不同工藝對白茶焙火過程美拉德反應的影響

謝 勇，李江宏，鄭佳穎，孫 昕，林 瑾

（1.閩江師范高等專科學校，福建 福州 350108；2.福建省仙特農業發展有限公司，福建 福安 355000）

白茶是一種微發酵茶，是中國茶中的一類珍品。白茶不殺青，不揉捻，經沖泡，茶色清淡，清香爽口。焙火加工是白茶加工過程中一個主要的步驟，主要涉及毛火和足火兩道工序。在毛茶焙火過程中，不同的溫度和干燥時間對白茶的品質有重要的影響，毛火的主要作用是對茶葉進行預烘干，破壞其殘存的酶活性，促使其內部成分發生熱化學改變，提高其香味及滋味[1]。足火加工是在毛火基礎上的進一步干燥，適用于各類茶葉的二次（末次）干燥作業。足火會使茶葉完全烘干，縮小茶葉的體積，使其外形保持不變，使其內部物質發生熱化學反應，從而提高其香味[2]。

在焙火過程中，白茶會產生美拉德反應。美拉德反應，也叫非酶褐變，主要是指羰基化合物與氨基化合物之間產生的非酶促褐變，又叫做羰氨反應[3]。它不僅可以產生褐色或深棕色的產物，而且還可使產品具有特殊香氣和滋味。這些香氣或風味物質是食物顏色和風味的重要組成物質，并且起到了抗氧化物的效果[4]。

美拉德反應已廣泛應用于食品行業，對于茶葉中美拉德反應研究相對較少，主要集中于烏龍茶加工中[5]。目前還沒有關于白茶美拉德反應的研究。美拉德反應主要在茶的烘干階段進行。由于茶中的氨基酸、還原糖成分含量高，且受茶葉的烘干溫度、烘干時間等因素的影響，美拉德的反應對茶葉最終品質影響較大[6]。茶中所含的氨基酸超過25種，而還原糖種類也很多，包括阿拉伯糖、鼠李糖、果糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、雙糖等。在茶鮮葉干燥及烘焙過程中的美拉德反應，會耗費一定量的氨基酸與還原糖，從而形成新的產物，并且還原糖等物質能夠促進美拉德反應產物的生成，此過程對茶葉色澤、滋味和香氣的產生有著重要的意義[7]。同時，美拉德反應過程中還會產生其中間產物5-羥甲基糠醛，它也會對茶葉風味產生重要影響[3]。

本研究將以白茶糖氨美拉德反應為基礎，探討不同焙火（毛火與足火）條件下，成品茶中美拉德反應初始物（還原糖和氨基酸）、中間產物（5-羥甲基糠醛和美拉德反應的中間產物294 nm特異吸收峰）及終產物褐變度的變化，綜合評價白茶焙火過程中美拉德反應情況，為尋求白茶熱加工工藝參數與成品白茶質量指標的關聯提供研究依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

本次試驗所用白茶鮮葉由福建省仙特農業發展有限公司提供，品種為福鼎大豪。其它主要試劑十二水磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀和濃鹽酸，由國藥集團化學試劑有限公司生產；水合茚三酮、5-羥甲基糠醛、氯化亞錫和谷氨酸，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；酒石酸鉀鈉、3,5-二硝基水楊酸和氫氧化鈉，國藥集團化學試劑有限公司；苯酚，西隴科學股份有限公司；D－無水葡萄糖，西格瑪奧德里奇（上海）貿易有限公司。以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

JM-B5003型電子天平（諸暨市超澤衡器設備有限公司）；HH-6S型數顯恒溫水浴鍋（上海拓赫機電科技有限公司）；UV-6100A紫外可見分光光度計（上海元析儀器有限公司）；SHB-Ⅲ型循環水式多用真空泵（鄭州長城科工貿有限公司）。

