应对茶园春季霜冻害的减灾新途径——霜冻芽叶产品研发思路与实践

张丽霞，亓俊然，张龙雪，黄晓琴，向勤锃

山东农业大学 园艺科学与工程学院，山东 泰安 271018

茶园春季霜冻害是指发生在春季气温回升后（通常为3、4月份，日平均气温在 0℃以上），由于冷空气入侵和地面辐射冷却而导致茶园地面或茶丛表面温度在短时间内下降到 0℃或以下，使茶树细胞原生质体结构受到破坏，从而引起茶树遭受伤害或局部死亡的农业气象灾害[1-3]。春季霜冻害在我国广大茶区[4-27]都有发生，并大体上呈现出从南到北、从低海拔到高海拔逐渐加重的趋势，是严重制约我国春季名优茶生产的灾害性天气之一。目前科技工作者重点研究了霜冻害发生的影响因素和提高精准预报霜冻灾害天气的方法[28-31]，提出了霜冻害的防御措施以及灾后栽培管理技术[32-37]；此外，浙江绍兴还在全国率先开展了基于茶叶霜冻气象指数的保险试点工作[38-39]。以上技术和措施都有效降低了霜冻害对我国春茶生产带来的经济损失，提高了防灾和抗灾综合能力。

同时我们也看到：由于多种自然和人为因素的影响，我国茶园春季霜冻害每年在不同地区、不同程度实际发生，而经霜冻后变色的春梢被弃采并最终被修剪掉，造成受灾茶区春茶减产甚至绝采，从而导致重大经济损失。据报道：2010年3月8—10日浙江省因“倒春寒”导致半数以上茶园遭到霜冻袭击，全省茶叶经济损失高达17亿元[32]；2018年4月7—9日江西婺源、浮梁等北部茶叶主产县遭受春霜冻灾害天气，经评估，仅婺源县春茶直接经济损失就达1.23亿元[23]；2019年4月27日发生在日照茶区的霜冻害导致露地茶园大面积受冻严重，大部分茶企无原料加工。众所周知：经越冬芽萌发而形成的第一轮春梢，其内含物丰富，所加工的茶叶品质是一年中最优的。能否将霜冻芽叶加工成茶叶产品，可能降低霜冻害经济损失，进而可探索出一条应对茶园春季霜冻害的减灾提效新途径。

本文在分析茶树霜冻芽叶特性和目前关于霜冻芽叶加工价值现有认知基础上，结合茶叶加工基本原理，探讨了霜冻芽叶产品研发的思路；同时结合2019年4月课题组将霜冻芽叶加工成白茶和红茶产品的实践，介绍了霜冻芽叶产品加工的技术要点及注意事项；此外，探讨了霜冻芽叶产品研发可能引发的争议。旨在抛砖引玉，以能引起大家对这一领域的关注以及探索的兴趣。

1 茶树霜冻芽叶产品研发的依据

1.1 茶树霜冻芽叶变化的实质及特性

茶园春季霜冻害通常与“倒春寒”相伴发生，这时已萌发的幼嫩芽叶代谢旺盛，体内总含水量和自由水含量显著提高，细胞汁液浓度降低，原被鱼叶、鳞片包裹的芽叶暴露在外，茶芽嫩叶自身的抗冻能力减弱[15]。当霜冻害发生时，茶树幼嫩芽叶组织内部会结冰而导致细胞膜和原生质体结构不可逆损伤[2]。结冰从芽叶细胞间隙的自由水形成冰晶的核心开始，随着温度的继续下降，冰晶体不断增大，导致细胞内部的自由水也不断凝结或外渗，造成细胞原生质严重脱水和不可逆凝胶化。同时，细胞也会因冰块产生的机械压力而变形，当温度回升、冰晶融化后虽然细胞壁可得到一定地复原，但是细胞膜和原生质体因吸水膨胀缓慢而被撕裂损伤，从而出现细胞汁外溢（水渍或水烫症状）、电导率增大、色泽变化等现象。据观测：霜冻芽叶会随冻害程度由低到高依次呈现黄绿、黄、粉红、红和红褐（带“麻点”）等色泽。在太阳照射和气温回升后，霜冻芽叶会因失水和氧化作用而成“焦枯状”或“赤枯状”[3]，甚至变黑[4]。

通过以上对茶树芽叶遭受霜冻害后组织及细胞内部结冰、融冰过程以及生理、生化变化的认知，同时结合细胞学、茶叶生物化学相关理论知识，我们可知：与正常芽叶相比，霜冻芽叶在组织、细胞结构上受到了损伤，并由此引发了一系列的生理、生化变化，并在芽叶色泽上明显不同于正常芽叶。

