高茶黄素速溶红茶的酶促氧化工艺优化及品质分析

刘金鑫; 李晓洁; 李建华; 谈亚丽; 杜维力; 李啸

doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022060065

高茶黄素速溶红茶的酶促氧化工艺优化及品质分析

doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022060065

刘金鑫^1,,
李晓洁¹,
李建华²,
谈亚丽³,
杜维力³,
李啸^{1, 3, ,}

1.
三峡大学生物与制药学院中国轻工业功能酵母重点实验室，湖北宜昌 443002
2.
湖北安琪采花茶品科技有限公司，湖北宜昌 443413
3.
安琪生物科技有限公司，湖北宜昌 443000

基金项目: 国家重点研发计划（2021YFC2101100）。

详细信息

作者简介:
刘金鑫（1993−），男，硕士研究生，研究方向：茶叶深加工，E-mail：liujinxin61@qq.com

通讯作者:
李啸（1969−），男，博士，教授，研究方向：微生物反应过程的优化与控制， E-mail：lx_6910@163.com

中图分类号: TS275.2
计量
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出版历程
- 收稿日期: 2022-06-10
- 网络出版日期: 2023-01-12
- 刊出日期: 2023-03-01

Optimization of Enzymatic Oxidation Process and Quality Analysis of High-theaflavins Instant Black Tea

LIU Jinxin^1
,,
LI Xiaojie¹,
LI Jianhua²,
TAN Yali³,
DU Weili³,
LI Xiao^{1, 3
, ,}

1.
Key Laboratory of Functional Yeast of China National Light Industry, School of Biology & Pharmacy, China Three Gorges University, Yichang 443002, China
2.
Hubei Angel & Caihua Tea Processing Products Technology Co., Ltd., Yichang 443413, China
3.
Angel Biotechnology Co., Ltd., Yichang 443000, China

摘要

摘要: 为实现夏秋绿茶的高值化利用，本研究以夏秋绿茶为原料，开发一款高茶黄素速溶红茶。在单因素实验的基础上，通过响应面法优化酶促氧化工艺条件，最后对产品的感官评价、理化指标及香气组分进行了分析。结果表明，最优工艺为：酶添加量1/1000 (mL/mL)，pH4.90，反应温度50 ℃，反应时间44 min。在该工艺条件下，产品清香可口，汤色橙红透亮，茶黄素含量高达2.11%±0.04%，理化指标均达到相关标准要求。采用顶空固相微萃取(headspace solid-phase microextraction，HS-SPME)结合气质联用(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)法，共检测出70种香气组分，包括醇类16种，酮类15种，醛类6种，酯类9种，酸类5种，酚类4种，碳氢类5种，其他10种。其中醇类相对含量占比最高，高达32.34%±0.14%，整体香气轮廓主要呈现青草香与花香。该研究结果为我国茶叶深加工的发展提供了一定的理论依据。
- 速溶红茶 /
- 茶黄素 /
- 响应面法 /
- 酶促氧化 /
- 香气组分
Abstract: In order to realize the high-value utilization of summer-autumn green tea, this study used summer-autumn green tea as the raw material to develop a high-theaflavins instant black tea. Based on single-factor experiments, the enzymatic oxidation process conditions were optimized by response surface methodology. Finally the sensory evaluation, physicochemical index and aroma component of the product were analyzed. The results showed that the optimal process was as follows: Enzyme addition amount of 1/1000 (mL/mL), pH of 4.90, reacted at 50 ℃ for 44 min. Under this process condition, the product obtained, which possessed a sweet fragrance and a bright orange-red liquor color, had theaflavin content as high as 2.11%±0.04%, and physicochemical indicators all met the relevant standard requirements. A total of 70 aroma components, including 16 alcohols, 15 ketones, 6 aldehydes, 9 esters, 5 acids, 4 phenols, 5 hydrocarbons and 10 others were detected by HS-SPME combined with GC-MS. The highest relative content of alcohols was 32.34%±0.14%, and the overall aroma profile was mainly grassy and floral. The results of this study have provided a theoretical basis for the development of deep processing of tea in China.
- instant black tea /
- theaflavins /
- response surface methodology /
- enzymatic oxidation /
- aroma components

