獲得的與樣品吸光度對應(yīng)的黃酮類化合物質(zhì)量,mg;m為樣品質(zhì)量,g。

1.2.3.5 牡丹花冠茶不同工藝下的結(jié)構(gòu)形態(tài)觀察 采用徒手切片法,用鋒利的小刀將樣品從花瓣中部莖脈處切下來后,放在真空鍍膜機內(nèi),把金噴鍍到樣品表面后,取出樣品在掃描電子顯微鏡下觀察照相(Vacc=5 kV,Mag=x10.0 k,WD=13.7 mm)[10]。

1.2.4 牡丹花冠茶品質(zhì)評價

1.2.4.1 牡丹花冠茶干制品品質(zhì)評價 主要根據(jù)牡丹花干品外觀、色澤、韌性和芳香進行評分,設(shè)定0～10分,分為4個等級,每次由經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)過的、固定的10人進行感官評分。牡丹花冠茶干制品品質(zhì)評分標(biāo)準(zhǔn)及牡丹花冠茶茶水品質(zhì)評分標(biāo)準(zhǔn)見表1、表2。

表2 牡丹花冠茶茶水品質(zhì)評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Quality grading criteria for peony corolla tea

表1 牡丹花冠茶干制品品質(zhì)評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Quality grading criteria for peony corolla tea dried products

1.2.4.2 牡丹花冠茶茶湯品質(zhì)評價

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Origin 8軟件進行繪圖,并用方差分析軟件檢測數(shù)據(jù)間的差異性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同工藝對牡丹花冠茶的含水率及含水率變化的影響

2.1.1 牡丹花冠茶含水率的測定 牡丹花冠茶的含水率直接影響了樣品的保存時間及保存條件,不同加工工藝下的含水率,結(jié)果見圖1。

圖1 不同加工工藝下的含水量Fig.1 Moisture content in different processing techniques注:肩字母不同表示差異顯著,小寫字母表示p<0.05,大寫字母表示p<0.01,圖3～圖5同。

由圖1可知,將牡丹花干燥后測水分含量,陰干的牡丹花干制品含水率最高,通過熱風(fēng)60 ℃干燥得到的干制品含水率最低,其次是真空60 ℃干燥的加工工藝。即自然干燥的牡丹花含水量高于人工干燥的,且時間長、效率低,產(chǎn)品品質(zhì)不均一。圖1差異性分析可知,熱風(fēng)45、50、55 ℃干燥與真空60 ℃干燥、真空凍干與熱風(fēng)60 ℃干燥結(jié)果差異不顯著,其他部分干燥結(jié)果，如陰干與其他各組干燥之間，熱風(fēng)干燥55 ℃與熱風(fēng)干燥60 ℃、真空冷凍干燥之間，差異均極顯著(p<0.01)。但同時也發(fā)現(xiàn),不同加工方法所制得的牡丹花干制品含水量都低于9.5%,符合代用茶中花類水分含量低于13%的國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)[11]。

2.1.2 牡丹花冠茶不同時間段水分變化測定 由圖2可得,由于干燥溫度對牡丹花瓣的色澤影響較大,當(dāng)溫度高于60 ℃時,發(fā)現(xiàn)牡丹花冠底部及萼片均有發(fā)黃的現(xiàn)象,因此在干燥過程中,采用60 ℃及以下的溫度干燥。干燥開始2～12 h內(nèi),由圖2可見,含水率曲線幾乎呈直線下降,這是因為牡丹花瓣含水量較大,導(dǎo)濕性較強,溫度越高,越有利于表面的水分蒸發(fā)。因此,60 ℃時,初期干燥速率最快。干燥至10～24 h,由于牡丹花瓣水分含量較低,導(dǎo)濕溫性逐漸占主導(dǎo),且此時,牡丹花表面已經(jīng)干燥,細(xì)胞結(jié)構(gòu)收縮,阻礙了內(nèi)部水分向表面遷移,導(dǎo)致干燥速率有所下降。但是由于牡丹花瓣較薄,總體干燥以恒速干燥階段為主,在60 ℃下，將牡丹花干燥至恒重所需要的時間最短,其次是熱風(fēng)55、50 ℃，變化速率最慢的是熱風(fēng)45 ℃,所需的時間也最長。由此可見,干制牡丹花速度最快的加工工藝是熱風(fēng)60 ℃。