1.2 茶叶加工实质及低温冷冻技术在加工中的应用

众所周知：茶叶加工是将鲜叶原料加工成可饮用的成品过程。在茶叶品质形成最关键的初加工过程中，通过将杀青、揉捻（做形）、闷黄、渥堆、萎凋、做青、发酵、干燥八大基本工序有机组合，构建不同工艺流程加工出我国六大基本茶类。而所有加工过程究其实质是：人们借助能量、外力以及调控外界环境条件（温、湿、氧、光）促使鲜叶水分散失、物质转化和组织及细胞结构破坏的过程。

目前，低温冷冻技术被应用于红茶加工萎凋工序，并将采用冷冻剂液N或干冰，快速使萎凋叶内部细胞结冰而导致细胞结构充分破损的方法也被称为“低温玻璃化法”[40]。已有研究表明[41-44]：在红茶加工中采用冷冻萎凋不仅可以有效提高细胞破损率（可达85.7%），缩短萎凋、发酵及干燥时间，减少干物质损失，且能明显提高成品茶外形、汤色和滋味。聂占一等[43]还通过将传统萎凋和冷冻萎凋相结合的方法，克服了单一冷冻萎凋红茶香气低的问题，使红茶感官品质得到全面提升，并获得了如下最优化工艺：鲜叶→萎凋（含水量 60%左右）→冷冻（-18℃，1 d 左右）→揉捻（1.5 h 左右）→发酵（1.5 h 左右）→干燥。目前冷冻萎凋处理大部分采用-20℃的低温，处理时间短的为2 h，长的达1 d[40-42]，以上处理比茶树芽叶遭受霜冻害的温度更低，时间更长。

基于目前红茶加工中低温冷冻萎凋技术的可行性，对于霜冻芽叶，我们可以这样认为：它是在茶园中进行了低温冷冻萎凋处理的芽叶，是将原本应在茶叶加工厂完成的工序提前在茶园中完成。所以，霜冻芽叶完全可以用于研发需要萎凋加工的茶叶产品。

2 茶树霜冻芽叶产品研发思路

2.1 目前茶树霜冻芽叶产品研发的局限性

由于我国茶园春季霜冻害发生较重的主要在江北和江南茶区，这两个茶区春季都加工名优绿茶。由于经霜冻后的芽叶色泽会发生明显变化，若以此为原料加工绿茶，不能满足绿茶感官品质的“三绿”（干茶绿、汤色绿、叶底绿）要求，所以，人们普遍认为：霜冻芽叶已失去加工价值[3]；即使将其加工成绿茶，茶叶品质也低[27,45]。这也是导致长期以来霜冻芽叶被弃采的主要原因。为了提高霜冻芽叶加工绿茶的品质，王舒婷等[46]研究了轻度霜冻芽叶加工绿茶的工艺技术，对霜冻芽叶的利用进行了有益的探索，并且优化筛选出“低温冷冻保鲜+冷冻干燥+真空干燥”工艺技术，所加工的绿茶产品具有“干茶色泽翠绿，汤色浅黄绿明亮，枣香明显，滋味甜醇，叶底浅黄绿”品质特点，符合绿茶干茶、汤色和叶底“三绿”要求，但在香型和滋味方面却具有红茶的品质特征。此外，以上优化工艺只能选用轻度霜冻芽叶为原料进行加工，极大地限制了霜冻芽叶的利用率，同时由于所需设备投入大、运行成本高，也很难在生产实际中广泛推广应用。

综上，无论是对茶树霜冻芽叶加工价值的认知上还是产品研发思路上，目前人们都被限定在“绿茶”这样一个思维框架中。由此可见，要合理研发霜冻芽叶产品，首先就要在思想上突破“绿茶”产品的制约，从霜冻芽叶特性出发，分析霜冻害实质与茶叶加工的相关性，从我国六大基本茶类中筛选原料上适宜、工艺上能有效衔接的茶类进行研发；然后再在此基础上优化工艺，以期获得最优的霜冻茶产品，充分发挥其应用的经济价值，尽可能降低春季霜冻造成的经济损失。