1.3 實驗方法

1.3.1 白茶加工工藝及沖泡工藝。

白茶鮮葉經如下步驟制成白茶成品：鮮葉→攤青→萎凋→毛火初烘→室溫養茶→足火復烘→成品。

白茶毛火溫度、足火溫度和足火時間三因素的工藝參數，其參數設計如表1。

表1 白茶不同的焙火工藝參數

1.3.2 還原糖的測定。還原糖的測定具體方法參考文獻方法進行[8]。還原糖濃度的標準曲線為：A=0.872X-0.0626，相關系數R2=0.9990。

式中X為還原糖含量，單位為mg，A為吸光度，線性范圍為0.191mg-0.998mg（見圖1）。

圖1 葡萄糖標準曲線

茶葉中還原糖含量以(mg/g)表示，按下式計算：

1.3.3 游離氨基酸的測定。游離氨基酸測定的具體方法參照GB/T 8314-2013[9]、GB/T 8312-2013[10]。

以下為游離氨基酸（谷氨酸）濃度的標準曲線為：A=1.605X-0.112，相關系數 R2=0.9981。

式中X為游離氨基酸含量，單位為mg/mL，A為吸光度，線性范圍為0.213mg/mL-0.594mg/mL（見圖2）。

圖2 谷氨酸標準曲線

茶葉中游離氨基酸含量以干態質量分數（%）表示，按下式計算：

式中：C——根據測定的吸光度從標準曲線上查得的茶氨酸或谷氨酸的毫克數，單位為毫克（mg）；

V1——試液總量，單位為毫升（mL）；V2——測定用試液量，單位為毫升（mL）；

m——試樣用量，單位為克（g）；ω——試樣干物質含量（質量分數），%。

1.3.4 5-羥甲基糠醛的測定。

1.3.4.1 5-羥甲基糠醛標準曲線的制作：吸取5-羥甲基糠醛標準品10μL，配制系列標準工作液濃度為0.2mg/mL、0.3mg/mL、0.4mg/mL、0.5mg/mL、0.6mg/mL的5-羥甲基糠醛。用1cm比色杯，在284nm處，以試劑空白溶液作參比，測定吸光度（A）。以5-羥甲基糠醛的濃度為橫坐標，吸光度A為縱坐標繪制標準曲線[11]。

1.3.4.2 樣品5-羥甲基糠醛的測定：稱取1.000g茶葉于研缽中磨碎，加入50ml沸水，沖泡5min，過濾，取澄清液待測。取1mL待測液，將其稀釋100倍后，用1cm比色杯，在284nm處，以試劑空白溶液作參比，測定吸光度（A）。

標準曲線為：A=1.296X-0.1268，相關系數R2=0.9988。

式中X為5-羥甲基糠醛含量，單位為mg/mL，A為吸光度，線性范圍為0.200mg/mL-0.606mg/mL（見圖3）。

圖3 5-羥甲基糠醛標準曲線

茶葉中5-羥甲基糠醛含量以（mg/g）表示，按下式計算：

1.3.5 美拉德反應的特異吸收峰及褐變度的測定。稱取1.000g茶葉于研缽中磨碎，加入50mL沸水，沖泡5min，過濾，取澄清液待測。取1mL待測液，將其稀釋100倍后，用1cm比色杯，在294nm處[12]，以試劑空白溶液作參比，測定吸光度（A）。另取1mL待測液，將其稀釋5倍后，用1cm比色杯，在420nm處，以試劑空白溶液作參比，測定吸光度（A）。

1.4 數據處理

以上各項評價指標的測定均需要重復3次，采用Excel和SPSS19進行數據的統計和分析，針對獨立的樣品分別進行三次測定，對分析后得出的三個結果進行平均值的計算，數據則以平均值±標準差來表示；樣品間相同字母標識表示差異不顯著（P＞0.05），不同字母標識表示差異顯著（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同加工工藝對成品茶還原糖的影響

2.1.1 不同足火時間對成品還原糖含量的影響。由圖4可知，隨著足火時間的延長，成品白茶還原糖含量先顯著上升，足火4h后，又出現下降的趨勢。在足火時間4h內，還原糖含量的上升與糖類物質在熱化學作用下發生自行轉化生成還原糖有關，還原糖生成的量高于參與美拉德反應而消耗的量；這與前人的研究結果[5]一致。足火4h后，還原糖含量上升，這說明隨著足火時間的延長，有更多的還原糖參與美拉德反應，還原糖的消耗量不斷增加，消耗量大于熱作用下還原糖的生成量。這也說明足火4h后，美拉德反應達到更高的水平。

