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摘要:【目的】对不同贮藏年限武夷岩茶的丙烯酰胺和品质成分含量及抗氧化能力进行差异分析,为武夷岩茶的食品安全、加工和储藏提供理论依据。【方法】以矮脚乌龙武夷岩茶为研究对象,采用超高效液相色谱法和分光光度法检测不同贮藏年限[0(新茶)、2、4和6年]武夷岩茶的丙烯酰胺含量及游离氨基酸等主要品质化学成分含量,测定其 1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除能力,并对不同贮藏年限武夷岩茶丙烯酰胺、主要品质化学成分和抗氧化能力进行相关分析。【结果】贮藏0(新茶)、2、4和6年的武夷岩茶丙烯酰胺含量总体较低,分别为304.67、255.09、188.19和172.45 ng/g,均在欧盟法规安全限定范围内(≤850 ng/g)。与新茶相比,贮藏2、4和6年武夷岩茶茶样中丙烯酰胺含量均极显著降低(P<0.01,下同);贮藏2年茶样的游离氨基酸含量为2.85%,较新茶显著降低44.5%(P<0.05,下同);随着贮藏时间的延長,武夷岩茶中茶多酚、儿茶素、咖啡碱和水浸出物含量及抗氧化活性均呈下降趋势,而可溶性总糖含量呈上升趋势。Pearson相关分析结果表明,武夷岩茶中丙烯酰胺、咖啡碱和儿茶素含量与贮藏时间呈极显著负相关,游离氨基酸含量与贮藏时间呈显著负相关,儿茶素含量与丙烯酰胺含量呈极显著正相关;游离氨基酸含量与抗氧化活性呈极显著负相关。【结论】随着贮藏年限的增加,武夷岩茶主要化学成分大多呈下降趋势;丙烯酰胺含量较低,不会对人体构成风险,消费者可放心饮用。
关键词: 武夷岩茶;丙烯酰胺;抗氧化活性;化学成分;相关分析
中图分类号: S571.1 文献标志码: A 文章编号:2095-1191(2021)07-1952-08
Comparative analysis on chemical components and antioxidant activity for aged Wuyi rock teas in different years
GAO Qiu-yan1,2, LI Mei-feng1, YIN Jie1, CHEN Meng1, ZHANG Jin-yu1,
DENG Yan-li1, ZHANG Jing1, LIU Jian-jun1*
(1College of Tea Science, Guizhou University, Guizhou Guiyang 550025, China; 2Technology Service Station of
Tea Science, Zhejiang Wuyi 321200, China)
Abstract:【Objective】In order to provide a theoretical basis for the food safety,processing,storage of Wuyi rock tea, the content of acrylamide, quality component content and antioxidant capacity of Wuyi rock tea in different storage years were analyzed. 【Method】In this study,main chemical compositions contents such as acrylamide content and free amino acid and the 1,1-diphenyl-2-trinitrophenylhydrazine(DPPH) radical scavenging abilityof short leg oolong Wuyi rock tea with different storage years[0(new tea),2,4 and 6 years] were determined by ultra high performance liquid chromatography(UHPLC) and spectrophotometry. The correlation between acrylamide,main quality chemical compositions and antioxidant capacity of Wuyi rock tea in different storage years was analyzed. 【Result】The results showed that the contents of acrylamide of Wuyi rock tea with 0(new tea),2,4 and 6 years were low, which were 304.67,255.09,188.19,172.45 ng/g,respectively,and they were all within the safety limit of EU regulations(≤850 ng/g). The contents of acrylamidein storage period of 2,4 and 6 years were declined extremely compared with the fresh tea(P<0.01, the same below). The content of free amino acids was 2.85% after storage for 2 years,which was significantly lower than new tea by 44.5%(P<0.05, the same below). With the increase of storage years,the contents of tea polyphenols, catechins,caffeine,moisture extracts and antioxidant activity showed a downward trend at each storage year, while the opposite trend was observed for total sugar contents. Pearson