珠形綠茶做形工藝優(yōu)化及品質(zhì)分析

劉盼盼，鄭鵬程，*，龔自明*，馮琳，滕靖，高士偉，鄭琳，王勝鵬，桂安輝，胡紹德

1(湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹茶葉研究所，湖北省茶葉工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢，430064)2(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 茶與食品科技學(xué)院，安徽 合肥，230036)

綠茶是我國產(chǎn)量與消費(fèi)量最大的茶類，花色品種繁多[1]。珠形綠茶，又稱為顆粒形綠茶，外形似圓緊結(jié)、宛如珍珠，香濃味醇，其獨(dú)特的品質(zhì)特征深受消費(fèi)者的喜愛，典型代表有安徽涌溪火青、金龍玉珠、浙江平水日鑄、泉崗輝白和貴州綠寶石等[2-4]。

做形是名優(yōu)綠茶花色品種形成的重要工序，同樣的鮮葉原料經(jīng)過不同的做形方式可以形成不同風(fēng)格特征的綠茶[5-7]，如珠形、條形、針形、扁形、卷曲形等。做形工藝與名優(yōu)綠茶品質(zhì)息息相關(guān)，有研究表明，理?xiàng)l固形是針形茶成形的重要工序，既影響針形名茶條索的緊細(xì)度、圓直度以及色澤品質(zhì)，又影響其香氣、滋味品質(zhì)的形成[8-9]。滾炒工藝是卷曲形綠茶的關(guān)鍵工藝，通過對(duì)滾炒溫度、時(shí)間等條件的優(yōu)化可以明顯改善其色香味形[10]。有研究認(rèn)為做形和定形溫度是顆粒形綠茶品質(zhì)形成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，適宜的溫度有利于塑造其外形和提升內(nèi)在品質(zhì)[11]。也有學(xué)者對(duì)珠形綠茶做形工藝的投葉量、初烘葉含水量、做形時(shí)間等因素進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)與研究[12-13]，但綜合這些因素對(duì)珠形綠茶品質(zhì)的影響仍缺乏系統(tǒng)的研究，以致于生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，因此對(duì)珠形綠茶關(guān)鍵工藝與品質(zhì)形成的研究還有待于進(jìn)一步深入。

本文從實(shí)際生產(chǎn)出發(fā)，采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究珠形綠茶關(guān)鍵做形工藝(第一次做形和第二次做形)的參數(shù)(茶坯含水率、做形溫度、炒制時(shí)間、投葉量)，通過考察不同理化指標(biāo)，結(jié)合物理化學(xué)指標(biāo)和感官評(píng)定篩選出品質(zhì)最優(yōu)的試驗(yàn)組，并采用國標(biāo)法、液相色譜等技術(shù)檢測分析珠形綠茶品質(zhì)成分的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律及其與目前市場上代表性珠形綠茶的差異，為今后指導(dǎo)珠形綠茶標(biāo)準(zhǔn)化連續(xù)化生產(chǎn)提供試驗(yàn)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮葉：安徽省涇縣其華涌溪火青茶葉有限公司的茶園基地，于2019年4月份按一芽二葉標(biāo)準(zhǔn)采摘柳葉種茶樹新梢。涌溪火青、綠寶石和平水日鑄均采購于當(dāng)?shù)夭枞~公司。

色譜級(jí)甲醇、乙腈、乙酸，購自美國Fisher公司；兒茶素品系及咖啡堿，購自美國Sigma Aldrich公司；福林酚、蒽酮、茚三酮、Na2HPO4、KH2PO4、氯化亞錫、葡萄糖等，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限責(zé)任公司，其余均為色譜純或分析純?cè)噭?/p>

1.2 儀器與設(shè)備

Waters 2695 高效液相色譜、2998 PDA 檢測器，美國Waters 公司；MF-50 水分快速測定儀，深圳深博瑞儀器儀表有限公司；HHS 型恒溫水浴鍋，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；島津UV-2550紫外-可見光分光光度計(jì)，日本島津公司；Milli-RO PLUS 30純水機(jī)，法國Millipore公司；寶工MT-4612-C紅外線測溫槍，中國臺(tái)灣寶工工具有限公司；6CST-60型茶葉滾筒殺青機(jī)，浙江上洋機(jī)械有限公司；6CCGQ-50型雙鍋曲毫炒干機(jī)，浙江上洋機(jī)械有限公司；6CTH-3型茶葉提香機(jī)，浙江省上洋機(jī)械有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 加工工藝流程