圖4 不同足火時間對成品還原糖含量的影響

2.1.2 不同足火溫度對成品還原糖含量的影響。由圖5可知，隨著足火溫度的提高，還原糖含量不斷下降，到較高溫度（90℃）時達到顯著水平。美拉德反應受溫度影響較大，隨著溫度提高，有更多還原糖參與反應中[13]，導致其消耗量曲線總體呈下降趨勢，而還原糖的消耗量也大于因加熱導致其產生的量。

圖5 不同足火溫度對成品還原糖含量的影響

2.1.3 不同毛火溫度對成品還原糖含量的影響。由圖6可知，改變毛火溫度，最終成品白茶經過足火焙火后，其還原糖含量呈現先下降后上升的趨勢。毛火階段，白茶也經歷了美拉德反應，70℃溫度條件下，其因美拉德反應消耗了還原糖，導致經歷后期相同足火條件后，成品茶還原糖含量的下降。但毛火超過70℃時，高溫導致白茶本身糖類物質分解產生更多還原糖，其產生量超過還原糖參與美拉德反應的消耗量。

圖6 不同毛火溫度對成品還原糖含量的影響

2.2 不同加工工藝對成品茶游離氨基酸的影響

2.2.1 不同足火時間成品茶游離氨基酸含量的影響。游離氨基酸是美拉德反應的一種基礎物質。由圖7可知，足火4h后其氨基酸含量較未經足火茶氨基酸量下降，這是由于氨基酸參與美拉德反應的結果。但這種改變差異不顯著（P＞0.05) 。4h后，隨著足火時間進一步延長，游離氨基酸量略有上升，但差異也不顯著（P＞0.05)。這是由于茶葉在加工過程中，本身也會因為高溫產生部分游離氨基酸[14]，而其也是茶葉烘焙成品茶中風味物質之一。說明經過高溫足火后，成品茶會產生更多的風味氨基酸。

圖7 不同足火時間對成品茶游離氨基酸含量的影響

2.2.2 不同足火溫度對成品茶游離氨基酸含量的影響。由圖8可知，足火溫度在60℃-90℃之間時，游離氨基酸含量基本不變，到90℃足火時，游離氨基酸含量有顯著上升（P＜0.05）。說明這個溫度下，高溫導致游離氨基酸生成量較多，可以抵消因美拉德反應而消耗的量。游離氨基酸是成品茶的一種風味成份，適當的焙火溫度有利于成品茶該成份的增加。但在100℃足火時，由于過強的美拉德反應導致游離氨基酸的消耗量增多，導致成品茶該成份下降，但比前幾個溫度點差異不顯著（P＞0.05）。說明高溫加熱導致生成的游離氨基酸較多，基本上可以抵消因美拉德反應消耗的量。

圖8 不同足火溫度對成品茶游離氨基酸含量的影響

2.2.3 不同毛火溫度對成品茶游離氨基酸含量的影響。不同毛火溫度對成品茶游離氨基酸含量的影響見圖9。由圖可知，在相同的足火溫度下，不同的毛火溫度可以顯著改變成品白茶游離氨基酸含量。當毛火溫度達70℃后，成品白茶游離氨基酸量隨毛火溫度上升而顯著下降（P＜0.05），說明過高的毛火溫度會導致因參與美拉德反應，過多的游離氨基酸被消耗，這種過高的毛火加工溫度也會因損失過多游離氨基酸而導致成品茶風味的改變。

圖9 不同毛火溫度對成品茶游離氨基酸含量的影響

2.3 不同加工工藝對成品茶5-羥甲基糠醛（5-HMF）的影響

2.3.1 不同足火時間對成品茶5-HMF含量的影響。不同足火時間影響成品白茶5-HMF的變化趨勢如圖10所示。5-HMF是茶葉中一種主要的苦味成分[15]，它可直接影響成品茶的口感。同時，它也是美拉德反應的一種中間產物，并可經過氧化、脫水、環化、重排、縮合等一系列反應，生成棕褐色的色素類物質，也就是美拉德反應的最終產物——類黑精。因此，監測白茶成品5-HMF含量水平，可推測出加工過程美拉德反應階段，并可通過其含量高低，預知其對成品茶苦味的影響程度。由圖可知，足火時間4h之前，隨著足火時間的延長，5-HMF含量降低，說明延長高溫烘焙時間，導致美拉德反應延長，這樣會有更多中間產物5-HMF產生轉化成終產物，從而導致其含量的降低，并由此可推測成品茶苦味成份的減少。而4 h足火時間后，延長的足火時間可導致過多的美拉德反應，從而引起成品茶苦味成分5-HMF的含量進一步顯著提高（P＜0.05）。

