模糊數(shù)學(xué)法優(yōu)化綠茶殺青工藝及品質(zhì)分析

朱新鵬，李冬花，吳 沖，安江珊

（1.安康學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生物科技學(xué)院，陜西 安康 725000；2.安康市富硒食品技術(shù)研發(fā)中心，陜西 安康 725000；3.陜西省茶葉省市共建重點實驗室，陜西 安康 725000）

殺青是綠茶加工的關(guān)鍵工序，通過高溫殺青不僅使茶樹鮮葉中酶活性迅速鈍化，而且能使內(nèi)含物質(zhì)也轉(zhuǎn)化為形成綠茶特有品質(zhì)的基礎(chǔ)［1］。目前，生產(chǎn)上常用的綠茶殺青方式有鍋炒殺青、熱風(fēng)殺青、微波殺青、蒸汽殺青、滾筒殺青等［2］。不同殺青方式對綠茶品質(zhì)的影響不同，采用單一殺青方式較難達到茶葉品質(zhì)優(yōu)良的目的，組合式殺青為今后優(yōu)質(zhì)綠茶的開發(fā)提供了更多的可能性［2-5］。

綠茶微波殺青主要是利用茶葉中水分子在微波電場中被極化，使其由于電場方向的交替變化而以高速改變方向產(chǎn)生擺振，產(chǎn)生摩擦熱，使鮮葉在微波中被整體加熱，迅速破壞鮮葉中酶的活性，阻止多酚類酶促氧化，同時蒸發(fā)部分水分，促進內(nèi)含物轉(zhuǎn)化，形成綠茶色、香、味的品質(zhì)［6，7］。雖然微波殺青具有茶葉升溫快、殺青時間短、受熱均勻等優(yōu)點，但存在茶葉香氣、滋味不足等缺點［4，8］。微波在綠茶殺青中應(yīng)用方法主要有微波殺青、微波-熱風(fēng)聯(lián)合殺青、滾筒-微波聯(lián)合殺青和微波-滾筒聯(lián)合殺青等，這些微波殺青工藝對綠茶品質(zhì)有不同反應(yīng)，可能是多種因素影響的結(jié)果，如茶葉品種、鮮葉的特性、微波殺青條件（功率、時間）、殺青工序和工藝優(yōu)化的考察指標等［9］。鍋炒殺青是一種傳統(tǒng)的殺青方式，升溫迅速，殺青葉色澤翠綠，所制成茶香高味醇，但存在因鮮葉升溫過快，殺青時技術(shù)參數(shù)掌握難度較大，易產(chǎn)生殺青不勻、紅梗紅葉、焦邊爆點、煙焦味等缺點［10］。

目前，評價茶葉品質(zhì)主要通過感官審評方法，但感官評價方法中許多數(shù)據(jù)具有一定的主觀性和模糊性，使評價結(jié)果具有不確定性、不穩(wěn)定性和局限性［11，12］。應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)的模糊關(guān)系對感官品質(zhì)進行綜合評判，能夠建立一個反映其本質(zhì)特征和動態(tài)的理論化評價模式，在很大程度上消除了主觀因素的影響，從而得到較科學(xué)、客觀的評價結(jié)果［13，14］。本研究以紫陽群體種茶樹鮮葉為試驗材料，采用微波與鍋炒相結(jié)合的殺青方式，使二者優(yōu)點得以發(fā)揮，以模糊數(shù)學(xué)綜合評價為指標，結(jié)合正交試驗優(yōu)化綠茶加工工藝，并進行了茶樣品質(zhì)分析驗證，以期為綠茶加工技術(shù)優(yōu)化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

以紫陽群體種為試驗材料，統(tǒng)一采摘標準為1芽2葉，采自陜西省安康市紫陽縣蒿坪鎮(zhèn)豐和富硒茶葉有限公司茶葉基地，采摘時間為4月下旬。

酒石酸鉀鈉、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、堿式乙酸鉛、水合茚三酮、硫酸亞鐵、濃硫酸、濃鹽酸、氯化亞錫，均為分析純；茶氨酸、咖啡堿，純度≥98.73%。