correlation analysis showed that there was extremely significant positive correlation between acry-lamide, caffeine, catechins and storage time, free amino acids content was significantly negatively correlated with storage time, catechins content was extremely positively correlated with acrylamide content, and free amino acids content was extremely negatively correlated with antioxidant activity. 【Conclusion】With the increase of storage years,most of the main chemical components of Wuyi rock tea show a downward trend. The content of acrylamide in Wuyi rock tea is low and will not pose risk to human body,so consumers can drink it safely. Key words: Wuyi rock tea; acrylamide; antioxidant activity; chemical composition; correlation analysis
Foundation item: Regional Science Foundation Project of National Natural Science Foundation of China(32060701);Basic Research Project of Guizhou Provincial Department of Science and Technology(QKHJC〔2019〕1077);Strategic Action Plan Project of Guizhou Ordinary Undergraduate Colleges and Universities Serving Rural Industrial Revolution(Qianjiaohe KY2018085);Scientific Research Project for Introducing Talents from Guizhou University(GDRJHZ〔2017〕10)
0 引言
【研究意義】武夷岩茶是我国独特的乌龙茶,该茶素以独特的焙火工艺闻名。加工制作后通常需要经过一段时间的贮藏祛火,待火气褪去、品质稳定后方可品饮。近年来,食品品质和安全问题受到广泛关注,食品加工过程中产生的有害物质成为世界各国的研究热点。有研究人员在食品中检测出具有神经毒性、致癌性、生殖毒性和遗传毒性的丙烯酰胺(AA)(Tareke et al.,2002;Abt et al.,2019)。目前,多数研究者认为食品中的丙烯酰胺主要来源于美拉德反应,原料中的天冬酰胺和还原糖是美拉德反应中丙烯酰胺形成的主要前体物质;氨和丙烯醛对丙烯酰胺的产生也具有重要影响,氨基化合物与丙烯醛和丙烯酸也能反应生成大量丙烯酰胺(郭红英等,2017;?ili? et al.,2020)。武夷岩茶属于重焙火的茶,茶叶中的蛋白质、氨基酸、糖类和少量脂肪在高温焙火中发生美拉德反应产生丙烯酰胺。武夷岩茶中的丙烯酰胺含量是否在食品安全范围尚未有相关研究。因此,对不同贮藏年限武夷岩茶化学成分进行测定,系统比较分析其丙烯酰胺、品质成分和抗氧化能力等方面的差异,对武夷岩茶的加工、贮藏和年份茶的开发利用具有重要的理论意义和实际应用价值。【前人研究进展】目前,已有较多的研究证实,贮藏可影响茶叶中茶多酚、儿茶素、游离氨基酸、黄酮类及可溶性糖等品质成分,以及感官品质和抗氧化活性等;随着贮藏时间的延长,游离氨基酸、茶多酚和儿茶素等有所减少,黄酮类和茶褐素等有所增加;短期储藏有利于茶叶总体品质提升,长期储藏茶叶感官品质有所下降(黄亚辉等,2010;甘甜等,2017;石玉涛等,2020)。黄亚辉等(2010)研究表明,陈化25年后,茯砖茶的茶多酚、氨基酸、茶红素和果胶含量均减少,水溶性糖和茶褐素含量有所增加,感官品质提升,但存放时间过久,茶叶品质降低。韦柳花等(2015)比较不同贮存时间下六堡茶生化成分和感官品质的变化,结果发现,六堡茶经8年贮存,其滋味更甘滑、陈香更明显,感官品质得到较大改善和提高;咖啡碱和茶褐素含量呈增加趋势;水浸出物、游离氨基酸、茶多酚和茶红素含量呈减少趋势。谢基雄(2018)研究发现,贮藏时间显著影响武夷岩茶主要化学成分的变化。Yang等(2018)利用电子鼻技术对普洱茶(生)香气进行分析,发现经适当的贮藏,挥发性有机硫化物、甲烷、部分芳香型化合物和氮氧化合物的组成发生明显变化。Dai等(2019)研究发现,黄山毛峰贮藏150 d后,在-80和-20 ℃条件下茶叶的色泽、滋味和香气等方面得到较好保持。林燕萍等(2020)研究表明,随着贮藏时间的延长,不同焙火方式的武夷岩茶综合品质呈先上升后降低的变化趋势。刘政权等(2020)研究表明,随着贮藏时间的延长,抹茶的茶多酚、叶绿素、抗坏血酸含量及感官评分和绿度均逐渐下降。乔小燕等(2020)通过对不同贮藏年份康砖茶主要成分差异及其抗氧化活性进行比较,发现儿茶素组分随着贮藏年份的增加呈先显著降低后增加的变化趋势,没食子酸和茶褐素是影响康砖茶抗氧化活性的主要成分。石玉涛等(2020)研究发现,随着贮藏时间的延长,武夷岩茶感官品质有所下降,游离氨基酸含量降低,黄酮类含量和酚氨比上升;大红袍和水仙抗氧化活性表现为贮藏1年>贮藏6年>贮藏3年,肉桂抗氧化活性表现为贮藏1年>贮藏3年>贮藏6年。【本研究切入点】武夷岩茶的加工需经过高温烘焙,在高温烘焙过程中发生美拉德反应,其产物之一丙烯酰胺的含量是否在食品安全范围内(≤850 ng/g)有待探究。此外,贮藏时间对武夷岩茶的质量与安全有何影响,尚未见较系统的研究报道。【拟解决的关键问题】对不同贮藏年限武夷岩茶中丙烯酰胺、游离氨基酸、茶多酚、咖啡碱、儿茶素、水浸出物和可溶性总糖等生化成分含量以及抗氧化能力进行研究,为武夷岩茶的合理加工和贮藏提供科学依据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
