冷冻干燥技术加工高绿度抹茶的研究

段兆翔，陈佳豪，王镇，尹福生

1.国家抹茶加工技术研发专业中心，江苏 常州213254；2.江苏鑫品茶业有限公司，江苏 常州213254

抹茶是采用覆盖栽培的茶树鲜叶经蒸汽（或热风）杀青后干燥制成的叶片为原料，经研磨工艺加工而成的微粉状产品[1]。国内的抹茶加工技术近几年在热风、蒸汽杀青技术的逐渐发展下，生产力有了大幅提升[2]，再加上遮阳网覆盖技术[3]、精制拼配、风选色选技术[4]、低温球磨技术[5]的应用使得抹茶品质逐渐提升，市场也反馈出色泽越好的抹茶往往价格越高，而抹茶“绿度”也逐渐成为衡量其品质的关键因素。目前，市场上出现了一些在抹茶中添加绿藻粉、麦苗粉等其他物质以提高抹茶绿度的现象，而国家标准明确规定抹茶为茶叶加工制作的食品，食品安全是生产前提，所以在保持风味的同时，通过栽培管理与加工技术的创新，安全健康地提高绿度才是抹茶产业良性健康发展之路。

抹茶初制加工过程中，尤其是干燥环节由于温度偏高，会导致茶叶内绿色相关色素氧化，产生其他颜色物质，叶绿素发生脱镁等反应而失绿的现象[6]，从而使抹茶绿度大幅降低，所以干燥环节的工艺创新是提升抹茶绿度的关键所在。冷冻干燥技术即将产品超低温速冻至－40℃以下，之后在持续真空环境下使产品水分升华将其制干，达到在去除产品水分的同时尽量保留其原有特征及形态特点的技术，目前此应用多集中于水果蔬菜类冻干食品及各类冻干零食的加工[7-9]，而在茶叶加工领域的研究还涉及较少。本试验在抹茶初制环节采用冷冻干燥技术对抹茶原料进行干燥，并与传统干燥技术进行对比，同时对冻干抹茶的保存稳定性、食品安全风险等方面进行研究，通过试验验证冷冻干燥技术在抹茶加工中应用的可行性。

1 材料与方法

1.1 试验材料

4—5月采摘常州市金坛区经遮阳网覆盖15 d的中茶108、鸠坑、龙井长叶3个品种的茶树鲜叶，经蒸汽或热风杀青后随机取样作为冻干原料；取对应生产线上相同茶树品种鲜叶用传统生产模式加工的碾茶（抹茶原料茶）混样作为试验对照。

1.2 仪器与设备

YTLG-10A真空冷冻干燥机（上海叶拓科技有限公司）、FPS-1小型食品粉碎研磨机（日本）、GTN-Matcha茶成分分析仪（日本）、CM-26d色度仪（柯尼卡美能达公司）、恒温冰箱、智能生化培养箱、恒温恒湿培养箱、茶叶审评平台及抹茶专用审评用具。

1.3 试验方法

1.3.1 试验准备

茶叶采摘后，于蒸汽、热风杀青机后的鼓风冷却机上隔1 min抓取1次，共抓取5次约1 kg已杀青茶叶，简单剔除茶梗，同时取相同茶树品种茶叶在生产线上已加工好的碾茶成品混样300 g（取样方式同杀青叶），相同茶树品种、相同杀青方式按传统方法生产的对照样品与试验样品各自一一对应编号，然后于5℃冰箱中保存，试验进行3次重复，其间正常生产，产品质量稳定。

样品编号规则为：用“ZSD”表示蒸汽杀青冻干制品，“RSD”表示热风杀青冻干制品，“108”“长叶”“鸠坑”分别表示茶树品种中茶108、龙井长叶、鸠坑。例如，“ZSD108”即为中茶108鲜叶经蒸汽杀青冻干制得的抹茶制品，“RSD长叶”即为龙井长叶鲜叶经热风杀青冻干制得的抹茶制品。

1.3.2 样品冻干与数据测定

样品冻干：将样品平均放于冷井储物盘预冻4 h至样品温度－40℃，取出立即转入干燥架，抽真空至2 Pa以下持续抽冻8 h，重复2～3次至茶叶水分6%以下，简单碾碎再次剔除茶梗、茶茎后使用小型食品粉碎研磨机研磨成粉，对照的混样也同样使用该机器研磨成粉。

