颗粒形绿茶连续化做形技术研究

胡欣 ，卫聿铭 ，方仕茂 ，王玉洁 ，许姗姗 ，宁井铭 *

（1.安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室，安徽合肥230036；2.贵州省农业科学院茶叶研究所，贵州贵阳550006）

颗粒形绿茶是我国主要的名优绿茶之一，其品质特征为外形颗粒紧结重实，色泽绿润，香高味浓[1]。 当前颗粒形绿茶的生产主要以单机为主，加工过程中人工参与程度高，极大增加了劳动成本，且不利于品质稳定。 做形是颗粒形绿茶品质形成的关键工序，通常采用低温长炒的方法，以进一步促进颗粒紧结，但在品质上常存在干茶乌黑不绿，茶汤黄的问题。近年来我国茶产业发展迅速，各类连续化初加工设备相继被开发， 多种名优绿茶已成功开发连续化生产线[2-3]，并取得良好成效。 目前，关于颗粒形绿茶连续化生产研究较少，多集中于单机作业的参数优化，分别从摊青[4]、杀青[5]、做形[6-7]、干燥等方面开展。颗粒形绿茶做形关键工序包括二青、初炒和复炒，其原理是茶坯在炒板和锅壁的推力及自身的重力作用下反复挤压形成颗粒状[8]。 做形的关键因素有二青含水率、做形投叶量和做形温度，会影响茶坯的柔软性、做形时作用力的大小、做形时的干燥速度和内质的形成[9]。

李军[10]研究发现，金龙玉珠生产过程中的单机最佳工艺参数组合为二青减重25%， 初始投叶14 kg（以初炒四锅投叶量计），初炒温度130 ℃左右，复炒温度100 ℃左右；余方林[11]通过对颗粒型绿茶的关键加工工艺参数进行优化， 结果表明机采叶标准为一芽二三叶，杀青温度为200～210 ℃、炒二青时间为15 min、 做形与定形温度为160～170 ℃，利用此工艺加工成的颗粒型绿茶，外形品质较好，香气清高，滋味清醇。 王淑娟等[12]研究黟县石墨茶时选择以叶温为参数， 当炒小锅和炒大锅温度分别约50 ℃和45 ℃，二青减重约30%时，制成的成品茶品质较高。 崔鑫霞[13]认为与采用滚筒杀青相比，热风杀青生产的二青叶叶质更柔软、色泽更绿，当二青叶含水率保持42%左右，做形效果较佳。该研究同时将做形工艺分三阶段进行，更大的满足当今市场对珠形茶外形品质的要求。 目前，关于颗粒型绿茶研究结果差异较大，参数选择依据各异，难以直接为生产提供指导。

研究在单机化试验的基础上， 利用我国自行设计的颗粒形绿茶连续化生产线， 设计了二青含水率、做形投叶量、初炒温度和复炒温度在内的4因素3 水平单因素试验和正交试验， 以获得最优工艺组合参数， 并将该结果应用于最新研建的颗粒形绿茶连续化生产线， 以期为高品质颗粒形绿茶的连续化生产提供理论支撑和技术指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验材料以宣城泾县黄田村柳叶种一芽二三叶为原料，采摘时间2019 年4 月。

试验试剂：磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、碳酸钠、甲醇、水合茚三酮试剂均为分析级，购买自国药集团化学试剂有限公司； 茶氨酸标准品 （纯度≥99%），购买自上海源叶生物科技有限公司；福林酚试剂，购买自北京索莱宝科技有限公司；没食子酸标准品（纯度≥99%），购买自美国Sigma 公司。

1.2 仪器与设备

80 型连续电热滚筒杀青机、6CR-55 型揉捻机、60 型连续电热滚筒炒干机、 链板式烘干机由浙江春江茶叶机械有限公司生产；50 型双锅曲毫炒干机由浙江上洋机械股份有限公司生产。

SC-3610 型低速离心机 （安徽中科中佳科学仪器有限公司）；AB104-N 型万分之一电子天平（上海精宏实验设备有限公司）；DHG-9240A 型电热恒温鼓风干燥箱 （上海精宏实验设备有限公司）；DK-8D 型恒温水浴锅（上海精宏实验设备有限公司）；U-5100 型分光光度计（株式会社日立制作所）；CM-700d 型分光测色剂（柯尼卡美能达控股公司）；ST-105A 型快速卤素水分测定仪 （厦门易仕特仪器有限公司）；MS PRO 型红外测温仪（欧普士科技有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计