2.2 茶树霜冻芽叶加工白茶、红茶的可行性

如前所述，霜冻芽叶可以被认为是在茶园中提前进行了低温冷冻萎凋处理的芽叶，可以用于研发需要萎凋加工的茶叶产品。在我国六大基本茶类中，以萎凋工序开始的有白茶、红茶和青茶三类产品。从我国春季霜冻主要发生的茶区主栽茶树品种、霜冻芽叶嫩度综合分析，霜冻芽叶适宜加工白茶、红茶两类产品，而不太适宜加工青茶。因在遭受霜冻害较重的江北和江南茶区，主栽品种为适制绿茶或红绿白兼制的中小叶品种，同时发生春霜冻害时的芽叶较嫩（单芽至一芽一、二叶），很少有能达到驻芽成熟度标准的新梢。此外，将霜冻芽叶研发成白茶和红茶的优势还表现在以下四个方面：

第一，在工艺上不仅可以与霜冻芽叶前期的低温萎凋很好地衔接，而且因霜冻芽叶细胞破损率大的特性，还可有效解决常见的红茶发酵不匀以及白茶不揉捻带来的滋味清淡问题。

第二，霜冻芽叶色泽与白茶、红茶的色泽特征不相冲突，具有相容性。传统新白茶虽然要求外观茸毫洁白、叶色灰绿，但现在的新工艺白茶因引入堆积氧化和老白茶的自然氧化，其色泽也呈现出不同程度的褐化，月光白的叶片呈现紫黑色。由此可见，白茶对外观色泽没有严格的要求，可以是五彩缤纷的，如“多彩茶”。所以，白茶这种外观色泽的包容性为充分利用不同受害程度、色泽多样化的霜冻芽叶提供了有利条件。而将霜冻芽叶研发成红茶，则可根据霜冻芽叶受冻色泽红变的程度，通过合理调整萎凋和揉捻速度，控制发酵程度而加工成汤色红浓、叶底红匀的红茶产品。若霜冻芽叶已完全红变，则可略去发酵工序，加工成自然霜冻红茶。

第三，霜冻成品茶内质符合白茶和红茶品质要求。我们对2019年4月27日加工的日照霜冻芽叶以及人工模拟霜冻害处理鲜叶加工的白茶与红茶进行感官审评，结果表明：霜冻白茶汤色杏黄明亮，香气清鲜，滋味鲜醇回甘，生津强；霜冻红茶汤色红浓、金圈厚，香气甜香高，滋味甜、醇厚、回甘。霜冻茶不仅在内质上完全符合白茶和红茶的要求，而且在滋味的“厚度”和“回甘生津”强度上特征明显。这与霜冻芽叶为早春原料，其内含成分丰富、酚氨比值低和游离氨基酸含量高等有关，同时还与遭遇霜冻低温天气，茶树应激启动系列生理生化反应，促进芽叶细胞液浓度提高，细胞器结构损伤加速内含物质水解转化及多酚酶促氧化等有关。

第四，不需要购置特殊的加工设备。可以充分利用绿茶加工原有的摊晾、智能贮青设备以及揉捻、干燥设备完成白茶、红茶的加工。

综上可见，将霜冻芽叶研发成白茶、红茶，在原料适合度（茶树品种、嫩度）、工艺衔接性及品质符合度等方面均较绿茶合理。

3 茶树霜冻芽叶加工实践

下面以笔者研究团队采摘山东日照茶区2019年4月27日的霜冻芽叶以及在近两年人工模拟霜冻害处理鲜叶加工白茶、红茶的实践，简要介绍霜冻芽叶的采摘、加工技术要点及注意事项。

3.1 霜冻芽叶的采摘

虽然春季霜冻使茶树芽叶受损程度较重，但与春季雪冻和低温阴雨冷害的天气相比，可为霜冻芽叶采摘提供较为有利的天气条件：第一，霜冻芽叶无雪覆盖，便于采摘；第二，霜冻主要发生在晚间，白天一般为晴天，气温回升快，茶农不会因气温过低或下雨而不愿或不便到茶园采摘霜冻芽叶。

在霜冻芽叶采摘时需要掌握以下三点：（1）尽早尽快采摘；（2）分色采摘。即将不同受冻程度的霜冻芽叶依据色泽（绿、黄、红、褐）进行分类采摘，以利加工；（3）注重清洁卫生。在霜冻芽叶采摘、运输过程当中，要做到洗手后再采茶，并采用清洁卫生的盛放容器和运输工具，尽量避免有害微生物的污染。

