Process Optimization and Flavor Components Analysis of Rice Crust with Yellow Tea
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摘要: 为增加锅巴风味，提高产品的营养价值，本研究以大米和黄茶为原料，研制含茶锅巴，采用响应面法优化工艺配方，对黄茶锅巴品质特性进行分析。试验结果表明，黄茶锅巴最佳工艺配方为：以大米为基重，黄茶粉添加量2.5%，马铃薯淀粉添加量20%，烘烤温度195 ℃，烘烤时间14 min。在此优化条件下，进行验证试验，黄茶锅巴的综合评分为（70.07±0.17）分，与理论预测值接近。基于电子鼻和气相色谱离子迁移谱（GC-IMS）分析锅巴香气成分，共检测出包括醛类、醇类、酮类、酯类、杂氧化合物、含硫化合物类等51种挥发性风味物质。此外，锅巴的体外消化试验结果显示，添加黄茶会降低锅巴体外消化率，抗性淀粉含量增加。本研究结果为研制富含黄茶的锅巴产品及其风味成分分析提供理论参考。Abstract: In order to increase the flavor of rice crust and improve the nutritional value of products, rice and yellow tea were used as raw materials to develop rice crust with yellow tea. The process formula was optimized by response surface methodology, and the quality characteristics of rice crust with yellow tea were analyzed. The results showed that the optimum technological formula of rice crust with yellow tea was as follows: Rice as the base weight, yellow tea powder of 2.5%, potato starch of 20%, baking temperature 195 ℃, baking time 14 min. Under the optimized conditions, the comprehensive score of rice crust with yellow tea was 70.07±0.17, close to the theoretical predicted value. Based on electronic nose and gas chromatography ion mobility spectrometry (GC-IMS), 51 volatile flavor compounds including aldehydes, alcohols, ketones, esters, heterooxygenates and sulfur compounds were detected. In addition, the addition of yellow tea would reduce the in vitro digestibility of rice crust and increase the content of resistant starch. The results of this study provide a theoretical reference for the development of rice crust products rich in yellow tea and the analysis of flavor components.
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Keywords:
- yellow tea /
- rice crust /
- formula optimization /
- volatile flavor compounds /
- in vitro digestion
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锅巴是我国传统特色休闲食品，主要利用大米或小米为主要原料，通过蒸煮并轧成薄片，再通过焙烤或者油炸方式膨化成酥脆的锅巴产品[1]。由于其食用方便、口感酥脆，锅巴产品深受消费者喜爱[2]。然而，目前市场上锅巴产品的种类相对较少且口味单一，需要添加一些天然功能性物质，比如茶叶等作为配料成分，以期增强传统锅巴产品的营养价值和风味口感。黄茶是我国特有的茶类，由于其加工制作过程中的特殊闷黄和高温烘烤工艺，利用高温促进黄变和内质的转化，进而形成黄茶特有的锅巴香或是焦糖香味[3-4]。黄茶加工中的多酚类物质发生氧化和裂解等一系列反应，最终导致其中的多酚类物质含量下降，形成黄茶甘醇而不涩的品质，同时茶叶中蛋白质水解得到不同氨基酸，氨基酸相互协调以及和黄茶中的糖类、咖啡碱和儿茶素共同促进黄茶独特鲜爽滋味[5]。此外，黄茶中含有多种色素，闷黄工艺中，叶绿素被氧化降解[6]，在湿热环境下进行脱镁反应形成黄褐色，同时儿茶素易氧化，生成茶黄素，茶黄素再次氧化成茶红素和茶褐素，最终形成黄茶黄叶、黄汤的独特品质[7]。与其他茶类相比，黄茶的独特风味，焦黄的色泽，更适宜于作为传统锅巴类休闲食品的添加原料。此外，黄茶中富含的茶多酚和茶黄素等通常具有抗氧化[8-9]、助消化等多种保健功效。因此，以黄茶为主要添加原料，在传统锅巴产品加工工艺基础上，探讨研制富含黄茶的锅巴类休闲食品尤为必要。
本研究以黄茶粉和大米为原料并添加马铃薯淀粉，研制富含黄茶的锅巴产品，通过响应面法优化并获得最佳工艺配方。同时，以不含黄茶为对照组，分析黄茶锅巴体外消化特性，通过电子鼻和气相离子迁移谱色谱检测黄茶锅巴的挥发性风味物质，并检测分析黄茶锅巴的挥发性风味物质。此外，还分析了黄茶锅巴的水解氨基酸，并对黄茶锅巴进行营养价值评价。本研究以期为富含黄茶的锅巴制品深度开发提供理论参考。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
黄茶 购自安徽抱儿钟秀茶业有限公司（安徽六安），用粉碎机粉碎，过120目筛，于4 ℃保存；大米 购自安徽过湾农业科技有限公司（安徽六安）；马铃薯淀粉 购自上海绿盛实业有限公司（上海）；糖化酶（36000 U/mL）、α-淀粉酶（45.5 U/mg） 购于Sigma公司；其他化学试剂均为分析纯。
