机采鲜叶机制优质绿茶工艺技术研究

纵榜正 范方媛 李春霖 杨普香 唐贵珍 罗 舟 田学凤 龚淑英*

(1.浙江大学农业与生物技术学院茶叶研究所，杭州 310000；2.江西省蚕桑茶叶研究所，南昌 330203)

1 引言

绿茶作为健康饮品受到越来越多消费者的喜爱，尤其是名优绿茶，已成为我国绿茶产区的主导产品。名优绿茶生产季节性较强，对原料及工艺要求均较高，随着我国茶产业的不断发展，茶叶加工机械化程度不断提高，名优茶加工生产正逐步实现机械化，但为了保证鲜叶质量，长期以来我国名优绿茶均依赖人工采摘。随着我国经济的迅速发展，采茶用工日益短缺，人工成本不断攀升，机械化采摘已然成为名优绿茶产业可持续发展的必然选择。目前，机械采摘的鲜叶具有鲜叶大小不均、老嫩不匀及长短不一的显著特点，同时机械加工主要存在以下问题：一是机采原料不均匀，破碎叶、单片、老梗较多；再者可利用鲜叶量低，原料利用率低。总之，机采鲜叶原料加工难度大、成本高，如何通过采后机械化处理以形成名优绿茶品质，是解决名优绿茶机械化采制问题的重要途径[1-8]。

本研究针对机采鲜叶开展工艺改进，主要针对分级技术进行工艺优化研究，通过研究不同阶段分级效果、优化各工序的技术参数、比较获得产品的感官评价和品质成分、对比不同工艺流程的原料利用率及产品经济效益，筛选优化出机采茶鲜叶加工为优质绿茶较优的工艺流程和技术参数，以期为我国名优绿茶产业的机械化提升提供技术支撑。

2 材料与方法

2.1 试验材料

龙井43[Camelliasinensiscv. Longjing 43]机采鲜叶126.1kg(2017年4月采于江西省蚕桑茶叶研究所茶园)。

2.2 仪器设备

2.2.1茶叶加工设备 实验所用茶叶加工机械设备主要有SV100-120双人弧形采茶机(浙江川崎茶业机械有限公司)，6CFJ-70鲜叶分级机、6CHP-5名茶烘焙机(衢州市绿峰茶机有限公司)，LCWD-5摊凉机、萎凋槽(福建佳友茶叶机械智能科技股份有限公司)，6CSF-80超高温热风茶叶滚筒杀青机、6CCGQ-50双锅曲毫炒干机、RFL-25金属热风炉、6CCP-110茶叶炒干机、6CR-55茶叶揉捻机、6CTH-6.0茶叶提香机(浙江上洋机械有限公司)等。

2.2.2其他仪器设备 岛津LC-20A型高效液相色谱仪、MA35电子水分测定仪(赛多利斯)、VC303B手持非接触红外线测温仪、台式循环水真空泵抽滤装置SHZ-D(III)等仪器设备。

2.3 试验方法

2.3.1鲜叶机械组成的测定 随机均匀抽取机采茶鲜叶50 g，人工分拣将其分为单芽、1芽1叶、1芽2叶、1芽3叶、1芽4叶、单片、破碎芽叶及老梗杂物等，并对各类鲜叶分别称重，计算其所占比例，重复3次。

2.3.2工艺流程及技术参数 根据机采鲜叶的品质(机械组成)，采用摊放→杀青→揉捻→做形→干燥的基本工艺流程进行加工，并根据原料特点进行工序参数优化对比。

2.3.3产品感官品质评价 采用《茶叶感官审评方法》(GB/T 23776-2018)[9]方法进行感官审评描述及评分，各因子所占总分比例分别为：外形(20%)、汤色(10%)、香气(30%)、滋味(30%)、叶底(10%)。

2.3.4产品品质成分测定

(1)茶汤制备方法。浸提法：茶样研磨后过0.45 mm筛，取0.15 g研磨后茶样置于25 mL 50%乙醇中，70 ℃水浴30 min，每10 min摇动一次，4 ℃、12 000 rpm离心10 min，取上清液作为待测样品；冲泡法：称取3 g茶样，使用标准审评杯碗加入150 mL沸水冲泡4 min，取茶汤作为待测样品。

