不同干燥方式下黑毛茶風(fēng)味品質(zhì)的比較分析

趙 熙，鐘 妮，余鵬輝，黃 浩，周 浩，譚正初，鄭紅發(fā)

湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 茶葉研究所，湖南 長沙 410125

黑茶是我國特有的茶類，在邊疆少數(shù)民族生活中占有重要地位[1]。2020年，全國黑茶產(chǎn)量37.33萬t，僅次于綠茶和紅茶。近年來，黑茶因具有減肥降脂、殺菌消炎、調(diào)理腸胃、降低酒精性肝損傷等保健功能，受到越來越多國內(nèi)外消費者的青睞[2-6]。黑毛茶是制作黑茶產(chǎn)品的原料，其品質(zhì)的好壞對黑茶質(zhì)量具有十分重要的影響[7]。黑毛茶加工工藝中的干燥工序不僅是散失茶葉內(nèi)部水分和固定茶葉外形的過程，也是形成黑毛茶特征滋味和香氣風(fēng)味品質(zhì)的關(guān)鍵工序之一。

目前，生產(chǎn)上黑毛茶干燥方式主要有日曬干燥、“七星灶”明火松柴干燥和熱風(fēng)干燥等方式。日曬干燥方式因成本低廉曾被茶農(nóng)或小型加工企業(yè)廣泛使用，但日曬存在干燥質(zhì)量差、速度慢且受天氣影響較大等缺點；“七星灶”明火松柴干燥方式產(chǎn)生的煙霧中含有1,2-苯并芘、2,3-苯并芘、4,5-苯并芘等致癌物，威脅食品安全[8]；熱風(fēng)干燥方式溫度上升緩慢，不利于茶葉內(nèi)部游離氨基酸和可溶性糖等物質(zhì)的結(jié)合與轉(zhuǎn)化，同時也不利于高沸點香氣物質(zhì)的形成[9]。研究表明，微波具有升溫迅速、熱效率高等優(yōu)點[10]，目前在綠茶殺青和紅茶干燥等工藝上已有研究與應(yīng)用[11-13]，然而鮮見微波技術(shù)應(yīng)用于黑毛茶加工的研究報道。

本試驗研究采用熱風(fēng)干燥、熱風(fēng)-微波干燥、微波-熱風(fēng)干燥和微波干燥等4種干燥方式對渥堆后黑毛茶進行干燥，探討幾種不同干燥方式對黑毛茶揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響，并對不同干燥方式黑毛茶的主要生化成分含量及感官品質(zhì)進行分析，以期為探討適宜的黑毛茶干燥技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

茶鮮葉：‘桃源大葉’茶樹品種夏秋季鮮葉，嫩度一芽二三葉或同等嫩度對夾葉，采自湖南桃江縣芬芳茶園。

1.1.2 試劑

標(biāo)準(zhǔn)品：兒茶素、表兒茶素、沒食子兒茶素、表沒食子兒茶素、表兒茶素沒食子酸酯、沒食子兒茶素沒食子酸酯、表沒食子兒茶素沒食子酸酯、咖啡堿、谷氨酸、無水葡萄糖，上海源葉生物科技有限公司。

色譜純：甲酸、甲醇、甲酰胺、乙腈，分析純：2-丁酮、2-戊酮、2-己酮、2-庚酮、2-辛酮、2-壬酮、濃硫酸、蒽酮、酒石酸亞鐵、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、水合茚三酮，北京國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

茶葉殺青機（6CST-80）、茶葉揉捻機（6CR-50），浙江上洋機械有限公司；茶葉烘焙機（6CHZ-9B），福建雙科機械有限公司；微波爐（S18），河南新航微波技術(shù)有限公司；粉碎機（FW80-50g），天津泰斯特儀器有限公司；HS-GC-IMS分析儀，德國Gesellschaft für analytische Sensorsy-steme mbH公司；水分測定儀（MA35），德國賽多利斯集團；pH計（DELTA 320）、電子天平（MT203T），梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱、恒溫水浴鍋，北京市永光明醫(yī)療儀器廠；高效液相色譜儀（HC-10A），日本島津公司；紫外可見分光光度計（UV-1801），北京瑞利分析儀器有限責(zé)任公司。

