乌龙茶振动做青气流和摊叶厚度对青叶做青物理特性的影响

郝志龙, 林宏政, 金心怡, 江丽萍, 黄毅彪, 陈寿松

(1.福建农林大学园艺学院，福建 福州 350002；2.福建农林大学茶叶研究所，福建 福州 350002；3.武夷学院茶学与生物系，福建 武夷山 354300)

乌龙茶振动做青气流和摊叶厚度对青叶做青物理特性的影响

郝志龙1,2, 林宏政1, 金心怡1,2, 江丽萍1, 黄毅彪3, 陈寿松1

(1.福建农林大学园艺学院，福建 福州 350002；2.福建农林大学茶叶研究所，福建 福州 350002；3.武夷学院茶学与生物系，福建 武夷山 354300)

为研究振动做青对闽南乌龙茶青叶做青物理特性的影响，分析了不同气流输送方式的环境条件、不同气流输送方式和不同摊叶厚度对青叶叶温、水分和细胞破损率的影响，优化了气流输送方式和摊叶厚度参数，并与传统做青和空调做青进行了比较.结果表明：振青、晾青均输送0.64 m·s-1微风气流，摊叶厚度为50 mm时，振动做青叶层空气的温度22.07 ℃、相对湿度66.61%、CO2含量362.50 μL·L-1，做青叶的叶温20.44 ℃，能为闽南乌龙茶振动做青提供适宜的叶层环境条件；振动做青叶的失水量和失水速率显著高于传统做青，细胞破损率及其均匀性显著高于空调做青.

物理特性; 做青叶; 气流输送方式; 摊叶厚度; 振动做青

做青是形成乌龙茶香高味浓品质的关键工序，包括摇青与晾青反复交替的过程，在摇青的刺激作用下，随着晾青中“走水”的物质运送作用，对做青叶的水分散失、细胞破损及生化品质等影响显著[1-2].不同做青方式具有不同的技术特点和做青品质，目前在乌龙茶的生产上有摇晾分置式做青和摇晾一体式做青两种方式[3].摇晾分置式做青适用于闽南乌龙茶、台湾乌龙茶和广东乌龙茶的做青工艺，采取滚筒摇青和晾青架晾青，包括滚筒摇青、自然环境晾青的传统做青和滚筒摇青、空调做青间晾青的空调做青两种形式，摇青和晾青工序在时间和空间上隔开，工艺精细，灵活性和适应性较强，但所占空间大，机械化程度较低，人工搬运茶青的劳动强度大，空调做青能耗高.摇晾一体式做青包括综合做青机做青和振动做青两种形式.综合做青机做青适用于闽北乌龙茶的做青工艺，摇青和晾青工序在时间上隔开，但空间不隔开，即在滚筒内完成摇青和晾青工艺，机械化程度高，占地面积小，便于局部调控环境，但青叶的通风性较差；振动做青是闽南乌龙茶做青的新方法，利用高频振动源驱使振青筐内的青叶作“轻、快、匀”的摩擦碰撞，使叶缘细胞适度损伤，在可控环境下促使青叶“走水”，比空调做青节省劳力 50%，节省能耗 50%[4-5].黄毅彪等[6]研究了振动摇青时间、频率对乌龙茶做青过程中生理生化变化及毛茶品质的影响，结果表明，叶温、呼吸作用和相对电导率随振动时间的加长、振动频率的加快而提高，而水浸出物总量、茶多酚含量和儿茶素总量随着振动强度的增大而减少，振动摇青使氨基酸总量上升.有关做青对乌龙茶化学品质影响的研究，即对做青品质内在表现的研究较多[7-8]，而对青叶做青物理特性的研究尚不多见.做青叶叶温、水分和细胞破损率等一系列做青物理特性的变化，是做青品质的外在表现，掌握乌龙茶做青技术的关键 “看青做青”就是观察做青叶的物理特性，即观察做青品质的外在表现，从而决定做青技术的具体实施，它们除了受做青工艺的影响外，还与做青环境密切相关.温度是乌龙茶做青中理化性质变化的能量来源，影响做青叶内部的生化反应和水分蒸发.研究表明，做青叶在15 ℃以下时酶促作用停止，15～20 ℃时化学反应很慢，一般认为做青环境适宜的温度为20～24 ℃[9-14].做青环境湿度主要影响青叶的水分散失，进而通过热量影响青叶生化反应速度[3].张方舟等[15]、魏新林等[16]研究表明：高湿(90%)、低湿(70%)条件下做青，茶叶芳香物质种类少，精油总量低；中湿(80%)条件下做青，茶叶芳香物质种类多，精油总量高.湿度太高，使“走水”无法进行，容易引起茶叶腐败变质；湿度太低，青叶水分散失速度太快，内含物质转化不充分，一般认为乌龙茶做青环境适宜的相对湿度为60%～80%[17].另有研究表明，在0.5～1 m·s-1的微风条件下，叶面边界层阻力厚度显著降低，有利于CO2、水汽分子和呼吸热的散失[18-19].研究表明，恒温、恒风的做青环境有利于提高青叶的失水速率和呼吸速率，乌龙茶品质最佳[9,20-22].乌龙茶做青过程需要一定的气流速度，以降低青叶叶面边界层的厚度和阻力，利于青叶的有氧呼吸和水热散失，改善空气质量，保证青叶走水均匀，提高毛茶品质.乌龙茶传统做青在没有采用特殊通风设备的做青间内，只能采取薄摊叶晾青或摊叶互不重叠的办法，摊叶量不超过0.5 kg·m-2，以保证每片青叶表层的气流速度[23].为此，本试验在一定的环境条件下，以做青叶叶温、失水量、失水速率和细胞破损率为指标，研究乌龙茶振动做青的适宜气流和摊叶厚度，达到提高乌龙茶做青品质、提高工效、节省成本等目的，旨在为提高乌龙茶做青技术提供参考.

