（茶学专业论文）绿茶饮料挥发性化合物保持和相关工艺参数研究.pdf

论文摘要 本研究以浙江泰顺三杯香为原料，采用g c m s 、i - - i p l c 、色差计、连续蒸馏 提取( s d e ) 等仪器和方法，研究了浸提条件对绿茶茶汤挥发性化合物组分的影 响；高温处理对绿茶茶汤主要品质成分的影响；比较了绿茶茶汤经高温处理和微 波处理后其色泽、儿茶素类和挥发性化合物组分的差异；初步探讨了1 3 一葡萄糖 苷酶在茶饮料增香中的应用。研究结果表明： 1 绿茶茶汤的挥发性化合物组分在浸提过程中严重损失；低温( 5 0 c ) 、短 时( 1 0 m i n ) 、较大茶水比( 1 4 0 1 6 0 ) 浸提茶叶，可以减少茶汤挥发性化合物 组分的损失。 2 与未经高温灭菌处理相比，茶汤经高温灭菌后，茶多酚总量显著下降、氨 基酸含量增加、咖啡因含量没有显著性变化；不同温度灭菌处理中表型儿茶素 e g c 、e c 、e g c g 、e c g 含量随灭菌温度的升高而下降，非表型儿茶素c , - c 、c 、 g c g 、c g 含量则上升；灭菌前添加l 一抗坏血酸可以抑制高温处理过程中表型 儿茶素向非表型儿茶素转化。 3 绿茶茶汤经热处理后明度、绿度降低，黄度升高，微波处理对绿茶茶汤色 泽的影响相对较小，高温处理使茶汤明度、绿度明显下降，汤色发生红变：热处 理使儿茶素相互间发生了转化，表型几茶素的下降幅度和非表型儿茶素的增加幅 度都是微波处理低于高温处理，延长微波处理时间和提高高温处理温度都可提高 儿茶素的转化程度；热处理引起不同类型挥发性化合物组分和总含量明显增加， 各组分变化趋势不一致，微波处理时间延长，有3 种挥发性化合物组分继续减少、 8 种挥发性化合物组分继续增加，高温处理温度升高，有8 种挥发性化合物组分 继续减少、1 0 种挥发性化合物组分继续增加。 4 b 一葡萄糖昔酶处理绿茶茶汤可以明显增加其糖苷类挥发性化合物组分 的含量，绿茶茶汤酶解的最佳反应条件为酶解温度5 0 c 、酶解时间1 0 0 1 4 0 m i n 、 加酶量1 5 u l 。 关键词：绿茶茶汤；浸提；高温处理：微波处理；1 3 一葡萄糖苷酶：挥发性化合 物；色差：儿茶素类 s u m m a r y v o l a t i l ec o n s t i t u e n t sa n dt h e i rc o n c e n 扛a t i o no f t e a l i q u o r se x t r a c t e df r o mg r e e n t e a “s a n b e i x i a n g ”p r o d u c e d i nz h e j i a n gt a i s h u nw e r e i n v e s t i g a t e db yg c m s 、 h p l c 、c o l o rd i f f e r e n c em e t e r , s u c c e s s i v ed i s t i l l a t i o ne x t r a c t i o n ( s d e ) e f f e c t so f e x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e ，e x t r a c t i o nd u r a t i o na n dr a t i oo f t e at ow a t e ro nv o l m i l e c o n s t i t u e n t si nt h eg r e e nt e al i q u o rw e r es t u d i e d e f f e c t so f h e a t i n g t r e a t m e n t ，b - g l u c o s i d a s ea n d l - a s c o r b i ca c i do nc o l o rd i f f e r e n c e sa n d m a j o r c h e m i c a lc o m p o n e n t s o f t h eg r e e nt e al i q u o rw e r ea l s oi n v e s t i g a t e d t h er e s u l t so b t a i n e dw e r ea sf o l l o w s ： 1t h ev o l a t i l ec o n s t i t u e n t si nt h eg r e e nt e al i q u o rw e r el o s tg r e a t l yd u r i n gh i g h t e m p e r a t u r e e x t r a c t i o nw h i l e l o w e rt e m p e r a t u r e ( 5 0 c ) ，s h o r t e rd u r a t i o n ( 1 0 m i n ) ， a n d b i g g e r r a t i oo f t e at ow a t e r ( 1 4 0 1 6 