珠形绿茶做形工艺优化及品质分析

刘盼盼，郑鹏程，*，龚自明*，冯琳，滕靖，高士伟，郑琳，王胜鹏，桂安辉，胡绍德

1(湖北省农业科学院果树茶叶研究所，湖北省茶叶工程技术研究中心，湖北 武汉，430064)2(安徽农业大学 茶与食品科技学院，安徽 合肥，230036)

绿茶是我国产量与消费量最大的茶类，花色品种繁多[1]。珠形绿茶，又称为颗粒形绿茶，外形似圆紧结、宛如珍珠，香浓味醇，其独特的品质特征深受消费者的喜爱，典型代表有安徽涌溪火青、金龙玉珠、浙江平水日铸、泉岗辉白和贵州绿宝石等[2-4]。

做形是名优绿茶花色品种形成的重要工序，同样的鲜叶原料经过不同的做形方式可以形成不同风格特征的绿茶[5-7]，如珠形、条形、针形、扁形、卷曲形等。做形工艺与名优绿茶品质息息相关，有研究表明，理条固形是针形茶成形的重要工序，既影响针形名茶条索的紧细度、圆直度以及色泽品质，又影响其香气、滋味品质的形成[8-9]。滚炒工艺是卷曲形绿茶的关键工艺，通过对滚炒温度、时间等条件的优化可以明显改善其色香味形[10]。有研究认为做形和定形温度是颗粒形绿茶品质形成的关键环节，适宜的温度有利于塑造其外形和提升内在品质[11]。也有学者对珠形绿茶做形工艺的投叶量、初烘叶含水量、做形时间等因素进行了相关试验与研究[12-13]，但综合这些因素对珠形绿茶品质的影响仍缺乏系统的研究，以致于生产标准化程度较低，因此对珠形绿茶关键工艺与品质形成的研究还有待于进一步深入。

本文从实际生产出发，采用单因素试验和正交试验设计研究珠形绿茶关键做形工艺(第一次做形和第二次做形)的参数(茶坯含水率、做形温度、炒制时间、投叶量)，通过考察不同理化指标，结合物理化学指标和感官评定筛选出品质最优的试验组，并采用国标法、液相色谱等技术检测分析珠形绿茶品质成分的动态变化规律及其与目前市场上代表性珠形绿茶的差异，为今后指导珠形绿茶标准化连续化生产提供试验参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜叶：安徽省泾县其华涌溪火青茶叶有限公司的茶园基地，于2019年4月份按一芽二叶标准采摘柳叶种茶树新梢。涌溪火青、绿宝石和平水日铸均采购于当地茶叶公司。

色谱级甲醇、乙腈、乙酸，购自美国Fisher公司；儿茶素品系及咖啡碱，购自美国Sigma Aldrich公司；福林酚、蒽酮、茚三酮、Na2HPO4、KH2PO4、氯化亚锡、葡萄糖等，购自国药集团化学试剂有限责任公司，其余均为色谱纯或分析纯试剂。

1.2 仪器与设备

Waters 2695 高效液相色谱、2998 PDA 检测器，美国Waters 公司；MF-50 水分快速测定仪，深圳深博瑞仪器仪表有限公司；HHS 型恒温水浴锅，上海博迅实业有限公司医疗设备厂；岛津UV-2550紫外-可见光分光光度计，日本岛津公司；Milli-RO PLUS 30纯水机，法国Millipore公司；宝工MT-4612-C红外线测温枪，中国台湾宝工工具有限公司；6CST-60型茶叶滚筒杀青机，浙江上洋机械有限公司；6CCGQ-50型双锅曲毫炒干机，浙江上洋机械有限公司；6CTH-3型茶叶提香机，浙江省上洋机械有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 加工工艺流程