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原料 本试验选择闽南乌龙茶的主要品种铁观音为原料，鲜叶采摘标准为中开面至大开面3～4叶.

1.1.2 设备仪器 振动做青设备由福建农林大学与安溪韵和机械公司联合研制，总功率3.1 kW，振频3.3～6.6 Hz，振幅40 mm；6CY-90型滚筒摇青机由安溪韵和机械公司生产，功率0.75 kW，无极调速；空调做青间20 m2，配备3 kW格力空调、竹质晾青筛(1 m2·筛-1)、镀锌钢材质晾青架(20层·架-1)；DT-8812型红外线测温仪由郑州南北仪器公司提供，200 ℃以内的精度为0.1 ℃；CENTER310型数位空气温湿度仪由台湾群特仪器公司提供，0～100%相对湿度的分辨率为0.1%，-20～60 ℃的分辨率为0.1 ℃；TESTO 405-V1数字式微风仪由德图公司提供，0～10 m·s-1的分辨率为0.01 m·s-1，测量精度分别为±(0.1 m·s-1+5%测量值)(0～2 m·s-1)、±(0.3 m·s-1+5%测量值)(其余量程)；GMW22D型CO2气体分析仪由维萨拉公司提供，0～2 000 μL·L-1的精度<±1%(满量程)+1.5%(读数)； GLANZ-UP700型微波炉由格兰仕公司生产，额定输出功率700 W；此外还有6CH-35型电热烘干箱(精度为±0.5 ℃)、电子天平(精度分别为0.000 1、0.01、0.1 g)、9宫格板等.

1.2 试样处理

以相同采摘标准的铁观音鲜叶为试验材料，按乌龙茶萎凋标准统一进行萎凋后，再按不同的做青工艺做青，测定做青叶的物理特性，重复3次取平均值.乌龙茶做青工艺流程见图1.

