基于特征物質含量變化的普洱茶膏加工工藝優化

潘　斐,劉通訊

(華南理工大學食品科學與工程學院,廣東廣州 510640)

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基于特征物質含量變化的普洱茶膏加工工藝優化

潘斐,劉通訊*

(華南理工大學食品科學與工程學院,廣東廣州 510640)

本研究應用正交實驗以茶膏中特征物質含量及感官評價為依據,對普洱生茶膏加工工藝進行優化,并探究了普洱茶膏濃縮過程中特征成分的變化。優化的普洱茶膏加工條件:茶水比為1∶20,浸提溫度為80 ℃,浸提時間為35 min,濃縮溫度為100 ℃,此條件下普洱茶膏中特征物質綜合含量最高,感官評價得分也相對較高。在普洱茶膏加工的濃縮過程中,茶多酚、氨基酸含量下降,茶黃素、茶紅素含量先升后降,茶褐素則不斷累積。本研究制得的茶膏感官評價得分和特征物質含量都高于市售茶膏,優化工藝合理、可行,為普洱茶膏加工提供技術參考。

普洱,茶膏,加工,浸提,濃縮

茶膏是世界上第一款速溶茶,它是由茶中精華濃縮而成[1]?，F代科學證明,普洱茶膏具有解酒護肝,抗癌抗衰,預防心腦血管類疾病等功效[2-3]。同普洱茶相比,普洱茶膏口感溫和厚重,保健功能更顯著,沖泡更方便衛生,恰好滿足現代人對健康的需求[4]。同普洱茶粉相比,普洱茶膏的沖泡過程更具觀賞性、藝術性,且茶膏含一定量水分,在儲存過程中能不斷陳化,若控制好條件,茶膏將不斷向品質更優的方向轉化。目前國內外關于普洱茶膏的研究非常少,且多集中在對其得率的研究[2,5-6],有關茶膏中特征成分及其轉化的研究幾乎空白。

普洱茶膏是通過浸提、過濾、濃縮及干燥等工序加工而成的一種固體速溶茶,其品質優劣取決于各工序技術參數及這一系列工序的優化組合。本文通過研究不同工藝條件對普洱茶膏呈味物質含量及感官特性的影響,探索普洱茶膏加工的最優工藝參數,能為普洱茶膏加工提供技術參考,為制定普洱茶膏標準提供理論依據,并能更好地保護中國傳統工藝,傳承中華文化。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

大葉種曬青毛茶云南騰沖,2011年。

ESJ200-4電子分析天平上海精科電子有限公司;UV752N型分光光度計上海棱光技術有限公司;富華420型三用水箱金壇市富華儀器有限公司;DHG90A 電熱恒溫鼓風干燥箱上海索普儀器有限公司;循環水式真空泵鞏義市予華儀器有限責任公司。

表2　正交實驗結果

1.2實驗方法

1.2.1實驗設計根據已有資料及實際情況[2,5-6],進行四因素(料液比,浸提時間,浸提溫度,濃縮溫度)三水平正交實驗,正交表設計如表1。

表1　四因素三水平正交表

1.2.2茶膏制作工藝流程150 g普洱生茶及蒸餾水→水浴浸提→100 μm濾布過濾→80 μm濾布過濾→水浴濃縮→40 ℃干燥→茶膏[7]

1.2.3理化成分分析方法茶多酚含量測定:GB/T 8313-2008;咖啡堿含量測定:GB/T 8312-2013;茶色素總量測定:比色系統分析法[8];游離氨基酸總量測定:GB/T 8314-2013;可溶性蛋白質總量測定:Folin-酚試劑法。

1.2.4感官評價方法評分采用百分制[9],以市面上一級普洱茶作為對照樣(100分),茶膏外形10分、湯色20分、香氣35分、滋味35分,由專業評茶師進行密碼感官審評打分,并根據品質特性給予相應的評語,評茶術語參照DB 53/T 103-2006《普洱茶》、GB/T 14487-2008《茶葉感官審評術語》。

1.2.5濃縮轉化率計算方法在濃縮開始前和濃縮結束后分別對茶多酚、氨基酸及茶色素的含量進行測定,各物質濃縮轉化率計算方法如下:

濃縮轉化率(%)=(濃縮前物質含量-濃縮后物質含量)÷濃縮前物質含量×100

1.3數據統計與分析

實驗數據以平均值±標準差(x±s)表示,采用origin9.0軟件作圖,數據分析處理采用SPSS 20.0和Microsoft excel 2010軟件,測定重復三次。

