《食品科学》:西南大学童华荣教授等:不同叶位芽叶在工夫红茶工艺流程中理化品质的变化

  茶是世界上最受喜爱的饮料之一,而红茶则因其独特的风味和健康作用成为风靡全球的茶类,占全球茶叶消费量78%左右。按照加工工艺的不同,红茶可大致分为小种红茶、工夫红茶和红碎茶。在中国,工夫红茶更受消费者喜爱。在红茶工艺流程中,茶鲜叶经过萎凋、揉捻(切)、发酵和干燥几个工序,内含成分发生剧烈变化,形成了红茶典型的红汤、红叶及甜醇的滋味特征。

  西南大学食品科学学院的周静芸、童华荣*等通过对工夫红茶工艺流程中不同叶位叶片的微观结构及不同叶位芽叶的品质组分的变化分析,考察各部分在工艺流程中理化品质的动态变化及其品质响应,以期为优质工夫红茶在原料的选择、加工工艺及品质评价等方面提供一定的理论依据。

  原料按照传统工夫红茶工序加工,具体操作如下:将鲜叶置于晾青架上萎凋至含水量60%~62%(室温20 ℃、相对湿度68%~70%)→揉捻90 min(不加压45 min-轻压20 min-中压20 min-不加压5 min)→发酵3 h(发酵箱内温度30 ℃、相对湿度92%~94%)→干燥(毛火120 ℃、15 min-摊凉回水45 min-足火90 ℃至刺手)。

  样本制备:对每个工艺流程中的一芽二叶在制品进行手工筛选及分离,分解为芽、第一叶、第二叶、茎梗(图1)。对以上分离好的茶样及一芽二叶在制品立即液氮固样,冷冻干燥后粉碎过40 目筛密封,置于-80 ℃超低温冰箱保存备用。

  图2展示了工夫红茶在工艺流程中制品的色泽变动情况。在传统工艺工艺流程中,茶树鲜叶色泽由鲜绿逐渐变红最后形成乌黑油润带金毫的成品茶。揉捻叶中不同叶位芽叶的色泽由绿开始变红,发酵叶中单芽、第一叶、茎梗红变均匀,而第二叶和一芽二叶还含有一定的青叶。由此可见,不同叶位芽叶均在揉捻时色泽发生明显的变化,且第二叶的红变程度弱于其他叶位。

  鲜叶中叶肉细胞的细胞核及木质化的细胞壁经番红固绿染色后呈红色,细胞质及纤维素的细胞壁呈绿色,栅栏组织、海绵组织及维管束均可明显区分,且不同叶位叶片间海绵组织细胞间隙、维管束细胞组成结构有一定的差异(图3A)。其中,第一叶的维管束细胞有序排列呈近圆形,而第二叶呈近椭圆形;海绵细胞形状多样,有3~4 层,第一叶海绵细胞排列整齐,而第二叶海绵细胞排列疏松,间隙发达。如图3B所示,萎凋叶中,叶肉细胞染红处有少量黄色出现:随着萎凋时间的增加,细胞失水,细胞质膜与细胞壁发生质壁分离,表明细胞正处于死亡的初期阶段。在这一阶段,第一叶与第二叶的显微结构较鲜叶变化显著,第一叶的维管束细胞形似椭圆,第二叶的维管束细胞排列无序且不成形,慢慢的开始破碎;第一叶的海绵细胞排列整齐,有3~4 层,第二叶海绵细胞排列相对整齐,有3~4 层。由此可知,不同叶位叶片在维管束细胞结构及海绵细胞间隙上存在一定的差异。揉捻叶中,栅栏组织层长柱细胞及海绵组织层薄壁细胞呈红黄杂色,其中第一叶颜色更深(图3C~D)。在机械力的作用下,叶肉细胞组织结构遭到破坏,从而发生萎缩变形、质壁分离、细胞破碎。当发酵结束时(图3E),大多数叶肉细胞已被完全破坏,其中第一叶表现得更明显,栅栏组织及维管束被彻底破坏并变形,上、下细胞排列松散、扭曲,细胞形状不规则,整体呈金黄色;第二叶栅栏组织及维管束也被破坏,较第一叶破坏程度轻,整体呈红黄色。由此可知,揉捻和发酵阶段,第一叶的细胞结构破坏程度较第二叶重,这可能是导致第一叶发酵叶的色泽较第二叶红的原因。

