顆粒形綠茶連續(xù)化做形技術(shù)研究

胡欣 ，衛(wèi)聿銘 ，方仕茂 ，王玉潔 ，許姍姍 ，寧井銘 *

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶樹生物學(xué)與資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽合肥230036；2.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，貴州貴陽(yáng)550006）

顆粒形綠茶是我國(guó)主要的名優(yōu)綠茶之一，其品質(zhì)特征為外形顆粒緊結(jié)重實(shí)，色澤綠潤(rùn)，香高味濃[1]。 當(dāng)前顆粒形綠茶的生產(chǎn)主要以單機(jī)為主，加工過(guò)程中人工參與程度高，極大增加了勞動(dòng)成本，且不利于品質(zhì)穩(wěn)定。 做形是顆粒形綠茶品質(zhì)形成的關(guān)鍵工序，通常采用低溫長(zhǎng)炒的方法，以進(jìn)一步促進(jìn)顆粒緊結(jié)，但在品質(zhì)上常存在干茶烏黑不綠，茶湯黃的問(wèn)題。近年來(lái)我國(guó)茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，各類連續(xù)化初加工設(shè)備相繼被開(kāi)發(fā)， 多種名優(yōu)綠茶已成功開(kāi)發(fā)連續(xù)化生產(chǎn)線[2-3]，并取得良好成效。 目前，關(guān)于顆粒形綠茶連續(xù)化生產(chǎn)研究較少，多集中于單機(jī)作業(yè)的參數(shù)優(yōu)化，分別從攤青[4]、殺青[5]、做形[6-7]、干燥等方面開(kāi)展。顆粒形綠茶做形關(guān)鍵工序包括二青、初炒和復(fù)炒，其原理是茶坯在炒板和鍋壁的推力及自身的重力作用下反復(fù)擠壓形成顆粒狀[8]。 做形的關(guān)鍵因素有二青含水率、做形投葉量和做形溫度，會(huì)影響茶坯的柔軟性、做形時(shí)作用力的大小、做形時(shí)的干燥速度和內(nèi)質(zhì)的形成[9]。

李軍[10]研究發(fā)現(xiàn)，金龍玉珠生產(chǎn)過(guò)程中的單機(jī)最佳工藝參數(shù)組合為二青減重25%， 初始投葉14 kg（以初炒四鍋投葉量計(jì)），初炒溫度130 ℃左右，復(fù)炒溫度100 ℃左右；余方林[11]通過(guò)對(duì)顆粒型綠茶的關(guān)鍵加工工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化， 結(jié)果表明機(jī)采葉標(biāo)準(zhǔn)為一芽二三葉，殺青溫度為200～210 ℃、炒二青時(shí)間為15 min、 做形與定形溫度為160～170 ℃，利用此工藝加工成的顆粒型綠茶，外形品質(zhì)較好，香氣清高，滋味清醇。 王淑娟等[12]研究黟縣石墨茶時(shí)選擇以葉溫為參數(shù)， 當(dāng)炒小鍋和炒大鍋溫度分別約50 ℃和45 ℃，二青減重約30%時(shí)，制成的成品茶品質(zhì)較高。 崔鑫霞[13]認(rèn)為與采用滾筒殺青相比，熱風(fēng)殺青生產(chǎn)的二青葉葉質(zhì)更柔軟、色澤更綠，當(dāng)二青葉含水率保持42%左右，做形效果較佳。該研究同時(shí)將做形工藝分三階段進(jìn)行，更大的滿足當(dāng)今市場(chǎng)對(duì)珠形茶外形品質(zhì)的要求。 目前，關(guān)于顆粒型綠茶研究結(jié)果差異較大，參數(shù)選擇依據(jù)各異，難以直接為生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

研究在單機(jī)化試驗(yàn)的基礎(chǔ)上， 利用我國(guó)自行設(shè)計(jì)的顆粒形綠茶連續(xù)化生產(chǎn)線， 設(shè)計(jì)了二青含水率、做形投葉量、初炒溫度和復(fù)炒溫度在內(nèi)的4因素3 水平單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)， 以獲得最優(yōu)工藝組合參數(shù)， 并將該結(jié)果應(yīng)用于最新研建的顆粒形綠茶連續(xù)化生產(chǎn)線， 以期為高品質(zhì)顆粒形綠茶的連續(xù)化生產(chǎn)提供理論支撐和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗(yàn)材料以宣城涇縣黃田村柳葉種一芽二三葉為原料，采摘時(shí)間2019 年4 月。

