微波杀青对茶在制品物理特性影响的初探

滑金杰，袁海波，王近近，江用文，董春旺，邓余良

中国农业科学院茶叶研究所，浙江省茶叶加工工程重点实验室，国家茶产业工程技术研究中心，农业部茶树生物学与资源利用重点实验室，浙江 杭州 310008

微波杀青对茶在制品物理特性影响的初探

滑金杰，袁海波*，王近近，江用文，董春旺，邓余良*

中国农业科学院茶叶研究所，浙江省茶叶加工工程重点实验室，国家茶产业工程技术研究中心，农业部茶树生物学与资源利用重点实验室，浙江 杭州 310008

以一芽一叶的福鼎大白茶鲜叶为原料，设定6个微波杀青的时间梯度（0、30、60、90、120、150 s），按时间点取样，测定在制品的含水率、容重、色差 Lab值、长度、宽度等，研究微波杀青时间对茶在制品物理特性的影响。结果表明，随着微波杀青的进行，在制品的含水率在前 90 s匀速缓慢下降，而后急速下降，容重在微波 30 s后显著下降；茶在制品的平均相对长度差、相对宽度差和面积差呈现先降后升的趋势，在微波60～90 s时相对最小；在制品色差 L值、|a|值、b值随着微波杀青的进行，呈先升后降的趋势，微波前90 s均较鲜叶有显著提升，而后显著下降。相关性分析表明，微波杀青时间和含水率均对L值、|a|值、b值、相对长度差等呈显著影响，总体上看以微波杀青60～90 s最有利于获得较优的外形属性。

微波杀青；茶在制品；物理特性；相对长度差；色差Lab值

微波作为新型热源技术，具有热效高、加热迅速、加热对象受热均匀、耗电量少等优点，广泛应用于茶叶杀青[1-2]、干燥[3-4]等工序，以及茶多酚[5]、茶多糖[6]、茶皂素[7]等茶功能性成分的提取。微波杀青是目前生产上应用较成熟的一种杀青技术，它利用物料本身水分形成蒸汽环境，再加上高频微波的震荡作用，使茶叶内部分子高速碰撞而产生大量的摩擦热量迅速提高物料温度，达到钝化酶活的效果。因具有穿透强、升温快、加热均匀等特点，可快速钝化酶类活性，最大限度地保留叶绿素、茶多酚和儿茶素的含量；同时因加热时热能和水分的扩散方向一致，使得杀青叶色泽绿润，匀齐度好[1,3-4]。现有关于微波杀青的研究主要集中于微波功率、微波时间等工艺参数的优化[8-9]，以及微波杀青对茶鲜叶内含生化成分和感官品质的影响[10-14]。而有关微波杀青对茶鲜叶物理特性的研究相对较少，微波杀青时间对茶鲜叶容重、色差值、叶长宽等物性的影响尚不清晰。茶在制品的色差值直接影响成品茶的外形色泽品质，而容重和叶长宽等物性直接影响在制品的紧结程度，间接影响细胞膜的通透性和生化成分的转化，进而影响内质。基于此，本文系统研究了微波杀青时间对茶在制品含水率、容重、色差Lab值、叶长、叶宽等物理特性的影响，明确其变化规律，筛选出较优的微波杀青时间，为茶叶生产提供理论指导和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

以福鼎大白茶品种茶树鲜叶为原料，嫩度标准一芽一叶初展，于2016年8月15日采摘于杭州茶叶试验场。

仪器及设备有：6CW-6E型微波杀青机，江苏农业机械化研究所；PL202-L电子天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；MA-150C红外水分测定仪，德国赛多利斯公司；CM-600d手持式分光测色仪，柯尼卡美能达（中国）投资有限公司；DHG-9123A型电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；TA-XT plus物性测试仪，超级仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 实验处理及取样方法

鲜叶原料经室内自然摊放（温度 26℃± 2℃，相对湿度70%±5%）1 h后，进行微波杀青工艺处理。微波杀青前，随机选取10片茶鲜叶，测定其相应的长度和宽度，并按顺序置于杀青机。设定微波功率4 kW，设定不同的微波时间梯度（0、30、60、90、120、150 s），到时间点进行取样，其中选取的10片茶鲜叶分别测定微波处理后的长度和宽度；取3 g在制品样用红外水分测定仪测定即时水分，温度设定为130℃，3次重复；取10 g在制品样进行容重测定；剩余的茶样进行色差Lab值测定。

图1 容重测定示意图Fig. 1 The diagrammatic sketch of bulk destiny measurement

1.2.2 容重的测定

文章采用压重法[15]，取 10 g试样叶于圆筒容器中，物性测试仪用4.900 N的力将样品压至C点（图1），读出高度值。容重计算方法如下，5次重复。

γ=M×g/V

式中：M为茶叶质量（kg）、V为茶叶被压至C点所占体积（m3）、g=9.8 N·kg-1。

1.2.3 色差的测定

采用L*a*b*色差系统进行测定，每次取样前用手持式分光测色仪任取 3点测定即时色差，10次重复。其中L值代表明度；a代表红绿色度，＋代表红色程度，－代表绿色程度；b代表黄蓝色度，＋代表黄色程度，－代表蓝色程度。