  由图4可知,鲜叶和萎凋叶中不同叶位茶树叶片细胞超微结构完整且基本相同,叶绿体完整分布在细胞壁周围,液泡完整。揉捻使茶叶在外力的挤压下,叶肉细胞结构受损,叶绿体结构被破坏,液泡内液溢出充满整个细胞,细胞壁内折变形,导致叶片细胞结构发生显著变化,这种变化持续到发酵结束。由此可知,机械揉捻破坏细胞的完整性,导致液泡细胞膜丧失选择的能力,从而使液泡内多酚类物质与细胞质内源氧化酶类发生反应。

  图5反映了叶绿体形状和结构上的变化,鲜叶中叶绿体结构完整,呈椭圆形,内外膜清晰,基粒片层排列致密且整齐,同时第二叶的叶绿体中清晰可见淀粉粒和嗜锇颗粒(图5A),研究表明嗜锇颗粒和淀粉粒的含量与叶片成熟度有关。萎凋过程中叶绿体呈近圆形的形态变化(图5B),这可能与萎凋细胞失水有关。揉捻45 min时,叶绿体结构发生某些特定的程度的破损,内外膜模糊或消失,基粒片层排列稀疏紊乱。叶绿体内膜系统被破坏,嗜锇颗粒大量产生,类胡萝卜素生成,第二叶的淀粉颗粒缺失(图5C),且基粒片层排列较第一叶有序。揉捻结束时(图5D),不同叶位茶树叶片的叶绿体损伤度几乎与揉捻45 min时相近,仅第二叶的基粒片层排列较稀疏紊乱。由图5C1、D2可知,不同叶位茶树叶片的叶绿体在揉捻时变化最大,结构发生变化,基粒片层排列变稀疏紊乱,而在发酵叶中变化不大(图5E),差异不明显。

  不同叶位芽叶的TP和儿茶素类在工艺流程中呈不同幅度的下降趋势(图6),在鲜叶和萎凋叶中下降幅度较小,揉捻叶中下降幅度大,这与揉捻破坏了茶树叶片细胞结构有关。成品茶中芽、第一叶、第二叶、茎、一芽二叶的TP质量分数较鲜叶分别降低了55.45%、46.36%、53.57%、49.21%、52.52%。第一叶和第二叶TP质量分数在鲜叶、萎凋叶、发酵叶中差异不显著(P>0.05),揉捻叶中第一叶TP质量分数较第二叶明显降低16.92%(P<0.05)。揉捻叶中,第二叶、一芽二叶的EGC含量差异不显著(P>0.05),而第一叶和第二叶的TC、EGCG、EGC、ECG含量均差异显著(P<0.05),第一叶含量较第二叶分别低24.14%、53.05%、12.36%、45.17%,这是由于揉捻阶段第一叶的结构破坏程度较第二叶严重(图3),多酚类物质与酶的结合更充分,酶促氧化作用更显著。在发酵叶及成品茶中,第一叶和第二叶的EGC含量和TC含量差异不显著(P>0.05),而EGCG含量差异显著(P <0.05),发酵叶及成品茶中第一叶EGCG的含量较第二叶分别降低51.51%、26.01%。芽、第一叶、第二叶的EGC含量在成品茶中差异不显著(P>0.05)。由图6F可知,不同叶位芽叶的G A 含量在工艺流程中呈先增加后减少又增加的动态变化。由于酯型儿茶素降解生产GA,在揉捻结束前GA含量增加,随着发酵的进行,GA氧化成邻醌参与色素的形成,其含量减少。芽、茎梗在工艺流程中明显低于其他叶位(P<0.05),不同叶位叶片的GA含量在揉捻叶和成品茶中差异显著(P<0.05),第二叶含量较第一叶分别提高26.81%、18.63%,这与儿茶素类物质在工艺流程参与氧化反应有关。

  由图7A可知,不同叶位芽叶在工艺流程中茶黄素含量呈先增后减的动态变化趋势,芽、第一叶、第二叶、茎、一芽二叶在揉捻阶段茶黄素质量分数达到最大值,分别为0.74%、0.96%、0.94%、1.21%、1.02%。其中,第一叶、第二叶、一芽二叶的揉捻叶中茶黄素质量分数差异不显著(P>0.05),较萎凋叶分别高5.13、7.06、9.94 倍。成品茶中第一叶、第二叶、一芽二叶茶黄素质量分数差异不显著(P>0.05),较萎凋叶分别高2.99、4.04、6.10 倍。芽、第一叶、茎、一芽二叶茶红素含量在揉捻时达到最大值(图7B),分别为4.95%、6.38%、7.05%、7.14%,揉捻后质量分数趋于稳定。成品茶中第一叶与一芽二叶茶红素质量分数差异不显著(P>0.05),但第一叶与第二叶差异显著(P<0.05),第一叶较第二叶高27.62%,较一芽二叶高10.59%。由图7C可知,不同叶位的茶褐素含量均在揉捻阶段增加迅速,后期过程中缓慢增加,这同样与揉捻破坏细胞完整性有关。第一叶与第二叶、一芽二叶成品茶褐素质量分数差异显著(P<0.05),其中第一叶成品茶茶褐素质量分数较第二叶高10.35%,较一芽二叶高13.32%。这是因为第一叶茶红素含量高于第二叶、一芽二叶,在酶促氧化反应中生成了更多的茶褐素。