2　結果與分析

2.1正交實驗結果

茶多酚是一類含兒茶素、黃酮、黃酮醇、花色素、酚酸、縮酚酸等物質的混合物[10],能給茶湯帶來醇和、收斂性較強的口感,還具有降壓、抗氧化、抗動脈粥樣硬化等保健功效[11];咖啡堿具有苦味,能消除疲勞,減輕酒精、煙堿等的毒害作用;氨基酸能賦予茶湯鮮爽的口感,同時還有提高記憶力和鎮靜等作用;茶色素具有抗衰、抗癌、預防性血管疾病等多重功效,其中的茶黃素更是被稱為茶中“軟黃金”[12-13]。在本實驗所用的普洱生茶原料中,茶多酚、咖啡堿、氨基酸含量約為26.37%、2.16%及2.04%。由表2可知,茶多酚、咖啡堿、氨基酸是普洱生茶膏中含量最高的三種物質,分別占比例約65.2%,10.3%及9.8%(表中各組平均值),由此可見,普洱茶膏中各特征成分含量遠遠高于普洱茶,這一特點也是普洱茶膏保健功效優于普洱茶的原因之一。

普洱茶膏的澀、苦、鮮、甜、酸、咸六大滋味與其中存在化學成分密切相關,優質的普洱茶膏必然是這些成分以最優比例配合的結果[14]。對所有茶膏樣品及市售茶膏進行感官分析,結果見表3。對表2及表3進行方差分析,結果見表4。

表3　正交實驗茶膏感官分析

表4　工藝組合與影響因素的主次關系

注:*.差異顯著(p<0.05);**.差異極顯著(p<0.01)。

表5　普洱茶膏濃縮過程中主要成分的轉化率范圍

注:茶水比不同導致濃縮時間不同,本實驗每個濃縮溫度對應3個不同茶水比,故得出的是轉化率范圍。正值表示增長率,負值表示減少率。2.1.1茶水比對普洱茶膏中特征物質的影響植物功能成分浸提過程是溶質從植物內部向溶液擴散的兩相間傳質過程,茶水比的增加可以增強溶質從植物內部向溶液擴散的動力[15]。由表4可知,茶水比(A)是影響絕大多數理化成分含量的最重要因素,因此,茶水比是影響茶膏浸提效率的最重要的因素。在A3水平下,氨基酸,咖啡堿含量最高,且茶多酚的A2,A3水平較接近,說明在這一水平下,浸提效率最高,提取出的有效成分更接近原茶的中各物質含量。從表3中可以看到,與其他實驗組得分相比較,7號,8號,9號的感官評價得分均相對較高,且從口感上來說,這三組層次感較豐富,而其他組滋味相對較單一。綜合分析,選定A3(1∶20)水平為最優茶水比。

2.1.2浸提溫度對普洱茶膏中特征物質的影響由表4可知,對浸提效率影響次重要因素是浸提溫度(B),在B3水平下,茶多酚、茶黃素、茶紅素、蛋白質含量最高,這是因為在高溫下,苦澀的酯型兒茶素更易溶出[16],這對茶湯滋味的影響是不利的,分子量較大的蛋白質等在高溫下也更易溶出,這些大分子與咖啡堿等反應形成沉淀,易造成茶湯渾濁。在B1水平下,氨基酸、咖啡堿含量最高,且B1、B2水平下感官評分得分相近,從各項指標浸提效率、能耗等因素綜合考慮,選定B1(80 ℃)為最優水平。

2.1.3浸提時間對普洱茶膏中特征物質的影響對浸提效率影響最小的因素是浸提時間(C)。由表2可知,蛋白質和咖啡堿在C3水平含量相對較低,這可能是由于隨著浸提時間的延長,蛋白質和咖啡堿能與茶多酚等形成不溶的大分子絡合物[17],造成含量有所下降。在這一水平下,茶多酚和氨基酸含量最高,且蛋白質、咖啡堿與茶多酚在這一水平下逐漸形成大分子沉淀,這些沉淀在浸提之后過濾除去,這有利于減少濃縮過程中形成對茶膏品質有不利影響的沉淀,所以選定C3(35 min)為最優水平。

2.1.4濃縮溫度對普洱茶膏中特征物質的影響表5表示了濃縮時普洱茶膏中主要成分的轉化率范圍?？梢钥闯?當濃縮溫度為100 ℃時,茶多酚含量減幅最大,茶色素含量增幅最大,而氨基酸含量減幅最小;當濃縮溫度為80 ℃時,茶多酚,茶色素含量增幅相對較小,而氨基酸減幅相對較大。濃縮溫度為100 ℃時,所需時間在1 h左右,而濃縮溫度為80 ℃時,所需時間超過2.5 h。實驗表明,高溫短時更有利于普洱茶膏向更優的品質轉化,這可能是由于長時濃縮使副反應增加,氨基酸、茶色素等含量逐漸下降,綜合分析選定D3(100 ℃)為最優濃縮溫度。