圖2 熱風(fēng)干燥下的含水率變化Fig.2 Changes of Moisture content in hot air drying

2.2 牡丹花冠茶皺縮率的測定

皺縮率能直觀的表達不同干燥條件下牡丹花冠茶的外形大小及美觀度。皺縮率越小,產(chǎn)品的體積越大,一般在生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品等級越高,經(jīng)濟價值越高。

圖3顯示,除陰干與熱風(fēng)45 ℃干燥的牡丹花冠皺縮率無顯著差異外(p>0.05),其他加工工藝之間的皺縮率差異均極顯著(p<0.01)。由圖3可知,真空冷凍干燥下的牡丹花冠茶皺縮率最小，約為38%,即干燥后約為原牡丹花的2/3。真空冷凍干燥,采用快速凍結(jié),使得水分來不及遷移,基本在原位變成小冰晶;在真空干燥時,冰晶升華,使得最大程度地保留了產(chǎn)品體積,因此其皺縮率最低;其發(fā)生的皺縮主要在干燥后期。皺縮率最大的為熱風(fēng)干燥60 ℃條件下所制得的花冠茶,高達70.5%,產(chǎn)品皺縮嚴(yán)重,形態(tài)變化較大。熱風(fēng)干燥時,隨著溫度的增加,溫度越高,細(xì)胞失水越快，牡丹花皺縮率越高,體積越小。有研究表明，真空干燥環(huán)境下的牡丹花冠茶體積縮小約為原牡丹花的一半[12]。整體而言,冷凍干燥工藝下的牡丹花在成型上體積更大,皺縮最小;熱風(fēng)60 ℃干燥條件下的牡丹花皺縮最為厲害,其外形差別最大。

圖3 不同加工工藝下的皺縮率Fig.3 Shrinkage rate in different processing technique

2.3 牡丹花冠茶復(fù)水性的測定

一般,牡丹花單朵花茶直徑為10～20 cm,大型牡丹花干制后可達20 cm以上。市面上,由于牡丹花茶價格昂貴,一般單朵牡丹花茶即可泡制一壺,既具營養(yǎng)性,又具觀賞性。沖泡后的牡丹花茶,在水中如同鮮花般盛開,而良好的復(fù)水性方可體現(xiàn)牡丹花的雍容華貴,呈現(xiàn)更佳的視覺效果。

由圖4可知,除熱風(fēng)45、50、55 ℃之間、熱風(fēng)45、50 ℃與陰干之間復(fù)水性差異不顯著外(p>0.05),其他加工方法之間差異極顯著(p<0.01)。由圖4可知,真空60 ℃干燥和真空冷凍干燥條件下牡丹花冠茶的復(fù)水性較高,真空60 ℃干燥條件下牡丹花冠茶的復(fù)水性為523%,冷凍干燥條件下所得的牡丹花冠茶復(fù)水性為506%,陰干、熱風(fēng)45、50、55、60 ℃條件下復(fù)水性差別并不大,在340%～370%之間。由此可見,真空干燥及真空冷凍干燥條件下的牡丹花冠茶的復(fù)水性最好。這是因為真空冷凍干燥后的物料具多孔、疏松結(jié)構(gòu),形成更好的海綿狀,因此具更好的復(fù)水性[13]。而且，真空凍干后的牡丹花冠茶泡制時的外觀視覺效果最佳，而真空干燥60 ℃的條件下,牡丹花植物組織結(jié)構(gòu)被破壞,細(xì)胞壁被破壞,在復(fù)水性的測定中水更容易進入到細(xì)胞中,表現(xiàn)出較高的復(fù)水性。