(2)水浸出物含量使用国标法[10]和冲泡法两种方法进行测定。

(3)分别使用浸提法和冲泡法测定茶样中的成分。茶多酚总量采用酒石酸亚铁比色法[11]测定；游离氨基酸总量采用茚三酮比色法[12]测定。

儿茶素及生物碱组分含量测定采用HPLC-UV检测法。色谱条件：Agilent TC-C18色谱柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)，流动相A：乙腈∶乙酸∶水(V∶V∶V=6∶1∶193)，流动相B：乙腈∶乙酸∶水(V∶V∶V=60∶1∶139)。采用梯度洗脱，流动相B的浓度变化如下：0～40 min：由20%上升至75%，40～45 min：由75%下降至20%，45～50 min：保持20%。流速1 mL/min，时长45 min，检测波长280 nm，柱温25 ℃，进样量10 μL。

氨基酸组分含量测定采用邻苯二甲醛柱前衍生及HPLC-FLD检测法。衍生方法：0.4 M硼酸缓冲液(pH 10.2)500 μL、10 mg/mL OPA溶液50 μL、去离子水450 μL、样品溶液5 μL混合均匀。色谱条件： Zorbax Eclipse-AAA色谱柱(4.6 mm×75 mm，3.5 μm)；流动相A：40 mM的Na2HPO4溶液(用磷酸调至pH 7.8)，流动相B：乙腈∶甲醇∶水(V∶V∶V=45∶45∶10)。采用梯度洗脱，流动相B的浓度变化如下：0～1.9 min：保持5%，1.9～18.1 min：由5%上升至57%，18.1～18.6 min：由57%上升至100%，18.6～22.3min：保持100%，22.3～23.2 min由100%下降至5%，23.2～30.0 min：保持5%。流速1.5 mL/min，时长30 min，发射波长340 nm，接收波长450 nm，柱温40 ℃，进样量10 μL。

2.3.5原料利用率及产品经济效益计算 根据各流程原料干物质的量和产品干物质量计算不同分级方式原料利用率。邀请3～5位常年进行毛茶收购或对市场有较丰富经验的收购商根据茶叶市场的收购价格分别对制得产品进行估价。根据估价计算不同工艺流程产品的经济效益。

2.4 数据处理

实验所得数据使用Microsoft Office Excel 2010软件进行处理及制表、使用SPSS 20.0统计分析软件进行显著性分析，使用Duncan法进行多重比较。

3 结果与分析

3.1 鲜叶机械组成

机采鲜叶机械组成如表1所示，其中一芽一叶、一芽二叶、一芽三叶共占比45.12%，一芽四叶及以上占比8.06%，破碎芽叶及老梗杂物所占比例高达31.87%，单片所占比例为14.95%，表明机采鲜叶老嫩均匀度及匀净度均表现较差，采用相同的工艺进行同时加工必然导致成品茶叶品质出现不一致。因此，对机采原料分级处理能够解决原料大小不均、老嫩不匀及长短不一等问题，提高原料利用率、提升产品质量。

3.2 工艺优化对比

研究表明，滚筒杀青由于鲜叶直接接触高温滚筒壁，其导热方式为金属导热，导热快，温度及投叶量掌握不好容易发生杀青叶粘附在壁筒上形成焦叶，容易使杀青叶有烟味、焦味，原料不均匀的机采鲜叶使用滚筒杀青更容易出现杀不透、焦叶等现象[13]。热风杀青利用高温干燥热风及鲜叶蒸发形成的水蒸气进行叶片杀青，避免了鲜叶直接接触筒壁被烫焦，迅速高效，易掌握，并且杀青匀、透，保持色泽翠绿，成茶的香气和滋味良好[14]。王兴奎[13]等和胡云玲[15]等的实验均表明了热风杀青优于滚筒杀青和蒸汽杀青。高士伟[16]等研究表明，杀青叶分级的分级效果优于鲜叶分级。因此，在本实验的工艺流程设计中，采用高温热风的杀青方式，设置初成形后分级(流程1)和杀青叶分级(流程2)两种分级方式进行对比，工艺流程及技术参数如图1及表2所示。各工艺流程加工的毛茶含水率均在3.75%～4.05%，有利于茶叶储存[17]。