单因素试验：选取二青含水率（以茶坯含水率表示，编号A）、做形投叶量（指初炒每锅的投叶重量，编号B）、初炒做形温度（茶坯实际温度，编号C）、复炒做形温度（茶坯实际温度，编号 D）4 个因子，每个因子分设3 个水平。对上述4 因子3 水平进行 L9(34)正交试验[14]，如表 1 所示。

表1 正交试验因子水平编码表Table1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.3.2 连续化加工流程及技术参数

连续化工艺如图1 所示。鲜叶自然摊放10 h，电热滚筒杀青（300 ℃、35 转/min）至茶坯含水率约60%，冷却回潮1.5 h，空压揉捻10 min，而后分成3 份，分别进行二青，再将不同二青叶分别分成3 份（共9 份）， 接着按正交表设计的试验参数进行试验。 初炒炒板摆速为100 次/min，炒板摆幅为大幅， 至茶坯含水率约25%； 复炒炒板摆速为65次/min，炒板摆幅为小幅，至茶坯含水率约10%。 最后足干（90 ℃，25 min）后取样，用于品质指标测定（重复3 次，取平均值）和感官品质评定。

图1 颗粒形名优绿茶连续化加工生产流程示意图Fig. 1 Schematic diagram of continuous processing of granular green tea

二青工序采用烘滚结合的方式， 高温160 ℃快烘1 min，至叶表无茶汁，然后低温120 ℃滚炒，炒至茶条微卷， 叶质柔软， 含水率至设定范围即可。

1.3.3 传统工艺流程及技术参数

综合前期试验和文献资料总结[15-18]，传统工艺流程及参数如下：摊放、杀青、揉捻参数与连续化工艺参数相同， 二青至含水率约45%， 做形投叶4.5 kg/锅，前期不加温炒1 h，后逐步升温至叶温约30 ℃，摆速 80 次/min，幅度大幅；复炒逐步升温至叶温约40 ℃，摆速60 次/min，幅度小幅。

1.4 检测和评价方法

茶多酚采用GB/T 8313—2018 中福林酚比色法测定； 游离氨基酸采用GB/T 8314—2013 中茚三酮比色法测定；容重采用自然堆放法[19]；干茶和茶汤绿度（色度 a*值）：颜色测定采用 CIE（L*、a*、b*）系统（光源 D65，角度 4°），干茶粉碎过 0.64 mm筛后测定，茶汤汤色测定采用国标GB/T 23776—2018 名优绿茶冲泡方式，3 g 茶样加150 mL 沸水冲泡4 min 后过滤测量[20-21]；感官品质评定参照国标GB/T 23776—2018 进行密码审评。

效率计算：η=w/t 。 式中：w 为做形完成出锅时的重量，单位kg；t 为每口锅使用的总时间，单位h。

1.5 数据处理

使用Excel 2016 软件进行数据处理，SPSS 24.0 软件进行相关性分析 （采用皮尔逊相关系数）、正交设计和极差分析，Origin 2017 作图，试验重复3 次，结果以均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 影响颗粒形绿茶色泽关键工序筛选

研究色泽指标常采用测量色差L*、a*、b*值进行分析，L*值代表样品的明亮程度， 取值范围为0～100，数值越大，亮度越高；a*值代表红绿程度，取值范围为-100～100，数值为正值，色泽偏红，数值为负值，色泽偏绿；b*值代表黄蓝程度，取值范围为-100～100，数值为正值色泽偏黄，数值为负值色泽蓝。在颗粒形绿茶加工过程中，摊放、杀青、揉捻等工序对茶坯（茶坯的 L*、a*、b*）的影响不大（结果如图2）， 二青工序对三个指标的影响均最大，与鲜叶相比，二青过程中的L*值下降了36.48%，b*值下降了 32.58%，a*值下降幅度最大， 下降了64.57%，达到了极显著水平。在做形过程中L*值和b*值变化不显著，a*值上升明显， 达到了18.61%，呈显著性上升。 故在颗粒形绿茶加工中，二青和做形工序是色泽品质下降的主要工序。