MZ-ZG26 Easy401电蒸锅 广州美的生活制造有限公司；KL35-D81空气炸锅 上海九阳生活电器有限公司；LA001压面机 上海市巧媳妇食品机械有限公司；TA质构仪 苏州市三昊仪器设备有限公司；DU-730紫外-可见光分光光度计 美国贝克曼库尔特公司；冷冻干燥机 LABCONCO（美国）；PEN3电子鼻 德国AIRSENSE公司；Flavour Spec®风味分析仪 德国G.A.S. MBH多特蒙德公司。
1.2 实验方法
1.2.1 锅巴加工工艺
黄茶锅巴：1 g黄茶用50 mL开水浸泡40 min，滤出黄茶渣，即得黄茶汤。大米与黄茶汤按1:2的比例，浸泡12 h，在电蒸锅（额定电压220 V，额定频率50 Hz，额定功率1300 W）中蒸煮25 min，水分控制在60%左右。添加黄茶粉和马铃薯淀粉，搅拌均匀，用压面机压成薄片，放入电烤箱（额定电压220 V，额定频率50 Hz，额定功率1300 W）中烘烤，膨化冷却至室温。
对照组：大米不浸泡黄茶汤且不添加黄茶粉，其余步骤同上。
1.2.2 响应面试验
1.2.2.1 响应面试验设计
在单因素实验基础上，选取黄茶粉添加量、马铃薯淀粉添加量、焙烤温度和焙烤时间4个因素，以综合评分为响应值，采用Box-Behnken设计并优化出黄茶锅巴最佳工艺配方，如表1所示。
表 1 Box-Behnken 试验因素水平Table 1. The factor and level of Box-Behnken test因素 编码水平 −1 0 1 A黄茶粉添加量 （%） 2.25 2.50 2.75 B马铃薯淀粉添加量 （%） 17.50 20.00 22.50 C焙烤温度 （℃） 185 190 195 D焙烤时间 （min） 13 14 15 1.2.2.2 感官评分的测定
由15名食品专业评价人员组成的评价小组，对黄茶锅巴进行感官评价。评分标准采用百分制，包括色泽（25分）、适口性（25分）、外形（25分）和风味（25分），感官评分标准表根据文献[1]修改，如表2所示。样本随机编号。
表 2 黄茶锅巴感官评价评分标准Table 2. Sensory evaluation standard of rice crust with yellow tea评定项目 评分标准 分值（分） 颜色均匀，无焦、生现象 21~25 色泽（25分） 颜色较为均匀，有轻微焦、生现象 16~20 颜色不均匀，焦、生现象严重 0~15 口感酥脆，硬度适中 21~25 适口性（25分） 有酥脆感，硬度一般 16~20 软绵无酥脆感，硬度不佳 0~15 外形完整，厚薄均匀，有很强的食欲感 21~25 外形（25分） 外形基本整齐，食欲感一般 16~20 外形不齐，厚薄不均有气泡，食欲感较差 0~15 黄茶和大米的风味和谐，黄茶风味最佳 21~25 风味（25分） 黄茶和大米的风味较为和谐，黄茶风味较浓或较淡 16~20 黄茶和大米的风味不和谐，黄茶风味过浓或过淡 0~15 1.2.2.3 质构分析
采用TA质构仪，将文献[10]检测方法进行了适当的改进。使用P2探头，质构仪的试验参数设定如下：测试前速度为1 mm/s，测试中速度为1 mm/s，测试后速度为10 mm/s，测试距离为15 mm，触发力为20 g，第一次压缩最大峰值为硬度值，穿刺峰的个数为脆度值。每组随机抽取10个样本，去除最大值和最小值，取平均值。
1.2.2.4 综合评分方法
综合评分[11]包括感官评价和质构评价。计算方法如下：
综合评分=感官评分（60%）+硬度（20%）+脆度（20%）
脆度：样品最大值Y脆max赋值10分，最小值Y脆min赋值1分，所得结果均乘以10。脆度得分=9×（Y脆−Y脆min）/（Y脆max−Y脆min）+1
硬度：样品最小值Y硬min赋值10分，最大值Y硬max赋值1分，所得结果均乘以10。硬度得分=9×（Y硬max−Y硬）/（Y硬max−Y硬min）+1
1.2.3 基本成分测定
称取粉碎后的对照组和黄茶锅巴样品，对其基本营养成分进行测定。蛋白质含量测定采用GB 5009.5-2016（自动凯氏定氮仪法）；总膳食纤维含量测定采用GB 5009.88-2014（酶重量法）；脂肪含量测定采用GB 5009.6-2016（索氏抽提法）；茶多酚含量测定采用GB/T 8313-2018（茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法茶多酚的检测）；总淀粉含量测定采用 GB 5009.9-2016（食品中淀粉的测定酶水解法测定）。
1.2.4 电子鼻测定
测量方法参考文献[12]。取3 g样品于25 mL的顶空瓶中，采用电子鼻顶空进样法测定样品挥发性风味物质。电子鼻设置参数为：采样间隔时间1 s，清洗时间120 s，归零时间10 s，预进样时间5 s，测量时间100 s，传感器仓流量300 mL/min，初始注射流量300 mL/min。每个样品测3个平行，取平均值为最终结果。
1.2.5 气相离子迁移谱色谱测定
气相离子迁移谱单元参数设定：分析时间20 min，色谱柱类型MXT-5，色谱柱温度60 ℃，载气/漂移气N2，温度45 ℃；自动顶空进样单元参数设定：进样体积1000 μL，孵育时间20 min，孵育温度80 ℃，进样针温度85 ℃，孵化转速500 r/min。将锅巴粉碎，取2 g样品置于20 mL的顶空瓶，在80 ℃条件下孵育20 min，随后进样。
仪器分析软件包括声谱图和图库插件。声谱图：用于谱图和数据的定性分析。使用软件内置NIST数据库和IMS数据库，可用于物质的定性分析；图库插件：指纹比较，可直观对比不同样品间挥发性有机化合物的含量不同。风味特征：根据化合物的名称和分子式查询化工字典网所得。
1.2.6 黄茶锅巴体外消化特性测定
参照文献[13]并适当修改。取0.2 g对照组和黄茶锅巴样品，加入5 mL 0.2 mol/L醋酸缓冲液（pH5.2）。将糖化酶（20 U/mL）和α-淀粉酶（5.5 U/mL）混合，制备混合酶溶液。样品和混合酶溶液37 ℃水浴6 min，水浴结束后，样品和混合酶溶液混合均匀，放入37 ℃，200 r/min水浴恒温振荡器中10、20、30、60、90、120、180 min取出反应液1 mL，加无水乙醇灭酶，离心，取上清液。使用DNS法测定葡萄糖含量。取1 mL上清液，加入蒸馏水1 mL和DNS溶液1.5 mL，沸水反应5 min。冷却定容至25 mL，在紫外分光光度计510 nm处测定吸光值。测定淀粉水解速率，根据文献计算快消淀粉（RDS）、慢消淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）值[14]。计算方法如下：