0 ) m a i n t a i n e da h i g h e rc o n c e n t r a t i o no f t h e v o l a t i l ec o n s t i t u e n t s 2 c o n c e n t r a t i o no ft e ap o l y p h e n o l sd e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l ya n dt h a to fa m i n o a c i d si n c r e a s e dw h i l ec o n c e n t r a t i o no fc a f f e i n ed i dn o tc h a n g e ds i g n i f i c a n t l yd u r i n g h i 曲t e m p e r a t u r es t e r i l i z a t i o n ；c o n c e n t r a t i o n s o f e g c 、e c 、e g c g 、e c gd e c r e a s e d w h e r e a sg c 、c 、g c g 、c gd e c r e a s e dw i t i li n c r e a s eo fs t e r i l i z a t i o nt e m p e r a t u r e h o w e v e r , l a s c o r b i c a c i dc o u l d p r e v e n te p i c a t e c h i n s f r o mc o n v e r s i o ni n t o n o n - e p i c a t e c h i n sd u r i n gh i g ht e m p e r a t u r es t e r i l i z a t i o nt r e a t m e n t s 3 h e a t i n gt r e a t m e n tc o u l di n d u c el i g h m e s sa n dg r e e n n e s so f t h eg r e e n t e al i q u o r d e c r e a s e da n dy e l l o w n e s si n c r e a s e d m i c r o w a v et r e a t m e n th a dal i g h t e re f f e c to nt h e c o l o r ，h i g ht e m p e r a t u r e t r e a t m e n tm a d et h el i g h t n e s sa n dg r e e n n e s so f g r e e n t e al i q u o r m a r k e d l yd e c r e a s e da n d t h eg r e e nt e al i q u o rb e c a m e d e e p e r i nr e dc o l o r t h ee f f e c to f h e a tt r e a t m e n to n c o n v e r s i o no fc a t e c h i n sw a sd e p e n d e n to nt h e h e a t i n gm e t h o d s t h e c h a n g e df r o me p i c a t e c h i n st on o n - e p i c a t e c h i n sw a sl e s sb ym i c r o w a v eh e a t i n gt h a n t h a t b y a u t o c l a v e h e a t i n g h o w e v e r , t h e c o n v e r s i o no ff r o m e p i c a t e c h i n s t o n o n e p i c a t e c h i n sd e p e n d e do nt h em i c r o w a v eh e a t i n gd u r a t i o na n dt e m p e r a t u r ea n d m o r ee p i c a t c h i n sw e r ec h a n g e dt on o n - e p i c a t e c h i n sb yl o n g e rd u r a t i o na n dh i g h e r t e m p e r a t u r et r e a t m e n t st h a n t h o s eb ys h o r t e rd u r a t i o na n dl o w e rt e m p e r a t u r e v o l a t i l e i i c o m p o s i t i o n a n dt