图2 颗粒形绿茶加工过程色泽变化Fig. 2 Color change during the processing of granular green tea

2.2 不同因子对颗粒形绿茶色泽和容重的影响

2.2.1 不同因子对干茶绿度的影响

干茶绿度是绿茶色泽的重要指标， 从图3 可以看出，二青含水率、投叶量、初炒温度和复炒温度对干茶的绿度均能产生显著影响。 二青含水率过高，干茶绿度显著下降，这可能与茶坯含水率影响做形时间有关[22]。 含水率过高延长了做形时间，增加叶绿素的破坏[23]，导致干茶黄暗，降低了色泽品质。 投叶量是做形的基础，随着投叶量的增加，干茶绿度下降， 这可能与投叶量影响茶坯的透气性有关，投叶量多，散气不畅，湿热作用更严重，叶绿素的脱镁反应更为剧烈[24]。 初炒温度以中高温绿度更好，复炒温度以中低温最佳。

2.2.2 不同因子对茶汤绿度的影响

茶汤绿是绿茶重要的三绿之一， 从图4 可以看出， 二青含水率和投叶量对茶汤绿度影响不显著，茶汤绿度受初炒温度和复炒温度的影响显著，随着初炒温度的升高，茶汤绿度上升，同时复炒温度以叶温65 ℃条件绿度最佳，其原因可能与低温延长做形时间有关， 使多酚类化合物在湿热作用下发生异构化和非酶促自动氧化， 产生水溶性黄色物质，降低茶汤绿度[25]。

图3 工艺因子对干茶绿度的影响Fig. 3 Impact of process factors on the greenness of dried tea

图4 工艺因子对茶汤绿度的影响Fig. 4 Impact of process factors on the greenness of tea infusion

2.2.3 不同因子对容重的影响

容重能够将颗粒形绿茶外形紧结度数字化，结果如图5 所示。 4 个工艺因子对容重结果均有显著影响。初炒温度和复炒温度均以中低温较好，温度过高，容重显著下降；另外容重随着二青程度含水率的升高显著增加， 其原因可能与温度影响相同，低温和高含水率会延长做形时间，从而增加挤压次数，促进颗粒的紧结，导致容重的增加。 投叶量直接影响做形挤压力的大小和茶坯在锅中的状态，随着投叶量的增加，挤压力增大，进而容重增大，这与袁芳亭等[26]的研究结果相同。

图5 工艺因子对容重的影响Fig. 5 Effect of process factors on bulk density

2.3 工艺因子和评价指标间的相关性分析

工艺因子对评价指标有重要影响， 从表2 可以看出，容重受工艺的影响极显著，与二青含水率和投叶量呈正相关，和做形温度呈负相关，即二青含水率越高、投叶量越多容重越大；而做形温度相反，温度越高，容重越低。 茶汤绿度与工艺均呈负相关，即二青含水率低、投叶量少和做形温度低有利于茶汤绿度的发展，其中初炒温度与茶汤绿度有负极显著相关。 干茶的绿度与茶汤不同，此结果说明工艺参数过高过低均不利于综合品质的提升。

表2 工艺因子和评价指标间的相关性Table 2 Correlation analysis between process factors and evaluation indexes

2.4 正交试验和极差分析的结果

试验采用正交试验法，结果如表3。 在正交试验的基础上进行了极差分析，结果如表4 所示。从极差分析可以看出， 各品质指标对应的最优组合参数不尽相同，容重、干茶绿度、茶汤绿度和感官审评得分的最优参数组合分别为A1B3C2D2、A2B1C2D1、A2B2C3D2和 A2B2C2D2。 容重在A1条件最佳，随着二青含水率的降低而逐渐降低，另外干茶和茶汤的绿度在中低含水率条件下提升较多，以A2条件最好，且A2感官审评得分最高，故二青含水率以A2最优，即含水率约40%最优。 投叶量在B3时容重最大，但干茶绿度最低，茶汤绿度不高，综合审评得分也是最低，但在B2条件下茶汤绿度最高，感官审评最优，容重和干茶绿度也较好，故投叶量以B2最优，即3.5 kg/锅最优。 从初炒温度极差分析可以看出，随着温度的升高，茶汤绿度提高，但干茶绿度和感官审评得分以中低温较好，高温条件下降较多，同时容重以C2条件最高，故初炒温度在C2条件下能够达到所有指标较优，即叶温45 ℃条件最优。 复炒温度在D2条件下容重、茶汤绿度和感官审评得分均最高， 故复炒温度以D2最优，即叶温55 ℃最优。