TS=（G180−G0）×0.9 淀粉水解率(%)=Gt×0.9TS RDS(%)=(G20−FG)×0.9TS SDS(%)=(G120−G20)×0.9TS RS(%)=[TS−(RDS+SDS)]TS 式中，TS：样品总淀粉含量，mg；G180：淀粉酶解180 min后葡萄糖含量；Gt：取样时间点淀粉酶解的葡萄糖含量；FG：酶解前淀粉中葡萄糖含量；G20：淀粉酶解20 min后葡萄糖含量；G120：淀粉酶解120 min葡萄糖含量。
1.2.7 水解氨基酸测定
水解氨基酸测定：GB 5009.124-2016（食品中氨基酸的测定）。
参照1973年，联合国粮农组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）提出人体必需氨基酸均衡模式，分别对黄茶锅巴氨基酸比值（RAA）和必需氨基酸指数值（EAAI）进行计算评价，计算公式如下：
氨基酸比值(RAA)=某必需氨基酸含量FAO/WHO模式中相应EAA含量×100 必需氨基酸指数值(EAAI)=7√aa1×aa2×⋯×aa7AA1×AA2×⋯×AA7 式中，aa1…aa7是试验中7种EAA含量（mg/g pro）；AA1…AA7为标准蛋白质FAO/WHO评分模式中7种EAA含量（mg/g pro）。
1.3 数据处理
所有试验重复3次。响应面试验的二次方程由Design Expert软件8.0.6版生成。方差分析（ANOVA）采用Microsoft Excel 2010进行，绘图采用Origin 8.6软件。
2. 结果与分析
2.1 响应面试验结果
在单因素基础上进行响应面试验。响应面法优化黄茶锅巴最佳工艺配方，通过数据处理，得到响应面试验结果，如表3所示。
表 3 Box-ehnken 试验设计及响应面结果Table 3. Box-Behnken experimental design and response surface results实验号 因素 综合得分（分） A 黄茶粉
添加量B 马铃薯淀粉
添加量C 焙烤
温度D 焙烤
时间1 −1 −1 0 0 54.09 2 1 −1 0 0 56.99 3 −1 1 0 0 55.41 4 1 1 0 0 56.33 5 0 0 −1 −1 62.31 6 0 0 1 −1 63.97 7 0 0 −1 1 65.88 8 0 0 1 1 67.40 9 −1 0 0 −1 57.88 10 1 0 0 −1 58.11 11 −1 0 0 1 60.61 12 1 0 0 1 62.59 13 0 −1 −1 0 58.78 14 0 1 −1 0 62.45 15 0 −1 1 0 64.01 16 0 1 1 0 62.93 17 −1 0 −1 0 58.57 18 1 0 −1 0 64.30 19 −1 0 1 0 64.83 20 1 0 1 0 64.30 21 0 −1 0 −1 58.74 22 0 1 0 −1 55.01 23 0 −1 0 1 58.01 24 0 1 0 1 60.95 25 0 0 0 0 69.18 26 0 0 0 0 67.56 27 0 0 0 0 70.66 28 0 0 0 0 66.04 29 0 0 0 0 68.57 对响应面结果进行方程回归拟合分析，得到二次回归方程：
R=68.40+0.94A+0.20B+1.26C+1.62D−0.50AB−1.57AC+0.44AD−1.19BC+1.67BD−0.036CD−5.55A2−6.84B2+0.16C2−3.37D2
对二次回归方程进行方差分析，结果见表4。回归方程模型P<0.0001，失拟项为0.9816，说明模型和试验数据拟合充分。决定系数R2=0.9691，表明模型拟合性好，试验误差小。回归模型的校正决定系数R2adj=0.9383，说明该模型能解释93.83%的响应值变化。通过分析P值可知，影响黄茶锅巴综合得分的因素主次顺序为：D焙烤时间>C焙烤温度>A黄茶粉添加量>B马铃薯淀粉添加量。
表 4 回归模型方差分析结果Table 4. Analysis of variance of the regression model来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 模型 567.24 14 40.52 31.40 <0.0001*** A 10.52 1 10.52 8.15 0.0127* B 0.50 1 0.50 0.39 0.5443ns C 19.12 1 19.12 14.81 0.0018* D 31.45 1 31.45 24.37 0.0002*** AB 0.99 1 0.99 0.76 0.3971ns AC 9.82 1 9.82 7.61 0.0154* AD 0.77 1 0.77 0.60 0.4523ns BC 5.63 1 5.63 4.36 0.0555ns BD 11.10 1 11.10 8.60 0.0109* CD 0.0053 1 0.0053 0.0041 0.9497ns A2 200.06 1 200.06 155.00 <0.0001*** B2 303.65 1 303.65 235.26 <0.0001*** C2 0.18 1 0.18 0.14 0.7177ns D2 73.72 1 73.72 57.12 <0.0001*** 残差 18.07 14 1.29 失拟项 6.06 10 0.61 0.20 0.9816ns 误差项 12.01 4 3.00 总变异 585.31 28 R2=0.9691 R2adj=0.9383 注：***表示差异极显著，P<0.001；*表示差异显著，P <0.05；ns表示差异不显著，P>0.05。 分析不同因素交互作用对黄茶锅巴综合评分的影响，得到响应面图，如图1所示。
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图 1 不同因素交互作用对黄茶锅巴综合评分的影响Figure 1. Effect of interaction of different factors on the comprehensive score of rice crust with yellow tea采用Box-Behnken设计响应面试验，对黄茶锅巴进行最佳工艺配方优化。黄茶锅巴最佳工艺配方为：黄茶粉添加量2.49%，马铃薯淀粉添加量19.89%，焙烤温度195 ℃，焙烤时间14.22 min，综合得分最高为70.04。根据试验操作可行性，将工艺参数调整为：黄茶粉添加量2.5%，马铃薯淀粉添加量20%，焙烤温度195 ℃，焙烤时间14 min，为验证试验的可行性，进行3次重复实验。黄茶锅巴的综合得分为（70.07±0.17）分，说明优化后的工艺配方准确，具有实际意义。优化后的产品对比分析如图2所示。