1.3 方法

1.3.1 黑毛茶樣加工

黑毛茶按鮮葉（一芽二三葉或同等嫩度對夾葉）→攤青（時間10 ～ 12 h，期間翻動2次）→殺青（溫度260℃ ～ 280℃，時間2.5 min）→揉捻（輕壓 5 min ～ 中壓 5 min ～ 松壓 5 min）→渥堆（時間12 h，翻堆2次）制作，然后分別進行不同干燥方式處理至含水量10%以下，不同干燥方式主要技術(shù)參數(shù)見表1。制成的黑毛茶樣保存于-20℃冰箱中。

表1 黑毛茶不同干燥方式處理主要技術(shù)參數(shù)Table 1 The main technical parameters l of raw dark tea drying process

1.3.2 香氣成分分析

稱取1 g茶樣加入10 mL沸水，置于20 mL頂空瓶中。HS-GC-IMS系統(tǒng)分析條件和氣相色譜條件分別見表2和表3。分別運用VOCal和GalleryPlot軟件進行定性和定量分析；Reporter插件對比不同黑毛茶樣品間的圖譜差異；Dynamic PCA插件對樣品進行主成分分析和相似度分析。

表2 檢測條件Table 2 Analysis conditions

表3 氣相色譜條件Table 3 Gas chromatographic conditions

1.3.3 主要滋味品質(zhì)成分測定

水浸出物含量測定參照GB/T 8305—2013進行；茶多酚、咖啡堿和兒茶素組分含量測定參照GB/T 8313—2018進行；游離氨基酸總量測定參照GB/T 8314—2013進行；可溶性糖總量測定參照蒽酮-硫酸法[14]。

1.3.4 感官品質(zhì)評價

由3名副研究員職稱以上茶學(xué)專業(yè)人員組成評定小組，參照GB/T 23776—2018《茶葉感官審評方法》，依次對茶樣品的外形、湯色、香氣、滋味和葉底5項指標(biāo)進行密碼審評，具體感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表4?？偡諶=外形×20% +湯色×15% +香氣×25% +滋味×30% +葉底×10%。

表4 黑毛茶感官品質(zhì)評分標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Scoring standard of sensory quality of raw dark tea

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥方式黑毛茶揮發(fā)性成分HS-GCIMS譜圖分析

圖1為不同干燥方式黑毛茶HS-GC-IMS指紋圖譜，橫坐標(biāo)為離子遷移時間，縱坐標(biāo)為氣相色譜保留時間，圖中的每一個點代表一種揮發(fā)性有機物[15-17]，顏色隨物質(zhì)濃度增加而加深[18-19]，譜圖代表了不同干燥方式黑毛茶的全部頂空成分。由三維譜圖（圖1-a）及其二維譜圖（圖1-b）可以看出，不同干燥方式黑毛茶的揮發(fā)性組分具有較明顯差異，其中熱風(fēng)-微波干燥的黑毛茶中揮發(fā)性物質(zhì)最少，微波-熱風(fēng)干燥的黑毛茶中揮發(fā)性物質(zhì)相對較多。

圖1 不同干燥方式黑毛茶HS-GC-IMS 譜圖Figure 1 HS-GC-IMS spectrum of raw dark tea by different drying methods

2.2 不同干燥方式黑毛茶揮發(fā)性成分定性分析

采用HS-GC-IMS內(nèi)置NIST數(shù)據(jù)庫進一步定性分析，從D1、D2、D3、D4等4個黑毛茶樣中共鑒定出70種揮發(fā)性成分（表5）。包括醛類化合物18種、酯類化合物12種、酮類化合物12種、醇類化合物12種、烯烴類化合物8種、吡嗪類化合物3種、硫醚類化合物3種及酸類化合物2種。其中有些化合物同時檢測出單體、二聚體和三聚體，他們保留時間相近，但遷移時間不同。

表5 黑毛茶中揮發(fā)性風(fēng)味成分定性分析結(jié)果Table 5 Volatile compounds identified in raw dark tea

續(xù)表

由圖2可知，不同干燥方式黑毛茶中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類略有差別。其中，微波-熱風(fēng)干燥方式黑毛茶揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類最豐富，共檢測到69種；其次是熱風(fēng)干燥方式黑毛茶，檢測出66種；熱風(fēng)-微波干燥和微波干燥處理的黑毛茶揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)較少，分別為60種和57種。