1.2.4 相对长度差、宽度差和相对面积差的测定

因芽叶个体差异，采用相对差值表示微波杀青时间对茶鲜叶长度、宽度、叶面积等的影响。具体公式如下：

式中：△L1为叶片相对长度差，L1为微波杀青前叶片长度，为叶微波杀青后长度，为 10组重复的相对长度差均值；H代表叶片宽度，S代表叶片面积，0.96为茶鲜叶面积的椭圆修正指数。

1.3 数据处理

采用SAS9.1软件进行实验数据分析，处理间平均值的比较用最小显著差异法（LSD），相关分析采用多个变量间的简单相关分析。

2 结果与分析

2.1 不同微波杀青时间对茶鲜叶含水率和容重的影响

随着微波杀青时间的延长，茶在制品含水率呈逐步下降的趋势（图2），杀青前90 s下降较为缓慢，平均失水率约为每秒0.12%；后60 s含水率下降迅速，由66.49%降至44.88%，平均失水率达每秒0.36%。茶在制品的容重总体呈缓慢下降的趋势，与含水率变化不同，容重在中期明显下降，随后缓慢变化，至末期进一步明显下降，杀青结束时容重仅为 0.75 N·m-3，是鲜叶的52.50%。即微波杀青60～90 s，含水率和容重较稳定，时间过长会导致在制品的容重和含水率过度下降，杀青过度，不利于在制品较优物理特性的形成。采用 Matlab拟合得出茶在制品的含水率（x）与容重（y）呈正显著相关，对应建立一元线性回归方程为：y=0.0184x－0.0865，相关系数达0.82。

2.2 不同微波杀青时间对茶鲜叶Lab值的影响

随着微波杀青时间的延长，茶在制品的色差 L、|a|、b值均呈现“先升后降”的变化趋势，而峰值出现的时间有所不同（图 3）。色差 L值和|a|值均在微波 30 s时达到峰值，分别为49.20和11.29，较鲜叶均提升20%以上，即微波杀青 30 s时茶在制品的亮度和绿度相对最高，在制品亮度和绿度均得到明显提升，随后呈匀速下降的趋势，微波 90 s后加速下降，至微波120 s时低于鲜叶值。色差b值在微波杀青前30 s有明显提升，升至27.37，随后缓慢增加，在微波杀青 90 s时达到峰值，为27.56，微波30 s和90 s的b值无显著差异，而90 s后迅速下降，至微波杀青150 s时，色差L、|a|、b值分别为39.82、5.71、23.03，显著低于鲜叶值，即微波杀青前期茶在制品的黄度有所提升，后期迅速下降。即适宜的微波杀青时间（30～90 s）有利于提高茶鲜叶的润泽度和绿度，微波杀青时间过长（＞90 s）则L、|a|、b值等色泽属性显著降低，不利于优质外观色泽的形成。

2.3 不同微波杀青时间对茶鲜叶相对长度差、相对宽度差、相对面积差等的影响

由图4和图5可以看出，茶在制品的相对长度差、相对高度差、相对面积差等随着微波杀青时间的延长，均呈现“先降后升”的趋势，然而不同性状的谷值出现的时间有所差异，相对长度差在微波杀青60 s时达到谷值，为0.035，相对宽度差和相对面积差在微波杀青90 s时达到谷值，分别为0.037和0.091。微波杀青初期茶在制品因突然高温受热和细胞质骤然失水而导致鲜叶剧烈收缩，中期因叶内细胞质水势降低，液泡水分向细胞质扩散，进而导致叶片较初期有所伸展，然进一步延长微波杀青时间，细胞质和液泡内水分均因受热大量散失，进而叶片长宽剧烈收缩减小。即适当的微波杀青可在蒸发水分的同时对茶在制品进行塑形，形成较优的鲜叶长宽性状，但时间过长相对长度、宽度差和面积差显著增加，即在制品长宽显著收缩，叶形显著变小，外形不佳，至微波杀青150 s，茶在制品的相对长度差、相对高度差、相对面积差分别达0.15、0.11、0.24。总体上看，以微波杀青90 s对形成茶在制品的叶形最有利。

图2 不同微波杀青时间对茶鲜叶含水率和容重的影响Fig. 2 Time course effects of microwave fixation on the water content and bulk destiny of tea fresh leaves

图3 不同微波杀青时间对茶鲜叶Lab值的影响Fig. 3 Time course effects of microwave fixation on the Lab value of tea fresh leaves