試驗(yàn)試劑：磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、碳酸鈉、甲醇、水合茚三酮試劑均為分析級(jí)，購(gòu)買自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司； 茶氨酸標(biāo)準(zhǔn)品 （純度≥99%），購(gòu)買自上海源葉生物科技有限公司；福林酚試劑，購(gòu)買自北京索萊寶科技有限公司；沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥99%），購(gòu)買自美國(guó)Sigma 公司。

1.2 儀器與設(shè)備

80 型連續(xù)電熱滾筒殺青機(jī)、6CR-55 型揉捻機(jī)、60 型連續(xù)電熱滾筒炒干機(jī)、 鏈板式烘干機(jī)由浙江春江茶葉機(jī)械有限公司生產(chǎn)；50 型雙鍋曲毫炒干機(jī)由浙江上洋機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)。

SC-3610 型低速離心機(jī) （安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司）；AB104-N 型萬(wàn)分之一電子天平（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；DHG-9240A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 （上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；DK-8D 型恒溫水浴鍋（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；U-5100 型分光光度計(jì)（株式會(huì)社日立制作所）；CM-700d 型分光測(cè)色劑（柯尼卡美能達(dá)控股公司）；ST-105A 型快速鹵素水分測(cè)定儀 （廈門易仕特儀器有限公司）；MS PRO 型紅外測(cè)溫儀（歐普士科技有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

單因素試驗(yàn)：選取二青含水率（以茶坯含水率表示，編號(hào)A）、做形投葉量（指初炒每鍋的投葉重量，編號(hào)B）、初炒做形溫度（茶坯實(shí)際溫度，編號(hào)C）、復(fù)炒做形溫度（茶坯實(shí)際溫度，編號(hào) D）4 個(gè)因子，每個(gè)因子分設(shè)3 個(gè)水平。對(duì)上述4 因子3 水平進(jìn)行 L9(34)正交試驗(yàn)[14]，如表 1 所示。

表1 正交試驗(yàn)因子水平編碼表Table1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.3.2 連續(xù)化加工流程及技術(shù)參數(shù)

連續(xù)化工藝如圖1 所示。鮮葉自然攤放10 h，電熱滾筒殺青（300 ℃、35 轉(zhuǎn)/min）至茶坯含水率約60%，冷卻回潮1.5 h，空壓揉捻10 min，而后分成3 份，分別進(jìn)行二青，再將不同二青葉分別分成3 份（共9 份）， 接著按正交表設(shè)計(jì)的試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。 初炒炒板擺速為100 次/min，炒板擺幅為大幅， 至茶坯含水率約25%； 復(fù)炒炒板擺速為65次/min，炒板擺幅為小幅，至茶坯含水率約10%。 最后足干（90 ℃，25 min）后取樣，用于品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定（重復(fù)3 次，取平均值）和感官品質(zhì)評(píng)定。

圖1 顆粒形名優(yōu)綠茶連續(xù)化加工生產(chǎn)流程示意圖Fig. 1 Schematic diagram of continuous processing of granular green tea

二青工序采用烘滾結(jié)合的方式， 高溫160 ℃快烘1 min，至葉表無(wú)茶汁，然后低溫120 ℃滾炒，炒至茶條微卷， 葉質(zhì)柔軟， 含水率至設(shè)定范圍即可。

1.3.3 傳統(tǒng)工藝流程及技術(shù)參數(shù)

綜合前期試驗(yàn)和文獻(xiàn)資料總結(jié)[15-18]，傳統(tǒng)工藝流程及參數(shù)如下：攤放、殺青、揉捻參數(shù)與連續(xù)化工藝參數(shù)相同， 二青至含水率約45%， 做形投葉4.5 kg/鍋，前期不加溫炒1 h，后逐步升溫至葉溫約30 ℃，擺速 80 次/min，幅度大幅；復(fù)炒逐步升溫至葉溫約40 ℃，擺速60 次/min，幅度小幅。

1.4 檢測(cè)和評(píng)價(jià)方法

茶多酚采用GB/T 8313—2018 中福林酚比色法測(cè)定； 游離氨基酸采用GB/T 8314—2013 中茚三酮比色法測(cè)定；容重采用自然堆放法[19]；干茶和茶湯綠度（色度 a*值）：顏色測(cè)定采用 CIE（L*、a*、b*）系統(tǒng)（光源 D65，角度 4°），干茶粉碎過(guò) 0.64 mm篩后測(cè)定，茶湯湯色測(cè)定采用國(guó)標(biāo)GB/T 23776—2018 名優(yōu)綠茶沖泡方式，3 g 茶樣加150 mL 沸水沖泡4 min 后過(guò)濾測(cè)量[20-21]；感官品質(zhì)評(píng)定參照國(guó)標(biāo)GB/T 23776—2018 進(jìn)行密碼審評(píng)。