o t a lc o n c e n t r a t i o no fv o l a t i l e s c o m p o n e n t sc h a n g e dd u r i n g a u t o c l a v eh e a t i n gt r e a t m e n t t h r e ev o l a t i l ec o m p o n e n t sw e r ed e c r e a s e dw h i l ee i g h t v o l a t i l e c o m p o n e n t si n c r e a s e d w i t ht h ed u r a t i o no fm i c r o w a v e t r e a t m e n t e i g h t v o l a t i l ec o m p o n e n t sd e c r e a s e da n dt e nv o l a t i l ec o m p o n e n t si n c r e a s e dw i t hi n c r e a s eo f t e m p e r a t u r ei na u t o c l a v e 4 t h ev o l a t i l ec o n s t i t u e n t si ng r e e nt e al i q u o rw e r ee n h a n c e ds i g n i f i c a n t l yb y t e a t m e n to f b - g l u c o s i d a s e a n di t s 4 o p t i m u l t ie n z y m o l y s i s c o n d i t i o n sw e r e t e m p e r a t u r e 5 0 ( 2f o r1 0 0 1 4 0m i na n dt h e e n z y m ev o l u m eo fa d d e de n z y m e 5 u i ， k e yw o r d s ：g r e e n t e al i q u o r ；e x t r a c t i o n ；h i 曲t e m p e r a t u r et r e a t m e n t ；m i c r o w a v e t r e a t m e n t ；b g l u c o s i d a s e ；v o l a t i l ec o n s t i t u e n t s ；c o l o rd i f f e r e n c e ： c a t e c h i n s i i i 致谢 本论文是在导师梁月荣教授的悉心指导下完成的，从论文选题、实验方案的 确定、实验的具体开展到最后论文的完成，无不倾注了导师大量的心血。梁老师 高瞻远瞩的学术眼光、严谨的治学态度、宽容的胸怀气度、忘我的工作精神使我 受益匪浅。梁老师不仅在学习和科研中给予理论指导，使我的科研能力得到很好 的锻炼和提高，而且在生活和工作中同样给予了无微不至的关怀。在我完成学位 论文即将结束研究生生活之际，对梁老师三年来在学习、科研、生活和工作中给 予的指导和关怀表示衷心的感谢。 本实验室的陆建良副教授在学习、生活、实验进行和论文撰写中都给予了很 大的关心和帮助，使我从中学到了很多宝贵的知识和经验。对此，我表示衷心的 感谢。 感谢本实验室的张凌云博士、吴姗博士、黄福平博士、吴颖博士、m a m a t i 博士、梁慧玲博士、张广辉博士、孙庆磊硕士、叶倩硕博士、王会硕士等同学， 以及本班同学杨勇硕士、康孟利硕士、蒋文莉硕士、张琳洁硕士、吕连梅硕士， 他们陪我度过了三年的研究生生活，在学习和研究中也给了很多帮助，使我的学 习生活更加丰富多彩。 在此谨向我系的刘祖生教授、杨贤强教授、龚琦教授、龚淑英教授、沈生荣 教授、何普明教授、汤一副教授、屠幼英副研究员、骆耀平副教授、周巨根副教 授、须海荣副教授、王岳飞副教授、赵东老师、苏祝成老师、顾志蕾老师、朱晓 玲老师、谢建勇老师等众多老师对我的关心和帮助表示衷心的感谢。 最后，我要特别感谢我的父母、姐姐、姐夫，在求学期间，他们爱护、理解 和支持我，使我能够顺利完成我的学业。 孙其富 二零零四年四月于杭州华家池 第一章文献综述及本研究目的意义 1 1 我国茶饮料发展的现状 我国是世界上发现和利用茶叶最早的国家，至今已有约五千年的历史。茶已 成为中国人的传统饮料。茶叶含有5 0 0 多种成份，主要有茶多酚、氨基酸、咖啡 碱、茶多糖、维生素等，它们均具有一定的营养或生理作用。茶有消炎抑菌、降 血脂、降血压、降血糖和抗衰老、抗辐射、抗癌、防癌等生理活性，特别是对当 今世界威胁人类健康的癌症、心血管疾病、糖尿病等多种疾病，都有预防和治疗 作用( 冯小华，2 0 0 2 ：刘松涛，2 0 0 3 ) 。茶叶不仅仅是一种风味独特的传统饮料，可 谓色、香、味具佳，同时还是一种具有调节人体生理功能的保健饮料，是世界范 围内最广泛普及的饮料之一。