图4 不同微波杀青时间对茶鲜叶相对长度差和相对宽度差的影响Fig. 4 Time course effects of microwave fixation on the relative length and width difference of tea fresh leaves

图5 不同微波杀青时间对茶鲜叶相对面积差的影响Fig. 5 Time course effects of microwave fixation on the relative area difference of tea fresh leaves

2.4 微波杀青时间与茶在制品含水率等物理性状的相关性

由表1可以看出，微波杀青时间与茶在制品容重和色差L值呈显著负相关，与含水率和色差a值呈极显著负相关，与相对长度差呈显著正相关，即微波杀青时间对茶在制品物理特性影响显著。含水率与容重和色差b值呈显著正相关，与色差L值和a值呈极显著正相关，与相对长度差呈显著负相关，即茶在制品的含水率对其他物理特性影响显著，较高含水率情况下叶细胞饱满，海绵组织和栅栏组织有序排列，叶反射光能力较强，故L值、a值等较高，叶长宽较大；含水率持续降低导致叶细胞收缩，叶内组织无序排列，发射光能力骤降，故色差属性降低，叶长宽骤减。色差L值、a值、b值三者间呈显著正相关，即茶在制品的色差特性在不同微波杀青处理下呈较一致的变化，与前文研究（图3）统一；相对长度差与相对面积差呈显著正相关，即相对长度差对相对面积差贡献率高于相对宽度差。

3 讨论

杀青作为绿茶品质形成的关键工序，通过高温失水，促进鲜叶物性的转变，使鲜叶变软，为做形工序打下基础。对于名优绿茶来说，外形属性对产品整体品质影响明显，而有关杀青对茶在制品物理特性影响的研究甚少。在本研究中，微波杀青前90 s，茶在制品含水率的减少较为缓慢，为整个杀青系统形成特有的蒸汽环境，茶在制品的L值、|a|值、b值等色差特性有明显提升，外形色泽得到明显提高。而相对长度差、宽度差、面积差等物性在杀青前30 s因系统未形成蒸汽环境而有较大的值，容重因叶形的减小而减小，随着杀青工序的进行和蒸汽环境的形成，3个物性值减小。微波杀青 90 s以后，含水率迅速下降，叶片由相对紧绷的状态转变为萎蔫状态，色差三特性亦迅速下降，而相对长、宽、面积差等值显著增加。这与文章相关性分析中微波杀青时间和叶片含水率显著影响 L值、|a|值等色差特性和容重、相对长度差等物性的结果相一致。从本实验结果分析，90 s的微波杀青时间较为适宜，此时在制品叶片的L值、|a|值、b值等色差三特性较鲜叶有显著提升，且相对长度差、宽度差和面积差亦相对最低，叶形保持最佳。即在适当的微波杀青时间下，叶片含水率不会剧烈降低，并可形成蒸汽高湿度杀青系统，有利于叶片外形色泽品质的提升和叶长宽的保持，而微波杀青时间过长，能量过高，叶片含水率会迅速降低，叶色变暗，叶面积锐减，不利于后期做形。本研究丰富了微波杀青的基础理论，并为实际生产提供技术指导，后续研究将进一步扩大研究对象和物性研究指标。

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Effect of Microwave Fixation on the Physical Characteristics of Tea Fresh Leaves

HUA Jinjie, YUAN Haibo*, WANG Jinjin, JIANG Yongwen, DONG Chunwang, DENG Yuliang*

Tea Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Key Laboratory of Tea Processing Engineer of Zhejiang Province, National Engineering Technology Research Center for Tea Industry, Key Laboratory of Tea Biology and Resources Utilization Ministry of Agriculture, Hangzhou 310008, China

One leaf and a bud shoot was utilized as material and six microwave fixation time (0, 30, 60, 90, 120, 150 s) were setted to study the time course of microwave fixation effects on physical characteristics of tea products. Samples at different time points were taken to determine the value of water content, bulk destiny, Lab color values, length and width. The results showed that with the time course of microwave fixation, moisture content of tea fresh leaves decreased slightly first and then rapidly with the turning point at 90 s. Bulk destiny significantly reduced in first 30 s. Relative length, width and area differences were also decreased first and then increased, with the bottom at 60-90 s. L, a and b color values showed the opposite trends with the peaks at 90 s. The correlation analysis showed that L value, |a| value, b value and relative length difference were significantly affected by the microwave fixation time and water content. Overall, the best shape properties were obtained by microwave fixation for 60-90 s.

microwave fixation, tea products, physical characteristics, relative length difference, Lab color values

TS272；O434

A

1000-369X(2017)05-476-07

2017-05-12

2017-07-06

国家茶叶产业技术体系红茶加工岗位（CARS-23）、中国农业科学院科技创新工程（CAAS-ASTIP-TRICAAS）

滑金杰，男，硕士研究生，主要从事茶叶加工与质量控制研究，E-mail: huajinjie@tricaas.com。*通讯作者：192168092@tricaas.com