效率計(jì)算：η=w/t 。 式中：w 為做形完成出鍋時(shí)的重量，單位kg；t 為每口鍋使用的總時(shí)間，單位h。

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2016 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，SPSS 24.0 軟件進(jìn)行相關(guān)性分析 （采用皮爾遜相關(guān)系數(shù)）、正交設(shè)計(jì)和極差分析，Origin 2017 作圖，試驗(yàn)重復(fù)3 次，結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 影響顆粒形綠茶色澤關(guān)鍵工序篩選

研究色澤指標(biāo)常采用測(cè)量色差L*、a*、b*值進(jìn)行分析，L*值代表樣品的明亮程度， 取值范圍為0～100，數(shù)值越大，亮度越高；a*值代表紅綠程度，取值范圍為-100～100，數(shù)值為正值，色澤偏紅，數(shù)值為負(fù)值，色澤偏綠；b*值代表黃藍(lán)程度，取值范圍為-100～100，數(shù)值為正值色澤偏黃，數(shù)值為負(fù)值色澤藍(lán)。在顆粒形綠茶加工過(guò)程中，攤放、殺青、揉捻等工序?qū)Σ枧鳎ú枧鞯?L*、a*、b*）的影響不大（結(jié)果如圖2）， 二青工序?qū)θ齻€(gè)指標(biāo)的影響均最大，與鮮葉相比，二青過(guò)程中的L*值下降了36.48%，b*值下降了 32.58%，a*值下降幅度最大， 下降了64.57%，達(dá)到了極顯著水平。在做形過(guò)程中L*值和b*值變化不顯著，a*值上升明顯， 達(dá)到了18.61%，呈顯著性上升。 故在顆粒形綠茶加工中，二青和做形工序是色澤品質(zhì)下降的主要工序。

圖2 顆粒形綠茶加工過(guò)程色澤變化Fig. 2 Color change during the processing of granular green tea

2.2 不同因子對(duì)顆粒形綠茶色澤和容重的影響

2.2.1 不同因子對(duì)干茶綠度的影響

干茶綠度是綠茶色澤的重要指標(biāo)， 從圖3 可以看出，二青含水率、投葉量、初炒溫度和復(fù)炒溫度對(duì)干茶的綠度均能產(chǎn)生顯著影響。 二青含水率過(guò)高，干茶綠度顯著下降，這可能與茶坯含水率影響做形時(shí)間有關(guān)[22]。 含水率過(guò)高延長(zhǎng)了做形時(shí)間，增加葉綠素的破壞[23]，導(dǎo)致干茶黃暗，降低了色澤品質(zhì)。 投葉量是做形的基礎(chǔ)，隨著投葉量的增加，干茶綠度下降， 這可能與投葉量影響茶坯的透氣性有關(guān)，投葉量多，散氣不暢，濕熱作用更嚴(yán)重，葉綠素的脫鎂反應(yīng)更為劇烈[24]。 初炒溫度以中高溫綠度更好，復(fù)炒溫度以中低溫最佳。

2.2.2 不同因子對(duì)茶湯綠度的影響

茶湯綠是綠茶重要的三綠之一， 從圖4 可以看出， 二青含水率和投葉量對(duì)茶湯綠度影響不顯著，茶湯綠度受初炒溫度和復(fù)炒溫度的影響顯著，隨著初炒溫度的升高，茶湯綠度上升，同時(shí)復(fù)炒溫度以葉溫65 ℃條件綠度最佳，其原因可能與低溫延長(zhǎng)做形時(shí)間有關(guān)， 使多酚類化合物在濕熱作用下發(fā)生異構(gòu)化和非酶促自動(dòng)氧化， 產(chǎn)生水溶性黃色物質(zhì)，降低茶湯綠度[25]。

圖3 工藝因子對(duì)干茶綠度的影響Fig. 3 Impact of process factors on the greenness of dried tea

圖4 工藝因子對(duì)茶湯綠度的影響Fig. 4 Impact of process factors on the greenness of tea infusion