珠形綠茶加工工藝流程：

鮮葉攤放→殺青→揉捻→炒二青→第一次做形→第二次做形→干燥

鮮葉進(jìn)廠后于室內(nèi)自然攤放，攤?cè)~厚度3 cm 左右，攤放時(shí)間為10 h；殺青在6CST-60型滾筒連續(xù)殺青機(jī)中進(jìn)行(距進(jìn)料口30 cm處筒壁溫度250～270 ℃)；殺青葉經(jīng)過60 min回潮后在 6CR-45型揉捻機(jī)中揉捻(加壓輕，時(shí)間約3 min)；炒二青在6CST-60型滾筒連續(xù)殺青機(jī)中進(jìn)行(距進(jìn)料口30 cm處筒壁溫度220～240 ℃)；做形在6CCGQ-50型雙鍋曲毫炒干機(jī)中進(jìn)行，做形參數(shù)按照試驗(yàn)要求設(shè)定；干燥在6CTH-3型茶葉提香機(jī)中進(jìn)行，進(jìn)風(fēng)口溫度為80 ℃，烘至足干。

1.3.2 做形工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)

依次改變影響珠形綠茶品質(zhì)的主要做形條件：茶坯含水率、做形溫度(鍋底溫度，紅外線測溫槍測量)、時(shí)間及投葉量，以外形評(píng)分(外觀、色澤和顆粒成形度)為考察指標(biāo)。具體設(shè)計(jì)見表1。

表1 單因素試驗(yàn)因子與水平

1.3.3 做形工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)

以單因素試驗(yàn)結(jié)果確定4因素3水平的最佳參數(shù)見表2，根據(jù)感官評(píng)價(jià)以及物理化學(xué)成分指標(biāo)進(jìn)行正交分析。

表2 正交試驗(yàn)因素水平表

1.3.4 容重含量測定[14]

采用量筒法測定茶葉容重。茶葉加料方法選擇自然堆放法，手工加料，使供試材料表面基本和容器刻度線平齊，讀取容積數(shù)值，稱量茶葉質(zhì)量。茶葉容重計(jì)算如公式(1)所示：

(1)

式中：ρ，茶葉容重，g/L；G，茶葉質(zhì)量，g；V，茶葉所占量筒體積，L。

1.3.5 色差測定方法[15]

色差法(亮度L值，紅綠色度a值、黃藍(lán)色度b值、色相b/a值)測定(光源D65，角度4 °)，干茶混勻隨機(jī)取樣，用專用比色皿測定；湯色采取3 g 茶葉加150 mL沸純凈水沖泡5 min，過濾后用專用比色皿測定。

1.3.6 基本成分測定

茶坯含水率由水分快速測定儀測定；茶多酚含量的測定采用福林酚試劑比色法[16]；氨基酸總量的測定采用茚三酮比色法[17]；可溶性總糖的測定采用蒽酮-硫酸法[18]。

兒茶素和咖啡堿含量的測定采用高效液相色譜法[19]，流動(dòng)相為0.2%乙酸和乙腈，色譜條件：檢測波長為278 nm，流速1 mL /min，柱溫25 ℃，進(jìn)樣量10 μL，流動(dòng)相梯度洗脫。

兒茶素苦澀味指數(shù)分析，指數(shù)愈大，苦澀味愈重[20]。兒茶素苦澀味指數(shù)計(jì)算如公式(2)所示：

(2)

式中：CI ，兒茶素苦澀味指數(shù)；EGCG，表沒食子基兒茶素沒食子酸酯；EGC，表沒食子兒茶素；ECG，表兒茶素沒食子酸酯；GC，沒食子兒茶素；EC，表兒茶素；C，兒茶素。

1.3.7 感官評(píng)價(jià)方法

由具有豐富經(jīng)驗(yàn)的茶學(xué)專業(yè)人員對(duì)珠形綠茶加工過程中樣品的外觀、色澤和顆粒成形度進(jìn)行品質(zhì)評(píng)價(jià)，采用十分制，具體參見下表3。

表3 珠形綠茶感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA)及Duncan法多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 珠形綠茶做形工藝條件的單因素結(jié)果

做形工藝條件對(duì)珠形綠茶的外形品質(zhì)(外觀、色澤及顆粒成形度)有較大影響。由圖1 可知，隨著茶坯含水率、做形溫度、炒制時(shí)間和投葉量的增加，外形品質(zhì)整體呈先上升后下降趨勢。在第一次做形階段，二青葉茶坯含水率50%、投葉量4 kg、做形溫度 80 ℃條件下茶坯容易結(jié)塊，茶坯含水率30%、投葉量2 kg、做形溫度160 ℃條件下茶坯的色澤泛灰，因此綜合比較選擇二青葉茶坯含水率35%～45%、做形溫度100～140 ℃、時(shí)間70～90 min、投葉量2.5～3.5 kg為第一次做形正交試驗(yàn)參數(shù)范圍。在第二次做形階段，茶坯含水率10%與15%、做形溫度60 ℃條件下的顆粒成形度較低，茶坯含水率10%、做形溫度140 ℃條件下茶坯的色澤泛灰。茶坯的結(jié)塊程度受茶坯含水率和做形溫度影響較大，茶坯色澤在高溫、長時(shí)間炒制條件下較差，而顆粒成形度在低溫、短時(shí)間炒制條件下較低。ROSHANAK等[21]研究結(jié)果也指出高溫、長時(shí)間加工對(duì)綠茶葉綠素含量影響較大，導(dǎo)致干茶色澤較差。因此綜合比較選擇茶坯含水率15%～25%、做形溫度80～120 ℃、時(shí)間60～80 min、投葉量3.5～4.5 kg為第二次做形正交試驗(yàn)參數(shù)范圍。

