環境因子對扁形綠茶貯藏品質影響研究及貨架期預測初探

蘇小琴,左小博,涂云飛,刁春華,譚 蓉,孔俊豪,*,楊秀芳,*

(1.中華全國供銷合作總社杭州茶葉研究院,浙江杭州 310016;2.浙江省茶資源跨界應用技術重點實驗室,浙江杭州 310016)

茶作為世界三大飲料之一,具有多種營養健康功效,深受消費大眾的青睞。綠茶是我國優勢茶葉品類,因其獨特的保健功效被聯合國衛生組織推薦為六大健康飲品之首[1-3]。近年來,我國綠茶出口和國內消費量均呈現增加趨勢,在帶動中國茶產業經濟快速發展中具有突出作用[4]。扁形綠茶是綠茶的主要品類,因其獨特的品質特點深受消費者喜愛。然而,綠茶貨架期較短,在貯藏、銷售、流通各個環節中,由于貯藏條件選擇不當及環境因素的動態變化,常使產品出現“色澤加深、滋味變淡、收斂性加強、香氣降低”等品質劣變特征,降低其營養和經濟價值[5-7]。據統計[8],每年由于茶葉產品的保鮮不當造成的經濟損失達上億元,影響了茶產業的轉型升級和健康可持續發展,成為亟需解決的重要課題。

近年來,多位研究者對綠茶貯藏過程中品質劣變規律、影響因素等方面開展了相關研究。研究表明,綠茶貯藏過程中茶多酚、兒茶素、氨基酸、葉綠素、維生素C等含量呈整體下降的趨勢[9-12]。水分、溫度、光照和氧氣被認為是導致茶葉貯藏品質陳化劣變的主要環境因子[13-16]。并針對控制綠茶品質劣變方面,進行了諸如水分控制、低溫冷藏、除氧充氮等保鮮技術的開發研究[17-19]。但目前僅限于綠茶貯藏過程中主要品質變化規律,而與其對應的感官品質變化及其相關性表征方面缺乏系統研究。另外,針對綠茶貯藏品質變化提出保質期預測方面研究鮮有報道。食品保質期即食品貨架期,是指食品自出廠之日起,經過各流通環節直至到消費階段,它所能保持質量不變的時間長度[20]。通過對品質劣變規律的研究,準確預測食品貨架期是非常必要的。茶葉產品的保質期預測一直是國內茶葉市場被忽略的問題,這對終端消費引導,茶葉產品質量穩定及茶葉出口等方面造成一定影響。食品加速貨架期試驗法(Accelerated shelf-life testing,ASLT)是)是一種有效、快速的食品貨架期預測方法,其在食品品質變化規律及保質期中的研究較為廣泛[21-24]。

本文針對扁形綠茶貯藏中易發生陳化,研究環境因子中溫度、濕度和光照對扁形綠茶品質成分以及感官品質變化的影響,綜合分析其相關性,作為扁形綠茶陳化判別的依據,根據ASLT試驗和Q10模型對預包裝扁形綠茶的保質期進行預判,為精準保障扁形綠茶貯藏品質穩定,科學指導消費者辨識綠茶品質,以及為扁形綠茶貯藏過程中品質特性的保鮮技術提供理論依據和實踐參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

龍井綠茶 加工時間:2018年4月,品種“龍井43”,等級:一級,購自浙江省新昌縣誠茂控股集團有限公司;乙腈 色譜純,天津市康科德科技有限公司生產;福林酚、碳酸鈉、甲醇 分析純,國藥集團化學試劑有限公司;其余試劑 均為國產分析純。

SHH-SDT綜合藥品穩定性試驗箱 重慶永生儀器有限公司生產;Waters1525 高效液相色譜儀 美國Waters科技(上海)生產;5804R高速離心機 德國Eppendorf公司生產;DK-S24 電熱恒溫水浴鍋 上海精宏試驗設備有限公司生產;AL204 電子天平 梅特勒托利儀器有限公司生產。