珠形绿茶加工工艺流程：

鲜叶摊放→杀青→揉捻→炒二青→第一次做形→第二次做形→干燥

鲜叶进厂后于室内自然摊放，摊叶厚度3 cm 左右，摊放时间为10 h；杀青在6CST-60型滚筒连续杀青机中进行(距进料口30 cm处筒壁温度250～270 ℃)；杀青叶经过60 min回潮后在 6CR-45型揉捻机中揉捻(加压轻，时间约3 min)；炒二青在6CST-60型滚筒连续杀青机中进行(距进料口30 cm处筒壁温度220～240 ℃)；做形在6CCGQ-50型双锅曲毫炒干机中进行，做形参数按照试验要求设定；干燥在6CTH-3型茶叶提香机中进行，进风口温度为80 ℃，烘至足干。

1.3.2 做形工艺优化单因素试验

依次改变影响珠形绿茶品质的主要做形条件：茶坯含水率、做形温度(锅底温度，红外线测温枪测量)、时间及投叶量，以外形评分(外观、色泽和颗粒成形度)为考察指标。具体设计见表1。

表1 单因素试验因子与水平

1.3.3 做形工艺优化正交试验

以单因素试验结果确定4因素3水平的最佳参数见表2，根据感官评价以及物理化学成分指标进行正交分析。

表2 正交试验因素水平表

1.3.4 容重含量测定[14]

采用量筒法测定茶叶容重。茶叶加料方法选择自然堆放法，手工加料，使供试材料表面基本和容器刻度线平齐，读取容积数值，称量茶叶质量。茶叶容重计算如公式(1)所示：

(1)

式中：ρ，茶叶容重，g/L；G，茶叶质量，g；V，茶叶所占量筒体积，L。

1.3.5 色差测定方法[15]

色差法(亮度L值，红绿色度a值、黄蓝色度b值、色相b/a值)测定(光源D65，角度4 °)，干茶混匀随机取样，用专用比色皿测定；汤色采取3 g 茶叶加150 mL沸纯净水冲泡5 min，过滤后用专用比色皿测定。

1.3.6 基本成分测定

茶坯含水率由水分快速测定仪测定；茶多酚含量的测定采用福林酚试剂比色法[16]；氨基酸总量的测定采用茚三酮比色法[17]；可溶性总糖的测定采用蒽酮-硫酸法[18]。

儿茶素和咖啡碱含量的测定采用高效液相色谱法[19]，流动相为0.2%乙酸和乙腈，色谱条件：检测波长为278 nm，流速1 mL /min，柱温25 ℃，进样量10 μL，流动相梯度洗脱。

儿茶素苦涩味指数分析，指数愈大，苦涩味愈重[20]。儿茶素苦涩味指数计算如公式(2)所示：

(2)

式中：CI ，儿茶素苦涩味指数；EGCG，表没食子基儿茶素没食子酸酯；EGC，表没食子儿茶素；ECG，表儿茶素没食子酸酯；GC，没食子儿茶素；EC，表儿茶素；C，儿茶素。

1.3.7 感官评价方法

由具有丰富经验的茶学专业人员对珠形绿茶加工过程中样品的外观、色泽和颗粒成形度进行品质评价，采用十分制，具体参见下表3。

表3 珠形绿茶感官评定标准

1.4 数据分析

采用SPSS 17.0软件进行单因素方差分析(ANOVA)及Duncan法多重比较。

2 结果与分析

2.1 珠形绿茶做形工艺条件的单因素结果

做形工艺条件对珠形绿茶的外形品质(外观、色泽及颗粒成形度)有较大影响。由图1 可知，随着茶坯含水率、做形温度、炒制时间和投叶量的增加，外形品质整体呈先上升后下降趋势。在第一次做形阶段，二青叶茶坯含水率50%、投叶量4 kg、做形温度 80 ℃条件下茶坯容易结块，茶坯含水率30%、投叶量2 kg、做形温度160 ℃条件下茶坯的色泽泛灰，因此综合比较选择二青叶茶坯含水率35%～45%、做形温度100～140 ℃、时间70～90 min、投叶量2.5～3.5 kg为第一次做形正交试验参数范围。在第二次做形阶段，茶坯含水率10%与15%、做形温度60 ℃条件下的颗粒成形度较低，茶坯含水率10%、做形温度140 ℃条件下茶坯的色泽泛灰。茶坯的结块程度受茶坯含水率和做形温度影响较大，茶坯色泽在高温、长时间炒制条件下较差，而颗粒成形度在低温、短时间炒制条件下较低。ROSHANAK等[21]研究结果也指出高温、长时间加工对绿茶叶绿素含量影响较大，导致干茶色泽较差。因此综合比较选择茶坯含水率15%～25%、做形温度80～120 ℃、时间60～80 min、投叶量3.5～4.5 kg为第二次做形正交试验参数范围。