2.2 基本组分测定
对黄茶锅巴进行基本营养成分测定，结果如表5所示。黄茶锅巴中茶多酚、蛋白质和总膳食纤维的含量均高于对照组，脂肪含量低于对照组。本研究结果表明，添加黄茶后，锅巴的营养成分得到了改善。
表 5 黄茶锅巴基本营养成分Table 5. Basic nutrients of rice crust样品 茶多酚（‰） 总膳食纤维（%） 蛋白质（%） 脂肪（%） 对照组 0 2.71±0.04 6.71±0.15 0.65±0.03 黄茶锅巴 3.11±0.11 3.13±0.05 8.15±0.13 0.37±0.02 2.3 电子鼻和气相离子迁移谱色谱分析香气特征
2.3.1 电子鼻分析
电子鼻可以快速、有效地对食品进行挥发性风味物质分析、识别以及检测。通过电子鼻分析收集的响应信息转换成图3中的雷达图。雷达分析表明，两组锅巴的挥发性气味均在W5S（氮氧化物）、W1W（硫化物）和W2W（硫化氢）传感器上有明显的响应。黄茶锅巴组在W5S、W1W和W2W的响应值均弱于对照组，雷达图中的总峰面积减小。结果表明，加入黄茶后，锅巴的挥发性风味物质与对照组具有一定差异。
主成分分析法（PCA）是将传感器采集的响应值信息进行数据转化及降维，并对降维后的特征向量进行线性分析，最终通过散点图表示各样品之间挥发性气味差异[15]。电子鼻的主成分分析如图4所示，第一主成分贡献率86.98%，第二主成分贡献率为11.19%，总成分贡献率为98.17%，当总成分贡献率越高时，则反映原始多指标信息保留越高，说明主成分能很好地反映原始多指标信息。同时，散点图距离代表不同样品挥发性气味差异，两组锅巴散点图区域无重叠且距离越远，说明电子鼻可以很好地区分两组锅巴挥发性风味物质，且两组锅巴风味物质之间存在差异[16]。为进一步对比两组样品之间挥发性风味物质差异以及每组样品所具有的风味物质，利用GC-IMS对两组样品的香气组分进行分析。
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图 4 不同样品电子鼻PCA分析图Figure 4. PCA analysis chart of electronic nose for different samples2.3.2 气相离子迁移谱色谱分析
离子迁移谱通过气体离子迁移时间对离子进行分离，通过迁移率对挥发性有机物进行定性表征[17]。离子迁移谱在分析挥发性有机物时，灵敏度高但分离能力不强[18]。气相色谱通过物质的差异性如吸附性、沸点和极性等性质对化合物进行分离[19]。但当处理复杂样品时，气相色谱的检出限不够灵敏，不能很好区分。将气相色谱和离子迁移谱结合气相离子迁移谱色谱可以灵敏、快速分离出不同离子，进而对挥发性风味物质进行检测。通过气相离子迁移谱色谱对样品进行分析，使用Reporter插件比较不同样品谱图差异。
以对照组为参比，黄茶锅巴谱图扣除对照组中的信号峰，得到不同样品气相离子迁移谱谱图二维差异图如图5所示，横坐标1.0处红色竖线为RIP峰（反应离子峰），纵坐标代表气相色谱的保留时间（s），横坐标代表离子迁移时间。RIP峰两侧的每一个点代表一种挥发性有机物。蓝色区域说明该物质在此样品中较对照组低，红色区域说明该物质在此样品中较对照组多，同样的，颜色越深，说明差异越大。
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图 5 不同样品气相离子迁移谱色谱谱图二维差异图Figure 5. Two dimensional difference of GC-IMS spectra of different samples为进一步明确两组锅巴中具体挥发性风味物质以及直观地比较不同样品之间的挥发性有机物差异，使用Gallery Plot插件，将收集到的不同样品挥发性有机物指纹信息进行比较，如图6所示。图中的每一行代表样品中的所有信号峰，每一列代表不同样品中相同挥发性有机物的信号峰。部分物质后面标M表示为相同物质的单体，D被表示为相同物质的二聚体，数字编号表示未被鉴定出来的峰。在两种锅巴中，共检测出51种挥发性风味物质及其二聚体。
通过指纹谱图可以看出，图中黄色框中，对照组中醛类（9种）、醇类（3种）、酮类（2种）、酯类（1种）和呋喃类（1种）含量较高。图中红色框中，黄茶锅巴中醛类（6种）、酮类（4种）、含硫化合物（2种）、酯类（1种）和醇类（3种）含量较高。此外，辛酸乙酯、2-戊基呋喃、己醛、E-2-己烯醛、戊醇、丁二仲醇、乙酰基乙醇、丙酮和乙醇在两种样品中均存在，且相对含量无较大差别。以上挥发性物质均对锅巴的风味物质做出主要贡献，这些物质之间相互调和、协同或互补。其中，黄茶锅巴中的含硫化合物较对照组含量增加，如2-甲基噻吩和二甲基二硫醚，这些物质味觉识别阈值较低、强度高，同时是茶中的重要成分[20]。候冬岩[21]在使用HS-SPME-GC/MS分析霍山黄茶时发现，在检测出的挥发性化学成分中，苯甲醇、苯乙醇、二甲基二硫醚是其主要成分，分别占总检出物质的9.25%、4.03%和3.39%。苯甲醇和二甲基二硫醚是极为有用的定香剂，为黄茶锅巴赋有的香气奠下基础。芳樟醇是茶叶中具有花香的重要组分，被认为是茶叶样品中重要的香气成分之一[22-23]。加入黄茶后，锅巴中芳樟醇的含量增加，同时也为黄茶锅巴增加花果香气（表6）。
表 6 黄茶锅巴中挥发性风味物质定性分析Table 6. Qualitative analysis of volatile flavor compounds of rice crust with yellow tea序号 化合物 分子式 谱库保留指数 漂移时间（ms） 风味特征 1 癸醛-M C10H20O 1275.1 1.54 油脂香和果香 2 癸醛-D C10H20O 1278.4 2.05 油脂香和果香 3 辛酸乙酯 C10H20O2 1253.5 1.48 白兰地酒香 4 1-壬醇 C9H20O 1206.9 1.54 玫瑰香和橙香 5 （E）-2-壬烯醛 C9H16O 1189.7 1.41 青草香和蜡香 6 壬醛-M C9H18O 1113.7 1.48 油脂香和橙香 7 壬醛-D C9H18O 1111.7 1.94 油脂香和橙香 8 2-壬酮 C9H18O 1096.0 1.41 果香和奶油香 9 E-2-辛烯醛-M C8H14O 1058.2 1.33 香草香和香蕉香 10 E-2-辛烯醛-D C8H14O 1057.7 1.82 香草香和香蕉香 11 苯乙醛 C8H8O 1029.7 1.26 水仙香 12 2-乙基己醇-M C8H18O 1032.1 1.41 蜡香，柑橘香和玫瑰香 13 2-乙基己醇-D C8H18O 1031.7 1.80 