2.2.3 不同因子對(duì)容重的影響

容重能夠?qū)㈩w粒形綠茶外形緊結(jié)度數(shù)字化，結(jié)果如圖5 所示。 4 個(gè)工藝因子對(duì)容重結(jié)果均有顯著影響。初炒溫度和復(fù)炒溫度均以中低溫較好，溫度過(guò)高，容重顯著下降；另外容重隨著二青程度含水率的升高顯著增加， 其原因可能與溫度影響相同，低溫和高含水率會(huì)延長(zhǎng)做形時(shí)間，從而增加擠壓次數(shù)，促進(jìn)顆粒的緊結(jié)，導(dǎo)致容重的增加。 投葉量直接影響做形擠壓力的大小和茶坯在鍋中的狀態(tài)，隨著投葉量的增加，擠壓力增大，進(jìn)而容重增大，這與袁芳亭等[26]的研究結(jié)果相同。

圖5 工藝因子對(duì)容重的影響Fig. 5 Effect of process factors on bulk density

2.3 工藝因子和評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相關(guān)性分析

工藝因子對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)有重要影響， 從表2 可以看出，容重受工藝的影響極顯著，與二青含水率和投葉量呈正相關(guān)，和做形溫度呈負(fù)相關(guān)，即二青含水率越高、投葉量越多容重越大；而做形溫度相反，溫度越高，容重越低。 茶湯綠度與工藝均呈負(fù)相關(guān)，即二青含水率低、投葉量少和做形溫度低有利于茶湯綠度的發(fā)展，其中初炒溫度與茶湯綠度有負(fù)極顯著相關(guān)。 干茶的綠度與茶湯不同，此結(jié)果說(shuō)明工藝參數(shù)過(guò)高過(guò)低均不利于綜合品質(zhì)的提升。

表2 工藝因子和評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相關(guān)性Table 2 Correlation analysis between process factors and evaluation indexes

2.4 正交試驗(yàn)和極差分析的結(jié)果

試驗(yàn)采用正交試驗(yàn)法，結(jié)果如表3。 在正交試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了極差分析，結(jié)果如表4 所示。從極差分析可以看出， 各品質(zhì)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的最優(yōu)組合參數(shù)不盡相同，容重、干茶綠度、茶湯綠度和感官審評(píng)得分的最優(yōu)參數(shù)組合分別為A1B3C2D2、A2B1C2D1、A2B2C3D2和 A2B2C2D2。 容重在A1條件最佳，隨著二青含水率的降低而逐漸降低，另外干茶和茶湯的綠度在中低含水率條件下提升較多，以A2條件最好，且A2感官審評(píng)得分最高，故二青含水率以A2最優(yōu)，即含水率約40%最優(yōu)。 投葉量在B3時(shí)容重最大，但干茶綠度最低，茶湯綠度不高，綜合審評(píng)得分也是最低，但在B2條件下茶湯綠度最高，感官審評(píng)最優(yōu)，容重和干茶綠度也較好，故投葉量以B2最優(yōu)，即3.5 kg/鍋?zhàn)顑?yōu)。 從初炒溫度極差分析可以看出，隨著溫度的升高，茶湯綠度提高，但干茶綠度和感官審評(píng)得分以中低溫較好，高溫條件下降較多，同時(shí)容重以C2條件最高，故初炒溫度在C2條件下能夠達(dá)到所有指標(biāo)較優(yōu)，即葉溫45 ℃條件最優(yōu)。 復(fù)炒溫度在D2條件下容重、茶湯綠度和感官審評(píng)得分均最高， 故復(fù)炒溫度以D2最優(yōu)，即葉溫55 ℃最優(yōu)。

綜合以上分析， 最優(yōu)組合工藝參數(shù)為A2B2C2D2，即二青至茶坯含水率約40%，做形投葉量3.5 kg/鍋，初炒做形茶坯溫度約45 ℃，炒至茶坯含水率約25%，然后復(fù)炒，復(fù)炒做形茶坯溫度約為55 ℃，這與感官審評(píng)得分最優(yōu)組合工藝參數(shù)相同。

表3 正交設(shè)計(jì)和試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Orthogonal design and experimental results

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果極差分析Table 4 Range analysis of orthogonal test results

2.5 最優(yōu)工藝組合的連續(xù)化加工與傳統(tǒng)加工的比較

為了驗(yàn)證優(yōu)化工藝的最優(yōu)性， 后期開(kāi)展了對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)中將鮮葉原料同樣條件殺青、揉捻后分成了兩份， 然后分別依據(jù)優(yōu)化組合工藝和傳統(tǒng)加工方式開(kāi)展試驗(yàn)。