1.2 實驗方法

1.2.1 貯藏環境因子試驗 取龍井綠茶樣品適量平鋪于直徑15 cm表面皿中,使其形成厚度為10 mm的薄層,置于藥物穩定箱中,參照《中國藥典》中原料藥與藥物制劑穩定性試驗指導原則[25],按表1條件開展短期貯藏試驗,分別于貯藏0、5、10 d取樣,用于理化指標測定和感官審評。

表1 綠茶貯藏環境條件Table 1 Environmental factors of green tea on storage

1.2.2 加速貨架期測試法研究貯藏貨架期 以龍井為原料,依據T/CNFIA 001-2017《食品保質期通用指南》[26],采用加速貨架期測試法(ASLT)研究綠茶貯藏過程品質變化及貨架期,加速試驗條件參照《中國藥典》中原料藥與藥物制劑穩定性試驗指導原則[25],具體為:溫度(40±2) ℃,相對濕度60%±5%;溫度(30±2) ℃,相對濕度60%±5%,分別于第0、1、2、3、6月時取樣,用于理化指標測定和感官審評。

1.2.3 理化指標測定 水分含量測定參照GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》;茶多酚含量測定參照GB/T 8313-2008《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測》;兒茶素和咖啡堿含量測定參照GB/T 8313-2008《茶茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》。葉綠素含量測定參考Johan等[27]等方法進行測定。可溶性糖含量測定參考劉海英等[28]的蒽酮比色法。

1.2.4 感官審評方法 感官審評參照GB/T 23776-2018《茶葉感官審評方法》,按照外形、香氣、湯色、滋味、葉底感官因子由專業審評人員密碼審評。

1.3 數據處理

所有數據均為3組平行試驗所得數據的平均值±標準偏差,采用SPSS 19.0軟件進行方差分析、相關性分析和PCA主成分分析,使用Duncan檢驗,P<0.05為有統計學意義。

2 結果與分析

2.1 環境因子對扁形綠茶品質特性的影響

2.1.1 環境因子對扁形綠茶主要品質成分特性的影響 環境因子對綠茶理化成分的影響見表2、圖1。由表2可知,高溫、高濕或高光下貯藏5、10 d后,與第0 d相比,綠茶的水分含量呈顯著增加趨勢(P<0.05),尤其高濕條件增幅最顯著,由初始2.94%上升至11.09%和12.27%,分別增加2.7倍和3.2倍。茶多酚含量整體呈下降趨勢(P<0.05),但在高濕處理10 d時,茶多酚含量出現回升達20.35%,與第0 d的20.14%含量基本持平,這可能由于在含水量增加的情況下,茶多酚氧化中間產物聚合的速度比氧化速度慢,使可溶性茶多酚含量呈回升趨勢[7]。高溫、高濕或高光下貯藏5、10 d后,與第0 d相比,氨基酸含量、葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量均顯著下降(P<0.05),其中高溫處理第5 d時,葉綠素a和葉綠素b的轉化率分別為11.04%、42.23%,處理10 d時,葉綠素a和葉綠素b的轉化率分別為17.36%、60.45%。這表明,綠茶貯藏過程中葉綠素b較葉綠素a更容易發生氧化降解。高濕或高光下貯藏5、10 d,與第0 d相比,酚氨比顯著增加。可溶性糖含量顯著下降(P<0.05)。咖啡堿含量變化平緩。

表2 環境因子對綠茶主要品質成分的影響Table 2 Effect of environmental factors on chemical components of flat green tea

兒茶素是構成綠茶滋味的主要化學成分。由圖1可知,高溫、高濕或高光下貯藏5、10 d后,與第0 d比,EGC、EGCG、ECG和兒茶素總量均顯著下降(P<0.05),而EC、C含量無顯著性差異(P>0.05)。這與已有研究茶葉貯藏過程茶多酚,特別是兒茶素物質的氧化、降解十分明顯結果類似[29]。

圖1 貯藏環境因子對扁形綠茶兒茶素含量的影響Fig.1 Effect of environmental factorson content of catechin of flat green tea 注:“A、B、C”分別代表高溫、高濕、高光處理5 d；“D、E、F”分別代表高溫、高濕、高光處理10 d；相同指標不同小寫字母代表差異顯著,P<0.05。