试验材料为同一厂家、相同存放地、不同存放时间(贮藏0、2、4和6年)的矮脚乌龙武夷岩茶。供试样品取自该公司不同年份生产的同一等级茶叶,按照国家标准GB/T 8302—2013《茶 取样》进行取样,随机抽取3份;鲜叶来自同一茶园基地,采摘时间均为5月份,采摘标准为一芽三、四叶。加工采取现代化控温、控时、控量,采用相同的加工工艺制成武夷岩茶。
主要试剂:标准品丙烯酰胺(纯度>99%)、茶氨酸、谷氨酸、没食子酸和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)购自美国Sigma公司,甲醇(色谱纯)购自德国Merck公司;其他试剂均为国产分析纯,购自贵阳四面体化工有限公司。 主要仪器设备:Thermo Ultimate 3000RS超高效液相色谱仪(美国Thermo Fisher)、高速冷冻离心机(日本HITACHI)、超纯水系统(美国Thermo Fisher)、电热恒温水浴锅(天津市泰斯特仪器有限公司)、紫外可见分光光度计(日本岛津)、分析天平(0.0001 g,德国赛多利斯公司)和SB-800DT超声波清洗机(宁波新芝生物科技股份有限公司)。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 干茶中丙烯酰胺含量测定 参考何秀丽等(2008)、张杰等(2013)的方法,并进行必要改进。标准品配制:称取0.025 g丙烯酰胺标准品置于25 mL棕色容量瓶中,用超纯水溶解定容至刻度,摇匀,配制成1.0 mg/mL的储备液,存放于4 ℃冰箱。制备0.1、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0 mg/mL的丙烯酰胺标准工作曲线,现配现用。
样品制备:称取粉碎样1.000 g置于20 mL离心管中,加入超纯水10 mL,涡旋振荡15 min后,5000 r/min离心20 min,上清液过0.45 ?m滤膜后,取2 mL滤液过预先处理的HLB固相萃取柱(预先处理:2 mL甲醇和2 mL超纯水依次通过小柱),流出液过Bond Elut-Accucat固相萃取柱净化,用2 mL洗脱液(5%甲醇—95%水)进行洗脱,收集洗脱液,过0.45 ?m滤膜,用于液相分析。
超高效液相色谱(UHPLC)条件:色谱柱Hypersil GOLDTM C18(2.1 mm×100 mm,1.8 ?m),柱温30 ℃,流动相:甲醇—0.1%甲酸水溶液(5∶95,v/v),流速1 mL/min,進样量10 ?L,检测波长210 nm,等度洗脱。
丙烯酰胺计算公式:
X=[C×V1×V3V2×ω]
式中:X为茶样中丙烯酰胺含量(ng/g);C为根据标准曲线算出茶汤中对应的浓度(μg/mL);V1为洗脱液最终定容体积(mL);V2为净化用的上清液体积(mL);V3为茶汤提取液总体积(mL);ω为茶样干重(kg)。
1. 2. 2 茶叶提取物自由基清除能力测定 DPPH自由基清除率测定参考张程程等(2018)、乔小燕等(2020)的方法,略加修改,以Trolox作阳性对照,计算清除率。
DPPH自由基清除率(%)=(1-[Ai?AjAc])×100
式中:Ai为加样品测试液后DPPH溶液的吸光值(1 mL样品测试液和1 mL DPPH溶液);Aj为样品空白的吸光值(1 mL样品测试液和1 mL无水乙醇);Ac为未加样品测试液吸光值(1 mL无水乙醇和1 mL DPPH溶液)。
1. 2. 3 主要品质成分测定 水分测定参照GB/T 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》进行;水浸出物测定参照GB/T 8305—2013《茶 水浸出物测定》进行;游离氨基酸测定参照GB/T 8314—2013《茶 游离氨基酸总量测定》进行;茶多酚和儿茶素测定参照GB/T 8313—2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类测定》进行,略作改动;咖啡碱测定参照GB/T 8312—2013《茶 咖啡碱测定》进行;可溶性总糖测定采用蒽酮比色法(张正竹,2009)。
1. 3 统计分析
采用SPSS 24.0进行单因素方差分析和Pearson相关分析,以Origin 2018绘图。
2 结果与分析
2. 1 不同贮藏年限武夷岩茶丙烯酰胺测定结果
如图1所示,不同贮藏时间武夷岩茶样品中丙烯酰胺检出率为100%,但样品中丙烯酰胺含量在172.45~304.67 ng/g,含量较低。不同贮藏年限对茶样中丙烯酰胺含量影响明显,贮藏0年(新茶)、2年、4年和6年之间均存在极显著差异(P<0.01,下同),随着贮藏年限的增加,丙烯酰胺含量极显著降低。
2. 2 不同贮藏年限武夷岩茶抗氧化活性比较
清除率为50%时的有效浓度(EC50)是评价抗氧化活性的重要指标,EC50越小,其抗氧化活性越强。不同贮藏年限武夷岩茶抗氧化活性变化如图2所示,EC50值表现为新茶<贮藏6年<贮藏4年<贮藏2年,均显著高于对照(P<0.05,下同)。表明随着贮藏时间的延长,武夷岩茶抗氧化活性总体呈下降趋势。如表1所示,随着茶样多酚浓度的增加,DPPH自由基清除率总体呈先增大后逐渐趋于平缓趋势,说明武夷岩茶的抗氧化能力与茶汤浓度具有一定的相关性。茶汤中多酚浓度在1、5和10 ?g/mL时,抗氧化能力较弱;在20 ?g/mL时,抗氧化能力明显提高。
2. 3 不同贮藏年限武夷岩茶主要品质化学成分分析结果
2. 3. 1 不同贮藏年限武夷岩茶茶多酚和儿茶素含量分析 由表2可知,随着贮藏时间的延长,武夷岩茶茶多酚含量呈下降趋势,但各贮藏年限间差异不显著(P>0.05,下同)。与新茶相比,贮藏2、4和6年武夷岩茶的茶多酚含量分别降低2.5%、6.4%和12.7%,其原因可能是贮藏过程中多酚类物质的非酶性氧化,聚合形成褐色物质以及转化成其他物质。儿茶素是茶多酚的主要组成部分,可分为酯型儿茶素和非酯型儿茶素(简单儿茶素)。如表2所示,贮藏过程中,随着时间的延长,武夷岩茶儿茶素含量显著降低。