連續(xù)化加工能夠縮短加工時(shí)間、 提高加工效率，在品質(zhì)上能夠使毛茶干茶綠度得到提高、茶湯色澤更好，綜合品質(zhì)得到提高[27]。 從圖6 可以看出，與傳統(tǒng)加工相比較，連續(xù)化加工茶湯綠度顯著提升，干茶綠度極顯著提升，容重沒(méi)有顯著差異。在品質(zhì)成分方面， 連續(xù)化加工茶多酚和氨基酸含量更高，這可能與加工時(shí)間有關(guān)[28]，連續(xù)化加工有利于品質(zhì)成分的保留。

傳統(tǒng)加工往往做形時(shí)間長(zhǎng)，耗費(fèi)人力多，加工效率低。 研究在理化成分對(duì)比的基礎(chǔ)上進(jìn)行了感官審評(píng)和加工效率對(duì)比， 以分析優(yōu)化連續(xù)化工藝的可行性。 從表5 可以看出，傳統(tǒng)工藝干茶黃綠、葉底黃綠、滋味濃厚，連續(xù)化生產(chǎn)加工茶樣香氣更持久、滋味更醇厚，感官審評(píng)得分高達(dá)93.9 分。 在效益方面，以每日工作8 h，連續(xù)化加工日生產(chǎn)量可達(dá)600 kg 計(jì)算，用工人數(shù)僅需2 人，用工人數(shù)減少了75%，同時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低；另外做形時(shí)間較傳統(tǒng)加工縮減了一半，日生產(chǎn)量提升了1 倍，生產(chǎn)效率提升35%，有利于加工成本的降低。因此連續(xù)化加工工藝切實(shí)可行，能夠提高品質(zhì)，擴(kuò)大產(chǎn)能，降低生產(chǎn)成本，具有一定先進(jìn)性。

圖6 連續(xù)化與傳統(tǒng)加工外形和內(nèi)質(zhì)品質(zhì)比較結(jié)果Fig. 6 Comparison of continuous processing and conventional processing on the appearance and infusion of tea

表5 連續(xù)化與傳統(tǒng)工藝感官審評(píng)和加工效率比較結(jié)果Table 5 Comparison of continuous process and traditional process on sensory quality and efficiency

3 討論

在顆粒形綠茶加工過(guò)程中， 二青和做形工序?qū)ι珴善焚|(zhì)影響顯著， 較鮮葉綠度分別下降了64.57%和18.61%，達(dá)到了極顯著性水平和顯著性水平。從單因素試驗(yàn)可以看出，初炒溫度和復(fù)炒溫度對(duì)茶湯綠度有顯著性影響，并且呈負(fù)相關(guān)性，二青含水率和投葉量對(duì)茶湯綠度無(wú)顯著性差異；四因子對(duì)干茶綠度和容重均產(chǎn)生顯著性影響， 其中二青含水率和投葉量對(duì)容重有極顯著性正相關(guān)，初炒溫度和復(fù)炒溫度對(duì)容重有極顯著性負(fù)相關(guān)。

正交試驗(yàn)綜合分析比較， 最終確定連續(xù)化加工關(guān)鍵工藝參數(shù)為：二青含水率為40%，投葉量為3.5 kg/鍋，初炒葉溫約 45 ℃，復(fù)炒葉溫約 55 ℃，在此條件下能夠達(dá)到外形緊結(jié)、 色澤綠潤(rùn)的優(yōu)質(zhì)顆粒形綠茶品質(zhì)要求。

從連續(xù)化工藝加工和傳統(tǒng)工藝加工對(duì)比試驗(yàn)可以看出， 連續(xù)化加工能夠在基本保持傳統(tǒng)外形緊結(jié)度的情況下，提升干茶和茶湯綠度，保留茶多酚和氨基酸品質(zhì)成分含量，并使香氣更好，滋味更醇，感官審評(píng)得分達(dá)到更高。同時(shí)連續(xù)化加工能夠?qū)⒆鲂螘r(shí)間縮短50%，用工人數(shù)減少75%，加工效率提升35%，日產(chǎn)量提升1 倍，能夠?qū)崿F(xiàn)增產(chǎn)提質(zhì)降耗，為連續(xù)化生產(chǎn)提供理論支撐。