蜡香，柑橘香和玫瑰香 14 辛醛-M C8H16O 1008.8 1.41 甜橙香 15 辛醛-D C8H16O 1007.7 1.83 甜橙香 16 6-甲基-5-庚烯-2-酮 C8H14O 995.2 1.18 果香 17 2-戊基呋喃 C9H14O 998.2 1.25 果香和豆类香 18 1-辛烯-3-醇 C8H16O 986.0 1.16 蘑菇气味、薰衣草香和玫瑰香 19 苯甲醛-M C7H6O 962.4 1.15 苦杏仁味 20 苯甲醛-D C7H6O 961.9 1.47 苦杏仁味 21 E-2-庚烯醛-M C7H12O 956.9 1.25 22 E-2-庚烯醛-D C7H12O 957.3 1.67 23 庚醛-M C7H14O 901.9 1.33 果香 24 庚醛-D C7H14O 903.3 1.70 果香 25 2-庚酮-M C7H14O 892.6 1.26 果香 26 2-庚酮-D C7H14O 893.6 1.63 果香 27 3-甲基丁酸乙酯 C7H14O2 857.6 1.26 苹果香和橘香 28 E-2-己烯醛-M C6H10O 847.7 1.18 青草香 29 E-2-己烯醛-D C6H10O 846.7 1.52 青草香 30 糠醛 C5H4O2 827.9 1.08 醛味 31 2-甲基噻吩 C5H6S 803.1 1.04 32 己醛 C6H12O 786.8 1.57 醛味 33 戊醇 C5H12O 760.4 1.51 燃油气味 34 2,3-丁二酮 C4H10O2 788.8 1.37 辛辣气味 35 3-羟基-2-丁酮 C4H8O2 709.7 1.33 奶香 36 2-乙基呋喃 C6H8O 730.6 1.30 咖啡香 37 3-甲基丁醛 C5H10O 610.4 1.40 苹果香和桃香 38 乙酸乙酯 C4H8O2 579.8 1.34 乙醚和果酒香 39 丁醛 C4H8O 554.2 1.29 醛味 40 2-丁酮 C4H8O 540.1 1.25 醛味 41 2,3-丁二酮 C4H6O2 499.6 1.18 黄油香 42 丙酮 C3H6O 451.5 1.12 辛辣气味 43 乙醇 C2H6O 384.3 1.05 酒和辛辣气味 44 甲醇 CH4O 319.2 0.99 乙醇气味 45 苯乙酮 C8H8O 1048.1 1.18 山楂香 46 3-甲硫基丙醛 C4H8OS 909.5 1.10 洋葱香和肉香 47 二甲基二硫醚 C2H6S2 726.2 0.98 臭 48 异戊醇 C5H12O 738.0 1.26 苹果香 49 （E,E）-2,4-辛二烯醛 C8H12O 1109.6 1.27 辛辣气味 50 芳樟醇 C10H18O 1095.9 1.22 花香，柑橘香和木香 51 E-2-戊烯醛 C5H8O 741.9 1.36 注：-M表示相同物质的单体；-D表示相同物质的二聚体。 2.4 黄茶锅巴淀粉体外消化分析
研究不同样品体外消化特性，得到不同样品水解率如图7所示。结果表明，不同样品在体外消化过程中水解率的变化是相似的。两组样品淀粉水解率在0～30 min迅速上升，30～180 min缓慢上升，黄茶锅巴的淀粉水解率低于对照组。Goh等[24]研究也发现添加绿茶具有降低面包体外消化速率的作用，这可能与茶多酚能抑制α-淀粉酶的活性有关。同时，膳食纤维可以阻碍葡萄糖的释放，起到调控消化速率的作用[25]。因此黄茶的添加，增加了锅巴的膳食纤维含量，阻碍了葡萄糖的释放，且黄茶中茶多酚对α-淀粉酶起到抑制作用，从而降低了黄茶锅巴的体外消化速率。
淀粉在20 min内被水解部分，被称为快速消化淀粉（RDS），RDS可以快速转化成葡萄糖为人体提供能量；淀粉在20~120 min内被水解的部分称为慢消化淀粉（SDS）；淀粉在120 min后，仍不能被水解的部分，被称为抗性淀粉（RS），是膳食纤维组成的一部分，可以增加饱腹感[26]。当RDS含量下降，RS含量增加时，是调控血糖生成指数（GI）的有效途径[27]。在黄茶锅巴淀粉体外消化试验中，黄茶锅巴RDS值低于对照组，RS值有上升趋势（如表7所示），这与冷雪[28]研究结果有一定的相似性。可能是黄茶中含有的茶多酚与酶络合，导致淀粉消化率降低，RS值升高。将黄茶加入锅巴中，降低淀粉水解速率，是一种有效控制血糖应答的途径。
表 7 不同样品的淀粉组成Table 7. Starch composition of different samples样品 RDS（%） SDS（%） RS（%） 对照组 35.39±0.13 33.51±0.37 31.10±0.38 黄茶锅巴 31.33±0.39 32.68±0.94 35.99±0.60 2.5 黄茶锅巴水解氨基酸分析
2.5.1 氨基酸含量比较
通过试验得出，两组样品氨基酸组分含量如表8所示。在氨基酸种类上，对照组和黄茶锅巴组均检测出16种氨基酸，包括人体必需氨基酸7种；人体非必需氨基酸9种。在氨基酸的含量上，两组锅巴中黄茶锅巴的氨基酸总量最高，共81.14±3.58 mg/g，除了蛋氨酸，黄茶锅巴中其它氨基酸含量较空白组含量均上升。在氨基酸比例上，两组锅巴的EAA/TAA值均在32%左右，接近FAO/WHO提出的理想蛋白质模式40%；两组锅巴的EAA/NEAA均在50%左右，接近理想蛋白质标准60%。
表 8 不同样品氨基酸组分含量Table 8. Content of amino acids in different samples类别 名称 对照组（mg/g） 黄茶锅巴（mg/g） 赖氨酸（Lys） 2.19±0.08 2.55±0.10 苯丙氨酸（Phe） 4.20±0.17 4.66±0.16 蛋氨酸（Met） 1.31±0.51 1.25±0.31 EAA 苏氨酸（Thr） 2.77±0.10 3.07±0.13 异亮氨酸（Ile） 2.76±0.06 3.03±0.12 亮氨酸（Leu） 6.76±0.22 7.26±0.18 缬氨酸（Val） 4.14±0.20 4.40±0.18 共计 24.14±1.34 26.22±1.17 甘氨酸（Gly） 3.26±0.11 3.64±0.22 丙氨酸（Ala） 4.73±0.13 5.18±0.21 酪氨酸（Tyr） 4.13±0.15 4.32±0.034 丝氨酸（Ser） 4.13±0.18 4.54±0.17 NEAA 半胱氨酸（Cys） 1.55±0.032 1.64±0.11 天冬氨酸（Asp） 6.88±0.27 7.70±0.40 谷氨酸（Glu） 15.45±0.51 17.00±0.58 组氨酸（His） 1.54±0.058 1.74±0.079 精氨酸（Arg） 6.15±0.26 6.45±0.18 共计 47.82±1.68 52.20±1.97 TAA 74.31±3.18 81.14±3.58 EAA/TAA（%） 32.49 32.31 EAA/NEAA（%） 50.48 50.23 2.5.2 风味氨基酸分析