随着人民生活水平的提高及生活方式的改变、社会 和科学技术的进步，消费者对饮料的需求也在不断变化，人们已不再满足于沸水 冲泡、慢饮细啜的饮茶方式，要求饮料具有方便、快捷的时代感，茶的消费也由 单纯的解渴转向具有天然、营养、保健等功能上。茶饮料和茶一样，富含多种对 人体有益的物质，具有低热量、低糖、天然、营养保健和消暑解渴等特点，不仅 满足了饮茶者的传统嗜好，其健康天然的口味也符合现代人的时尚要求，正日益 受到消费者越来越普遍的欢迎。因此有专家预测，茶饮料将是2 1 世纪的最重要饮 料之一，具有巨大的发展潜力和光明前景。 茶饮料，又称即饮茶( r e a d 【y t o d r i n kt e a ，简称为r t d 茶) ，是茶叶饮用方式进 化的产物。它以茶叶的水提取液、浓缩液或速溶茶粉为主要原料，经过过滤、调 配、杀菌、灌装等工序加工而成，含有茶叶有效成份，具有茶的风味，而又有别 于传统的茶叶，是茶叶的深加工产品。茶饮料最初是由速溶咖啡的生产技术和设 备改进、研制而成，欧洲、日本、美国和我国先后出现了即饮茶，并且逐步发展 成为主要茶饮料市场。茶饮料品种不断发展，2 0 世纪7 0 年代出现的是红茶饮料， 8 0 年代以乌龙茶为主，随着技术的改进，绿茶饮料逐渐成为主导产品，口味多样 化饮料( 如玄米茶、麦茶等) 和功能性茶饮料( 如草本茶，加入具有保健功能的 中草药成份) 也在市场上出现( 梁月荣等。2 0 0 3 ) 。茶饮料的包装形式不断更新， 聚酯瓶( p e t 瓶) 具有透明度高、阻气性强、耐高温、携带方便等特点，克服了 三片罐、利乐包可视性差等缺陷( 傅亮等，2 0 0 3 ) ，受到消费者的青睐，成为近年 来风靡国际饮料包装市场、极具发展潜力的包装形式。茶饮料的灌装工艺也不断 改进，有耐热p e t 瓶热灌装技术、p e t 瓶准高温灌装技术和p e t 瓶无菌灌装技术， 具体优缺点如表1 1 ( 傅亮等，2 0 0 3 ) 所示。 表1 1 三种灌装技术的比较 项目热灌装中温灌装无菌灌装 对灌整体灌装线一般 袈环不需要净化，如有灌装间需要万级净化，灌灌装间需要万级净化，灌装区需要 境的条件，可在灌装间装区需要百级净化百级净化 要求进行十万级净化。 灌装系统采用外循环方灌装系统选用无接触式动静分离灌 对灌 灌装系统采用外式，并要求有s p 及c i p 系装方式。要求有极为完善的s p 及 装设 循环方式，并要求统。灌装阀的加工精度及c i p 系统。对灌装空间与外界的包装 备的 有c i p 系统。对卫生死角的要求严于热物传递方式有严格要求，以避免对 要求 灌装系统无菌环境的破坏 对灌 倒瓶时间较长，需要专用 装后倒瓶时间较短，需 的倒瓶带，并需要喷淋冷无须后处理设备 期的要喷淋冷却设备 却设备 要求 实际 下艺环境操作简 工艺环境操作相对复杂，工艺环境要求极为复杂，品控要求 单，品控管理相对 操作品控管理相对严格 极为严格 宽松 包装 方式 较宽较宽 宽 的适 用性 包装 对产 品风有一定影响影响较小 影响极小 味的 影响 经济 较小 小较大 性 我国于2 0 世纪8 0 年代初开始了茶饮料产品开发，以浙江杭州的塑料瓶装茶 可乐开始进入市场为标志，主要产品有茶汽水、茶可乐、凉茶、果茶等，由于消 费水平、包装、品质等因素，销售不佳，9 0 年代初出现了果味红茶、奶茶等，但 都是试销或区域销售。直到9 0 年代中期，河北旭日集团向全国推出了冰茶、暖茶， 使广大消费者认识了旭日升冰茶，也真正开始接受和喜爱茶饮料( 杨小泽，2 0 0 0 ； 岳鹏翔，2 0 0 2 ) 。这一阶段为我国茶饮料发展的导入期。 1 9 9 9 年底，我国已有2 0 多家茶饮料生产企业，3 0 多条生产线，产量已达到 8 0 万吨。其中，旭日升、康师傅、统一等所占份接近8 0 ，规模效益开始显著a 茶饮料市场逐年升温，使得饮料厂家争先恐后地卷入新兴饮料市场的争夺，一些 饮料业之外的企业也纷纷涉足这一领域，茶饮料品牌种类每年增加2 0 多个( 杨小 泽，2 0 0 0 ；岳鹏翔，2 0 0 2 ) 。经过曲折发展，我国茶饮料市场开始形成较大规模， 并进入高速发展期，其后销售量连续多年翻番( 图1 1 ) 。2 0 0 2 年我国茶饮料产量 达到4 0 0 多万吨，占我国软饮料行业产量的2 0 ，仅次于饮用水( 3 9 ) 、碳酸饮 料( 3 0 ) ；茶饮料生产企业1 0 8 家( 2 0 0 1 年1 0 2 家，2 0 0 0 年1 1 6 家) ，其中国内 大中型企业超过1 0 家，上市品牌1 0 0 多个，以康师傅、统一、娃哈哈为领导品牌， 随着青岛、燕京、雀巢和可口可乐等向茶饮料市场的进军，茶饮料消费越来越向 大品牌集中；茶饮料总产值9 0 3 l 亿元，同比增长2 1 0 9 ，销售收入8 5 5 2 亿元， 同比增长2 2 1 8 ，茶饮料利润总额8 3 0 亿元，同比增长1 0 0 4 0 ：但是我国茶饮 料人均年消费量仅为0 - 3 公升，与日本3 0 公升相比，我国茶饮料还有很大的增长 空间，是全球最重要的茶饮料生产和消费国之一。 1 9 9 了1 9 9 81 9 9 92 0 0 02 0 0 12 0 0 2 年份 图1 1 最近几年我国大陆茶饮料的产量情况 我国茶饮料之所以具有如此快的发展速度，是因为： 1 ) 茶饮料符合工业化生产的要求，机械化、自动化程度高，容易达到产品的 经营规模化、规格标准化。