圖1 做形條件對(duì)珠形綠茶品質(zhì)影響

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

通過研究單因素的影響條件，確定最佳的單因素試驗(yàn)條件范圍，以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)方案，以感官總分、苦澀味指數(shù)、茶湯-b/a值、容重為考察指標(biāo)，分析做形條件對(duì)珠形綠茶感官品質(zhì)及主要物理化學(xué)指標(biāo)的影響，正交結(jié)果見表4。

極差分析珠形綠茶第一次做形工藝正交試驗(yàn)結(jié)果(表4)發(fā)現(xiàn)：對(duì)茶湯苦澀味指數(shù)影響最大的茶坯含水率(Rj=0.34)、其次是炒制溫度與時(shí)間(Rj=0.29、Rj=0.26)，對(duì)茶湯苦澀味指數(shù)的最佳組合是A2B2C2D2(含水率40%、溫度120 ℃、時(shí)間80 min、投葉量3 kg)；對(duì)茶湯-b/a值影響最大的炒制溫度(Rj=0.50)、其次是投葉量(Rj=0.40)，對(duì)茶湯-b/a值的最佳組合是A3B1C3D2(含水率45%、溫度100 ℃、時(shí)間90 min、投葉量3 kg)；對(duì)容重影響最大的是炒制溫度(Rj=29.33)、其次是茶坯含水率(Rj=25.67)，對(duì)容重的最佳組合是A2B2C3D2(含水率40%、溫度120 ℃、時(shí)間90 min、投葉量3 kg)；對(duì)感官總分影響最大的是茶坯含水率(Rj=1.62)，最佳組合是A2B2C3D2(含水率40%、溫度120 ℃、時(shí)間90 min、投葉量3 kg)。綜上可知，珠形綠茶第一次做形階段最佳工藝參數(shù)為：茶坯含水率40%、溫度120 ℃、時(shí)間90 min、投葉量3 kg，根據(jù)此參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，其容重為251.66 g/L，苦澀味指數(shù)1.44，茶湯-b/a值4.06，感官總分90.35。

表4 第一次做形工藝正交試驗(yàn)結(jié)果

極差分析珠形綠茶第二次做形工藝正交試驗(yàn)結(jié)果(表5)發(fā)現(xiàn)：對(duì)茶湯苦澀味指數(shù)影響最大的是炒制溫度(Rj=0.69、其次是茶坯含水率(Rj=0.58)，對(duì)茶湯苦澀味指數(shù)的最佳組合是A3B2C1D2(含水率25%、溫度100 ℃、時(shí)間60 min、投葉量4 kg)；對(duì)茶湯-b/a值影響最大的是茶坯含水率(Rj=0.22)、其次是炒制時(shí)間(Rj=0.15)，對(duì)茶湯-b/a值的最佳組合是A3B2C1D3(含水率25%、溫度100 ℃、時(shí)間60 min、投葉量4.5 kg)；對(duì)容重影響最大的炒制溫度(Rj=28.67)、其次是茶坯含水率(Rj=11.00)，對(duì)容重的最佳組合是A1B3C3D2(含水率15%、溫度120 ℃、時(shí)間80 min、投葉量4 kg)；對(duì)感官總分影響最大的是茶坯含水率(Rj=1.17)，最佳組合是A2B1C2D2(含水率20%、溫度80 ℃、時(shí)間70 min、投葉量4 kg)。綜上可知，第二次做形階段最佳工藝參數(shù)為含水率25%、溫度100 ℃、時(shí)間60 min、投葉量4 kg。為了驗(yàn)證最佳工藝條件， 在最佳做形條件下做3次驗(yàn)證試驗(yàn)，驗(yàn)證試驗(yàn)平均結(jié)果為：容重243.37 g/L，苦澀味指數(shù)1.54，茶湯-b/a值3.92，感官總分90.75，與預(yù)測值較為接近，說明正交分析法得出的珠形綠茶做形工藝條件可靠。