初成型后分级流程中，分级后筛下产品占比71.7%，产品成型率高，经过烘干、提香工序得到毛茶1；筛上产品成型较差，紧度不够，回潮后进行二次做形，经烘干及提香工序后得到毛茶2。杀青叶分级工艺流程中，分级后形成三口茶：其中一口主要为单芽、破碎芽叶、碎单片等，占比17.0%；二口主要为1芽1叶、1芽2叶和1芽3叶，占比34.4%；三口主要为1芽3叶、1芽4叶及以上以及老梗杂物等，占比48.6%；各级出口原料匀净度较好，有利于机械加工。根据各分级出口杀青叶的不同特征，选取较优的工艺进行加工。

表1 机采鲜叶机械组成(%)

注：图中各工序下所标注数值均为该工序后样品含水率。图1 机采机制工艺流程

表2 工艺工序技术参数表

3.3 不同分级方式茶叶产品感官品质

经不同分级方式加工形成的毛茶产品如图2所示，各产品的专业感官审评结果如表3所示。茶叶感官审评过程按照《茶叶感官审评方法》(GB/T 23776-2018)中“6.3.1.2 集体评分”规定的评分形式进行，即三名评茶员组成审评小组，共同确定分数，最终分数差异具有显著性；各产品品质间的差异根据《茶叶感官审评方法》(GB/T 23776-2018)中“6.2 合格判定”的规定进行判断，将样品与标准样品逐项对比审评，评判结果按“七档制”计分：0分表示与标准样品相当；±1分代表稍好/稍差于标准样品；±2分代表差异较大，好/差于标准样品；±3分代表差异大，明显好/差于标准样品。总得分为各因子得分总和，任何单一审评因子中得-3者为明显差于标准样品，总得分≤-3者为明显差于标准样品。

以毛茶1为标准进行判断，毛茶2外形差于毛茶1，香气、滋味均稍好于毛茶1，汤色和叶底与毛茶1相当；毛茶3的各审评因子均差于或明显差于毛茶1；毛茶4除汤色稍好于毛茶1、香气与其相当外，其他审评因子均稍差于/差于毛茶1；毛茶5除了叶底与毛茶1相当外，汤色稍差于、外形和滋味差于、香气明显差于毛茶1；对各毛茶整体评价，毛茶4稍优于毛茶1，毛茶3、毛茶4和毛茶5均明显差于毛茶1。

结果表明，初成形后分级的产品品质明显优于杀青叶分级的产品品质，外形色泽绿翠、汤色绿亮、香气高爽有栗香、滋味醇厚甘爽，达到了优质绿茶的品质要求。

表3 产品感官品质比较

图2 产品外观

3.4 不同分级方式产品滋味品质成分分析

分别使用浸提法和冲泡法对制得五种毛茶的品质成分进行测定，其中水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡碱等品质成分含量见表4。结果显示，不同加工工艺流程对茶叶经冲泡后浸出物质含量具有显著影响。结合冲泡法得到各毛茶产品中没食子酸、儿茶素组分、生物碱组分及氨基酸组分含量(表5)。水浸出物含量中，毛茶3和毛茶5高于20%，其余均低于20%；各关键滋味组分中，茶多酚、氨基酸、酚氨比均表现出较显著差异，咖啡碱则因其较易浸出，呈现与原料嫩度较强的相关性[18]。

绿茶的品质成分中，对味觉贡献最多的是茶多酚。由于茶多酚含量高，在水浸出物中所占比例大，因此茶多酚也是茶汤浓度和厚度的主要贡献者，但它同时也是涩味形成的主要物质，浓度过高时，便会出现负面影响[19-22]。研究表明，酚氨比能够较好的反应绿茶的滋味品质，在多酚类和氨基酸含量较高且比值低时，呈现醇厚鲜爽的滋味特征；当多酚类物质含量较低且酚氨比较低时，会呈现鲜爽但滋味偏淡薄的特征；当多酚类物质含量较高且酚氨比较高时，则会呈现出“浓、涩”的滋味特征[23]。毛茶3和毛茶5的茶多酚含量极显著高于其他三个毛茶，毛茶3酚氨比最高，两个产品均出现“浓、涩”等味觉感受，影响其茶汤滋味；毛茶2和毛茶4的酚氨比显著低于其他产品，呈现出“醇厚，尚甘爽”和“醇较爽”的滋味特征，其中毛茶4的茶多酚含量显著低于其他毛茶，滋味的厚度上便有所欠缺，出现滋味偏薄，厚度不够的情况。