1.2 儀器與設(shè)備

6CDG-56型茶葉電炒鍋，福建佳友茶葉機械智能科技股份有限公司；M1-L213C智能微波爐，廣東格蘭仕微波生活電器制造有限公司；UV-1800PC型紫外可見分光光度計，上海菁華科技儀器有限公司；101-3A型電熱鼓風(fēng)干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司；ALC-210.4型電子分析天平，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋，國華電器有限公司；SHZ-D（Ⅲ）型循環(huán)水真空泵，上海邦西科技有限公司；CD-aPF1L-I-40L型實驗室高端超純水制造系統(tǒng)，成都越純科技有限公司。

1.3 茶樣制備

按照標準采摘茶樹鮮葉，相同條件下攤放6 h，經(jīng)不同殺青工藝后，根據(jù)“輕—重—輕”原則手工揉捻30 min，再用90～100℃的電炒鍋炒至含水量降至25%～30%，攤晾回潮30 min，最后用70～80℃的電炒鍋將茶葉翻炒至足干，即為綠茶茶樣。每個處理均重復(fù)3次。

1.4 正交試驗設(shè)計

采用模糊數(shù)學(xué)綜合評價得分為指標，以投葉量、微波處理時間、微波功率為考察因素，采用L9（33）進行殺青工藝的正交試驗。正交試驗因素與水平見表1。

表1 正交試驗因素與水平

1.5 不同殺青工藝對比試驗

參考已有微波殺青研究［15-19］，采用先微波殺青一定時間，后鼓風(fēng)冷卻，再用電炒鍋繼續(xù)殺青至適度，制成綠茶，對比分析綠茶主要內(nèi)含成分并進行感官審評。具體條件如下：

投葉量150 g，直接電炒鍋殺青至適度，茶樣編號為1，為對照處理；②投葉量50 g，微波功率420 W處理90 s，再電炒鍋殺青至適度，茶樣編號為2；③投葉量40 g，微波功率630 W處理120 s，再電炒鍋殺青至適度，茶樣編號為3；④投葉量40 g，微波功率700 W處理180 s，再電炒鍋殺青至適度，茶樣編號為4；⑤投葉量40 g，微波功率700 W處理150 s，再電炒鍋殺青至適度，茶樣編號為5；⑥投葉量350 g，微波功率700 W處理100 s，再電炒鍋殺青至適度，茶樣編號為6；⑦投葉量120 g，微波功率560 W處理90 s，再電炒鍋殺青至適度，茶樣編號為7。

1.6 模糊數(shù)學(xué)綜合評價方法的建立

1.6.1 感官評價方法 10名經(jīng)培訓(xùn)的專業(yè)評茶員對湯色、香氣、滋味、葉底4個因素進行綠茶感官評價。要求評茶員評定前12 h不吸煙、不飲酒，不吃刺激性食物，評定過程中禁止交談［20］。感官評價標準見表2。

表2 感官評價標準

1.6.2 模糊數(shù)學(xué)模型的建立 以湯色、香氣、滋味和葉底為因素集，以優(yōu)、良、中、差為評語集，即為：

根據(jù)湯色、香氣、滋味和葉底在綠茶感官審評中的作用，確定各感官指標的權(quán)重為湯色0.15、香氣0.35、滋味0.35和葉底0.15，總和為1，即：權(quán)重集X=｛a1，a2，a3，a4｝=｛0.15，0.35，0.35，0.15｝

感官指標綜合評判集Y=X·R，其中X為權(quán)重集，R為模糊矩陣。

1.6.3 綠茶感官審評 按GB/T 23776—2018《茶葉感官審評方法》對茶樣外形、湯色、香氣、滋味、葉底5個項目進行感官審評。

1.7 綠茶內(nèi)含成分的測定

咖啡堿測定按照GB/T 8312—2013中紫外分光光度法測定；氨基酸測定按照GB/T 8314—2013方法測定；茶多酚測定按照GB/T 8313—2008方法測定；水浸出物測定按照GB/T 8305—2013方法測定。