风味氨基酸主要包括鲜、甜和苦三大类。两组锅巴均检测出鲜味氨基酸：天冬氨酸和谷氨酸；甜味氨基酸：丙氨酸、苏氨酸、甘氨酸和丝氨酸；苦味氨基酸：亮氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、组氨酸和精氨酸。统计结果如表9所示。两组锅巴的总风味氨基酸含量排序为：苦味氨基酸>鲜味氨基酸>甜味氨基酸，且黄茶锅巴组在甜味氨基酸、苦味氨基酸和鲜味氨基酸含量上均高于对照组。在各风味氨基酸中，每种样品鲜味和甜味氨基酸含量总和与苦味氨基酸相比，差值越高，鲜味越浓[29]。两组锅巴中，黄茶锅巴鲜、甜味氨基酸与苦味氨基酸差为5.46±0.38 g/100 g，较对照组差值（4.02±0.52 g/100 g）高，黄茶锅巴在味觉上比对照组更易获得人们喜爱。
表 9 不同样品呈味氨基酸成分测定Table 9. Determination of flavor amino acids in different samples氨基酸 对照组（%） 黄茶锅巴（%） 总呈味氨基酸（Total FAA） 70.41±2.99 76.78±3.04 甜味氨基酸（SAA） 14.88±0.52 16.42±0.73 苦味氨基酸（BAA） 33.19±1.70 35.66±1.33 鲜味氨基酸（UAA） 22.33±1.70 24.70±0.98 鲜、甜味氨基酸与苦味氨基酸差 4.02±0.52 5.46±0.38 2.5.3 氨基酸营养价值评价
联合国粮农组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）提出人体必需氨基酸均衡模式建议，氨基酸比值（RAA）越接近100，表示该蛋白质与人体蛋白质越接近，氨基酸营养价值越高[30]。通过分析两组锅巴的氨基酸比（RAA），结果如表10所示，黄茶锅巴组缬氨酸、蛋氨酸+半胱氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸和赖氨酸RAA值较对照组更接近100，说明黄茶锅巴组整体蛋白质与人体蛋白质更接近，具有更高的营养价值。
表 10 不同样品必需氨基酸RAA值比较Table 10. Comparison of RAA values of essential amino acids in different samples类别 FAO提出模式 RAA（%） 对照组 黄茶锅巴 Thr 40 103.03 94.02 Val 50 123.38 108.07 Met+Cys 35 122.14 101.21 Ile 40 102.87 92.96 Leu 70 143.94 127.17 Phe+Tyr 60 207.05 183.73 Lys 35 59.46 56.94 必需氨基酸指数值（EAAI）反映食物蛋白与标准蛋白的必需氨基酸组的拟合程度[31]。当EAAI越接近1时，表示该食物营养价值越高，属于优质蛋白。实用标准提出，当EAAI<0.75时，该食物为不适蛋白质源；当0.75≤EAAI<0.86时，该食物为可用蛋白质源；当0.86≤EAAI<0.95时，该食物为良好蛋白质源；当EAAI>0.95时，该食物为优质蛋白质源[32]。通过分析对比，两组样品必需氨基酸指数如表11所示，黄茶锅巴EAAI值为0.97，为优质蛋白质源，对照组EAAI值为0.86，为良好蛋白质源。
表 11 不同样品必需氨基酸指数EAAI比较Table 11. EAAI comparison of essential amino acid index of different samples对照组 黄茶锅巴 EAAI 0.86 0.97 3. 结论
本研究通过响应面试验获得黄茶锅巴最佳工艺配方：黄茶粉添加量2.5%，马铃薯淀粉添加量20%，焙烤温度195 ℃，焙烤时间14 min。添加黄茶粉后，锅巴样品中茶多酚、总膳食纤维和蛋白质含量上升，脂肪含量下降。使用电子鼻和气相离子迁移谱色谱分析黄茶锅巴和对照组的香气特征，加入黄茶后，锅巴风味得到丰富，在锅巴的挥发性风味物质中共检测出包括醛类、醇类、酮类、酯类、杂氧化合物、含硫化合物类在内的51种挥发性风味物质。淀粉体外消化试验中，黄茶锅巴淀粉水解率相对降低，RS值上升。通过对黄茶锅巴水解氨基酸分析，黄茶锅巴氨基酸总量上升，EAAI值为0.97，为优质蛋白质源。本研究通过添加黄茶粉可有效增加锅巴营养成分，丰富锅巴风味，为开发富含黄茶锅巴类休闲食品提供参考价值。此外，针对黄茶锅巴在高温烘烤中多酚和多糖等物质与大米淀粉相互作用及其风味物质形成机制等还值得深入探讨。
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图 1 不同因素交互作用对黄茶锅巴综合评分的影响
Figure 1. Effect of interaction of different factors on the comprehensive score of rice crust with yellow tea
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图 4 不同样品电子鼻PCA分析图
Figure 4. PCA analysis chart of electronic nose for different samples
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图 5 不同样品气相离子迁移谱色谱谱图二维差异图
Figure 5. Two dimensional difference of GC-IMS spectra of different samples
表 1 Box-Behnken 试验因素水平
Table 1 The factor and level of Box-Behnken test
因素 编码水平 −1 0 1 A黄茶粉添加量 （%） 2.25 2.50 2.75 B马铃薯淀粉添加量 （%） 17.50 20.00 22.50 C焙烤温度 （℃） 185 190 195 D焙烤时间 （min） 13 14 15 
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表 2 黄茶锅巴感官评价评分标准
Table 2 Sensory evaluation standard of rice crust with yellow tea