便于经营管理； 2 ) 茶饮料使茶叶的附加值大幅度提高，经济效益好，对企业吸引力大。( 梁 月荣，2 0 0 0 ) 2 0 0 1 年我国茶饮料销量为3 0 0 万吨，茶叶用量近2 万吨，约占全国 茶叶总产量( 6 9 8 6 万吨) 的近3 ，( 姜爱芹，2 0 0 3 ) 但产值( 推算7 4 5 8 亿元) 约为原茶总产值( 近3 0 0 亿元) 的2 4 8 6 ； 3 ) 现代人消费方式的改变和健康意识的提高( 落日，2 0 0 2 ) 。“天然、健康、 快捷、方便”成为饮食潮流。茶饮料具有低热量、低脂肪、低糖、营养、保健疗 3 0 0 o 0 0 0 们如 一菅k 一唰址 效及消暑解渴的功能，符合现代的生活格调和“求新”、“求健”的心理和时尚， 已经逐渐成为一种流行饮品，对于喜欢健康生活方式的人来说，茶饮料是所有饮 料中的最佳选择； 4 j 食品工业技术创新和包装技术的成熟为茶饮料发展铺平道路。随着塑料工 业的发展，耐高温、高透明度的材料早已解决了饮料罐装和产品形象问题，而膜 技术的发展解决了部分茶饮料的透明度问题，热罐装、低温罐装、无菌罐装技术 及高温舜时灭菌技术更推动了茶饮料的发展。 5 ) 世界流行趋势的影响。茶饮料是2 0 世纪9 0 年代欧美国家发展最快的饮料， 被视为新时代饮料，我国周边国家或地区如日本、我国台湾省也都流行茶饮料， 这一流行趋势直接影响了中国市场和消费者； 6 ) 行业主管部门的积极引导。茶饮料发展之初，中国饮料工业协会多次组织 全国性的茶饮料研讨会，大力宣传推广茶饮料，积极协调有关单位和生产企业制 定茶饮料标准，为茶饮料的健康发展奠定了基础。 茶饮料的发展，对茶产业产生了积极的影响。首先，茶饮料彻底改变了茶叶 的传统消费方式，使饮茶不受传统冲泡法的条件限制；在口味上，也使消费者有 更多的选择；扩大了茶的消费群体，茶的消费量得以增加。其次，茶饮料的生产， 完全改变了传统的茶叶加工方式，使茶叶的传统小农生产方式转变为标准化、规 模化和工业化的生产方式，有利于大型工业和商业企业参与茶叶的加工和流通过 程，进入了真正的产业化轨道，实现产业的升级( 梁月荣等，2 0 0 3 ) 。第三，茶饮 料带动了茶叶的生产和销售，因为饮料工业的科技进步，使茶饮料的生产成为可 能，茶饮料的大批量生产和销售，增加了茶叶的销量，其生产所需的茶叶多为中 低档茶，这无疑对解决困扰我国茶产业多年的中低档茶积压问题有很大的帮助( 姜 爱芹，2 0 0 3 ) 。随着茶饮料生产的进一步发展，茶叶的用量也随之增加，还将拉动 我国中低档茶价格的缓慢回升，有利于促进我国茶产业的健康发展。 尽管茶饮料呈现飞速发展的趋势，但是在生产过程中也存在一些如下问题： 1 ) 原料问题：为降低成本，国内大部分茶饮料厂家以中、低档茶为原料；农 药残留量和重金属含量问题较突出。目前，供应茶饮料生产所需的原料茶叶者有 茶叶加工者、茶叶原料供应商两类，前者可以提供一定质量的原料茶，但与茶饮 4 料厂家的关系不佳，多数仅提供茶叶给原料供应商，而与茶饮料厂家关系密切的 供应商有时难免无法控制茶叶品质，为降低生产成本而购买品质下降的茶叶原料， 因此，茶饮料厂家为提高茶饮料的品质，有必要对其茶叶原料建立一套良好的品 管体系。国内现在建立了一些绿色生态原料基地，但以有机茶为原料的厂家并不 多。有专家认为，解决原料问题的最根本办法是采用有机茶为原料： 2 ) 设备工艺问题：大部分小规模的茶饮料厂家设备自动化程度低，可靠性不 高，精度、速度都难以满足生产要求。有的厂家对工艺缺乏了解，盲目推广“茶 饮料无菌冷灌装线”，导致产品的安全性较差。茶饮料货架期内沉淀、变色、变味 等难题不能完美解决，配方制作水平普遍不高( 肖文军等，2 0 0 2 ) 。因此，我国要 从整体技术水平上缩小同国外的差距； 3 ) 质量问题：茶饮料行业标准在某些方面的要求还相对偏低，尤其是内含物 质成分浓度、卫生指标等，与国际上向更纯、不加任何添加剂的纯茶饮料发展趋 势柑障，国内茶饮料纯茶物质含量要比日本低1 0 2 0 ，调味茶中的纯茶物质含 量也比台湾低。食品添加剂使用卫生标准禁止在茶饮料中添加防腐剂，但北京 市质量技术监督局对北京市生产和销售的茶饮料的监督抽查结果发现不少品牌的 茶饮料存在有害菌总数、防腐剂严重超标等问题( 李远志等，2 0 0 0 ) ； 4 ) 价格问题：茶饮料虽然符合人们饮食的发展方向，但目前因茶饮料的市场 价格过高，使得消费者难以接受，这是限制茶饮料消费，减少其市场竞争力的一 个主要原因( 丁俊之，1 9 9 9 ) 。面对高成本的热灌装所需的p e t 瓶及盏，广大茶饮 料生产企业又追不得已： 5 ) 茶渣问题：茶饮料加工过程中会产生大量的茶渣。随着茶饮料工业的进一 步发展扩张，如何综合利用这些茶渣显得日益重要。 1 2 茶叶香气形成机理的研究 茶叶香气是决定茶叶品质的重要因子之。它是由鲜叶中的香精油成分和制 茶过程中产生的挥发性化合物组成的。绿茶在制造过程中经过杀青工序后，鲜叶 中大部分酶的活性已被破坏，因此，绿茶的香味成分是原先存在于鲜叶中，只有 少部分是在制造过程中产生的。