2. 3. 2 不同贮藏年限武夷岩茶水浸出物含量分析
如表2所示,随着贮藏时间的延长,武夷岩茶水浸出物含量总体呈下降趋势,但无显著差异。茶样中水浸出物由初始的40.73%降至39.19%、40.45%和38.20%。可能因为贮藏4年茶样水分含量低于贮藏2年茶样中水分含量,导致其氧化物质的转化较低,故茶样水浸出物相较于贮藏2年略高,但差异不显著。 2. 3. 3 不同贮藏年限武夷岩茶游离氨基酸含量分析 游离氨基酸是构成茶叶鲜爽味和香气的重要成分(Yu and Yang,2020)。不同贮藏年限武夷岩茶游离氨基酸含量变化如表2所示,相较于新茶,游离氨基酸含量总体呈下降趋势;随着贮藏时间的推移,武夷岩茶游离氨基酸含量先显著降低后缓慢增加,贮藏2、4和6年茶样中游离氨基酸含量分别较新茶显著降低44.5%、46.9%和38.1%。
2. 3. 4 不同贮藏年限武夷岩茶咖啡碱含量分析
咖啡碱是武夷岩茶重要的滋味物质,是衡量茶叶品质的一个重要指标。不同贮藏时间武夷岩茶咖啡碱含量变化如表2所示,与新茶相比,贮藏2年茶样中咖啡碱含量无显著变化,贮藏4和6年茶样中咖啡碱含量显著降低。相较于新茶,贮藏2、4和6年茶样中咖啡碱含量分别降低4.2%、12.5%和20.1%。
2. 3. 5 不同贮藏年限武夷岩茶可溶性总糖含量分析 茶叶中的可溶性糖在茶叶加工过程中可参与美拉德反应和焦糖化反应,是构成武夷岩茶甜味和香气的重要成分。不同贮藏时间武夷岩茶可溶性总糖含量变化如表2所示,随着贮藏时间的延长,武夷岩茶可溶性总糖含量呈上升趋势。贮藏4和6年的武夷岩茶可溶性总糖含量显著高于新茶,分别提高5.3%和16.9%。
2. 4 相关分析结果
如表3所示,试验样品不同贮藏时间与丙烯酰胺和主要品质化学成分之间的相关系数绝对值大多大于0.700,说明各理化指标之间的相关性较好。水分、可溶性总糖含量和抗氧化活性除外,其他化学成分均与贮藏时间呈负相关。丙烯酰胺与水分、水浸出物、咖啡碱、游离氨基酸、可溶性总糖、茶多酚和儿茶素含量及抗氧化活性的相关系数分别为-0.646、0.122、0.906、0.757、-0.807、0.510、0.979和-0.376,说明丙烯酰胺与水浸出物和抗氧化活性相关性较弱,与茶多酚相關性中等,与其他化学成分具有较强相关性。其中,丙烯酰胺与水分和可溶性总糖含量呈极显著负相关,与咖啡碱、游离氨基酸和儿茶素含量呈极显著正相关。
3 讨论
茶是广受消费者喜爱的三大无酒精饮料之一,富含多种营养成分,具有独特的香气、药用和保健功效。随着消费者营养和健康意识的提高,茶叶品质和安全问题广受关注(刘腾飞等,2020)。美拉德反应广泛存在于热加工食品中,武夷岩茶在加工过程中发生的美拉德反应对其色香味品质的形成具有重要作用。丙烯酰胺是茶叶加工过程中蛋白质、氨基酸、糖类和少量脂肪在高温受热条件生成的美拉德反应产物之一,尤其易在干燥过程中生成(王辉等,2019)。研究表明,咖啡(Esposito et al.,2020)、薯片(Liyanage et al.,2020)、曲奇饼干(Zhu et al.,2020)、油条(周媛等,2020)等食品中均含有丙烯酰胺。Khan等(2017)通过测定沙特阿拉伯市场中多种热处理食品的丙烯酰胺发现,咖啡中丙烯酰胺含量在152~682 ng/g,绿茶中丙烯酰胺含量为10~97 ng/g,表明茶是更为健康的热饮。本研究所测武夷岩茶丙烯酰胺含量较低(172.45~304.67 ng/g),虽然高于绿茶中丙烯酰胺含量(10~97 ng/g),但仍在欧盟法规食品中丙烯酰胺限定的安全阈值内(≤850 ng/g)。武夷岩茶新茶中丙烯酰胺含量为304.67 ng/g,在贮藏2年后显著降低为255.09 ng/g,随着贮藏时间的延长,茶样中丙烯酰胺含量极显著降低,可能是在贮藏过程中,茶样中多酚类化合物抑制丙烯酰胺生成,同时丙烯酰胺又极易升华的原因(谢基雄,2018;景雨纯等,2020)。大量饮用武夷岩茶新茶可能造成丙烯酰胺积累,因此不建议饮用新焙岩茶。随着贮藏年限的增加,武夷岩茶中丙烯酰胺含量在贮藏2年后显著下降,此时饮用更加安全健康。林燕萍等(2020)检测陈化对武夷岩茶品质的影响,发现在一定贮藏时间(2~12个月)内,合理储藏有利于茶叶感官品质的提升。后续可进一步开展同一批次武夷岩茶在贮藏2年内,其丙烯酰胺、品质成分及感官品质等变化情况研究,为武夷岩茶最佳贮藏时间和最佳品饮时间提供一定的理论参考。
茶叶中茶多酚类一般指茶树中多元酚的混合物,是衡量茶叶品质的一个重要指标,对人体具有重要的生理活性,可有效清除人体内过多的自由基,具有较强的抗氧化能力(蓝梧涛等,2019;Wang et al.,2020;Yan et al.,2020)。与新茶相比,贮藏2、4和6年茶样中茶多酚含量逐渐降低,与黄毅彪等(2020)、刘政权等(2020)的研究结果一致。对不同贮藏年限武夷岩茶中儿茶素含量进行分析发现,不同贮藏年限武夷岩茶茶样中儿茶素含量均存在显著差异,贮藏时间越长,其儿茶素含量降低越多,与周琼琼等(2014)的研究结果相近,推测是在贮藏过程中,儿茶素与5-羟甲基糠醛发生缩合反应(Qi et al.,2018),导致其含量显著降低。本研究结果显示,武夷岩茶随着贮藏时间的延长,游离氨基酸呈波浪形起伏趋势变化,贮藏6年茶样中游离氨基酸含量显著高于贮藏2和4年的游离氨基酸含量,与鲍晓华等(2013)、周琼琼等(2014)、谢基雄(2018)的研究结果相近,可能是贮藏过程中蛋白质水解成游离氨基酸的速度大于氨基酸的氧化和降解速度(王近近等,2019);咖啡碱含量呈下降趋势,与鲍晓华等(2013)的研究结果一致;可溶性总糖含量总体呈上升趋势,与陈荷霞等(2017)的研究结果一致,可能是武夷岩茶在贮藏过程中,茶叶中的淀粉和纤维素等物质发生降解,促进茶叶中可溶性糖类物质的形成(谢基雄,2018)。
本研究以矮脚乌龙武夷岩茶为试验对象,对不同贮藏时间武夷岩茶抗氧化能力及生化成分的变化进行探究,结果表明,不同贮藏年限武夷岩茶抗氧化活性表现为新茶>贮藏6年>贮藏4年>贮藏2年,与乔小燕等(2020)、石玉涛等(2020)的研究结果基本一致。贮藏过程中武夷岩茶丙烯酰胺、水浸出物、茶多酚、游离氨基酸、儿茶素、咖啡碱与贮藏时间呈负相关,而水分、可溶性总糖、抗氧化活性与贮藏时间呈正相关;丙烯酰胺与儿茶素、咖啡碱和游离氨基酸呈极显著正相关,与可溶性总糖呈极显著负相关;游离氨基酸含量与抗氧化活性呈极显著负相关;下一步还需对各成分之间协同作用进行深入探究。贮藏6年武夷岩茶其游离氨基酸含量高于贮藏2和4年,其原因也有待进一步研究。目前有关武夷岩茶贮藏的理论模型尚未健全,本研究仅分析了贮藏时间对武夷岩茶化学成分和抗氧化活性的影响,对其感官品质的影响有待后续研究。通过分析贮藏时间与茶叶抗氧化活性和化学成分的关系,探究贮藏时间对茶叶品质的影响机制,对商家和消费者科学贮藏武夷岩茶及膳食营养保持,以及指导人们科学饮茶和茶叶保健功能的开发利用均有重要意义。 4 結论