圖2 不同干燥方式黑毛茶中揮發(fā)性化合物數(shù)量Figure 2 Volatile compounds in raw dark tea by different drying methods

由圖3可知，不同干燥方式黑毛茶揮發(fā)性物質(zhì)均以醛類、醇類和酯類等化合物為主，但不同種類化合物相對含量在不同干燥處理中具有一定差異。醛類化合物相對含量在熱風(fēng)-微波干燥處理中最高，達(dá)到54.54%；醇類化合物相對含量在微波干燥處理中最高，達(dá)到23.75%；酯類化合物和酮類化合物相對含量均在熱風(fēng)干燥處理中最高，分別達(dá)到12.12%和11.45%。

圖3 不同干燥方式黑毛茶揮發(fā)性組分相對含量變化Figure 3 Change of relative content in raw dark tea by different drying methods

2.3 不同干燥方式黑毛茶揮發(fā)性成分指紋圖譜分析

為方便快速對比不同干燥方式黑毛茶揮發(fā)性成分的差異，利用系統(tǒng)自帶VOCal軟件內(nèi)置插件（Gallery Plot）重構(gòu)不同干燥方式黑毛茶樣離子峰指紋圖譜[20]（圖4）。圖中每一行為一個干燥方式茶樣的指紋圖譜，橫軸為檢測的揮發(fā)性成分。同GC-IMS譜圖，指紋圖譜中顏色的深淺表示揮發(fā)性成分含量的高低。結(jié)果表明，不同干燥方式黑毛茶樣品間差異顯著。在檢測出的揮發(fā)性成分組分方面，有15種物質(zhì)未全部在四種茶樣中檢測出，其中乙酸甲酯、丁酸甲酯、二烯丙基硫醚和正丁酸等4種物質(zhì)均未在微波干燥茶樣中檢出；糠醛、3-甲硫基丙醛、2,4-庚二烯醛、2-己酮、3-庚烯-2-酮、己酸等6種物質(zhì)在熱風(fēng)干燥和熱風(fēng)-微波干燥方式茶樣中檢出；苯乙醛、順式氧化芳樟醇、異戊醇和(E)-β-羅勒烯等4種物質(zhì)僅在微波-熱風(fēng)干燥和微波干燥方式茶樣中檢測出；1-辛烯-3-酮在熱風(fēng)干燥和熱風(fēng)-微波干燥方式茶樣中檢出。

圖4 不同干燥方式黑毛茶揮發(fā)性物質(zhì)指紋圖譜Figure 4 Fingerprint of volatile components of raw dark tea by different drying methods

在檢測出的揮發(fā)性成分含量方面，紅色框中的2-甲基丁醛、異丁酸乙酯、2-丁酮、2-甲基硫醚等35種物質(zhì)在熱風(fēng)干燥和微波-熱風(fēng)干燥方式茶樣中含量較高，且這些物質(zhì)中大部分在熱風(fēng)干燥方式茶樣中含量略高于微波-熱風(fēng)干燥方式茶樣。綠框中的1-辛烯-3-酮、1-戊烯-3-酮、(E)-2-庚烯醛、雙戊烯等少量物質(zhì)在熱風(fēng)干燥和熱風(fēng)-微波干燥方式茶樣中含量略高于微波-熱風(fēng)干燥和微波干燥方式茶樣。黃框中的芳樟醇、正戊醇、2-甲基丁酸乙酯等13種物質(zhì)在微波-干燥和微波干燥茶樣中含量高于熱風(fēng)干燥和熱風(fēng)-微波干燥方式茶樣。甲基庚烯酮、苯甲醛、2-己烯醇等物質(zhì)在微波-烘干干燥方式茶樣中含量略高于其他三種干燥方式茶樣，正己醛、庚醛、壬醛、異辛醇等物質(zhì)在微波干燥茶樣中含量略高于其他三種干燥方式茶樣。