表4 产品品质成分比较

注：小写和大写字母分别代表各样品间差异显著和极显著。

表5 产品中没食子酸和儿茶素组分、生物碱和氨基酸组分含量(mg/g)

注：此处各组分含量均为冲泡法测得；小写和大写字母分别代表各样品间差异显著和极显著。

使用冲泡法测得五个产品儿茶素总量在31.23～43.80 mg/g之间，研究表明，在儿茶素的组分中，含量最高的EGCG是茶汤苦涩味的主要贡献成分[24]，毛茶4的EGCG含量和儿茶素总量均显著低于其他四个产品，其茶汤苦涩味低。生物碱中，咖啡碱是茶汤苦涩味的主要呈现物质，其中，毛茶3的咖啡碱含量极显著高于其他四个产品，其滋味在收敛性方面高于其他产品。氨基酸是形成茶汤鲜爽味的主要成分,氨基酸组分中含量最高的茶氨酸与绿茶滋味等级的相关系数达0.787～0.876,为强正相关,其还能缓解茶的苦涩味,增强甜味,对茶叶香气的形成也有重要作用[25]，五个产品茶氨酸含量在10.46～16.10 mg/g之间，毛茶2和毛茶5的茶氨酸含量极显著高于其他三个产品；γ-氨基丁酸是一种非蛋白组成的天然氨基酸，是哺乳动物中枢神经系统重要的抑制性神经递质，具有重要的生理功能[26]，五个产品γ-氨基丁酸含量在0.65～1.24 mg/g之间，毛茶3的γ-氨基丁酸含量极显著高于其他产品；除茶氨酸外，天门冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、天门冬酰胺、精氨酸等组分含量也相对较高，是茶叶中氨基酸的重要组成部分。

产品品质成分变化与感官品质相吻合，同时也说明了初成形后分级制得产品品质明显优于杀青叶分级制得产品品质。

3.5 不同分级方式原料利用率及产品经济效益

不同分级方式原料利用率及产品经济效益估算见表6。流程1产品原料利用率为86.0%，略高于流程2的84.3%。流程1的主产品毛茶1得率为71.7%，是流程2主产品毛茶4的得率35.0%的2.05倍；流程1主产品毛茶1估价为123元/kg，比流程2主产品毛茶4的估价117元/kg高出5.1%。根据各流程的毛茶平均价格，初成形后分级产品的平均价格105.2元/kg比杀青叶分级产品平均价格84.8元/kg高出24.1%，初成形后分级产品的经济效益明显更优。

表6 经济效益分析结果

注：此处估价为三次估价的平均值，均为批发价格。

4 结论与讨论

根据以上实验结果与分析，在工艺流程方面，初成形后分级(流程1)加工工艺流程较为简单，节约人力物力，提高生产效率；在产品感官品质方面，初成形后分级的产品(毛茶1、毛茶2)品质较优于杀青叶分级(流程2)的产品(毛茶3、毛茶4、毛茶5)；在内质成分方面，初成形后分级的产品内含物质丰富，与感官品质吻合，符合优质绿茶内质成分的要求；在原料利用率，初成形后分级流程原料利用率略高，达到86.0%的原料利用率；在经济效益上，初成形后分级产品经济效益高出杀青叶分级产品经济效益24.1%，具有明显较优的经济效益。结合工厂生产需求、产品品质及经济效益综合考虑，初成形后分级加工工艺流程较为简单、经济效益更好、更适合生产需求。

如何进一步提高机采机制绿茶的品质、简化工艺流程、提高经济效益、优化精制工艺，通过设计不同形状机采机制绿茶实现对原料的综合利用、提高机采机制的经济效益是课题组下一步研究的方向。