紅茶加工過程中穩定同位素變化研究

◎ 張豫青，李思敏，池福敏，李 梁

（西藏農牧學院 食品科學學院，西藏 林芝 860000）

茶是世界三大飲品之一[1]，茶葉中含有兒茶素、膽甾烯酮、咖啡堿、肌醇、葉酸和泛酸等多種物質，不僅可以提高免疫力以抵抗病毒，還可以預防疾病[2]。在世界茶產品中，紅茶是主流的消費產品，我國紅茶遠銷蒙古、俄羅斯等國，曾在中俄萬里茶路上扮演過重要角色，如今仍活躍在“一帶一路”沿線國家和地區。隨著人們對紅茶需求的不斷增加，紅茶的品質越來越受到重視[3]。目前，茶葉市場存在以次充好的現象，由于靠人的主觀判斷茶葉產地及其品質需要一定的知識儲備，而絕大多數人不具備這種能力，所以分辨茶葉品質變得比較困難。

近年來，農產品產地真實性鑒別技術在產品保護方面得到廣泛研究。穩定同位素技術是目前國內外應用于農產品產地真實性鑒別研究的技術手段之一。穩定同位素C、N、O、D的比率不會遭受人為改變，也不會被外源化學物質改變，穩定性極好，因此利用該技術對農產品的溯源，產地鑒別有一定的應用[4]。由于同位素的自然分餾效應原理，不同產地的樣品因環境、氣候、土壤的差別導致自然物質中元素的同位素豐度呈現出差異[5]，因此本研究以易貢紅茶作為研究對象，通過探討紅茶發酵過程中C、N、O、D 4種穩定同位素比率及含量變化，分析加工對穩定同位素的影響，以期為穩定同位素技術在農產品產地真實性鑒別技術提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

紅茶，來源于西藏易貢茶場。

1.2 儀器設備

中藥材粉碎機LD-2000A型（盛大機械有限責任公司）；真空干燥箱（上海躍進醫療器械有限公司）；振蕩篩（浙江正泰電器股份有限公司）；FlashEA1112型元素分析儀（ThermoFisher Scientific）；F-P400行星式球磨儀（湖南弗卡斯實驗儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 茶葉樣品

在茶廠生產期間，分別采集紅茶關鍵加工過程中原葉、萎凋后、揉捻后、發酵后和干燥后的樣品，每份樣品重量80～100 g，每個階段分別采集20份，裝入采樣袋中，用冰盒冷藏保存。

1.3.2 茶葉預處理

選取無腐敗、外形完整的茶葉，于冷凍干燥下，直至干燥后用球磨儀研磨25 s。

1.3.3 樣品檢測方法

（1）穩定性碳、氮同位素檢測。采用元素分析-同位素比率質譜法（IR-MS）紅茶樣品中的δ13C、δ15N值，稱取0.5～1.0 mg紅茶樣品放入錫箔杯中并包裹嚴密，采用元素分析儀和稀釋儀進行樣品處理[6]，將包裹嚴密樣品放入元素分析儀中進行轉化純凈的CO2和N2最后經過稀釋儀，質譜儀進行檢測。①元素分析儀條件。載氣He流量：100 mL·min-1；還原爐溫度：650 ℃；燃燒爐溫度：1 325 ℃；進樣器氦氣吹掃流量：100 mL·min-1[7]。②稀釋儀條件。N2壓力：100.0 Pa；CO2壓力：60.0 Pa；He稀釋壓力：60.0 Pa。③質譜儀條件。用USGS（δ13CPDB=-16.00‰）標定鋼瓶，用IAEAN1（δ15N air=0.4‰）標定N2鋼瓶（標準：標定的鋼瓶氣）。

（2）穩定性氧、氫同位素檢測。樣品中的δD和δ18O值測定采用高溫裂解-同位素比率質譜法[8]。在實驗室室溫下，將樣品按順序裝入進樣瓶，放入96孔酶聯免疫板中，并蓋上蓋子平衡48 h后[9]，利用自動進樣器將樣品送入元素分析儀，高溫裂解生成CO和H2（裂解溫度：1 350 ℃；載氣He流速：100 mL·min-1），經過稀釋儀（He稀釋壓力：50 kPa；H2參考壓力：50 kPa），最后進入質譜儀進行檢測。