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图 1 反应温度对茶黄素含量的影响

Figure 1. Effect of reaction temperature on the content of theaflavins

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图 2 反应时间对茶黄素含量的影响

Figure 2. Effect of reaction time on the content of theaflavins

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图 3 pH对茶黄素含量的影响

Figure 3. Effect of pH on the content of theaflavins

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图 4 酶添加量对茶黄素含量的影响

Figure 4. Effect of enzyme addition on the content of theaflavins

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图 5 反应温度、反应时间、pH和酶添加量对茶黄素含量交互影响的响应面图

Figure 5. Response surface plots of effects of interaction between reaction temperature, reaction time, pH and enzyme addition on the content of theaflavins

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图 6 感官评价结果雷达图

Figure 6. Radar chart of sensory evaluation results

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图 7 速溶红茶香气组分总离子流图

Figure 7. Total ion chromatogram of aroma components of instant black tea

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表 1 Box-Behnken试验设计因素与水平

Table 1. Factors and levels of Box-Behnken experiments design

水平	A 反应温度（℃）	B 反应时间（min）	C pH	D 酶添加量（mL/mL）
−1	40	20	4.5	1:5000
0	50	40	5.0	1:1000
1	60	60	5.5	1:500

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表 2 速溶红茶感官评价标准表

Table 2. Sensory evaluation standard of instant black tea

项目	权重	感官评分（分）	评价标准
		80～100	红棕色，色泽均匀明亮，颗粒分明不结块
外形	25%	50～79	红棕色，色泽均匀较明亮，颗粒分明，无明显结块
		0～49	红棕色，色泽不均暗淡，颗粒结块明显
		80～100	滋味浓厚，鲜爽可口
滋味	25%	50～79	滋味适中，尚可口
		0～49	滋味平淡，口感差
		80～100	具有红茶原有茶香,茶香浓厚
香气	10%	50～79	具有红茶原有茶香，茶香较淡
		0～49	无红茶原有茶香
		80～100	红中透亮，色泽均匀
汤色	20%	50～79	汤色适中，色泽均匀
		0～49	汤色暗淡无光泽，色泽不均
		80～100	溶解均匀，无明显杂质及沉淀
组织状态	20%	50～79	溶解均匀，少量杂质及沉淀
		0～49	溶解不均，具有明显杂质及沉淀

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表 3 响应面试验设计及结果

Table 3. Response surface experiment design and results

试验号	A 反应温度	B 反应时间	C pH	D 酶添加量	Y 茶黄素含量（%）
1	1	1	0	0	1.7
2	0	0	0	0	1.96
3	0	0	−1	1	1.75
4	0	−1	0	−1	1.4
5	−1	0	0	1	1.1
6	0	−1	0	1	1.2
7	1	−1	0	0	1.23
8	−1	0	1	0	1.45
9	0	1	0	1	1.42
10	0	1	1	0	1.52
11	0	0	0	0	2.01
12	0	0	1	1	1.28
13	0	0	0	0	2.05
14	−1	0	0	−1	1.52
15	−1	1	0	0	1.52
16	1	0	0	1	1.28
17	0	0	0	0	1.93
18	0	−1	1	0	1.37
19	0	0	−1	−1	1.53
20	−1	0	−1	0	1.58
21	0	1	0	−1	1.57
22	1	0	−1	0	1.37
23	0	0	1	−1	1.48
24	0	1	−1	0	1.64
25	−1	−1	0	0	1.60
26	1	0	0	−1	1.46
27	1	0	1	0	1.47
28	0	−1	−1	0	1.47
29	0	0	0	0	1.96