随着贮藏年限的增加,武夷岩茶主要化学成分大多呈下降趋势;丙烯酰胺含量在欧盟法规食品中限定的安全阈值内(≤850 ng/g),不会对人体构成风险,消费者可放心饮用。
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(責任编辑 罗 丽)
关键词: 武夷岩茶;丙烯酰胺;抗氧化活性;化学成分;相关分析
中图分类号: S571.1 文献标志码: A 文章编号:2095-1191(2021)07-1952-08
Comparative analysis on chemical components and antioxidant activity for aged Wuyi rock teas in different years
GAO Qiu-yan1,2, LI Mei-feng1, YIN Jie1, CHEN Meng1, ZHANG Jin-yu1,
DENG Yan-li1, ZHANG Jing1, LIU Jian-jun1*
(1College of Tea Science, Guizhou University, Guizhou Guiyang 550025, China; 2Technology Service Station of
Tea Science, Zhejiang Wuyi 321200, China)
Abstract:【Objective】In order to provide a theoretical basis for the food safety,processing,storage of Wuyi rock tea, the content of acrylamide, quality component content and antioxidant capacity of Wuyi rock tea in different storage years were analyzed. 【Method】In this study,main chemical compositions contents such as acrylamide content and free amino acid and the 1,1-diphenyl-2-trinitrophenylhydrazine(DPPH) radical scavenging abilityof short leg oolong Wuyi rock tea with different storage years[0(new tea),2,4 and 6 years] were determined by ultra high performance liquid chromatography(UHPLC) and spectrophotometry. The correlation between acrylamide,main quality chemical compositions and antioxidant capacity of Wuyi rock tea in different storage years was analyzed. 【Result】The results showed that the contents of acrylamide of Wuyi rock tea with 0(new tea),2,4 and 6 years were low, which were 304.67,255.09,188.19,172.45 ng/g,respectively,and they were all within the safety limit of EU regulations(≤850 ng/g). The contents of acrylamidein storage period of 2,4 and 6 years were declined extremely compared with the fresh tea(P<0.01, the same below). The content of free amino acids was 2.85% after storage for 2 years,which was significantly lower than new tea by 44.5%(P<0.05, the same below). With the increase of storage years,the contents of tea polyphenols, catechins,caffeine,moisture extracts and antioxidant activity showed a downward trend at each storage year, while the opposite trend was observed for total sugar contents. Pearson correlation analysis showed that there was extremely significant positive correlation between acry-lamide, caffeine, catechins and storage time, free amino acids content was significantly negatively correlated with storage time, catechins content was extremely positively correlated with acrylamide content, and free amino acids content was extremely negatively correlated with antioxidant activity. 【Conclusion】With the increase of storage years,most of the main chemical components of Wuyi rock tea show a downward trend. The content of acrylamide in Wuyi rock tea is low and will not pose risk to human body,so consumers can drink it safely. Key words: Wuyi rock tea; acrylamide; antioxidant activity; chemical composition; correlation analysis