茶叶香气的形成机理可分为以下三种类型： 1 ) 生物合成生物合成反应是茶叶香气生成的一个主要方式，一般在茶树体 内完成，因此，茶叶香气受到品种、茶季、地域、栽培措施等的影响。茶鲜叶中 存在低沸点的青草气物质如，在杀青过程中遇热大部分挥发散失，具有花果香的 高沸点物质如苯甲醇、苯乙醇、芳樟醇、香叶醇等显露出来，使茶变得清香宜人 ( 杨贤强等，1 9 8 9 ) 。茶叶生物合成的香味物质，包括源自鲜叶的成分经过制茶过 程后，仍留在茶叶中的一部分成分，以及制茶过程中鲜叶所发生的生物合成反应， 如不饱和脂肪酸分解所产生的己醛类和己醇类，如图1 2 所示( 钟萝，1 9 8 9 ) 。 亚麻酸( 十八碳脂肪酸) + 脂肪加氧爵 p 一氧过氧化物 i 氧化 顺一3 - 己烯酸4 1 1 - - 反- 3 一己烯醒_ + 顿- 3 一己烯醒 匿原乙醇i 腿爵 顺一3 一己烯醇( 膏叶醇) 图1 2 青叶醇的生物合成反应 2 ) 酶促作用虽然绿茶鲜叶中大部分酶的活性在杀青过程中已被破坏，但是 茶鲜叶在杀青前的适度摊放有利于水解酶类促使多酚类、蛋白质、多糖、果胶、 色素、糖苷等物质水解，使茶多酚含量适当减少，氨基酸含量增加，促进香气物 质的形成和转化，提高绿茶的鲜爽度等。游小清等( 1 9 9 3 ) 研究结果表明，龙井 茶鲜叶中大部分香气物质均随摊放进程而逐步增加，且与摊放时间呈高度正相关， 主要是因为茶叶中的香气前体物质发生了酶解反应，如脂质水解而得c 5 醇、c 6 醇、 醛类，单萜烯醇糖苷物酶解而游离出单萜烯醇等物质，这些酶解产物对改善茶叶 香气是有益的，还认为结合态香气与游离态香气之比不失为衡量原料中香气前体 物质向游离香气转化的尺度。屠幼英等( 1 9 9 9 ) 研究茶叶香气释放机理的结果表 6 明，3 个茶树品种( 龙井4 3 、水古、鸠坑) 摊放叶的酶活性均增加4 5 以上，醇 系香气前驱体释放量与酶活性趋势致，利用外源b 一葡萄糖苷酶酶解鲜叶、摊 放叶时，香叶醇、芳樟醇、橙花醇等组份大量释放，说明该酶与萜烯类香气前驱 体有密切关系。杀青初期，酶促作用随着叶温的升高在一定阶段内处于加速状态， 类胡萝h 素降解产生紫罗酮系化合物并进一步生成茶螺烯酮、二氢海葵内酯，亚 麻酸氧化裂解为c 6 的醇、醛、酸，同时在糖苷酶的作用下，萜烯配糖体游离出萜 烯，香气物质显著增加( 杨贤强等，1 9 8 9 ) 。 3 ) 热物理化学作用此类香气形成机理包括氨基酸和糖类的m a i l l a r d 反应、 s t r e c k e r 降解、类胡萝h 素的加热分解反应( 图1 t 3 ) 、热异构化、酯化反应等。氨 基酸和糖类在热的作用下，脱水、羰氨缩合和降解生成毗嗪、吡咯、呋喃、糠醛 类衍生物等，使茶叶具有愉快的烘炒香( 杨贤强等，1 9 8 9 ) ：原利男等通过氨基酸 和葡萄糖加热进行模拟试验，进一步研究这些化合物的形成机理，发现l 一茶氨酸 和d 一葡萄糖在加热中形成的挥发性物质，主要是1 一乙基一3 ，4 一脱氢吡咯酮， 还生成5 种吡咯类，3 种吡啶类和4 种呋喃类化合物，1 一乙基一3 ，4 一脱氢吡咯 酮可能是茶氨酸经直链降解、环化、脱水生成的。儿茶素与茶氨酸共热可生成微 量的苯酚、甲基苯酚两种挥发性物质( 钟萝，1 9 8 9 ) 。热催化作用使某些香气单体 之间发生异构化作用而改变茶叶香气特征，如香叶醇在热催化作用下生成橙花醇 ( 香气阈值为5 0 0 p p m ) ，继续异构化生成芳樟醇( 香气阙值为8 0 p p m ) ，香气阈值 提高了6 倍以上( 阎守和，1 9 9 0 ) 。酯化反应在热的作用下也加速，茶鲜叶原有的 酯类不断增加，还产生了许多新的酯类和内酯( 杨贤强等1 9 8 9 ) 。在制茶过程中， 热作用还可生成新的香气组分，如2 分子丙酮和2 分子乙醇脱水生成异一2 一戊烯 醇，继续脱水生成香叶醇( 阎守和，1 9 9 0 ) 。 初级氧化产物7 突缀氧化产物 图1 3胡萝h 素氧化降解形成的茶香组分 1 3 茶饮料香气和增香技术的研究进展 在茶饮料生产中，香气的损失主要发生在萃取及杀菌这两道工序中。另外， 茶饮料加工中多采用中、低档茶叶为原料，茶叶香气品位本身较低，使得茶饮料 与传统茶叶相比香气低微，甚至失去了原茶的香气特征。影响萃取的主要因素有 水质、p h 值、温度、茶叶粒径大小、萃取温度及时间等( 高碧穗，1 9 9 5 ) 。在萃 取过程中，不可避免地会发生部分香气的损失。研究表明，绝大部分茶叶香气成 分均在第一次冲泡中浸出，含量高的香气成分随冲泡次数表现出快的下降速率( 王 华夫，1 9 9 2 ) 。杀菌对香气物质有不良影响。茶饮料属于低酸性饮料，为了达到食 品卫生安全条件，需对其进行高温杀菌。高温杀菌后，乌龙茶和红茶饮料的香气 成分呈现出减少的趋势，且含量和比例会发生较大的变化。绿茶饮料经高温杀菌 后，挥发性物质萜烯醇及氧化物、苯甲醇、e 一紫罗酮、吲哚、4 乙烯基苯酚等明 显增加，其中，4 乙烯基苯酚有异昧( k i n u g a s ae ta l ，1 9 8 9 ) 。研究表明，不良气 味产生的原因是：乌龙茶和红茶饮料的不良香气来自不稳定的香味化合物，如酯 类、醇类经高温杀菌后产生的恶化：绿茶饮料不良气味产生于非挥发性物质前驱 物衍生的挥发性化合物，如沉香醇、香叶醇的结果。