本文還對濃縮過程中茶多酚等特征物質的變化進行了研究,以濃縮總時間的1/4為間隔,在9組實驗濃縮過程中分別進行4次取樣,結果表明,9組實驗濃縮過程中各物質含量變化規律基本一致,對9組實驗濃縮過程中主要化學成分含量做均一化處理,處理結果見圖1。

圖1　普洱茶膏濃縮過程中主要化學成分變化Fig.1　Changes of major chemical components during concentration of Pu-erh tea cream

在高溫濕熱作用下,兒茶素等物質能發生非酶促氧化生成茶黃素、茶紅素,并進一步氧化聚合生成茶褐素,在這一過程中,可溶性糖、氨基酸等物質不僅自身會發生氧化反應,也會和兒茶素氧化產物發生化合反應。普洱茶的渥堆發酵主要就是通過加快兒茶素等的氧化作用使茶葉陳化速度加快,茶湯滋味由苦澀變得醇和,達到普洱茶品質上升的效果[18-20]。

由圖1可知,濃縮過程中,由于高溫濕熱作用,茶多酚、氨基酸不斷被氧化,其含量呈下降趨勢;兒茶素的氧化產物茶黃素、茶紅素含量先上升后下降,而茶褐素含量呈上升趨勢?？梢钥闯?在普洱茶膏加工的濃縮過程中,茶多酚的氧化作用占主導地位,因此,控制濃縮時的氧化反應進程至關重要。普洱生茶因茶多酚含量高有較苦澀滋味,濃縮過程中對茶多酚進行合適的氧化使刺激性較強的茶多酚、茶黃素減少,刺激性較弱的茶紅素增多,有利于改善普洱生茶膏的口感。

2.2市售茶膏與實驗茶膏的比較

由表2及表3可知,市售茶膏的茶多酚、氨基酸、咖啡堿、茶紅素含量都低于實驗組茶膏,其茶黃素含量與實驗組相近,而茶褐素含量遠遠高于實驗組茶膏。在感官特性上,市售茶膏外形規則,湯色紅褐偏黑,滋味醇厚但苦澀,有煙熏味,這可能與加工過程中采取了過高的溫度有關,而實驗組的7號、8號滋味醇和回甘,且香氣較足,有茶膏特有的焦糖香。由以上分析可知,實驗所制得的普洱茶膏中有效成分高于市售茶膏,若采取最優工藝組合,其感官特性可遠遠優于市售茶膏。

3　結論

茶膏中特征成分的含量受多重因素影響,不同物質在不同條件下含量不同,在茶水比為1∶20,浸提溫度為80 ℃,浸提時間為35 min,濃縮溫度為100 ℃的條件下,普洱茶膏中茶多酚、氨基酸等特征物質含量高,感官評價得分高,為加工最優條件。茶膏在濃縮過程中,發生了類似渥堆發酵的氧化反應,茶多酚、氨基酸含量逐漸減少,茶黃素、茶紅素含量先增加再減少,茶褐素在這個過程中則不斷累積。

目前關于普洱茶膏工藝的研究大多只以得率為

依據選擇工藝條件,本研究以茶膏中特征物質含量及感官評價得分為篩選依據,制得茶膏的感官評價得分和特征物質含量都高于市售茶膏,優化工藝合理、可行,為普洱茶膏加工提供技術參考。

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Optimization of process technology of Pu-erh tea cream based on the changes of major chemical components

PAN Fei,LIU Tong-xun*

(College of Food Science and Technology,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China)

In this study,the process technology of Pu-erh tea cream was optimized by orthogonal test based on contents of characteristic chemical components in tea cream and its sensory feature,changes of major chemical components during concentration were also studied. Its optimum process technology conditions were as follow:the ratio of water to raw material 1∶20(g/mL),extraction temperature 80 ℃,extraction time of 35 mins and concentration temperature 100 ℃. Under these conditions,general extraction efficiency of all chemical components in Pu-erh tea cream was the highest and sensory evaluation was relatively high. During concentration of Pu-erh tea cream,content of tea polyphenols and amino acids were decreased,and that of theaflavins and thearubigins were increased firstly then decreased while content of theabrownins kept increasing constantly. Compared with commercial Pu-erh tea cream,tea cream made in this study had higher sensory evaluation score and more characteristic chemical components. The optimization of Pu-erh tea cream process technology was reasonable and feasible which can provide technical reference for Pu-erh tea cream manufacturing.

Pu-erh;tea cream;process;extraction;concentration

2016-03-14

潘斐(1991-)，女，在讀碩士研究生，研究方向：糧食、油脂及植物蛋白工程，E-mail:sanflower_fei@outlook.com。

劉通訊(1965-)，男，博士，副教授，研究方向：糧食、油脂及植物蛋白工程，E-mail:txliu@scut.edu.cn。

TS272.5

B

1002-0306(2016)17-0253-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.17.041