1.8 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS17.0進行試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交試驗?zāi)：龜?shù)學(xué)綜合評價

10名評茶員對正交試驗各處理得到的茶樣按表2標準逐一進行評價，對應(yīng)的各等級票數(shù)分布情況見表3。

表3 正交試驗感官評價票數(shù)

由表3可以看出，10名評茶員的評價結(jié)果并不一致，建立模糊矩陣。將得票數(shù)除以總評茶員數(shù)即為該等級的比率，結(jié)合各處理的4個因素評價結(jié)果，可得到模糊矩陣Rj，其中j為處理號。各處理的模糊矩陣如下所示：

對矩陣進行模糊變換，得到綜合評判集Y如下所示：

然后將評價結(jié)果的等級優(yōu)、良、中、差依次賦予分值90、80、70、60分。將模糊變換后綜合評判結(jié)果的各個量，分別乘以相應(yīng)的分值，并進行加和，可得出每個處理的最后總得分［21］。正交試驗的綜合評價結(jié)果見表4。由表4可知，各因素對綠茶的綜合感官評定得分影響大小順序為A＞C＞B，即投葉量影響最大，其次為殺青微波功率，微波處理時間的影響較小。最優(yōu)工藝條件組合為A2B1C2，即投葉量為120 g，微波處理時間為90 s，微波功率為560 W，是模糊數(shù)學(xué)綜合評價最高得分84.65分。制備的綠茶湯色黃綠清澈明亮，香氣馥郁持久，滋味鮮爽，葉底均勻柔嫩。

表4 正交試驗及綜合評價結(jié)果

2.2 不同殺青工藝對綠茶感官品質(zhì)的影響

采用適當(dāng)?shù)奈⒉ㄌ幚碛欣诟刹柰庑未渚G鮮活，但投葉量過少，微波殺青后失水較多，葉質(zhì)干脆，不利于揉捻作形，茶條松散，緊結(jié)度、潤度均較差；投葉量過多，微波處理后難以殺勻殺透，導(dǎo)致紅梗紅葉，湯色橙黃發(fā)暗，香氣低悶，滋味粗澀。單純采用鍋炒殺青，綠茶栗香明顯，滋味鮮爽，但干茶色澤深綠，碎茶較多，勻整度稍差。在適當(dāng)?shù)奈⒉ㄌ幚砉に囅?，有利于彌補傳統(tǒng)殺青缺陷，改善綠茶品質(zhì)。

由表5可知，茶樣2和茶樣7的干茶外形均高于鍋炒殺青，茶樣7的成品茶外形得分最高為95分，干茶外形翠綠光潤，茶樣2～茶樣5干茶色澤均翠綠明亮，但潤度稍差，其中茶樣3干茶茶條粗松，潤度最差，得分87分。茶樣6干茶外形色澤黃綠夾雜，外形品質(zhì)最差，得分最低，為83分。

表5 不同殺青工藝制備綠茶感官審評結(jié)果

茶樣4和茶樣7的湯色得分最高，為96分；茶樣3、茶樣4湯色嫩綠清澈明亮，得分均高于鍋炒殺青的茶樣1。茶樣6湯色發(fā)黃，得分最低，為85分。茶樣7栗香清高持久，得分最高，為95分。其次為茶樣1得分94。茶樣2～茶樣5均偏向于清香，栗香不明顯，得分分別為90、90、93、90分。茶樣6的香氣最差，得分81分。茶樣1的滋味濃醇鮮爽，但苦澀味重，得分92分，茶樣3、茶樣4、茶樣7綠茶滋味均有所提升，而以茶樣4滋味鮮爽甜醇，得分最高，為96分，其次為茶樣7滋味濃醇鮮爽，且苦澀感低于傳統(tǒng)殺青，得分95分。茶樣2滋味鮮爽，濃醇不足；茶樣5滋味濃醇，但略欠鮮爽，得分分別為90、91分。茶樣6綠茶滋味粗澀，苦而不化，得分最低，為72分。