评定项目 评分标准 分值（分） 颜色均匀，无焦、生现象 21~25 色泽（25分） 颜色较为均匀，有轻微焦、生现象 16~20 颜色不均匀，焦、生现象严重 0~15 口感酥脆，硬度适中 21~25 适口性（25分） 有酥脆感，硬度一般 16~20 软绵无酥脆感，硬度不佳 0~15 外形完整，厚薄均匀，有很强的食欲感 21~25 外形（25分） 外形基本整齐，食欲感一般 16~20 外形不齐，厚薄不均有气泡，食欲感较差 0~15 黄茶和大米的风味和谐，黄茶风味最佳 21~25 风味（25分） 黄茶和大米的风味较为和谐，黄茶风味较浓或较淡 16~20 黄茶和大米的风味不和谐，黄茶风味过浓或过淡 0~15
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表 3 Box-ehnken 试验设计及响应面结果
Table 3 Box-Behnken experimental design and response surface results
实验号 因素 综合得分（分） A 黄茶粉
添加量B 马铃薯淀粉
添加量C 焙烤
温度D 焙烤
时间1 −1 −1 0 0 54.09 2 1 −1 0 0 56.99 3 −1 1 0 0 55.41 4 1 1 0 0 56.33 5 0 0 −1 −1 62.31 6 0 0 1 −1 63.97 7 0 0 −1 1 65.88 8 0 0 1 1 67.40 9 −1 0 0 −1 57.88 10 1 0 0 −1 58.11 11 −1 0 0 1 60.61 12 1 0 0 1 62.59 13 0 −1 −1 0 58.78 14 0 1 −1 0 62.45 15 0 −1 1 0 64.01 16 0 1 1 0 62.93 17 −1 0 −1 0 58.57 18 1 0 −1 0 64.30 19 −1 0 1 0 64.83 20 1 0 1 0 64.30 21 0 −1 0 −1 58.74 22 0 1 0 −1 55.01 23 0 −1 0 1 58.01 24 0 1 0 1 60.95 25 0 0 0 0 69.18 26 0 0 0 0 67.56 27 0 0 0 0 70.66 28 0 0 0 0 66.04 29 0 0 0 0 68.57
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表 4 回归模型方差分析结果
Table 4 Analysis of variance of the regression model
来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 模型 567.24 14 40.52 31.40 <0.0001*** A 10.52 1 10.52 8.15 0.0127* B 0.50 1 0.50 0.39 0.5443ns C 19.12 1 19.12 14.81 0.0018* D 31.45 1 31.45 24.37 0.0002*** AB 0.99 1 0.99 0.76 0.3971ns AC 9.82 1 9.82 7.61 0.0154* AD 0.77 1 0.77 0.60 0.4523ns BC 5.63 1 5.63 4.36 0.0555ns BD 11.10 1 11.10 8.60 0.0109* CD 0.0053 1 0.0053 0.0041 0.9497ns A2 200.06 1 200.06 155.00 <0.0001*** B2 303.65 1 303.65 235.26 <0.0001*** C2 0.18 1 0.18 0.14 0.7177ns D2 73.72 1 73.72 57.12 <0.0001*** 残差 18.07 14 1.29 失拟项 6.06 10 0.61 0.20 0.9816ns 误差项 12.01 4 3.00 总变异 585.31 28 R2=0.9691 R2adj=0.9383 注：***表示差异极显著，P<0.001；*表示差异显著，P <0.05；ns表示差异不显著，P>0.05。
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表 5 黄茶锅巴基本营养成分
Table 5 Basic nutrients of rice crust
样品 茶多酚（‰） 总膳食纤维（%） 蛋白质（%） 脂肪（%） 对照组 0 2.71±0.04 6.71±0.15 0.65±0.03 黄茶锅巴 3.11±0.11 3.13±0.05 8.15±0.13 0.37±0.02
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表 6 黄茶锅巴中挥发性风味物质定性分析
Table 6 Qualitative analysis of volatile flavor compounds of rice crust with yellow tea
序号 化合物 分子式 谱库保留指数 漂移时间（ms） 风味特征 1 癸醛-M C10H20O 1275.1 1.54 油脂香和果香 2 癸醛-D C10H20O 1278.4 2.05 油脂香和果香 3 辛酸乙酯 C10H20O2 1253.5 1.48 白兰地酒香 4 1-壬醇 C9H20O 1206.9 1.54 玫瑰香和橙香 5 （E）-2-壬烯醛 C9H16O 1189.7 1.41 青草香和蜡香 6 壬醛-M C9H18O 1113.7 1.48 油脂香和橙香 7 壬醛-D C9H18O 1111.7 1.94 油脂香和橙香 8 2-壬酮 C9H18O 1096.0 1.41 果香和奶油香 9 E-2-辛烯醛-M C8H14O 1058.2 1.33 香草香和香蕉香 10 E-2-辛烯醛-D C8H14O 1057.7 1.82 香草香和香蕉香 11 苯乙醛 C8H8O 1029.7 1.26 水仙香 12 2-乙基己醇-M C8H18O 1032.1 1.41 蜡香，柑橘香和玫瑰香 13 2-乙基己醇-D C8H18O 1031.7 1.80 蜡香，柑橘香和玫瑰香 14 辛醛-M C8H16O 1008.8 1.41 甜橙香 15 辛醛-D C8H16O 1007.7 1.83 甜橙香 16 6-甲基-5-庚烯-2-酮 C8H14O 995.2 1.18 果香 17 2-戊基呋喃 C9H14O 998.2 1.25 果香和豆类香 18 1-辛烯-3-醇 C8H16O 986.0 1.16 蘑菇气味、薰衣草香和玫瑰香 19 苯甲醛-M C7H6O 962.4 1.15 苦杏仁味 20 