Foundation item: Regional Science Foundation Project of National Natural Science Foundation of China(32060701);Basic Research Project of Guizhou Provincial Department of Science and Technology(QKHJC〔2019〕1077);Strategic Action Plan Project of Guizhou Ordinary Undergraduate Colleges and Universities Serving Rural Industrial Revolution(Qianjiaohe KY2018085);Scientific Research Project for Introducing Talents from Guizhou University(GDRJHZ〔2017〕10)
0 引言
【研究意義】武夷岩茶是我国独特的乌龙茶,该茶素以独特的焙火工艺闻名。加工制作后通常需要经过一段时间的贮藏祛火,待火气褪去、品质稳定后方可品饮。近年来,食品品质和安全问题受到广泛关注,食品加工过程中产生的有害物质成为世界各国的研究热点。有研究人员在食品中检测出具有神经毒性、致癌性、生殖毒性和遗传毒性的丙烯酰胺(AA)(Tareke et al.,2002;Abt et al.,2019)。目前,多数研究者认为食品中的丙烯酰胺主要来源于美拉德反应,原料中的天冬酰胺和还原糖是美拉德反应中丙烯酰胺形成的主要前体物质;氨和丙烯醛对丙烯酰胺的产生也具有重要影响,氨基化合物与丙烯醛和丙烯酸也能反应生成大量丙烯酰胺(郭红英等,2017;?ili? et al.,2020)。武夷岩茶属于重焙火的茶,茶叶中的蛋白质、氨基酸、糖类和少量脂肪在高温焙火中发生美拉德反应产生丙烯酰胺。武夷岩茶中的丙烯酰胺含量是否在食品安全范围尚未有相关研究。因此,对不同贮藏年限武夷岩茶化学成分进行测定,系统比较分析其丙烯酰胺、品质成分和抗氧化能力等方面的差异,对武夷岩茶的加工、贮藏和年份茶的开发利用具有重要的理论意义和实际应用价值。【前人研究进展】目前,已有较多的研究证实,贮藏可影响茶叶中茶多酚、儿茶素、游离氨基酸、黄酮类及可溶性糖等品质成分,以及感官品质和抗氧化活性等;随着贮藏时间的延长,游离氨基酸、茶多酚和儿茶素等有所减少,黄酮类和茶褐素等有所增加;短期储藏有利于茶叶总体品质提升,长期储藏茶叶感官品质有所下降(黄亚辉等,2010;甘甜等,2017;石玉涛等,2020)。黄亚辉等(2010)研究表明,陈化25年后,茯砖茶的茶多酚、氨基酸、茶红素和果胶含量均减少,水溶性糖和茶褐素含量有所增加,感官品质提升,但存放时间过久,茶叶品质降低。韦柳花等(2015)比较不同贮存时间下六堡茶生化成分和感官品质的变化,结果发现,六堡茶经8年贮存,其滋味更甘滑、陈香更明显,感官品质得到较大改善和提高;咖啡碱和茶褐素含量呈增加趋势;水浸出物、游离氨基酸、茶多酚和茶红素含量呈减少趋势。谢基雄(2018)研究发现,贮藏时间显著影响武夷岩茶主要化学成分的变化。Yang等(2018)利用电子鼻技术对普洱茶(生)香气进行分析,发现经适当的贮藏,挥发性有机硫化物、甲烷、部分芳香型化合物和氮氧化合物的组成发生明显变化。Dai等(2019)研究发现,黄山毛峰贮藏150 d后,在-80和-20 ℃条件下茶叶的色泽、滋味和香气等方面得到较好保持。林燕萍等(2020)研究表明,随着贮藏时间的延长,不同焙火方式的武夷岩茶综合品质呈先上升后降低的变化趋势。刘政权等(2020)研究表明,随着贮藏时间的延长,抹茶的茶多酚、叶绿素、抗坏血酸含量及感官评分和绿度均逐渐下降。乔小燕等(2020)通过对不同贮藏年份康砖茶主要成分差异及其抗氧化活性进行比较,发现儿茶素组分随着贮藏年份的增加呈先显著降低后增加的变化趋势,没食子酸和茶褐素是影响康砖茶抗氧化活性的主要成分。石玉涛等(2020)研究发现,随着贮藏时间的延长,武夷岩茶感官品质有所下降,游离氨基酸含量降低,黄酮类含量和酚氨比上升;大红袍和水仙抗氧化活性表现为贮藏1年>贮藏6年>贮藏3年,肉桂抗氧化活性表现为贮藏1年>贮藏3年>贮藏6年。【本研究切入点】武夷岩茶的加工需经过高温烘焙,在高温烘焙过程中发生美拉德反应,其产物之一丙烯酰胺的含量是否在食品安全范围内(≤850 ng/g)有待探究。此外,贮藏时间对武夷岩茶的质量与安全有何影响,尚未见较系统的研究报道。【拟解决的关键问题】对不同贮藏年限武夷岩茶中丙烯酰胺、游离氨基酸、茶多酚、咖啡碱、儿茶素、水浸出物和可溶性总糖等生化成分含量以及抗氧化能力进行研究,为武夷岩茶的合理加工和贮藏提供科学依据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
试验材料为同一厂家、相同存放地、不同存放时间(贮藏0、2、4和6年)的矮脚乌龙武夷岩茶。供试样品取自该公司不同年份生产的同一等级茶叶,按照国家标准GB/T 8302—2013《茶 取样》进行取样,随机抽取3份;鲜叶来自同一茶园基地,采摘时间均为5月份,采摘标准为一芽三、四叶。加工采取现代化控温、控时、控量,采用相同的加工工艺制成武夷岩茶。