这两个原因易造成茶饮料的 香气成分的平衡被破坏，从而引起香气的恶化( k i n u g a s a e ta l ，1 9 9 0 ) 。目前，茶 饮料保香、增香的措施主要有： 1 ) 原料是影响食品加工产品品质的重要的因子，因此，茶叶原料品质的好坏是 影响茶饮料品质的关键因子之一( 尤新辉，1 9 9 2 ) 。茶叶在储存过程中会发生氧化 而导致品质劣变，如陈味产生，质量下降，严重影响茶饮料的品质，因此要尽量 选用当年新茶，勿用陈茶。有研究表明，比较不同的包装方式对包种茶品质保存 的影响，结果发现储存二个月后，脱氧包装、真空及充氮包装都可有效地减缓包 种茶品质劣变( 尤新辉，1 9 9 4 ) 。 2 ) 焙火处理是茶饮料制造的必要步骤之一，它不仅可以降低茶叶含水量，而且 可以去除茶汤苦涩味及青臭味保持茶叶特有的香味，有效去除茶叶的陈味，提高 茶叶品质，补充其香气不足，增加其商品价值( 张如华，1 9 9 4 ) 。焙火对茶饮料香 气改变有增强效果。焙火温度很重要，过低，品质得不到提高：过高，则会产生 焦味( 陈清泉，1 9 9 5 ) ；有研究表明，不同焙火程度的乌龙茶香气特征有所不同， 但焙火程度越高茶叶中可溶性成分含量降低越多，特别是儿茶素类( c a t e t h i n s ) ， 氨基酸也有降低的趋势。焙火程度越高则茶汤之烘焙香味就越强，这是因为茶叶 在加热时，其所含有的氨基酸会进行美拉德反应，而产生呋喃等类的香味成分， 另外，茶叶经过焙火之后也有部分香味成分会逸失，如吲哚、芳樟醇等。因此要 从整体上选择正确的烘焙温度及时间，建议茶叶烘焙温度不宜高于1 2 0 c 。 3 ) 1 3 一环状糊精具有特殊的分子结构和稳定的化学性质，不易受酶、酸、碱、 光和热的作用而分解，可包埋香气物质，大大增加其对外界的抵抗力，因此在萃 取或杀菌前加入b 一环状糊精可减少香气物质的挥发损失。叶宝存等( 1 9 9 7 ) 采 用1 3 一环状糊精、糊精、麦芽糊精、可溶性淀粉及1 2 种混合香精对速溶茶增香的 效果表明，以1 3 一环状糊精包埋效果最好。研究表明添加量为茶饮料重量的00 5 时便可掩饰灭菌后产生的不良气味，具有一定效果( k i n u g a s a e ta l ，1 9 8 9 ) ，同时 b 一环状糊精还可以包埋儿茶素类物质，抑制或减少其在灭菌过程中的降解或差 向异构化而导致风味和色泽劣变。因此这种利用t 3 一环状糊精包埋香精油再添加 到茶饮料中的增香技术正日益受到人们的重视。 4 ) j l l f i 。天然添加剂。如茶叶中类胡萝h 素在1 9 0 及2 2 0 加热( 有氧) 时会 产生含量较高的衍生物b 一紫罗酮及其环氧化物挥发性成分( 程竹青，1 9 8 9 ) ，因 此可添加胡萝h 素提高茶叶香气品质。衣笠仁等( 1 9 9 4 ) 报告指出绿茶抽出液利 用果胶酯酶( p e c t i ne s t e r a s e ) 处理可以增加其挥发性化合物。另有报道，在红茶加 工中加人多酚氧化酶，可产生浓烈甜香，改善茶叶品质( 方元超，1 9 9 3 ) ； 5 1 香气回收技术，即先将香气物质在低温下萃取出来，再把回收的香气重新添 加至速溶茶中去，保持茶香。香气回收采用的方法主要有：水蒸汽汽提、液态c 0 2 抽提、分馏，它们的共同点是将回收的香气最后返回到速溶茶中，以提高速溶茶 成品的香气( 朱旗等，2 0 0 0 ) ；目前由于超临界流体c 0 2 具有萃取率高、传质快、 无毒、无害、无残留、无污染环境等诸多优点，因此在茶饮料用速溶茶加工中具 有广阔的应用前景。 6 ) 天然香料的开发，茶饮料中加入天然香精香料可以增香，也可以掩盖其异味。 速溶茶调香所用的各种香型的单体是多种多样的，其中主要有杏香型、干草香型、 醛香型、花香型、冬青香型、果香型和酯香型等7 种( 朱旗等，2 0 0 0 ) 。香型是消 费者对茶汁的第一选择，因此选择消费者嗜好的香型非常重要。通常闽南、潮汕 居民比较喜欢乌龙茶，华南、华北地区的居民比较喜欢茉莉绿茶、柠檬绿茶等。 香型选定后，香味是否逼真自然，主要取决于香精质量和用量( 冯小华，2 0 0 2 ) 。 7 ) 改善杀菌技术，避免高温杀菌时不良气味的产生。近年来，灭菌技术不断得 到改善，如采用高温瞬时灭菌技术，因作用时间短，可减少茶汤中香气成分的损 失，采用高压灭菌技术也能减弱不良风味的形成。绿茶茶汤中接种耐热细菌芽孢 杆菌后用静水高压杀菌处理，采用4 0 0 m p a 、室温、3 0 m i n 不能杀灭孢子：经3 0 0 7 0 0 m p a 高压、6 0 8 0 不能杀灭芽孢，但在室温条件下贮藏中，茶汤中的儿茶素 类物质可使大部分芽孢活性丧失；采用7 0 0 m p a 和7 0 * ( 2 可完全杀灭微生物。低于 8 0 、高压灭菌对茶饮料中的儿茶素、维生素c 、氨基酸等成分没有影响，7 0 0 m p a 和7 0 、3 0 m i n 是一种合适的灭菌方法，而且不良风味现象和化学变化大为减少 ( k i n u g a s ae t a l ，1 9 9 2 ) 。采用7 0 0 m p a 、8 0 以下高压杀菌可望成为茶饮料的灭菌 技术发展方向。