苯甲醛-D C7H6O 961.9 1.47 苦杏仁味 21 E-2-庚烯醛-M C7H12O 956.9 1.25 22 E-2-庚烯醛-D C7H12O 957.3 1.67 23 庚醛-M C7H14O 901.9 1.33 果香 24 庚醛-D C7H14O 903.3 1.70 果香 25 2-庚酮-M C7H14O 892.6 1.26 果香 26 2-庚酮-D C7H14O 893.6 1.63 果香 27 3-甲基丁酸乙酯 C7H14O2 857.6 1.26 苹果香和橘香 28 E-2-己烯醛-M C6H10O 847.7 1.18 青草香 29 E-2-己烯醛-D C6H10O 846.7 1.52 青草香 30 糠醛 C5H4O2 827.9 1.08 醛味 31 2-甲基噻吩 C5H6S 803.1 1.04 32 己醛 C6H12O 786.8 1.57 醛味 33 戊醇 C5H12O 760.4 1.51 燃油气味 34 2,3-丁二酮 C4H10O2 788.8 1.37 辛辣气味 35 3-羟基-2-丁酮 C4H8O2 709.7 1.33 奶香 36 2-乙基呋喃 C6H8O 730.6 1.30 咖啡香 37 3-甲基丁醛 C5H10O 610.4 1.40 苹果香和桃香 38 乙酸乙酯 C4H8O2 579.8 1.34 乙醚和果酒香 39 丁醛 C4H8O 554.2 1.29 醛味 40 2-丁酮 C4H8O 540.1 1.25 醛味 41 2,3-丁二酮 C4H6O2 499.6 1.18 黄油香 42 丙酮 C3H6O 451.5 1.12 辛辣气味 43 乙醇 C2H6O 384.3 1.05 酒和辛辣气味 44 甲醇 CH4O 319.2 0.99 乙醇气味 45 苯乙酮 C8H8O 1048.1 1.18 山楂香 46 3-甲硫基丙醛 C4H8OS 909.5 1.10 洋葱香和肉香 47 二甲基二硫醚 C2H6S2 726.2 0.98 臭 48 异戊醇 C5H12O 738.0 1.26 苹果香 49 （E,E）-2,4-辛二烯醛 C8H12O 1109.6 1.27 辛辣气味 50 芳樟醇 C10H18O 1095.9 1.22 花香，柑橘香和木香 51 E-2-戊烯醛 C5H8O 741.9 1.36 注：-M表示相同物质的单体；-D表示相同物质的二聚体。
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表 7 不同样品的淀粉组成
Table 7 Starch composition of different samples
样品 RDS（%） SDS（%） RS（%） 对照组 35.39±0.13 33.51±0.37 31.10±0.38 黄茶锅巴 31.33±0.39 32.68±0.94 35.99±0.60
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表 8 不同样品氨基酸组分含量
Table 8 Content of amino acids in different samples
类别 名称 对照组（mg/g） 黄茶锅巴（mg/g） 赖氨酸（Lys） 2.19±0.08 2.55±0.10 苯丙氨酸（Phe） 4.20±0.17 4.66±0.16 蛋氨酸（Met） 1.31±0.51 1.25±0.31 EAA 苏氨酸（Thr） 2.77±0.10 3.07±0.13 异亮氨酸（Ile） 2.76±0.06 3.03±0.12 亮氨酸（Leu） 6.76±0.22 7.26±0.18 缬氨酸（Val） 4.14±0.20 4.40±0.18 共计 24.14±1.34 26.22±1.17 甘氨酸（Gly） 3.26±0.11 3.64±0.22 丙氨酸（Ala） 4.73±0.13 5.18±0.21 酪氨酸（Tyr） 4.13±0.15 4.32±0.034 丝氨酸（Ser） 4.13±0.18 4.54±0.17 NEAA 半胱氨酸（Cys） 1.55±0.032 1.64±0.11 天冬氨酸（Asp） 6.88±0.27 7.70±0.40 谷氨酸（Glu） 15.45±0.51 17.00±0.58 组氨酸（His） 1.54±0.058 1.74±0.079 精氨酸（Arg） 6.15±0.26 6.45±0.18 共计 47.82±1.68 52.20±1.97 TAA 74.31±3.18 81.14±3.58 EAA/TAA（%） 32.49 32.31 EAA/NEAA（%） 50.48 50.23
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表 9 不同样品呈味氨基酸成分测定
Table 9 Determination of flavor amino acids in different samples
氨基酸 对照组（%） 黄茶锅巴（%） 总呈味氨基酸（Total FAA） 70.41±2.99 76.78±3.04 甜味氨基酸（SAA） 14.88±0.52 16.42±0.73 苦味氨基酸（BAA） 33.19±1.70 35.66±1.33 鲜味氨基酸（UAA） 22.33±1.70 24.70±0.98 鲜、甜味氨基酸与苦味氨基酸差 4.02±0.52 5.46±0.38
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表 10 不同样品必需氨基酸RAA值比较
Table 10 Comparison of RAA values of essential amino acids in different samples
类别 FAO提出模式 RAA（%） 对照组 黄茶锅巴 Thr 40 103.03 94.02 Val 50 123.38 108.07 Met+Cys 35 122.14 101.21 Ile 40 102.87 92.96 Leu 70 143.94 127.17 Phe+Tyr 60 207.05 183.73 Lys 35 59.46 56.94
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表 11 不同样品必需氨基酸指数EAAI比较
Table 11 EAAI comparison of essential amino acid index of different samples
对照组 黄茶锅巴 EAAI 0.86 0.97
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