  不同叶位芽叶的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素类总量在工艺流程中均下降,且在干燥阶段呈迅速下降的动态变化(图8A~C)。其中,第一叶成品茶叶绿素a、叶绿素b、总量较鲜叶分别减少了95.81%、86.69%、55.90%,第二叶成品茶叶绿素a、叶绿素b、总量较鲜叶分别减少了96.38%、91.52%、67.26%,一芽二叶成品茶叶绿素a、叶绿素b、总量较鲜叶分别减少了93.63%、80.36%、49.15%。脱镁叶绿素a、脱镁脱叶绿醇基叶绿素的含量在整个工艺流程中呈上涨的趋势(图8D、E),揉捻结束后含量增加明显。这是由于揉捻叶中的细胞受损,pH值降低,使呈绿色的叶绿素发生脱镁反应生成黑色或褐色产物。第一叶和第二叶成品茶的脱镁叶绿素a和脱镁脱叶绿醇基叶绿素分别较鲜叶高102.03%、434.34%和135.07%、372.04%,第二叶的脱镁叶绿素a和脱镁脱叶绿醇基叶绿素较第一叶分别高29.73%和44.17%。由图8F可知,在工夫红茶工艺流程中,叶绿素aʹ、叶绿素bʹ、原焦脱镁叶绿酸a仅在干燥阶段检测出来,第一叶和第二叶的含量均差异显著(P<0.05),第二叶的含量较第一叶分别高3.77%、15.47%、12.43%。当叶绿素被破坏时,工夫红茶色泽由黑色的脱镁叶绿素、墨绿色的脱镁脱叶绿醇基叶绿素、残留的绿色叶绿素影响。由图8可知,不同叶位叶片的叶绿素组分无论在整个工艺流程中如何变化,第二叶含量始终明显高于第一叶(P<0.05),即成熟度较高的第二叶比第一叶更易在色泽上呈现绿色或暗绿色。

  结果发现:不同叶位芽叶的色泽从揉捻开始由绿逐渐变红,但第二叶的红变程度弱于别的部分;叶片结构和酚类化合物分析根据结果得出,第一、二叶的叶肉细胞及叶绿体结构均在揉捻时被破坏,说明第一、二叶均从揉捻阶段开始发酵;在工艺流程中茶多酚质量分数、儿茶素类含量均下降,茶黄素含量和茶红素含量先增后减,之后趋于稳定,茶褐素含量一直增加,且均在揉捻时含量变化最大;第一叶与第二叶的儿茶素类总量、表没食子儿茶素、表没食子儿茶素没食子酸酯、表儿茶素没食子酸酯的氧化率及茶黄素含量差异不显著(P>0.05),说明不同叶位叶片的发酵程度无明显差异;叶绿素a、叶绿素b含量以及叶绿素类总量均下降,脱镁叶绿素、脱镁脱叶绿醇基叶绿素含量均上升;工艺流程中第二叶的叶绿素组分含量均明显高于第一叶(P<0.05)。本研究结果可为加工优质工夫红茶、提高茶树鲜叶的利用率提供一定的理论依据。

  本文《不同叶位芽叶在工夫红茶工艺流程中理化品质的变化》来源于《食品科学》2023年44卷1期53-62页,作者:周静芸,黄瑞,欧阳珂,陆安霞,陈林木,童华荣。DOI:10.7506/spkx0127-277。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

  Food Science of Animal Products(ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780)是一本国际同行评议、开放获取的期刊,由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办,中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营,属于食品科学与技术学科,旨在报道动物源食品领域最新研究成果,涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料,研究内容有食物原料品质、加工特性,营养成分、活性物质与人类健康的关系,产品风味及感官特性,加工或烹饪中有害于人体健康的物质的控制,产品保鲜、贮藏与包装,微生物及发酵,非法药物残留及食品安全检测,真实性鉴别,细胞培育肉,法规标准等。

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