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表 4 回归模型方差分析

Table 4. Variance analysis of regression model

方差来源	平方和	自由度	均方	F值	P值	显著性
模型	1.59	14	0.11	11.01	< 0.0001	**
A	5.633E-003	1	5.633E-003	0.55	0.4719
B	0.10	1	0.10	9.79	0.0074	**
C	0.049	1	0.049	4.80	0.0460	*
D	0.072	1	0.072	7.00	0.0192	*
AB	0.076	1	0.076	7.34	0.0169	*
AC	0.013	1	0.013	1.28	0.2763
AD	0.014	1	0.014	1.40	0.2568
BC	1.000E-004	1	1.000E-004	9.706E-003	0.9229
BD	6.250E-004	1	6.250E-004	0.061	0.8090
CD	0.044	1	0.044	4.28	0.0575
A²	0.53	1	0.53	51.35	< 0.0001	**
B²	0.38	1	0.38	36.44	< 0.0001	**
C²	0.28	1	0.28	26.93	0.0001	**
D²	0.67	1	0.67	65.21	< 0.0001	**
残差	0.14	14	0.010
失拟项	0.14	10	0.014	5.95	0.0501	不显著
纯误差	9.080E-003	4	2.270E-003
总和	1.73	28
R²=0.9167				R²_adj=0.8335
注：“”表示对结果影响差异显著（P<0.05）；“*”表示对结果影响差异极显著（P<0.01）。

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表 5 感官评审结果

Table 5. Sensory evaluation results

	外形	滋味	香气	汤色	组织状态	加权后总分
1	96	68	75	98	96	87.30
2	92	75	80	95	93	87.35
3	96	83	71	93	98	90.05
4	93	78	64	95	96	87.35
5	95	71	83	94	97	88.00
6	95	76	69	97	94	87.85
7	95	69	72	91	98	86.00
8	93	68	74	92	96	85.25
9	93	77	60	94	95	86.30
10	90	85	72	96	97	89.55
平均分	93.8	75.0	72.0	94.5	96.0	87.50

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表 6 速溶红茶理化指标

Table 6. Physicochemical indexes of instant black tea

指标	检测结果	标准要求	评价	参考标准
茶多酚（g/100 g）	27.40±0.66	≥6.0	合格	QB/T 4067-2010
咖啡因（g/100 g）	4.53±0.04	≥1.0	合格
水分（%）	2.78±0.35	≤6.0	合格
铅（mg/kg）	0.038±0.00	<5.0	合格
总砷（mg/kg）	0.044±0.00	<2.0	合格