茶叶内含物含量测定：在25℃以下的环境中，使用茶成分分析仪按照仪器使用说明对研磨后的茶粉进行内含成分含量测定，取3次重复的平均值进行结果分析。

茶叶绿度测定：在光线明亮充足的室内，使用CM-26d色度仪按照仪器使用说明进行抹茶绿度的测定，以抹茶颜色在红绿方向上的偏移量的绝对值来定义抹茶的绿度，数值越大即表示抹茶越绿，测量时选取中心点测量，取3次重复的平均值进行结果分析。

1.3.3 冻干抹茶保存稳定性的研究

将样品于5℃冰箱中保存1年，然后进行绿度、内含物、微生物的检测。通过感官审评，对比冻干产品与其他抹茶产品的香气、滋味差异，为后续风味改良的研究提供参考。

冻干样品的微生物检测参照《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》（GB 4789.2—2016）[10]、《食品安全国家标准食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》（GB 4789.15—2016）[11]、《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》（GB 4789.3—2016）[12]、《食品安全国家标准食品微生物学检验沙门氏菌检验》（GB 4789.4—2016）[13]，以及抹茶的一些微生物数量要求按《抹茶》（GB/T 34778—2017）[1]、《浙江制造团体标准饮料配料专用抹茶》（T/ZZB 0987—2019）[14]进行检测分析。参照《浙江省地方标准抹茶审评技术规范》（DB 33/T 2279—2020）[15]对试验所得抹茶样品进行审评，根据试验期望着重选取滋味、香气的审评结果进行对比。

2 结果与分析

2.1 冷冻干燥对抹茶产品绿度的影响

测定抹茶产品的绿度发现（图1），不同茶树品种所制抹茶产品的绿度本身存在明显差异，加工成品的绿度：中茶108＞鸠坑＞龙井长叶，各品种冻干制品相较传统生产方式的对照制品，在绿度上都有一定程度提升，但提升情况存在差异，具体提升值如图2。冻干处理后热风杀青的绿度提升程度普遍比蒸汽杀青的高，这可能因为杀青效率有所区别，而且热风线仅采用多程式去梗的方式，并未对黄叶、褐叶进行剔除，而蒸汽线不仅使用色选的方式进行精准筛拣，而且本次试验对照取样用的是色选精度最高的一次口碾茶，所以显得蒸汽杀青下冻干处理的绿度提升程度较低。使用FTEST函数对冻干处理和对照绿度值进行分析，冻干处理与对照在绿度上存在显著性差异，说明冻干处理会对抹茶绿度产生影响。同样使用该函数对不同杀青方式下得到的抹茶绿度值进行分析，得到蒸汽杀青与热风杀青两组数据间无显著性差异，说明不同杀青方式下，冻干处理对抹茶的绿度值都有所提升，如图2所示，总体提升范围在13%~25%。

图1 冻干制品及生产线对照样品绿度值

图2 冻干制品相较对照样品绿度提升程度

2.2 冷冻干燥对产品内含物的影响

试验发现，冻干制品和生产线对照制品在总氮、氨基酸、茶氨酸、儿茶素、咖啡碱含量上有所差异，但基本变化不明显，而且没有同一方向上的变化趋势（图3~图9）。比如，不同品种间氨基酸含量变化趋势不一致，主要原因是氨基酸在鲜叶中就存在较大的生物学差异，而传统生产方式、冻干处理并不会对氨基酸的含量造成较大影响，所以本次试验中出现的氨基酸含量变化不规律的原因主要是茶叶鲜叶本身存在含量差异造成的，同理还有茶氨酸、咖啡碱等。而在图9中，冻干制品叶绿素的含量与绿度值表现情况基本相符：叶绿素含量在品种间存在差异，同样是中茶108＞鸠坑＞龙井长叶，而且冻干处理后也都明显高于对照组，表明了不同加工方式能够影响叶绿素含量从而影响产品绿度值，这也证实了超低温真空冻干的方式能更好地保护茶叶的叶绿素，从而明显提升抹茶的绿度。