图1 乌龙茶做青工艺流程

1.3 试验设计

在前期试验的基础上结合文献[4,18-19,24]的方法，选取振动做青气流输送方式和摊叶厚度2个因素，每个因素3或4个水平进行单因素试验及方差分析[25]，各因素、水平设置如表1所示.参考传统晾青工艺，振动做青摊叶厚度取30 mm，分析不同气流输送方式对做青环境和做青叶物理特性的影响，以筛选出最佳的气流输送方式；然后在最佳的气流输送方式下，分析不同摊叶厚度对做青叶物理特性的影响，以筛选出最佳的摊叶厚度.采用最佳工艺参数的振动做青与适用于闽南乌龙茶做青的传统做青、空调做青进行对比试验，验证振动做青技术的适用性和先进性，从而为乌龙茶做青工艺提供新的技术参考.

表1 振动做青工艺参数的因素、水平1)

1)摊叶厚度30、50 mm为薄摊叶，70、90 mm为厚摊叶.

1.4 指标测定

影响乌龙茶做青外在品质的因素较多，本试验重点分析了叶温、失水量、失水速率和细胞破损率等“看青做青”的关键物理特性.细胞破损是青叶红变的实质，而青叶红变是做青中判断摇青强度和青叶发酵程度的重要指标.因此，本试验对不同做青方式的环境参数及细胞破损率等做青叶物理特性进行对比分析，以更加全面地了解振动做青技术.

振青筐测定点 晾青筛测定点

1.4.1 做青叶层的环境参数 做青叶一、二晾每隔45 min测定一次，三晾每隔2 h测定一次.振动做青以第2、5和8层振青筐(共10层)为测定对象，测定点如图2所示.将温湿度仪和CO2测定仪探头置于青叶层上方10 mm处，待显示数据稳定后读取，每点重复3次，取平均值.传统做青和空调做青以晾青架上第4、10和16层晾青筛(共20层)为测定对象，测定点如图2所示，测定方法与振动做青的相同.

1.4.2 做青过程中的叶温 测定方法与青叶层环境温、湿度的测定方法相同，以做青叶为测定对象，测定点如图2所示.以一个叶片为具体测定对象.测定时，红外线测温仪距被测对象300 mm，待显示数据稳定后读取，每点重复3次，取平均值.

1.4.3 做青过程中的青叶含水率 做青各阶段每层随机取样混匀，采用120 ℃快速法[26]测定.失水量指含水率下降的百分数，以萎凋叶含水率为起点计算.失水速率(g·kg-1·h-1)指1 kg在制茶叶1 h散失水分的量(g).

1.4.4 做青叶的细胞破损率 采用9宫格法[26]测定.每个处理随机取样混匀，再从混匀样中取做青叶茶梢10个，分别测定第2叶的细胞破损率，取平均值.

1.5 做青工艺的选取

结合前期的研究结果并结合文献[13-17，24]的方法，根据“看青做青”的技术要求，设置不同做青方式的工艺参数.

1.5.1 振动做青 在振动做青机内完成振青和晾青，设置振青频率300 r·min-1，环境参数设置为：温度22～24 ℃，相对湿度65%～75%，每批做青鲜叶量54 kg，3次振青时间依次为1、2.5和7 min，3次晾青时间依次为75、135和915 min.

1.5.2 传统做青 采用滚筒摇青，设置滚筒摇青的转速为22 r·min-1；采用晾青架晾青，环境为自然环境，每批做青鲜叶量54 kg.3次摇青时间依次为1、2.5和10 min，3次晾青时间依次为120、150和1 320 min.

1.5.3 空调做青 采用滚筒摇青，设置滚筒摇青的转速为22 r·min-1；采用晾青架晾青，环境为空调间，环境参数设置为：温度20～22 ℃，相对湿度65%～75%，每批做青鲜叶量54 kg.3次摇青时间依次为1、2.5和10 min，3次晾青时间依次为90、150和1 170 min.