2.1.2 環境因子對扁形綠茶感官品質特性的影響 按照GB/T 23776-2018《茶葉感官審評方法》標準,對高溫、高濕或高光下貯藏5、10 d扁形綠茶進行感官審評,結果見圖2。由圖2可知,在高溫、高濕或高光下貯藏5、10 d后,綠茶外形、湯色、香氣、滋味和葉底感官品質上均有不同程度下降。高溫貯藏5、10 d,感官評分分別為77.8和72.3分,比第0 d(87.5分)分別下降11.09%、17.37%。高濕貯藏5、10 d,感官評分分別為81.1和77.3分,比第0 d分別下降7.31%、11.66%。高光貯藏5、10 d,感官評分分別為84.1和82.8分,比第0 d分別下降3.89%、5.37%。整體上,外形干茶主要表現為色澤由黃綠轉為黃稍褐、稍暗,條索稍松,湯色上由黃綠明亮轉為黃、橙黃,滋味上由醇濃微苦轉為欠醇、苦顯、陳味,香氣上由嫩香轉為失風、陳氣,葉底色澤由黃綠尚亮轉為黃尚亮。

圖2 環境因子對綠茶感官品質的影響(分)Fig.2 Effect of environmental factorson sensory quality of flat green tea(score)注:A代表高溫條件,B代表高濕條件,C代表高光條件。

2.2 環境因子對扁形綠茶品質影響的相關性分析

采用SPSS相關性分析環境因子對綠茶品質影響,結果見表3。由表3可知,扁形綠茶貯藏中感官評分與兒茶素總量、葉綠素b和葉綠素總量呈極顯著正相關(P<0.01),與葉綠素a呈顯著正相關(P<0.05),說明兒茶素總量、葉綠素總量和葉綠素b與龍井綠茶的感官品質關系最為密切,其相關性分別為0.915、0.971、0.901(P<0.01)。采用SPSS進一步做回歸分析,構建一元線性方程,將感官評分定義為自變量Y,兒茶素總量、葉綠素b和葉綠素總量定義為因變量X,根據線性回歸分析得到方程:y=55.224+0.696x1+33.957x2+1.886x3(y為感官評分,x1為兒茶素總量,x2為葉綠素b,x3為葉綠素總量)。通過方程模型,可通過感官評分預測扁形綠茶貯藏中兒茶素總量、兒茶素總量b含量和葉綠素總量。

表3 環境因子對扁形綠茶品質影響的Pearson相關性分析Table 3 Pearson correlation analysis of effect of environmental factors on flat green tea quality

2.3 不同環境條件處理的扁形綠茶各指標PCA分析

采用SPSS進行主成分分析,共提取3個主成分,因前2個主成分可解釋環境因子對綠茶品質成分總變異的83.115%,繪制分布圖(圖3)和載荷圖(圖4)。由圖3可知,高濕處理(5、10 d)和高溫處理(10 d)聚集在第1象限,高光處理(5、10 d)和原樣聚集在第2象限。結合主成分載荷圖可知(圖4),第1象限主要為含量較高的水分、茶多酚、酚氨比,咖啡堿,對應為高濕(5、10 d)和高溫處理(10 d)。第2象限主要為含量較高的EGCG、ECG、兒茶素總量、葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量和可溶性糖含量,對應為高光處理(5、10 d)和對照,說明高光處理樣品組別的品質成分保留量較好。

圖3 環境因子對扁形綠茶品質影響的主成分分析Fig.3 Principal component analysis of effect ofenvironmental factors on flat green tea quality

圖4 環境因子影響的扁形綠茶品質化學成分載荷矩陣圖Fig.4 Load diagram analysis of effect ofenvironmental factors on flat green tea quality