主要试剂:标准品丙烯酰胺(纯度>99%)、茶氨酸、谷氨酸、没食子酸和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)购自美国Sigma公司,甲醇(色谱纯)购自德国Merck公司;其他试剂均为国产分析纯,购自贵阳四面体化工有限公司。 主要仪器设备:Thermo Ultimate 3000RS超高效液相色谱仪(美国Thermo Fisher)、高速冷冻离心机(日本HITACHI)、超纯水系统(美国Thermo Fisher)、电热恒温水浴锅(天津市泰斯特仪器有限公司)、紫外可见分光光度计(日本岛津)、分析天平(0.0001 g,德国赛多利斯公司)和SB-800DT超声波清洗机(宁波新芝生物科技股份有限公司)。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 干茶中丙烯酰胺含量测定 参考何秀丽等(2008)、张杰等(2013)的方法,并进行必要改进。标准品配制:称取0.025 g丙烯酰胺标准品置于25 mL棕色容量瓶中,用超纯水溶解定容至刻度,摇匀,配制成1.0 mg/mL的储备液,存放于4 ℃冰箱。制备0.1、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0 mg/mL的丙烯酰胺标准工作曲线,现配现用。
样品制备:称取粉碎样1.000 g置于20 mL离心管中,加入超纯水10 mL,涡旋振荡15 min后,5000 r/min离心20 min,上清液过0.45 ?m滤膜后,取2 mL滤液过预先处理的HLB固相萃取柱(预先处理:2 mL甲醇和2 mL超纯水依次通过小柱),流出液过Bond Elut-Accucat固相萃取柱净化,用2 mL洗脱液(5%甲醇—95%水)进行洗脱,收集洗脱液,过0.45 ?m滤膜,用于液相分析。
超高效液相色谱(UHPLC)条件:色谱柱Hypersil GOLDTM C18(2.1 mm×100 mm,1.8 ?m),柱温30 ℃,流动相:甲醇—0.1%甲酸水溶液(5∶95,v/v),流速1 mL/min,進样量10 ?L,检测波长210 nm,等度洗脱。
丙烯酰胺计算公式:
X=[C×V1×V3V2×ω]
式中:X为茶样中丙烯酰胺含量(ng/g);C为根据标准曲线算出茶汤中对应的浓度(μg/mL);V1为洗脱液最终定容体积(mL);V2为净化用的上清液体积(mL);V3为茶汤提取液总体积(mL);ω为茶样干重(kg)。
1. 2. 2 茶叶提取物自由基清除能力测定 DPPH自由基清除率测定参考张程程等(2018)、乔小燕等(2020)的方法,略加修改,以Trolox作阳性对照,计算清除率。
DPPH自由基清除率(%)=(1-[Ai?AjAc])×100
式中:Ai为加样品测试液后DPPH溶液的吸光值(1 mL样品测试液和1 mL DPPH溶液);Aj为样品空白的吸光值(1 mL样品测试液和1 mL无水乙醇);Ac为未加样品测试液吸光值(1 mL无水乙醇和1 mL DPPH溶液)。
1. 2. 3 主要品质成分测定 水分测定参照GB/T 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》进行;水浸出物测定参照GB/T 8305—2013《茶 水浸出物测定》进行;游离氨基酸测定参照GB/T 8314—2013《茶 游离氨基酸总量测定》进行;茶多酚和儿茶素测定参照GB/T 8313—2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类测定》进行,略作改动;咖啡碱测定参照GB/T 8312—2013《茶 咖啡碱测定》进行;可溶性总糖测定采用蒽酮比色法(张正竹,2009)。
1. 3 统计分析
采用SPSS 24.0进行单因素方差分析和Pearson相关分析,以Origin 2018绘图。
2 结果与分析
2. 1 不同贮藏年限武夷岩茶丙烯酰胺测定结果
如图1所示,不同贮藏时间武夷岩茶样品中丙烯酰胺检出率为100%,但样品中丙烯酰胺含量在172.45~304.67 ng/g,含量较低。不同贮藏年限对茶样中丙烯酰胺含量影响明显,贮藏0年(新茶)、2年、4年和6年之间均存在极显著差异(P<0.01,下同),随着贮藏年限的增加,丙烯酰胺含量极显著降低。
2. 2 不同贮藏年限武夷岩茶抗氧化活性比较
清除率为50%时的有效浓度(EC50)是评价抗氧化活性的重要指标,EC50越小,其抗氧化活性越强。不同贮藏年限武夷岩茶抗氧化活性变化如图2所示,EC50值表现为新茶<贮藏6年<贮藏4年<贮藏2年,均显著高于对照(P<0.05,下同)。表明随着贮藏时间的延长,武夷岩茶抗氧化活性总体呈下降趋势。如表1所示,随着茶样多酚浓度的增加,DPPH自由基清除率总体呈先增大后逐渐趋于平缓趋势,说明武夷岩茶的抗氧化能力与茶汤浓度具有一定的相关性。茶汤中多酚浓度在1、5和10 ?g/mL时,抗氧化能力较弱;在20 ?g/mL时,抗氧化能力明显提高。
2. 3 不同贮藏年限武夷岩茶主要品质化学成分分析结果
2. 3. 1 不同贮藏年限武夷岩茶茶多酚和儿茶素含量分析 由表2可知,随着贮藏时间的延长,武夷岩茶茶多酚含量呈下降趋势,但各贮藏年限间差异不显著(P>0.05,下同)。与新茶相比,贮藏2、4和6年武夷岩茶的茶多酚含量分别降低2.5%、6.4%和12.7%,其原因可能是贮藏过程中多酚类物质的非酶性氧化,聚合形成褐色物质以及转化成其他物质。儿茶素是茶多酚的主要组成部分,可分为酯型儿茶素和非酯型儿茶素(简单儿茶素)。如表2所示,贮藏过程中,随着时间的延长,武夷岩茶儿茶素含量显著降低。
2. 3. 2 不同贮藏年限武夷岩茶水浸出物含量分析
如表2所示,随着贮藏时间的延长,武夷岩茶水浸出物含量总体呈下降趋势,但无显著差异。茶样中水浸出物由初始的40.73%降至39.19%、40.45%和38.20%。可能因为贮藏4年茶样水分含量低于贮藏2年茶样中水分含量,导致其氧化物质的转化较低,故茶样水浸出物相较于贮藏2年略高,但差异不显著。 2. 3. 3 不同贮藏年限武夷岩茶游离氨基酸含量分析 游离氨基酸是构成茶叶鲜爽味和香气的重要成分(Yu and Yang,2020)。不同贮藏年限武夷岩茶游离氨基酸含量变化如表2所示,相较于新茶,游离氨基酸含量总体呈下降趋势;随着贮藏时间的推移,武夷岩茶游离氨基酸含量先显著降低后缓慢增加,贮藏2、4和6年茶样中游离氨基酸含量分别较新茶显著降低44.5%、46.9%和38.1%。