2 结果与分析

2.1 振动做青适宜工艺参数的确定

2.1.1 气流输送方式的确定 本试验的摊叶厚度参考传统晾青选取30 mm，不同气流输送方式下振动做青叶层的环境参数及做青叶的物理特性如表2所示，因为气流对做青叶细胞破损没有直接影响，因此未对其进行分析.由表2可见，不同气流输送方式对振动做青环境参数的影响差异显著.摊叶厚度相同时，A1青叶层空气的温度显著低于A2和A3，且A2与A3的差异不显著；A1、A2和A3青叶层空气的相对湿度均在60%左右，差异不显著；A1青叶层空气的CO2含量显著低于A2，与A3的差异不显著；A1做青叶的叶温显著低于A2和A3，且A2与A3的差异不显著；A1做青叶的失水量和失水速率最大，显著高于A2和A3，且A2与A3的差异不显著.表明振动做青过程中，输送0.64 m·s-1的微风(0.50～1.00 m·s-1)，能显著降低青叶层空气的温度和CO2含量，并及时排出青叶散发的水汽，降低环境湿度，能有效降低做青叶的叶温，提高做青叶的失水量和失水速率.

表2 振动做青下不同气流输送方式对做青叶物理特性的影响1)

1)数据为平均值±标准误；同列数据后附不同字母者表示差异显著(P<0.05)，附相同字母者表示差异不显著(P>0.05).

根据乌龙茶做青工艺和本试验要求，振动做青叶层空气的温度及做青叶的叶温在20 ℃以上时以低为好，有利于控制乌龙茶做青发酵的进程；青叶层空气的相对湿度在60%以上时以低为好，有利于做青“走水”的顺利进行；做青叶的失水量和失水速率以高为好，能有效促进做青叶的“走水”.因此，综合分析不同气流输送方式对做青环境参数和做青叶物理特性影响，气流速度在0.50～1.00 m·s-1的微风条件下，叶面边界层的阻力和厚度显著降低，有利于CO2、水汽分子和呼吸热的逸出[7-8,27-28]，A1最适合乌龙茶振动做青.

2.1.2 摊叶厚度的确定 在最适宜的气流输送方式(A1)下，不同摊叶厚度对振动做青叶物理特性的影响如表3所示，因为摊叶厚度对做青环境的影响较小，因此未对其进行分析.由表3可见，振动做青的摊叶厚度对做青叶的叶温、失水量、失水速率和细胞破损率等物理特性的影响显著.在A1条件下，振动做青叶的叶温随着摊叶厚度的增大而升高，B1和B2做青叶的叶温显著低于B3和B4，B1与B2的差异不显著，B3与B4的差异显著；做青叶的失水量与摊叶厚度成反比，B1和B2的失水量显著高于B3和B4，且B1与B2的差异显著，B3与B4的差异不显著，表明可以通过调节摊叶厚度控制做青叶的“走水”量；B1和B2做青叶的失水速率显著高于B3和B4，但B1与B2的差异显著，B3与B4的差异不显著，表明70 mm及以下的摊叶厚度可通过调节摊叶厚度调控做青叶“走水”的快慢.

表3 振动做青下不同摊叶厚度对做青叶物理特性的影响1)

1)数据为平均值±标准误；同列数据后附不同字母者表示差异显著(P<0.05)，附相同字母者表示差异不显著(P>0.05).