图3 冻干制品与对照样品含水量对比

图4 冻干制品与对照样品总氮含量对比

图5 冻干制品与对照样品氨基酸含量对比

图6 冻干制品与对照样品茶氨酸含量对比

图7 冻干制品与对照样品儿茶素含量对比

图8 冻干制品与对照样品咖啡碱含量对比

图9 冻干制品与对照样品叶绿素含量对比

2.3 冻干抹茶产品保存稳定性、食品安全性研究

为探究产品的保存稳定性和食品安全性，对于5℃冰箱保存1年的样品进行绿度、内含物、微生物的检测。

图10~图12数据显示，保存1年的茶样在绿度、内含物含量、微生物数量上基本保持稳定，也无危险微生物沙门氏菌的滋生，而且加工过程中，所用真空泵油等可能存在的外源物皆为食品级，基本没有食品安全问题的风险存在，所以冻干工艺制得的抹茶可放心用于制作食品。

图10 冻干制品保存1年绿度变化

图12 冻干制品保存1年微生物生长变化情况

邀请具有中级评茶员及以上资格的专家对冻干后制得的抹茶进行审评，评分结果如图13。评语中普遍反映冻干抹茶略带青味，没有传统干燥方式热风杀青产品的烘炒香，同批盖网产品拥有的海苔香、覆盖香[3]也不如传统干燥方式蒸汽杀青产品的明显，整体风味特征不明显。所以，审评结果香气、滋味得分都较低。

进一步选取冻干抹茶产品进行低温烘干、拼配其他产品对其进行改良。如图14，避光短时低温烘干（60℃，15 min）后，产品绿度并无太大损失，证明短时低温再次烘干的方式基本可行，而且如图13，烘干后样品香气、滋味的评价都有所提升，可能是因为短时低温烘干可明显去除不友好的青味。将冻干制品与该公司产品进行拼配，得拼配1号（按1∶3的比例将冻干制品与该公司蒸汽线产品拼配所得）、拼配2号（按相同比例将冻干产品与热风线产品拼配所得），相对原冻干产品，拼配1号、拼配2号青味减轻，香气、滋味评分提升。最适烘干方式、拼配的产品比例，还有待大量试验探究，但至此也可说明冻干制品作为单一制品可能存在缺陷，但可作为优良的拼配产品，或再进行一些加工处理进行改良，在保证健康安全下提升抹茶的绿度。

图11 冻干制品保存1年内含物含量变化

图14 冻干制品低温烘干后的绿度变化

3 小结与讨论

通过对冻干抹茶和对照抹茶绿度值的差异显著性分析和数据变化情况分析，得出以超低温真空冻干技术加工制得的抹茶，在绿度上有明显提升，总体提升范围13%~25%，且不同杀青处理下抹茶绿度皆有明显提升，但不同茶树品种本身绿度不同，在冻干处理后绿度提升程度也有所差异。对比冻干处理后内含物含量的变化情况，与试验预期相符，由于冻干处理相对于传统烘干方式能够更好地保护茶叶中的叶绿素，所以使产品绿度有明显提升。在产品稳定性和食品安全的探究上，发现5℃保存1年的冻干制品在绿度、内含物、微生物方面基本保持稳定。通过审评发现冻干抹茶有略带青味的缺点，所以在滋味和香气的得分上都比传统抹茶低，但后续研究发现可通过再次短时烘干和拼配的方式加以改良，所得拼配产品品质也有明显提升，但最佳烘干方式和拼配方案还得后续大量试验去探究。

目前冷冻干燥技术的使用不够简便，且成本较高，粗略估计生产成本较传统生产模式高3~5倍，耗时极长也是此技术的一大缺点，而且目前冻干设备条件还不能实现大批量的抹茶生产，也没有合理、规范的抹茶冻干操作规程，生产效率较低，若能在预冻、抽真空的过程中合理使用液氮，预计会有缩短生产耗时的效果。

本试验的主要目的是为安全健康的抹茶绿度提升研究提供一些思路，为冷冻干燥技术在抹茶产业中的发展提供方向，也期望随着冻干技术的发展，冻干抹茶在未来能够迈入市场。