2.4 加速試驗對扁形綠茶品質特性影響及貨架期預測

2.4.1 加速試驗對扁形綠茶理化品質特性影響 采用熱圖(Heatmap)對加速條件處理扁形綠茶品質變化進行分析,結果見圖5。由圖5可知,30、40 ℃加速處理扁形綠茶3月、6月各聚為一類,其余聚為一類,其中30、40 ℃加速處理扁形綠茶1月聚為一類。30和40 ℃貯藏前期(0、1、2月)葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量和可溶性糖含量呈一定下降趨勢,水分含量呈增加趨勢,茶多酚、兒茶素等變化較小。3月后,葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量、氨基酸、茶多酚含量顯著下降,但兒茶素總量、可溶性糖含量增加。6月后,除水分含量增加,其余理化指標均分解。

圖5 加速條件處理扁形綠茶熱圖分析Fig.5 The heatmap analysis of effect of acceleratedshelf life test on flat green tea quality

2.4.2 加速試驗對扁形綠茶感官品質特性影響 經感官審評,結果見圖6。由圖6可知,30和40 ℃加速條件下貯藏扁形綠茶,在外形、湯色、香氣、滋味、葉底五項感官因子評分均呈下降趨勢。30 ℃貯藏1、2、3、6月,感官總分分別為84.3、81.8、76.5、74.3分。與第0月比,感官總分分別下降3.66%、6.51%、12.57%、15.09%。40 ℃貯藏1、2、3、6月,感官總分分別為81.5、78.6、72.8、67.7分。與第0月比,感官總分分別下降6.86%、10.17%、16.80%、22.63%。30 ℃貯藏3月和40 ℃貯藏2月后,扁形綠茶陳化變質,主要為外形由黃綠轉為綠黃灰,湯色綠黃略深,香氣油膩味顯,有陳氣,滋味苦澀,葉底綠黃稍暗。

圖6 加速條件對扁炒青綠茶感官品質的影響Fig.6 Effect of accelerated shelf life teston sensory quality of flat green tea注:a代表溫度30 ℃;相對濕度60%±5%;b代表溫度40 ℃;相對濕度60%±5%。

2.4.3 Q10 模型預測扁形綠茶貨架期 結合理化和感官在加速條件下的變化,推測扁形綠茶30 ℃試驗貨架期約為4個月,40 ℃試驗貨架期約為2個月,根據ASLT 法預測扁形綠茶綠茶貨架期,將40 ℃及30 ℃下所得貨架期代入公式(1),可得Q10 為:

則4 ℃下扁形綠茶綠茶貨架期為:

Qs(4 ℃)=Qs(T0)× Q10(T0-T)/10=2月×12=24月

則10 ℃下扁形綠茶綠茶貨架期為:

Qs(10 ℃)=Qs(T0)× Q10(T0-T)/10=2月×8=16月

20 ℃下扁形綠茶綠茶貨架期為:

Qs(20 ℃)=Qs(T0)× Q10(T0-T)/10=2月×4=8月

即4 ℃貯藏條件下,扁形綠茶綠茶理論貨架期為24個月,10 ℃貯藏條件下,扁形綠茶綠茶理論貨架期為16個月,20 ℃下扁形綠茶綠茶理論貨架期為8個月。

3 結論

本研究針對環境因子中溫度、濕度和光照對扁形綠茶貯藏品質特性的影響,以及采用ASLT試驗預測其預包裝保質期,以期為扁形綠茶貯藏條件的優化和科學指導消費者辨認綠茶品質提供理論依據和準則。結果表明環境因子扁形綠茶的貯藏品質保持具有差異性,其影響順序為:溫度>濕度>光照。通過Person相關性和線性回歸方程獲得扁形綠茶貯藏品質方程模型為y=55.224+0.696x1+33.957x2+1.886x3(y為感官評分,x1為兒茶素總量,x2為葉綠素b,x3為葉綠素總量)。ASLT試驗表明,隨著貯藏時間延長,扁形綠茶理化指標的含量和感官品質呈下降趨勢,水分含量呈增加趨勢,4 ℃貯藏條件下,扁形綠茶綠茶理論貨架期為24個月。今后,采用電子鼻、電子舌手段將感官評價數字化,結合統計學分析手段與內含成分建立預測模型,把控茶葉品質劣變風險關鍵點,實現茶葉保質期的精準預測。