图1 做形条件对珠形绿茶品质影响

2.2 正交试验结果与分析

通过研究单因素的影响条件，确定最佳的单因素试验条件范围，以此为基础设计正交试验方案，以感官总分、苦涩味指数、茶汤-b/a值、容重为考察指标，分析做形条件对珠形绿茶感官品质及主要物理化学指标的影响，正交结果见表4。

极差分析珠形绿茶第一次做形工艺正交试验结果(表4)发现：对茶汤苦涩味指数影响最大的茶坯含水率(Rj=0.34)、其次是炒制温度与时间(Rj=0.29、Rj=0.26)，对茶汤苦涩味指数的最佳组合是A2B2C2D2(含水率40%、温度120 ℃、时间80 min、投叶量3 kg)；对茶汤-b/a值影响最大的炒制温度(Rj=0.50)、其次是投叶量(Rj=0.40)，对茶汤-b/a值的最佳组合是A3B1C3D2(含水率45%、温度100 ℃、时间90 min、投叶量3 kg)；对容重影响最大的是炒制温度(Rj=29.33)、其次是茶坯含水率(Rj=25.67)，对容重的最佳组合是A2B2C3D2(含水率40%、温度120 ℃、时间90 min、投叶量3 kg)；对感官总分影响最大的是茶坯含水率(Rj=1.62)，最佳组合是A2B2C3D2(含水率40%、温度120 ℃、时间90 min、投叶量3 kg)。综上可知，珠形绿茶第一次做形阶段最佳工艺参数为：茶坯含水率40%、温度120 ℃、时间90 min、投叶量3 kg，根据此参数进行验证试验，其容重为251.66 g/L，苦涩味指数1.44，茶汤-b/a值4.06，感官总分90.35。

表4 第一次做形工艺正交试验结果

极差分析珠形绿茶第二次做形工艺正交试验结果(表5)发现：对茶汤苦涩味指数影响最大的是炒制温度(Rj=0.69、其次是茶坯含水率(Rj=0.58)，对茶汤苦涩味指数的最佳组合是A3B2C1D2(含水率25%、温度100 ℃、时间60 min、投叶量4 kg)；对茶汤-b/a值影响最大的是茶坯含水率(Rj=0.22)、其次是炒制时间(Rj=0.15)，对茶汤-b/a值的最佳组合是A3B2C1D3(含水率25%、温度100 ℃、时间60 min、投叶量4.5 kg)；对容重影响最大的炒制温度(Rj=28.67)、其次是茶坯含水率(Rj=11.00)，对容重的最佳组合是A1B3C3D2(含水率15%、温度120 ℃、时间80 min、投叶量4 kg)；对感官总分影响最大的是茶坯含水率(Rj=1.17)，最佳组合是A2B1C2D2(含水率20%、温度80 ℃、时间70 min、投叶量4 kg)。综上可知，第二次做形阶段最佳工艺参数为含水率25%、温度100 ℃、时间60 min、投叶量4 kg。为了验证最佳工艺条件， 在最佳做形条件下做3次验证试验，验证试验平均结果为：容重243.37 g/L，苦涩味指数1.54，茶汤-b/a值3.92，感官总分90.75，与预测值较为接近，说明正交分析法得出的珠形绿茶做形工艺条件可靠。