高压灭菌与高温灭菌相比，高温灭菌者儿茶素类显著氧化减少， 咖啡碱也减少，维生素c 显著减少：而高压灭菌者除e c g 有些减少外，其它儿茶 素和咖啡碱变化不大，维生素c 减少量只相当于高温灭菌的一半( 衣笠仁，1 9 9 4 ) 。 衣等仁( 19 9 2 ) 使用5 0 0 0 a t m 、2 0 r a i n 常温高压处理绿茶饮料，结果发现该杀菌技 术对绿茶香气成分损害不大，可以维持整体香气组分的平衡，而且臭味物质4 - 乙 烯基苯酚亦不会产生。林亲录等( 1 9 9 5 ) 利用y 射线对绿茶饮料进行辐射杀菌， 结果表明以1 1 1 0 5 t a d 的辐射剂量连续两次间隙辐射后，茶色和茶味都很正常， 微生物残留量亦符合卫生标准，剂量过大，容易产生异味，过小则杀菌效果较差。 1 0 1 4 本研究的目的、意义、内容和目标 近几年来，茶饮料成为我国饮料市场的新宠儿，也使得饮料市场刮起茶饮料 风，从红茶流行到乌龙茶风，再从乌龙茶转向绿茶风，茶饮料市场成为商家必争 之地。而茶饮料除了加味或加糖外，其成分实际上就是茶叶的水萃取成分，因此， 影响茶饮料品质的重要因子是茶叶、茶叶浸提液的品质和水质。茶叶浸提液是茶 饮料的主要成分之一，其p h 值大多在5 7 之间，因此，利用高温进行杀菌以符 合食品卫生安全要求是必须的，而在此条件下茶的香气容易损失且会产生不好的 杀菌不良气味，这说明茶叶在茶饮料加工过程中受工艺的影响发生了一定的变化， 改变了茶叶原有的风味。因此，研究加工工艺对茶饮料挥发性化合物组分的变化 及其影响、如何掩盖加热不良气味、赋予香味、保持茶饮料的风味是一项重要的 研究工作。 本研究以浙江泰顺三杯香( 1 级) 作为研究对象，应用现代仪器分析手段和方 法，研究挥发性化合物组分在制造过程特别是浸提、热处理中的变化，探索加工 工艺对挥发性化合物组分的影响，同时还初步探讨了b 葡萄糖苷酶在茶饮料增香 中的应用。 研究浸提温度、时间、茶水比等条件对绿茶茶汤中挥发性化合物组分的影响， 确定最大限度地保留茶叶挥发性化合物的最佳条件；研究高温、微波等热处理对 绿茶茶汤色泽、儿茶素类等主要品质成分、挥发性化合物组分的影响，为微波灭 菌技术在茶饮料加工中的应用提供参考；初步研究b - 葡萄糖苷酶酶解绿茶茶汤的 最佳条件，为b 葡萄糖苷酶的进一步研究提供参考。 第二章浸提条件对绿茶茶汤挥发性化合物组分的影响 茶饮料具有清热解渴、天然、保健的特性，因此在世界各地十分流行，深受 消费者的喜爱，在欧美地区被誉为新时代饮料。尽管茶饮料呈飞速发展趋势，但 其总体研究水平远不及成品茶深入，保色、保香、防沉等三大加工技术难点尚未 完全解决。 浸提是茶饮料加工的第一道工序，浸提出的茶汤品质直接决定最终产品的质 量，因此，浸提液的品质要最大限度地保持原茶风味。有关绿茶饮料浸提的研究 多集中在浸出率、色泽、滋味、主要品质成分等方面( 于敏等，1 9 9 7 ；张文文等， 1 9 9 8 ；陈玉琼等，2 0 0 0 ；张凌云等，2 0 0 3 a ) ，而在挥发性化合物组分方面的研究报 告不多。本文采用s d e 法提取茶汤香精油，利用g c m s 联用仪器分析浸提过程 中挥发性化合物组分的变化趋势，探讨浸提条件对茶汤挥发性化合物组分的影响。 2 1 材料与方法 2 1 1 材料 炒青绿茶( 产于浙江泰顺的“三杯香”绿茶，1 级) ： 2 1 2 方法 2 1 2 1 茶汤制备 准确称取茶叶5 o o g ，分别按表2 1 条件进行单因素浸提实验，每2 m i n 搅拌一 次，然后真空抽滤、定容、冷藏，以原料为对照。 表2 1 浸提因子、水平 t a b l e2 1 e x t r a c t i n gf a c t o r sa n dl e v e l s 水平不同温度4 ( )不同时间5 ( m i n ) 不同茶水比。( g m 1 ) 丁一 5 051 4 0 26 01 01 6 0 3 7 01 51 8 0 48 02 0l ，1 0 0 注：8 一浸提时间1 0 r a i n ，茶水比1 6 0 ：b 漫提温度6 0 ( 2 茶水比1 1 6 0 ：c 一漫提温度6 0 ( 2 时间1 0 m i n n o t e ：a - - e x t r a c t i o nd u r a t i o n1 0 m i n ，r a t i oo f t e a t ow a t e r1 6 0 ：b - - e x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e6 0 c r a t i oo f t e at ow a t e r l 6 0 ；c - - e x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e6 0 ，e x t r a c t i o nd u r a t i o n1 0 m i n iilllg i lg = 9 - g ；i 莹詈妻莹堇莩誊譬蓉喜莹l 量吾i 量i | i i i il ! ! i ! ! ii lili i iii暑暑暑暑言三暑言苫暑兽兽苫暑詈昌g 兽吾 矗苗u暑专。pl譬ulo量8凸一焉寸写