2.4 不同干燥方式黑毛茶揮發(fā)性成分統(tǒng)計學(xué)分析

PCA是一種用包含主要信息的主成分指標(biāo)代替多個原始變量的多元統(tǒng)計分析方法[21]，該方法已廣泛應(yīng)用于食品指紋譜圖研究。有研究利用GC-IMS圖譜數(shù)據(jù)結(jié)合PCA對黃大茶和杜仲葉茯磚茶、新會青柑茶與橘皮普洱茶加工過程中的揮發(fā)性風(fēng)味差異進行區(qū)分[22-24]。為了更加直觀地判別區(qū)分并可視化不同干燥方式黑毛茶揮發(fā)性成分的差異，本試驗對70種揮發(fā)性成分進行PCA分析。如圖5所示，不同干燥方式黑毛茶揮發(fā)性成分PCA圖中PC1的貢獻率為62%，PC2的貢獻率為26%，累計貢獻率為88%，由此表明PC1、PC2的總貢獻率可以基本代表黑毛茶的絕大部分信息，也說明這些物質(zhì)對黑毛茶的風(fēng)味有重要貢獻。且從圖6可看出，4種不同干燥方式均能夠得到較好的分離，其中熱風(fēng)干燥和微波干燥兩種方式之間的距離較遠(yuǎn)，表明兩者的風(fēng)味存在較大差異，這與感官審評結(jié)果基本一致。分布在PCA圖第二象限的微波干燥方式黑毛茶，樣本間聚集度較好；其余樣本間聚集度較均勻。可見，采用GC-IMS技術(shù)結(jié)合PCA，可以實現(xiàn)4種不同干燥方式黑毛茶的較好區(qū)分，探索不同干燥方式樣品的風(fēng)味特性。

圖5 不同干燥方式黑毛茶揮發(fā)性成分主成分分析圖Figure 5 Principal component analysis of volatile compounds of raw dark tea by different drying methods

圖6 不同干燥方式黑毛茶最鄰近圖Figure 6 Nearest neighbor map of raw dark tea by different drying methods

2.5 不同干燥方式黑毛茶主要常規(guī)品質(zhì)成分含量

如表6所示，不同干燥方式黑毛茶的主要生化成分含量存在顯著差異（P＜ 0.05）。不同干燥方式黑毛茶的水浸出物含量在40.76% ～43.78%，其中微波-熱風(fēng)干燥方式顯著高于其他3種處理方式。微波干燥方式的茶多酚含量為24.75%，顯著高于其他幾種干燥方式，可能是由于微波干燥快速終止渥堆葉中多酚類物質(zhì)的繼續(xù)氧化，最大程度地保留了茶多酚，這與Dong[25]等的研究結(jié)果一致。適度高溫?zé)犸L(fēng)干燥可促進茶葉中部分蛋白質(zhì)類物質(zhì)發(fā)生熱裂解反應(yīng)，生成更多游離氨基酸[26]，因此熱風(fēng)-微波干燥方式黑毛茶的游離氨基酸含量較高，但熱風(fēng)干燥時間過長，會導(dǎo)致氨基酸過度反應(yīng)，使其含量降低。不同干燥方式處理茶樣咖啡堿含量也存在顯著差異，其中熱風(fēng)-微波干燥方式處理咖啡堿含量最高，為2.73%；熱風(fēng)干燥和微波干燥方式處理含量最低，均為2.54%。可溶性糖含量微波-熱風(fēng)干燥和微波干燥方式處理均顯著高于熱風(fēng)干燥和熱風(fēng)-微波干燥方式處理，可能是由于熱風(fēng)處理溫度較高，可溶性糖與氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng)，導(dǎo)致可溶性糖含量下降[27]。

2.6 不同干燥方式黑毛茶中兒茶素組分及含量

表6 不同干燥方式黑毛茶主要常規(guī)品質(zhì)成分含量 （%）Table 6 Content of main biochemical components of raw dark tea by different drying methods （%）

研究結(jié)果表明，微波-熱風(fēng)干燥方式黑毛茶兒茶素總量最高（11.93%），且酯型兒茶素含量也最高（70.07%）；熱風(fēng)干燥方式的黑毛茶總兒茶素含量最低（11.24%），且非酯型兒茶素（4.58%）和酯型兒茶素含量（6.66%）均最低，微波干燥方式的黑毛茶非酯型兒茶素含量最高（4.95%）；各樣品酯型兒茶素總量比非酯型兒茶素總量高。其中EGCG含量最高，在4.31% ～4.47%；其次為EGC，含量為2.19% ～ 2.40%；含量最低的為DL-C，含量為0.33% ～ 0.42%（圖7）。

圖7 不同干燥方式黑毛茶兒茶素組分含量Figure 7 The content of catechins of raw dark tea by different drying methods