表5 第二次做形工艺正交试验结果

2.3 珠形绿茶加工过程中物理化学成分变化分析

图2为珠形绿茶加工过程中物理化学成分变化规律，茶坯的含水率逐渐下降，从鲜叶(78.73%)下降到干燥工艺后的 5.57%，不同工艺前后的含水率变化幅度明显不同，其中炒二青前后的含水率下降幅度最大(21.19%)，其次为第一次做形阶段(20.94%)。加工过程中，茶多酚和儿茶素总量呈现不断下降趋势，儿茶素苦涩味指数呈现不断下降趋势。氨基酸总量呈现不断上升趋势，咖啡碱含量在炒二青后有所下降，可溶性糖含量呈先增加后减少趋势，在炒二青阶段含量最高。

图2 珠形绿茶加工过程物理化学成分的变化

茶鲜叶在加工过程形态的变化主要与含水量变化以及受热、受力等有关。鲜叶一方面由于热的作用促进水分逐渐散失，另一方面在机械力的作用下由舒展形逐步变为卷曲形、珠形。有学者研究[22-24]针形绿茶加工过程中物理特性变化，发现塑性在揉捻和做形阶段(含水量 58%～23%)水平较高，弹性的变化趋势与塑性相反，柔软性的变化幅度较小，容重在揉捻阶段最高，做形后期、固形和干燥过程茶叶容重急剧下降，而弹性和塑性的变化可能与果胶等物质相关。朱宏凯等[25]研究表明叶温、含水率对针形绿茶的感官品质影响很大，并构建了品质预测模型。潘科等[26]试验结果表明贵州珠形茶做形不同阶段最适的投叶量不同，3个做形阶段的最佳投叶量分别为3～3.5 kg，5 kg和8 kg。叶飞等[27]对卷曲形绿茶工艺研究表明，加工过程中茶多酚含量下降、可溶性糖呈先升后降趋势，与本研究结果相一致。施兆鹏等[28]提出了儿茶素苦涩味指数作为茶汤苦涩强弱的衡量标准，指数值越大，茶汤的苦涩味越重。在加工过程中，酯型儿茶素在高温作用下被氧化和分解为简单儿茶素，降低了苦涩味，而蛋白质等大分子物质受热分解导致游离氨基酸含量缓慢上升[29-30]，这些成分是珠形绿茶滋味醇厚的物质基础。

2.4 试验绿茶与代表性珠形绿茶品质及化学成分对比分析

为了验证做形工艺参数在生产中应用性，将试验绿茶样品与市场上代表性珠形绿茶的品质进行对比分析，其感官品质及化学成分如表6所示，试验绿茶的感官品质、容重与平水日铸茶相近，而茶汤色泽有明显改善，滋味苦涩度显著下降，且做形时间相对较短。试验绿茶与代表性珠形绿茶相比，容重、茶多酚、可溶性糖、茶汤-b/a值及儿茶素苦涩味指数差异显著。

表6 试验绿茶与代表性珠形绿茶品质成分比较分析

3 结论

利用正交试验对珠形绿茶做形工艺条件进行优化，得到第一次做形阶段最佳工艺参数为茶坯含水率40%、温度120 ℃、时间90 min、投叶量3 kg，第二次做形阶段最佳工艺参数为含水率25%、温度100 ℃、时间60 min、投叶量4 kg，在此条件下制成的珠形绿茶清香明显，滋味陈醇、有回甘。珠形绿茶在加工过程中物理化学成分发生了一系列变化，茶坯的含水率、茶多酚、儿茶素总量和儿茶素苦涩味指数均呈下降趋势，氨基酸总量呈现不断上升趋势，咖啡碱含量在炒二青后有所下降，而可溶性糖含量呈先增加后减少趋势。通过对比试验绿茶样品与市场上代表性珠形绿茶的品质，发现物理化学指标有显著差异，且试验绿茶的色泽有明显改善，滋味苦涩度显著下降，做形时间相对较短，具有高效、劳动强度低和品质稳定等优点，为后续珠形绿茶标准化工艺的制定提供了实验依据。