圖4 不同加工工藝下的復(fù)水性Fig.4 The rehydration in different processing technique

2.4 不同加工工藝對牡丹花冠茶黃酮含量的影響

由圖5可知,熱風(fēng)干燥45℃與50 ℃之間、熱風(fēng)干燥55 ℃與60 ℃之間、熱風(fēng)干燥55 ℃與真空凍干之間、熱風(fēng)干燥60 ℃與真空干燥60 ℃之間，黃酮含量差異均不顯著(p>0.05)，其他加工工藝之間黃酮含量差異極其顯著(p<0.01)。由圖5可知,熱風(fēng)干燥45 ℃下得到的黃酮含量最高,真空60 ℃干燥最低。該結(jié)果與復(fù)水性實驗表現(xiàn)出相關(guān)性,可能是因為真空60 ℃干燥對牡丹花瓣結(jié)構(gòu)破壞最大,且此破壞主要表現(xiàn)為細(xì)胞結(jié)構(gòu)的撕裂,產(chǎn)生了大量的孔洞,因此復(fù)水性最好。而該變化也造成牡丹花黃酮更易暴露在空氣中,因此黃酮氧化較嚴(yán)重,含量較低。同理,真空冷凍干燥中,黃酮含量也較低。同時,辛敏甲等[14]研究也發(fā)現(xiàn)干燥溫度越高,黃酮氧化較快,總黃酮含量越低,與本實驗結(jié)果一致。

圖5 不同加工工藝下的黃酮含量Fig.5 Flavonoids content in different processing technology

2.5 牡丹花冠茶不同工藝下的結(jié)構(gòu)形態(tài)

為了了解不同干燥工藝下,牡丹花瓣的細(xì)微結(jié)構(gòu)變化,對各干燥工藝的牡丹花進行電鏡掃描,結(jié)果如圖6。

圖6 不同加工工藝下的結(jié)構(gòu)形態(tài)Fig.6 Structure form under different processing techniques

由圖6可知,熱風(fēng)干燥及真空60 ℃干燥加工工藝下的牡丹花瓣有明顯的皺縮現(xiàn)象,其中最嚴(yán)重的是熱風(fēng)60 ℃及真空60 ℃干燥,發(fā)生皺縮較為均勻的是熱風(fēng)45 ℃加工工藝。且都有明顯的斷裂面,說明溫度對牡丹花瓣形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響較大,溫度越高,細(xì)胞失水越快,破裂越多,發(fā)生皺縮現(xiàn)象越劇烈。真空冷凍干燥下的牡丹花瓣皺縮現(xiàn)象較為平緩,結(jié)構(gòu)間多為平滑的直線且無明顯斷裂面[15]。微觀皺褶越多,宏觀皺縮則越嚴(yán)重。微觀視野下皺縮現(xiàn)象與宏觀體積的變化相一致。

2.6 不同加工工藝對牡丹花冠品質(zhì)的影響

通過比較可知,結(jié)果見表3。得分最高的是熱風(fēng)55 ℃和真空冷凍干燥加工工藝下得到的牡丹花干制品,表現(xiàn)在花冠茶的形態(tài)結(jié)構(gòu)較好,花萼大部分為綠色,無明顯焦灼,色澤程度多呈現(xiàn)出花朵原有的顏色,且有清新的牡丹花香;茶色澄清,茶水的滋味較好,且花瓣在水中呈現(xiàn)的形態(tài)完整。

表3 牡丹花冠茶干制品品質(zhì)及茶水品質(zhì)評分及評價Table 3 Quality grades and evaluation for peony corolla tea dried products

3 結(jié)論

通過比較陰干、熱風(fēng)干燥、真空干燥與真空冷凍干燥四大類方法發(fā)現(xiàn),如以護型為目的,真空凍干的牡丹花冠顏色亮麗,最保真,體積最大,復(fù)水性最好,茶湯外觀和口感最佳,但是黃酮的含量最低。而如果考慮營養(yǎng)性，45 ℃熱風(fēng)干燥為首選干燥方法，此時，牡丹花冠茶黃酮含量最高。

傳統(tǒng)制茶都需要殺青,但是本加工研究中沒有對牡丹花進行專門殺青工藝。通過保藏實驗發(fā)現(xiàn),經(jīng)真空冷凍干燥后的牡丹花茶,在避光干燥的環(huán)境中放置半年,外形、顏色均無明顯變化。說明牡丹花中多酚氧化酶經(jīng)此加工操作,受到明顯抑制。