2. 3. 4 不同贮藏年限武夷岩茶咖啡碱含量分析
咖啡碱是武夷岩茶重要的滋味物质,是衡量茶叶品质的一个重要指标。不同贮藏时间武夷岩茶咖啡碱含量变化如表2所示,与新茶相比,贮藏2年茶样中咖啡碱含量无显著变化,贮藏4和6年茶样中咖啡碱含量显著降低。相较于新茶,贮藏2、4和6年茶样中咖啡碱含量分别降低4.2%、12.5%和20.1%。
2. 3. 5 不同贮藏年限武夷岩茶可溶性总糖含量分析 茶叶中的可溶性糖在茶叶加工过程中可参与美拉德反应和焦糖化反应,是构成武夷岩茶甜味和香气的重要成分。不同贮藏时间武夷岩茶可溶性总糖含量变化如表2所示,随着贮藏时间的延长,武夷岩茶可溶性总糖含量呈上升趋势。贮藏4和6年的武夷岩茶可溶性总糖含量显著高于新茶,分别提高5.3%和16.9%。
2. 4 相关分析结果
如表3所示,试验样品不同贮藏时间与丙烯酰胺和主要品质化学成分之间的相关系数绝对值大多大于0.700,说明各理化指标之间的相关性较好。水分、可溶性总糖含量和抗氧化活性除外,其他化学成分均与贮藏时间呈负相关。丙烯酰胺与水分、水浸出物、咖啡碱、游离氨基酸、可溶性总糖、茶多酚和儿茶素含量及抗氧化活性的相关系数分别为-0.646、0.122、0.906、0.757、-0.807、0.510、0.979和-0.376,说明丙烯酰胺与水浸出物和抗氧化活性相关性较弱,与茶多酚相關性中等,与其他化学成分具有较强相关性。其中,丙烯酰胺与水分和可溶性总糖含量呈极显著负相关,与咖啡碱、游离氨基酸和儿茶素含量呈极显著正相关。
3 讨论
茶是广受消费者喜爱的三大无酒精饮料之一,富含多种营养成分,具有独特的香气、药用和保健功效。随着消费者营养和健康意识的提高,茶叶品质和安全问题广受关注(刘腾飞等,2020)。美拉德反应广泛存在于热加工食品中,武夷岩茶在加工过程中发生的美拉德反应对其色香味品质的形成具有重要作用。丙烯酰胺是茶叶加工过程中蛋白质、氨基酸、糖类和少量脂肪在高温受热条件生成的美拉德反应产物之一,尤其易在干燥过程中生成(王辉等,2019)。研究表明,咖啡(Esposito et al.,2020)、薯片(Liyanage et al.,2020)、曲奇饼干(Zhu et al.,2020)、油条(周媛等,2020)等食品中均含有丙烯酰胺。Khan等(2017)通过测定沙特阿拉伯市场中多种热处理食品的丙烯酰胺发现,咖啡中丙烯酰胺含量在152~682 ng/g,绿茶中丙烯酰胺含量为10~97 ng/g,表明茶是更为健康的热饮。本研究所测武夷岩茶丙烯酰胺含量较低(172.45~304.67 ng/g),虽然高于绿茶中丙烯酰胺含量(10~97 ng/g),但仍在欧盟法规食品中丙烯酰胺限定的安全阈值内(≤850 ng/g)。武夷岩茶新茶中丙烯酰胺含量为304.67 ng/g,在贮藏2年后显著降低为255.09 ng/g,随着贮藏时间的延长,茶样中丙烯酰胺含量极显著降低,可能是在贮藏过程中,茶样中多酚类化合物抑制丙烯酰胺生成,同时丙烯酰胺又极易升华的原因(谢基雄,2018;景雨纯等,2020)。大量饮用武夷岩茶新茶可能造成丙烯酰胺积累,因此不建议饮用新焙岩茶。随着贮藏年限的增加,武夷岩茶中丙烯酰胺含量在贮藏2年后显著下降,此时饮用更加安全健康。林燕萍等(2020)检测陈化对武夷岩茶品质的影响,发现在一定贮藏时间(2~12个月)内,合理储藏有利于茶叶感官品质的提升。后续可进一步开展同一批次武夷岩茶在贮藏2年内,其丙烯酰胺、品质成分及感官品质等变化情况研究,为武夷岩茶最佳贮藏时间和最佳品饮时间提供一定的理论参考。
茶叶中茶多酚类一般指茶树中多元酚的混合物,是衡量茶叶品质的一个重要指标,对人体具有重要的生理活性,可有效清除人体内过多的自由基,具有较强的抗氧化能力(蓝梧涛等,2019;Wang et al.,2020;Yan et al.,2020)。与新茶相比,贮藏2、4和6年茶样中茶多酚含量逐渐降低,与黄毅彪等(2020)、刘政权等(2020)的研究结果一致。对不同贮藏年限武夷岩茶中儿茶素含量进行分析发现,不同贮藏年限武夷岩茶茶样中儿茶素含量均存在显著差异,贮藏时间越长,其儿茶素含量降低越多,与周琼琼等(2014)的研究结果相近,推测是在贮藏过程中,儿茶素与5-羟甲基糠醛发生缩合反应(Qi et al.,2018),导致其含量显著降低。本研究结果显示,武夷岩茶随着贮藏时间的延长,游离氨基酸呈波浪形起伏趋势变化,贮藏6年茶样中游离氨基酸含量显著高于贮藏2和4年的游离氨基酸含量,与鲍晓华等(2013)、周琼琼等(2014)、谢基雄(2018)的研究结果相近,可能是贮藏过程中蛋白质水解成游离氨基酸的速度大于氨基酸的氧化和降解速度(王近近等,2019);咖啡碱含量呈下降趋势,与鲍晓华等(2013)的研究结果一致;可溶性总糖含量总体呈上升趋势,与陈荷霞等(2017)的研究结果一致,可能是武夷岩茶在贮藏过程中,茶叶中的淀粉和纤维素等物质发生降解,促进茶叶中可溶性糖类物质的形成(谢基雄,2018)。
本研究以矮脚乌龙武夷岩茶为试验对象,对不同贮藏时间武夷岩茶抗氧化能力及生化成分的变化进行探究,结果表明,不同贮藏年限武夷岩茶抗氧化活性表现为新茶>贮藏6年>贮藏4年>贮藏2年,与乔小燕等(2020)、石玉涛等(2020)的研究结果基本一致。贮藏过程中武夷岩茶丙烯酰胺、水浸出物、茶多酚、游离氨基酸、儿茶素、咖啡碱与贮藏时间呈负相关,而水分、可溶性总糖、抗氧化活性与贮藏时间呈正相关;丙烯酰胺与儿茶素、咖啡碱和游离氨基酸呈极显著正相关,与可溶性总糖呈极显著负相关;游离氨基酸含量与抗氧化活性呈极显著负相关;下一步还需对各成分之间协同作用进行深入探究。贮藏6年武夷岩茶其游离氨基酸含量高于贮藏2和4年,其原因也有待进一步研究。目前有关武夷岩茶贮藏的理论模型尚未健全,本研究仅分析了贮藏时间对武夷岩茶化学成分和抗氧化活性的影响,对其感官品质的影响有待后续研究。通过分析贮藏时间与茶叶抗氧化活性和化学成分的关系,探究贮藏时间对茶叶品质的影响机制,对商家和消费者科学贮藏武夷岩茶及膳食营养保持,以及指导人们科学饮茶和茶叶保健功能的开发利用均有重要意义。 4 結论
随着贮藏年限的增加,武夷岩茶主要化学成分大多呈下降趋势;丙烯酰胺含量在欧盟法规食品中限定的安全阈值内(≤850 ng/g),不会对人体构成风险,消费者可放心饮用。
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(責任编辑 罗 丽)