2.7 不同干燥方式黑毛茶的感官品質(zhì)

結(jié)果如圖8所示。4種不同干燥方式處理黑毛茶干茶均凈度較好，條索較緊結(jié)，色澤黑褐。其中微波干燥處理的黑毛茶色澤油潤度較好，得分最高；其次是熱風(fēng)-微波干燥和微波-熱風(fēng)干燥處理。湯色方面，4種黑毛茶的湯色均為橙黃色；其中微波-熱風(fēng)干燥和微波干燥處理黑毛茶的明亮度稍好，得分最高，均為89分。香氣方面，4種不同干燥方式處理黑毛茶均表現(xiàn)為香氣較純正，無雜氣味，其中微波-熱風(fēng)處理黑毛茶的香氣較高，得分最高，為89分；其次分別為熱風(fēng)-微波干燥和微波干燥處理。滋味方面，熱風(fēng)干燥處理得分最高，為89分，表現(xiàn)為滋味醇厚；其次為熱風(fēng)-微波和微波-熱風(fēng)處理，微波處理黑毛茶滋味濃厚，帶澀，得分最低。葉底方面，4種不同干燥方式黑毛茶均表現(xiàn)為黃褐明亮，尚嫩勻，其中微波-熱風(fēng)和微波干燥處理得分最高。綜合分析可發(fā)現(xiàn)，微波-熱風(fēng)干燥處理茶樣的綜合得分高于其他3種方式處理茶樣，具有最高的感官品質(zhì)，其次為熱風(fēng)-微波干燥、熱風(fēng)干燥和微波干燥方式。

圖8 不同干燥方式黑毛茶感官審評結(jié)果Figure 8 Sensory evaluation results of raw dark tea by different drying methods

3 結(jié)論

采用GC-IMS對4種不同干燥方式黑毛茶的揮發(fā)性物質(zhì)進行檢測分析，共鑒定出70種揮發(fā)性成分，包括一些物質(zhì)的單體、二聚體和三聚體。其中檢測到醛類18種、酯類12種、酮類12種、醇類12種、烯烴類8種、吡嗪類3種、硫醚類3種和酸類2種。不同干燥方式揮發(fā)性成分物質(zhì)種類略有差別，其中微波-熱風(fēng)干燥方式69種、熱風(fēng)干燥66種、熱風(fēng)-微波干燥60種、微波-熱風(fēng)干燥57種。2-甲基丁醛、異丁酸乙酯、2-丁酮、2-甲基硫醚等35種物質(zhì)在熱風(fēng)干燥和微波-熱風(fēng)干燥茶樣中含量較高，且大部分物質(zhì)在熱風(fēng)干燥茶樣中含量相對較高；芳樟醇、正戊醇、2-甲基丁酸乙酯等13種物質(zhì)在微波-熱風(fēng)干燥和微波干燥茶樣中含量相對較高；1-辛烯-3-酮、1-戊烯-3-酮、(E)-2-庚烯醛、雙戊烯等物質(zhì)在熱風(fēng)干燥和熱風(fēng)-微波干燥茶樣中含量相對較高；甲基庚烯酮、苯甲醛、2-己烯醇等物質(zhì)在微波-烘干干燥茶樣中含量相對較高；正己醛、庚醛、壬醛、異辛醇等物質(zhì)在微波干燥茶樣中含量相對較高。4種不同干燥方式黑毛茶揮發(fā)性成分經(jīng)GC-IMS檢測呈現(xiàn)明顯差異，通過PCA可以實現(xiàn)較好區(qū)分。

不同干燥方式黑毛茶的主要生化成分和兒茶素組分含量也存在顯著差異。微波-熱風(fēng)干燥方式的黑毛茶水浸出物含量（43.78%）、可溶性糖含量（3.06%）、兒茶素總量（11.93%），酯型兒茶素含量（70.07%）最高；微波干燥處理茶樣茶多酚含量（24.75%）和非酯型兒茶素含量（4.95%）最高；熱風(fēng)-微波干燥方式的茶樣游離氨基酸含量（1.62%）和咖啡堿含量（2.73%）最高。感官品質(zhì)方面，微波-熱風(fēng)干燥處理茶樣的綜合得分最高，其次為熱風(fēng)-微波干燥、熱風(fēng)干燥和微波干燥。