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表 7 速溶红茶香气组分分析

Table 7. Analysis of aroma components of instant black tea

类别	序号	挥发性成分	保留时间（min）	CAS编号	相对含量（%）
醇类	1	桉叶油醇	10.5097	470-82-6	5.88±0.04
	2	顺-2-戊烯醇	13.7399	1576-95-0	0.49±0.00
	3	反-Α,Α-5-三甲基-5-乙烯基四氢化-2-呋喃甲醇	16.9436	34995-77-2	1.29±0.04
	4	芳樟醇	19.6177	78-70-6	10.30±0.08
	5	辛醇	19.7819	111-87-5	1.02±0.00
	6	4-松油醇	20.7986	562-74-3	2.03±0.02
	7	二氢芳樟醇	21.0845	29957-43-5	2.35±0.04
	8	2-甲基-2,4-戊二醇	21.3387	107-41-5	0.38±0.01
	9	二甲基硅烷二醇	22.0377	1066-42-8	0.61±0.00
	10	糠醇	22.2389	98-00-0	0.40±0.00
	11	α-松油醇	22.9644	10482-56-1	1.50±0.03
	12	2-苯基-2-丙醇	24.3836	617-94-7	0.21±0.00
	13	橙花醇	25.2891	106-25-2	0.15±0.00
	14	苯甲醇	26.7983	100-51-6	3.25±0.06
	15	苯乙醇	27.4972	60-12-8	2.23±0.02
	16	反式-橙花叔醇	30.2297	40716-66-3	0.25±0.00
	小计	16			32.34±0.14
酮类	17	异丙叉丙酮	8.5769	141-79-7	0.86±0.03
	18	甲基庚烯酮	14.227	110-93-0	2.30±0.08
	19	5-乙基-6-甲基庚-3-烯-2-酮	17.4678	57283-79-1	0.20±0.00
	20	（3E,5E）-辛-3,5-二烯-2-酮	20.0149	38284-27-4	0.40±0.01
	21	6-甲基-3,5-庚二烯-2-酮	20.5126	1604-28-0	0.58±0.03
	22	苯乙酮	21.8683	98-86-2	0.33±0.01
	23	茶香酮	22.9009	1125-21-9	0.06±0.00
	24	大马士酮	25.6915	23726-93-4	0.14±0.00
	25	香叶基丙酮	26.4699	689-67-8	0.69±0.05
	26	β-紫罗兰酮	28.0638	14901-07-6	0.90±0.03
	27	4-[2,2,6-三甲基-7-氧杂二环[4.1.0]庚-1-基]-3-丁烯-2-酮	29.1335	23267-57-4	0.78±0.01
	28	3,4-脱氢-β-紫罗兰酮	29.303	1203-08-3	0.14±0.00
	29	4'-羟基-2'-甲基苯乙酮	32.978	875-59-2	0.21±0.00
	30	3-乙基-4-甲基-吡咯-2,5-二酮	34.3495	20189-42-8	0.84±0.01
	31	D-樟脑	18.6381	464-49-3	1.05±0.06
	小计	15			9.48±0.20
醛类	32	壬醛	15.715	124-19-6	0.87±0.03
	33	苯甲醛	18.8817	100-52-7	2.21±0.07
	34	β-环柠檬醛	21.1957	432-25-7	0.93±0.02
	35	藏红花醛	21.7676	116-26-7	3.48±0.12
	36	桃醛	29.8113	104-67-6	0.06±0.00
	37	2,5-二甲基对苯二甲醛	40.3121	7044-92-0	0.32±0.00
	小计	6			7.87±0.12
酯类	38	乙酸芳樟酯	19.8984	115-95-7	0.43±0.03
	39	水杨酸甲酯	24.7595	119-36-8	0.36±0.01
	40	乙酸苯乙酯	25.6333	103-45-7	0.31±0.00
	41	2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯	27.0207	6846-50-0	0.57±0.01
	42	三乙酸甘油酯	31.0134	102-76-1	0.22±0.00
	43	邻苯二甲酸二甲酯	34.8366	131-11-3	1.25±0.04
	44	二氢猕猴桃内酯	35.3238	17092-92-1	3.78±0.17
	45	邻苯二甲酸二异丁酯	38.2733	84-69-5	0.09±0.00
	46	邻苯二甲酸二丁酯	38.2733	84-74-2	0.13±0.00
	小计	9			7.14±0.15
酸类	47	2-甲基己酸	22.4825	4536-23-6	2.36±0.06
	48	己酸	26.2899	142-62-1	6.62±0.14
	49	反式-3-己烯酸	27.8256	1577-18-0	0.62±0.02
	50	庚酸	28.5087	111-14-8	0.78±0.00
	51	辛酸	30.6003	124-07-2	0.37±0.00
	小计	5			10.75±0.21
酚类	52	4-乙基苯酚	11.0445	123-07-9	0.10±0.00
	53	3,5-二甲基苯酚	11.8123	108-68-9	1.44±0.08
	54	苯酚	29.4089	108-95-2	0.25±0.00
	55	2,4-二叔丁基苯酚	35.2073	96-76-4	5.28±0.03
	小计	4			7.07±0.05
碳氢类	56	十三烷	13.1891	629-50-5	0.11±0.00
	57	十二甲基环六硅氧烷	14.5077	540-97-6	3.46±0.12
	58	3-甲基十三烷	14.9843	6418-41-3	0.14±0.00
	59	正十五烷	18.3945	629-62-9	0.41±0.02
	60	对伞花烃	12.3207	99-87-6	0.05±0.00
	小计	5			4.17±0.13
其他	61	2-甲基-1-乙烯基咪唑	13.5545	2851-95-8	0.31±0.05
	62	2,6-二乙基吡嗪	16.8324	13067-27-1	0.17±0.00
	63	邻二氯苯	17.9762	95-50-1	12.08±0.23
	64	茶吡咯	20.9204	2167-14-8	0.57±0.02
	65	N-乙基琥珀酰亚胺	26.8883	2314-78-5	0.53±0.00
	66	2-乙酰基吡咯	28.6887	1072-83-9	1.82±0.03
	67	2,3-二氢苯并呋喃	36.2505	496-16-2	2.73±0.03
	68	吲哚	36.923	120-72-9	0.41±0.01
	69	N-（2-丙炔基）苯胺	37.532	14465-74-8	0.02±0.00
	70	咖啡因	38.4587	58-08-2	2.56±0.08
	小计	10			21.20±0.41

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参考文献(34)

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