综合以上分析， 最优组合工艺参数为A2B2C2D2，即二青至茶坯含水率约40%，做形投叶量3.5 kg/锅，初炒做形茶坯温度约45 ℃，炒至茶坯含水率约25%，然后复炒，复炒做形茶坯温度约为55 ℃，这与感官审评得分最优组合工艺参数相同。

表3 正交设计和试验结果Table 3 Orthogonal design and experimental results

表4 正交试验结果极差分析Table 4 Range analysis of orthogonal test results

2.5 最优工艺组合的连续化加工与传统加工的比较

为了验证优化工艺的最优性， 后期开展了对比试验。试验中将鲜叶原料同样条件杀青、揉捻后分成了两份， 然后分别依据优化组合工艺和传统加工方式开展试验。

连续化加工能够缩短加工时间、 提高加工效率，在品质上能够使毛茶干茶绿度得到提高、茶汤色泽更好，综合品质得到提高[27]。 从图6 可以看出，与传统加工相比较，连续化加工茶汤绿度显著提升，干茶绿度极显著提升，容重没有显著差异。在品质成分方面， 连续化加工茶多酚和氨基酸含量更高，这可能与加工时间有关[28]，连续化加工有利于品质成分的保留。

传统加工往往做形时间长，耗费人力多，加工效率低。 研究在理化成分对比的基础上进行了感官审评和加工效率对比， 以分析优化连续化工艺的可行性。 从表5 可以看出，传统工艺干茶黄绿、叶底黄绿、滋味浓厚，连续化生产加工茶样香气更持久、滋味更醇厚，感官审评得分高达93.9 分。 在效益方面，以每日工作8 h，连续化加工日生产量可达600 kg 计算，用工人数仅需2 人，用工人数减少了75%，同时劳动强度大幅降低；另外做形时间较传统加工缩减了一半，日生产量提升了1 倍，生产效率提升35%，有利于加工成本的降低。因此连续化加工工艺切实可行，能够提高品质，扩大产能，降低生产成本，具有一定先进性。

图6 连续化与传统加工外形和内质品质比较结果Fig. 6 Comparison of continuous processing and conventional processing on the appearance and infusion of tea

表5 连续化与传统工艺感官审评和加工效率比较结果Table 5 Comparison of continuous process and traditional process on sensory quality and efficiency

3 讨论

在颗粒形绿茶加工过程中， 二青和做形工序对色泽品质影响显著， 较鲜叶绿度分别下降了64.57%和18.61%，达到了极显著性水平和显著性水平。从单因素试验可以看出，初炒温度和复炒温度对茶汤绿度有显著性影响，并且呈负相关性，二青含水率和投叶量对茶汤绿度无显著性差异；四因子对干茶绿度和容重均产生显著性影响， 其中二青含水率和投叶量对容重有极显著性正相关，初炒温度和复炒温度对容重有极显著性负相关。

正交试验综合分析比较， 最终确定连续化加工关键工艺参数为：二青含水率为40%，投叶量为3.5 kg/锅，初炒叶温约 45 ℃，复炒叶温约 55 ℃，在此条件下能够达到外形紧结、 色泽绿润的优质颗粒形绿茶品质要求。

从连续化工艺加工和传统工艺加工对比试验可以看出， 连续化加工能够在基本保持传统外形紧结度的情况下，提升干茶和茶汤绿度，保留茶多酚和氨基酸品质成分含量，并使香气更好，滋味更醇，感官审评得分达到更高。同时连续化加工能够将做形时间缩短50%，用工人数减少75%，加工效率提升35%，日产量提升1 倍，能够实现增产提质降耗，为连续化生产提供理论支撑。