乌龙茶做青叶的细胞破损率是摇青和发酵程度的一个重要外观指标，在叶相变化上体现为做青叶红变的多少，传统乌龙茶做青有“三红七绿”之说，这其中的“三红”就是指细胞破损的程度；另外，做青叶细胞损伤的均匀程度也会影响乌龙茶品质，其实质是摇青的均匀性.在振青频率和时间相同时，影响做青叶细胞破损率及其均匀性(变异系数)的主要因素是摊叶厚度.表3显示，B1和B2做青叶的细胞破损率显著高于B3和B4，B1与B2的差异不显著，B1的细胞破损率最高(8.24%)，B2次之，B4最小，且B3与B4的差异不显著，表明摊叶厚度越大，细胞破损率越低.当振动频率一定时，摊叶厚度增大，青叶间的相互阻力增大，青叶无法被完全抛起，没有足够相互碰撞摩擦的动能，不能较好地翻转，而是以整体形式上下运动，减少了青叶间相互摩擦和碰撞的机会，使细胞破损率降低.从表3还可以看出，振动做青叶细胞破损率的变异系数随着摊叶厚度的增大而提高，以B1和B2最小(分别为31.74%和37.48%)，B4最大(50.08%).表明当振动频率一定时，振动做青的摊叶厚度越大，青叶细胞破损均匀性越差.当摊叶厚度增大时，青叶以整体形式上下运动，不能较好地翻转，减少了青叶间的相互摩擦和碰撞，贴近振青筐底面的青叶与筐底碰撞和摩擦较多，上部青叶摩擦较少，故做青叶细胞破损的均匀性降低，细胞破损率的变异系数增大.当摊叶厚度较薄时，青叶被彻底抛出，青叶间能相互碰撞、翻转和摩擦，受到的刺激作用相对均匀，且刺激效应更强[24].

在茶叶加工的过程中，在制叶的失水量反映其散失水分的多少，是各工艺适度的指标之一，生产上常以失水量来判断工艺是否达到要求，乌龙茶做青过程中青叶的失水量更是做青工艺判断的重要指标之一.乌龙茶做青过程中青叶的失水速率直接体现做青过程青叶“走水”的快慢.做青过程中青叶“走水”过快，短时间内失水量过大，作为生理生化反应重要介质的水分过早散失，青叶内部生化反应不充分，不利于内含物的转化和积累；而走水过慢则需要延长做青时间，容易引起青叶内含物过度转化，滋味淡薄，甚至产生对品质不利的腐败气味，尤其在湿度较高的春季，乌龙茶做青“走水”过慢，一直是春茶做青的难点问题.综合分析做青叶的物理特性，失水量和失水速率不宜过高，而薄摊叶间其他物理特性的差异不显著.结合考虑实际生产，以摊叶厚度50 mm最适宜乌龙茶振动做青，其做青叶的叶温较低，失水量和失水速率较高，细胞破损率较大(7.10%)，能满足清香型乌龙茶做青叶细胞破损率为10%左右的工艺要求[24]，且细胞破损均匀性较好(变异系数较小，为37.48%).虽然摊叶厚度越厚生产效率越高，但做青品质会下降.本试验选取的50 mm摊叶厚度与传统做青摊叶厚度(10～20 mm)相比，效率相对更高.

2.2 不同做青方式下做青叶物理特性的比较

以目前生产上常用的传统做青和空调做青为对照，与A1、B2条件下的振动做青做对比，研究不用做青方式对做青叶物理特性的影响.结果(表4)显示：振动做青叶层空气的温度略低于传统做青，与空调做青接近，与传统做青、空调做青的差异不显著；青叶层空气的湿度与空调做青接近，均在65%左右，显著低于传统做青；青叶层空气的CO2含量显著低于传统做青和空调做青；做青叶的叶温显著低于传统做青，显著高于空调做青.根据闽南乌龙茶的做青工艺要求[24]，振动做青能提供更适宜的青叶层环境条件及做青叶的叶温，为乌龙茶做青提供了良好的环境条件，从而保证了优异的做青品质.

表4 不同做青方式对做青叶物理特性的影响1)

1)数据为平均值±标准误；同列数据后附不同字母者表示差异显著(P<0.05)，附相同字母者表示差异不显著(P>0.05).