1.4 數據處理與分析

數據進行方差分析，多重比較分析、主成分分析采用SPSS軟件，相關分析結合Excel軟件。

2 結果與分析

2.1 加工過程中易貢紅茶中穩定同位素C變化

由表1可以看出，在不同加工過程中易貢紅茶中穩定同位素C經方差分析，不同加工過程中δ13C值不同（P＜0.001），并且進一步采用Duncan’s法多重比較發現，萎凋后、揉捻后和發酵后的δ13C無差異，其他加工過程間比較均有差異。而穩定同位素C含量不同加工過程中易貢紅茶中無差異。

表1 紅茶不同加工過程中C穩定同位素值表

2.2 加工過程中穩定同位素N變化

由表2可以看出，在不同加工過程中易貢紅茶中導致易貢紅茶中δ15N平均值由小到大依次為發酵后＜干燥后＜揉捻后＜萎凋后＜原葉。經方差分析，不同加工過程中δ15N有差異（P＜0.001），進一步采用Duncan’s法多重比較發現，揉捻后和干燥后無差異，其余加工過程間比較均有差異。

不同加工過程中易貢紅茶中穩定同位素N含量結果如表2所示，穩定同位素N含量平均值由小到大依次為發酵后＜干燥后＜揉捻后＜原葉＜萎凋后。經方差分析，不同加工過程導致穩定同位素N含量有差異（P＜0.001），進一步采用Duncan’s法多重比較發現，原葉和揉捻后穩定同位素N含量無差異，發酵后和干燥后穩定同位素N含量無差異，其余加工過程間穩定同位素N含量比較均有差異。

表2 紅茶不同加工過程中N穩定同位素值表

2.3 加工過程中穩定同位素O變化

由表3可以看出，在不同加工過程中易貢紅茶中δ18O平均值由小到大依次為原葉＜萎凋后＜發酵后＜揉捻后＜干燥后。經方差分析，采用不同加工過程下δ18O有差異（P＜0.001），進一步采用Duncan’s法多重比較發現，干燥后δ18O高于另外4種加工過程，原葉與揉捻后和發酵后有差異，其余加工過程間無差異。不同加工過程下，易貢紅茶中穩定同位素O含量有差異（P＜0.001），進一步采用Duncan’s法多重比較發現，發酵后、原葉、揉捻后、萎凋后穩定同位素O含量無差異，干燥后與發酵后、原葉、揉捻后、萎凋后均有差異。

表3 紅茶以不同加工過程中O穩定同位素值表

2.4 加工過程中穩定同位素D變化

由表4可以看出，在不同加工過程下易貢紅茶中δD平均值由小到大依次為干燥后＜發酵后＜原葉＜揉捻后＜萎凋后。經方差分析，采用不同加工過程δD有差異（P＜0.001），進一步采用Duncan’s法多重比較發現，干燥后δD低于另外4種加工過程，萎凋和發酵有差異，其余加式過程間無差異。不同加工過程下易貢紅茶中穩定同位素D含量有差異（P＜0.001），進一步采用Duncan’s法多重比較發現，發酵后、原葉、揉捻后、萎凋后穩定同位素D含量無差異，干燥后與發酵后、原葉、揉捻后、萎凋后比較均有差異。

表4 紅茶以不同加工過程中D穩定同位素值表

3 結論

穩定同位素技術可以為農產品產地真實性鑒別提供技術支持，產生同位素的自然分餾效應原理，是由于不同產地的樣品因環境、氣候、土壤的差別致使自然物質中元素的同位素豐度呈現出差異[5]。結果表明，萎凋后、揉捻后和發酵后的δ13C無差異，其余加工過程間比較均有差異，不同加工方式樣品穩定同位素C含量無差異；樣品中δ15N和穩定同位素N含量，揉捻和干燥無差異，其余加工過程間比較均有差異；不同加工過程下δ18O、δD均有差異，發酵后、原葉、揉捻后、萎凋后的穩定同位素O、D含量變化無差異，而干燥后與發酵后、原葉、揉捻后、萎凋后比較均有差異；本研究結果表明，加工過程和加工工藝雖然會影響同位素分餾，但是影響有限，紅茶加工過程中依舊保留著相關的同位素信息。因此本研究利用不同方式加工紅茶中的同位素變化可以為穩定同位素技術提供參考。