表5 第二次做形工藝正交試驗(yàn)結(jié)果

2.3 珠形綠茶加工過程中物理化學(xué)成分變化分析

圖2為珠形綠茶加工過程中物理化學(xué)成分變化規(guī)律，茶坯的含水率逐漸下降，從鮮葉(78.73%)下降到干燥工藝后的 5.57%，不同工藝前后的含水率變化幅度明顯不同，其中炒二青前后的含水率下降幅度最大(21.19%)，其次為第一次做形階段(20.94%)。加工過程中，茶多酚和兒茶素總量呈現(xiàn)不斷下降趨勢，兒茶素苦澀味指數(shù)呈現(xiàn)不斷下降趨勢。氨基酸總量呈現(xiàn)不斷上升趨勢，咖啡堿含量在炒二青后有所下降，可溶性糖含量呈先增加后減少趨勢，在炒二青階段含量最高。

圖2 珠形綠茶加工過程物理化學(xué)成分的變化

茶鮮葉在加工過程形態(tài)的變化主要與含水量變化以及受熱、受力等有關(guān)。鮮葉一方面由于熱的作用促進(jìn)水分逐漸散失，另一方面在機(jī)械力的作用下由舒展形逐步變?yōu)榫砬?、珠形。有學(xué)者研究[22-24]針形綠茶加工過程中物理特性變化，發(fā)現(xiàn)塑性在揉捻和做形階段(含水量 58%～23%)水平較高，彈性的變化趨勢與塑性相反，柔軟性的變化幅度較小，容重在揉捻階段最高，做形后期、固形和干燥過程茶葉容重急劇下降，而彈性和塑性的變化可能與果膠等物質(zhì)相關(guān)。朱宏凱等[25]研究表明葉溫、含水率對(duì)針形綠茶的感官品質(zhì)影響很大，并構(gòu)建了品質(zhì)預(yù)測模型。潘科等[26]試驗(yàn)結(jié)果表明貴州珠形茶做形不同階段最適的投葉量不同，3個(gè)做形階段的最佳投葉量分別為3～3.5 kg，5 kg和8 kg。葉飛等[27]對(duì)卷曲形綠茶工藝研究表明，加工過程中茶多酚含量下降、可溶性糖呈先升后降趨勢，與本研究結(jié)果相一致。施兆鵬等[28]提出了兒茶素苦澀味指數(shù)作為茶湯苦澀強(qiáng)弱的衡量標(biāo)準(zhǔn)，指數(shù)值越大，茶湯的苦澀味越重。在加工過程中，酯型兒茶素在高溫作用下被氧化和分解為簡單兒茶素，降低了苦澀味，而蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)受熱分解導(dǎo)致游離氨基酸含量緩慢上升[29-30]，這些成分是珠形綠茶滋味醇厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.4 試驗(yàn)綠茶與代表性珠形綠茶品質(zhì)及化學(xué)成分對(duì)比分析

為了驗(yàn)證做形工藝參數(shù)在生產(chǎn)中應(yīng)用性，將試驗(yàn)綠茶樣品與市場上代表性珠形綠茶的品質(zhì)進(jìn)行對(duì)比分析，其感官品質(zhì)及化學(xué)成分如表6所示，試驗(yàn)綠茶的感官品質(zhì)、容重與平水日鑄茶相近，而茶湯色澤有明顯改善，滋味苦澀度顯著下降，且做形時(shí)間相對(duì)較短。試驗(yàn)綠茶與代表性珠形綠茶相比，容重、茶多酚、可溶性糖、茶湯-b/a值及兒茶素苦澀味指數(shù)差異顯著。

表6 試驗(yàn)綠茶與代表性珠形綠茶品質(zhì)成分比較分析

3 結(jié)論

利用正交試驗(yàn)對(duì)珠形綠茶做形工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，得到第一次做形階段最佳工藝參數(shù)為茶坯含水率40%、溫度120 ℃、時(shí)間90 min、投葉量3 kg，第二次做形階段最佳工藝參數(shù)為含水率25%、溫度100 ℃、時(shí)間60 min、投葉量4 kg，在此條件下制成的珠形綠茶清香明顯，滋味陳醇、有回甘。珠形綠茶在加工過程中物理化學(xué)成分發(fā)生了一系列變化，茶坯的含水率、茶多酚、兒茶素總量和兒茶素苦澀味指數(shù)均呈下降趨勢，氨基酸總量呈現(xiàn)不斷上升趨勢，咖啡堿含量在炒二青后有所下降，而可溶性糖含量呈先增加后減少趨勢。通過對(duì)比試驗(yàn)綠茶樣品與市場上代表性珠形綠茶的品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)物理化學(xué)指標(biāo)有顯著差異，且試驗(yàn)綠茶的色澤有明顯改善，滋味苦澀度顯著下降，做形時(shí)間相對(duì)較短，具有高效、勞動(dòng)強(qiáng)度低和品質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，為后續(xù)珠形綠茶標(biāo)準(zhǔn)化工藝的制定提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。