茶樣1葉底黃綠明亮，但勻整度稍低，得分88。茶樣2、茶樣3、茶樣4、茶樣5、茶樣7分別得分為91、89、96、94、93分。而以茶樣4得分最高，為96分。茶樣6綠茶葉底色澤黃暗、且略帶紅梗紅葉，得分最低，為79分。

從綜合評分來看，以優(yōu)化的殺青工藝所得茶樣7的得分最高，即投葉量120 g，微波功率560 W，處理90 s后，再電炒鍋殺青至適度制備的綠茶感官品質(zhì)最佳。

2.3 不同殺青工藝制備綠茶主要品質(zhì)成分對比分析

不同殺青工藝制備綠茶主要成分測定結(jié)果見表6。微波處理對綠茶中游離氨基酸、咖啡堿、茶多酚和水浸出物含量的影響不同，能顯著增加氨基酸含量，對其他成分的影響不明顯。本研究優(yōu)化工藝所制綠茶的氨基酸含量最高，水浸出物含量較高，而咖啡堿和茶多酚含量與其他殺青方法差異較小，有利于提高茶葉的品質(zhì)。

氨基酸是構(gòu)成綠茶滋味鮮爽的主要物質(zhì)，且對綠茶香氣有積極作用，其含量是評定綠茶品質(zhì)優(yōu)劣的重要因素之一。由表6可知，微波處理綠茶與鍋炒殺青綠茶相比，經(jīng)過微波處理的綠茶中氨基酸含量均極顯著高于（P＜0.01）鍋炒綠茶（茶樣1），說明微波殺青處理能顯著提高氨基酸含量，可能是微波能促進茶葉中蛋白質(zhì)分解的緣故。其中茶樣7，即本研究優(yōu)化工藝所制綠茶的氨基酸含量最高，高于鍋炒殺青34.57%。

咖啡堿在生理上具有刺激中樞神經(jīng)、提神興奮作用，但其是構(gòu)成綠茶苦味的主要來源，咖啡堿含量過高對綠茶品質(zhì)不利。由表6可知，茶樣6咖啡堿含量顯著高于（P＜0.05）茶樣2和茶樣5，其他茶樣之間差異不顯著（P＞0.05）。

表6 不同殺青工藝制備綠茶主要成分測定結(jié)果（單位：%）

茶多酚是構(gòu)成綠茶苦澀滋味的主要來源，適當(dāng)降低綠茶當(dāng)中的茶多酚有利于提升綠茶品質(zhì)。由表6可知，茶樣6的茶多酚極顯著低于（P＜0.01）其他茶樣，而其他茶樣之間差異不顯著（P＞0.05）。

水浸出物含量代表了茶湯濃度，與綠茶滋味濃強、茶湯薄厚呈正相關(guān)，是衡量茶葉品質(zhì)的綜合指標［22］。由表6可知，茶樣2和茶樣7的水浸出物含量極顯著高于（P＜0.01）茶樣3、茶樣4、茶樣5、茶樣6。

3 結(jié)論

利用模糊數(shù)學(xué)法對感官品質(zhì)進行數(shù)據(jù)分析，可以提高評價結(jié)果的準確性和可靠性。本研究以茶鮮葉為原料，通過模糊數(shù)學(xué)綜合評價結(jié)合正交試驗對綠茶殺青工藝進行優(yōu)化，優(yōu)化的工藝條件在投葉量120 g、微波功率560 W、微波處理時間90 s時，所制茶葉具有湯色黃綠清亮，香氣馥郁，滋味鮮爽的特點，品質(zhì)感官審評效果好。通過對不同殺青方式比較，經(jīng)微波殺青處理能顯著提高綠茶氨基酸含量，優(yōu)化工藝所制綠茶比鍋炒殺青的氨基酸含量高34.57%，咖啡堿、茶多酚和水浸出物含量與鍋炒殺青無顯著差異。