3.2 茶树霜冻芽叶加工技术要点

相较于正常芽叶，对于霜冻芽叶的加工除了需要考虑品种、嫩度等因素对加工的影响外，还需要重点考虑霜冻芽叶受害程度对加工茶类、工艺流程以及技术参数的影响，切实做到“看茶做茶”。下面重点介绍霜冻芽叶加工技术的两个要点：

第一，合理确定加工茶类。依前所述，霜冻芽叶适宜加工成白茶和红茶产品。在生产实际中，对于具体一批霜冻芽叶究竟应该加工成白茶还是红茶，针对霜冻芽叶的特性，我们认为：可依据霜冻芽叶色泽的类型和匀度进行如下选择判定：（1）如果霜冻芽叶受冻程度轻（色泽略黄）且色泽匀度高，则加工白茶或红茶均可，加工茶类可依据消费市场需求和经济效益等因素确定；（2）如果霜冻芽叶的色泽混杂，又无法进行分选的话，宜加工成白茶；（3）如果霜冻芽叶受冻程度重，色泽红或褐，宜加工成红茶。

第二，优化加工工艺与技术参数。（1）对于受冻程度轻且匀的霜冻芽叶加工白茶或红茶时，只需适当调快萎凋（白茶、红茶）速度、缩短发酵（红茶）时长即可。（2）受冻程度不同、色泽混杂的霜冻叶加工白茶时，宜以受冻最重的芽叶色泽为依据，确定白茶萎凋速度。霜冻芽叶受冻越严重，萎凋速度越快。白茶萎凋无论采用摊晾架、萎凋槽还是智能贮青设备摊叶，都需要利用鼓风设备加快萎凋速度，特别是萎凋前期要加大鼓风量，尽快消除霜冻芽叶因组织细胞结构受损而出现的水渍状。（3）采用受冻严重且色泽已红变或褐化的霜冻芽叶加工红茶时，在工艺上不能完全遵循原有的工艺流程，而宜借鉴小种红茶加工中“过红锅”的方法利用高温及时终止酶活性，同时促使红变的霜冻芽叶在高温下失去部分水分有利揉捻做形，即宜采用“过红锅→揉捻→干燥”的方式进行加工，研发成一款不同于传统红茶的自然霜冻红茶产品。

4 霜冻芽叶茶产品研发可能引发的争议

茶树春季霜冻芽叶作为一种非正常原料用于加工白茶与红茶产品，虽然前面已述其理论、实践的可行性以及工艺上的合理性，但仍有可能引发相关的争议。在此，选择两个关注度高的问题进行阐述，供参考。

第一，将霜冻芽叶加工成产品的安全性问题。对于霜冻芽叶，绝大多数人们的第一反应是那是“坏了”的叶子，怎么可以用来加工呢？众所周知：我们在日常生活中所说的食品“坏了”是指该食品中含有或滋生了有害微生物，产生了毒素，从而影响到人体健康，导致食品失去了食用价值。如前文所述，霜冻芽叶究其实质是在茶园中提前进行了低温冷冻萎凋处理的芽叶，使原来在茶树上细胞结构“完好”的芽叶变成了有一定膜损伤和原生质结构“坏了”的状态 ，由此带来的不是霜冻芽叶加工价值的丧失，而是由于细胞膜受损导致汁液外渗，有可能增加有害微生物滋生的风险问题。由于霜冻害发生的后续天气一般不伴随阴雨，而是空气湿度较低的晴天。只要受冻芽叶尽早采下，及时、尽快加工，同时注意采摘、运输和加工过程中清洁卫生，霜冻芽叶的安全质量是完全可控的。今后可以制定并出台霜冻芽叶相关生产技术规程与产品标准等，使之生产规范化和产品质量标准化。

第二，霜冻芽叶茶产品研发的必要性问题。大家都注意到：每当出现灾害性天气，农作物生长受到影响而导致减产，但农产品价格同期也会出现上涨。若从全国范围内考虑，减产未必减收，而且还可能会给未受灾地区带来增收。所以可能有人会认为：霜冻芽叶产品研发实无必要，特别是我国目前茶叶产能过剩的形势下。但我们应该看到：对于受灾地区而言，若茶园霜冻芽叶弃采无疑会导致该茶区春茶的减产甚至绝产，由此带来重大经济损失。据报道：春季霜冻害导致浙江[32]、江西[23]、广东[27]等茶园直接经济损失高达亿元以上。此外，春季霜冻芽叶是一年中的头轮茶，其内质优、安全性能高，将其配套合理的工艺技术加工成白茶或红茶产品，同样可以加工出优质茶。可见，霜冻芽叶产品的研发生产是非常必要的。