圖10 不同足火時間對成品茶5-HMF含量的影響

2.3.2 不同足火溫度對成品茶5-HMF含量的影響。由圖11可知，足火溫度在60-90℃的溫度范圍內，美拉德中間產物5-HMF隨溫度提高略有下降，但差異不顯著（P＞0.05）。說明在此溫度范圍內，雖然隨溫度升高，美拉德反應會加劇，但產生的5-HMF中間產物會隨溫度升高而不斷轉化成終產物。但在足火100℃時，因過度產生的美拉德反應，導致其中間產物出現顯著的提高（P＜0.05），因5-HMF是成品茶主要的苦味成分，過高的足火溫度會帶來過于強烈的美拉德反應，這也將導致成品茶的苦味口感的增加。

圖11 不同足火溫度對成品茶5-HMF含量的影響

2.3.3 不同毛火溫度對成品茶5-HMF含量的影響。不同毛火溫度對成品茶5-HMF的影響如圖12所示。由圖可知，在50-90℃的毛火溫度范圍內，其成品茶5-HMF均無顯著差異（P＞0.05）。說明，在毛火階段，產生的美拉德中間產物5-HMF對成品茶影響不大，這些中間產物，可在足火的烘焙階段繼續產生轉化成終產物。

圖12 不同毛火溫度對成品茶5-HMF含量的影響

2.4 不同加工工藝對成品茶美拉德反應中間產物特異吸收峰的影響

2.4.1 不同足火時間對成品茶美拉德反應中間產物特異吸收峰的影響。美拉德反應的中間產物如5-HMF一般沒有顏色或者顏色較淺，有學者稱它們為無顏色中級產物（Uncolored intermediate products,UIPs），一般利用294nm紫外吸收（A 294nm）可表征這些中間產物的含量[16]。而這些產物有些具有化學活性，會進一步參與到美拉德反應的高級階段中。不同足火時間對美拉德反應特異吸收峰含量的影響如圖13。由圖可知，其總體變化趨勢類似于5-HMF，足火4h時，中間產物含量最低，但在足火6 h后，特異性中間產物顯著提高，也意味著過長的足火時間帶來過多的美拉德反應的發生。

圖13 不同足火時間對成品美拉德反應中間產物特異吸收峰的影響

2.4.2 不同足火溫度對成品茶美拉德反應中間產物特異吸收峰的影響。不同足火溫度對美拉德反應中間產物特異吸收峰影響見圖14，由圖可知，在60℃-90℃足火溫度范圍內，中間產物產生對成品影響不大（P＞0.05），但過高的足火溫度（100℃）會引起過強的美拉德反應，從而導致成品中間特異性產物的顯著提高（P＜0.05）。

圖14 不同足火溫度對成品美拉德反應中間產物特異吸收峰的影響

2.4.3 不同毛火溫度對成品茶美拉德反應中間產物特異吸收峰的影響。不同毛火溫度對成品茶中間產物特異吸收峰影響如圖15所示。在50℃-80℃的毛火范圍內，對其成品茶中間產物影響不顯著（P＞0.05）。

圖15 不同毛火溫度對成品美拉德反應中間產物特異吸收峰的影響

3 結論

白茶加工工藝中不同條件（足火時間、足火溫度和毛火溫度）會對茶烘焙過程中美拉德反應狀況產生影響，進而影響成品茶的質量。美拉德反應會消耗白茶中還原糖和游離氨基酸，但在熱風烘焙過程中，也會導致該兩種成分的生成。不同加工條件對美拉德反應中間產物5-羥甲基糠醛及中間產物294nm特異吸收峰影響規律基本一致，相對而言，毛火溫度對成品茶中間產物影響不大，而足火溫度的加大和足火時間的延長會加劇美拉德反應，從而提高熱加工過程中間產物生成，但中間產物因存在轉化或降解，因此可以尋找適宜的條件（如足火溫度90℃內，及足火時間4h內）以減少中間產物對成品茶感官的影響。由此可見，通過研究白茶焙火過程中美拉德反應參數變化情況，有利于探索基于白茶感官的最優焙火工藝。