振动做青叶的失水量、失水速率与空调做青的差异不显著，显著高于传统做青，而传统做青由于在自然环境下晾青，其失水量和失水速率过低，严重阻碍了乌龙茶做青“走水”的进行.振动做青叶的细胞破损率显著高于空调做青，与传统做青的差异不显著，做青叶细胞破损均匀性的大小为：振动做青>传统做青>空调做青，这可能与空调做青的环境温度过低有关.环境温度过低时，做青叶的氧化反应偏慢，导致细胞破损率偏低，欠均匀，从而使发酵偏轻，因此出现空调做青的乌龙茶品质表现为清鲜的特点.另外，振青时青叶起落幅度较滚筒摇青小，受力时间短且次数多，没有像滚筒摇青的大幅度抛落运动，减少了青叶与筒壁之间高强度的摩擦和碰撞机率，青叶受力相对较均匀.可见，振动做青在做青叶“走水”、细胞破损率及其均匀性上克服了传统做青和空调做青的不足，为优异的做青品质提供了保障.

3 结论

(1)由单因素试验及方差分析结果可知，振动做青气流输送方式对做青环境、做青叶失水量和失水速率的影响显著，摊叶厚度对做青叶叶温、水分和细胞破损率的影响显著.通过对做青叶物理特性的综合分析，并结合乌龙茶做青的技术要求，得出乌龙茶振动做青最适宜的工艺参数为：振青、晾青均输送0.64 m·s-1微风，摊叶厚度50 mm，能兼顾做青品质与效率.

(2)对振动做青环境参数、做青叶物理特性的分析显示，振动做青叶层空气的温、湿度和CO2含量显著低于传统做青，做青叶的叶温高于空调做青，失水量和失水速率显著高于传统做青，细胞破损率及其均匀性显著高于传统做青和空调做青.振动做青能提供更适宜的闽南乌龙茶青叶层环境条件和做青叶的叶温，其做青叶“走水”、细胞破损率及其均匀性克服了传统做青和空调做青的不足，为优异的做青品质提供了保障，具有较好的推广应用前景.

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(责任编辑:施晓棠)

Effects of airflow and spreading thickness of tealeaf on physical characteristics of Oolong tea during vibrating fine manipulation

HAO Zhilong1,2, LIN Hongzheng1, JIN Xinyi1,2, JIANG Liping1, HUANG Yibiao1, CHEN Shousong1

(1.College of Horticulture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China; 2.Tea Research Institute, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China; 3.Tea Science and Biology Department, Wuyi University, Wuyishan, Fujian 354300, China)

To investigate the effect of vibrating fine manipulation on physical characteristics of Oolong tea, different manipulation conditions, airflow modes, and tealeaf spreading thickness were applied to fresh Oolong tealeaves for optimum aroma and taste. Data on tealeaf temperature, moisture content, cell disruption rate were recorded. And traditional fine manipulation and fine manipulation in air-conditioned room were compared. The results showed that the optimum condition was to blow air at 0.64 m·s-1for both vibrating and cooling at 22.07 ℃ and 66.61% relative humidity. Other parameters including leaf teaperature being 20.44 ℃ , CO2volume fraction being 362.50 μL·L-1, and tealeaf spreaded at the thickness of 50 mm would attributed to optimum flavor. Moreover, water loss and dehydration rate were significantly higher from vibrating fine manipulation than tranditional fine manipulation. And cell disruption rate and homogeneity of tealeaf were better in vibrating fine manipulation than in air-conditioned room.

physical characteristics; fine manipulation tea leaf; airflow mode; thickness of spread tea leaves; vibrating fine manipulation

2016-06-12

2016-11-23

国家“十二五”科技支撑计划项目(2014BAD06B06)；福建省“2011协同创新中心”(培育)专项(2013-51)；福建省教育厅资助项目(JB14013)；福建农林大学园艺学院青年学术骨干培养基金资助项目(61201400722).

郝志龙(1980-)，男，副教授，博士研究生.研究方向：茶叶加工工程与机械.Email:haozhilong@126.com.通讯作者金心怡(1957-)，女，教授，博士生导师.研究方向：茶叶加工与机械.Email:jxy427@tom.com.

S571.1

A

1671-5470(2017)02-0147-07

10.13323/j.cnki.j.fafu(nat.sci.).2017.02.005