不同遮荫方式及加工工艺对碾茶品质的影响

曾淋，毛雅琳，汪芳*，郑寨生，胡美娟，傅燕青，金珊，袁名安*，许勇泉

（1.中国农业科学院茶叶研究所浙江省茶叶加工工程重点实验室，浙江 杭州 310008；2.福建农林大学园艺学院，福建 福州 350002；3.金华市农业科学研究院金华市双龙实验室，浙江 金华 321000；4.武义华仕达茶叶有限公司，浙江 金华 321000；5.浙江华茗园茶叶股份有限公司，浙江 金华 321000）

抹茶由碾茶原料研磨而成[1]，碾茶与普通绿茶区别在于茶树栽培管理方式的特殊性，碾茶需在特定时期对茶树进行严格的遮荫处理。覆盖遮荫能改变叶片组织结构，抑制氨基酸转化为儿茶素，提高茶叶氨基酸和叶绿素含量，使碾茶色泽滋味品质更佳[2-4]。碾茶制作需在覆盖到期当天采摘下鲜叶，并进行蒸汽杀青，后除去茶梗和黄叶，得到粗制碾茶。

目前茶园的覆盖材料主要有稻草、麦秆及遮阳网等，遮阳网覆盖操作便捷、遮光度可调节，茶园中现今应用广泛。覆盖方式有棚架覆盖和直接覆盖两种，棚架覆盖通透性好，对茶树起到屏障作用，使用方便快捷。直接覆盖成本低，对茶树无保护作用，遇到高温天气易灼伤茶芽。覆盖会对茶园生态环境和茶叶品质造成影响，刘瑜等[5]研究发现，覆盖可有效降低茶蓬面光照强度、降低日最高温、提高空气湿度，且棚式覆盖对茶园小气候稳定效果优于直接覆盖。在茶叶品质方面，覆盖使茶叶中叶绿素含量增加、氨基酸含量增加、茶多酚含量降低[6-7]，形成碾茶的独特品质。遮荫处理使茶树酚类物质黄酮醇、原花青素含量分别下降61.5%和53.3%，槲皮素-半乳糖醛酸苷、表儿茶素没食子儿茶素没食子酸酯、茶氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸和咖啡因的含量增加，但降低了槲皮素-葡萄糖醛酸苷、山柰酚-葡萄糖苷、没食子儿茶素和表儿茶素的含量[7]，遮荫通过改变苯丙烷和类黄酮合成途径中不同基因表达，从而影响茶树不同酚类物质的积累[8]。适当的覆盖时长有利于改善碾茶品质，高遮光度和长时间遮光不利于茶树干物质积累，降低茶园产量；王元凤等[9]发现遮光率相同情况下，遮荫19 d 的茶多酚含量比遮荫25 d 的低。李徽等[10]认为遮荫时间越长，叶绿素含量越高，茶叶色泽越绿。刘青如等[11]研究发现，当遮光度提高到90%，茶叶叶绿素反而降低。遮荫方式和时长选择是形成碾茶独特“海苔香”的关键，因此选择合适的遮荫方式和时长至关重要。

碾茶杀青方式多采用蒸汽杀青，高温水蒸气使鲜叶中酶类在短时间内彻底失活，并能很好地保留叶绿素，固定茶叶色泽，适用于碾茶加工[12-13]。蒸汽杀青的绿茶鲜味佳，干茶色泽润绿，含有较高的黄酮醇苷、原花青素等物质[14-16]。杀青蒸汽流量决定着杀青工艺的关键，对茶叶品质影响较大，因此，需选择合适的杀青蒸汽流量参数。汪芳等[17]认为蒸汽流量为110 kg/h 加工的碾茶氨基酸含量（4.75%）显著高于其他流量参数，酚氨比最小，茶汤滋味鲜爽。烘干是碾茶加工的重要工序，目的是使茶叶叶片部分含水率降到10%，提高香气中高沸点芳香成分；Kohata 等[18]发现高温对叶绿素酶有抑制作用，会导致叶绿素总量下降；蔺志远等[19]研究发现烘干温度130 ℃时，茶叶品质评价指标最为均衡，偏低温（60 ℃以下）和超高温（150 ℃以上），茶叶氨基酸含量较低。适宜的烘干温度能降低碾茶加工成本和提高碾茶品质。

因此，本试验比较3 种遮荫方式[高棚覆盖（SC）、直接覆盖（DC）、混合覆盖（MC）]及不同遮阴时间（直接覆盖6、10、15 d，高棚覆盖10、15、20 d）处理下的碾茶品质。实际生产中蒸汽流量为80～140 kg/h，因此本试验设计5 个蒸汽流量参数梯度（60、80、100、120、140 kg/h），比较不同蒸汽流量下碾茶的品质。在烘干工艺中，设置210、220、230、250 ℃4 个烘干温度探究对其碾茶品质的影响；并测定碾茶加工过程中儿茶素组分、咖啡碱、氨基酸等主要呈味物质含量，探究碾茶加工关键工艺最优参数，为碾茶高效加工生产提供理论依据和实践参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 试验材料

茶树秋梢：浙江华仕达茶业股份有限公司茶叶生产基地，茶树品种为“鸠坑”、“春雨1 号”。

1.1.2 试验试剂

硫酸亚铁（≥99.0%）：天津市永大化学试剂有限公司；磷酸氢二钠（99%）：上海麦克林生化科技股份有限公司；磷酸二氢钾（≥99.7%）：永华化学科技（江苏）有限公司；乙酸（≥99.9%）、酒石酸钾钠（99%）、茚三酮（分析纯）、氯化亚锡（≥99.99%）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；无水乙醇、丙酮（均为分析纯）：德国默克集团；叶绿素试剂盒粉剂：江苏南京建成生物工程研究所；儿茶素及咖啡碱标准品（≥98%）、甲醇（色谱级）、乙腈（色谱级）：美国Sigma Aldrich 公司；纯水：杭州娃哈哈集团有限公司。

1.2 仪器与设备

300K-SS 型碾茶蒸机（杀青机）：日本川崎机工株式会社；AYHF-450K 型碾茶炉：绍兴安亿智能机械有限公司；UV-2550 紫外-可见光分光光度计、LC-20AD高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）仪：日本岛津公司；DHG-9223A 型电热恒温鼓风干燥箱、DK-S26 型电热恒温水浴锅：上海精宏实验设备公司；FiveGo-单通道便携式pH 计：梅特勒托利多科技（中国）有限公司；CM-600d 型手持式分光测色仪、KONICA MINOLTA CM-3500D 台式色差计：柯尼卡美能达（中国）投资有限公司；UV-2000 可变波长紫外检测器：上海尤尼柯UNICO 仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 碾茶的制备

当茶芽长到一芽二、三叶70%以上时，采用3 种方式覆盖遮荫，使用85%遮阳网覆盖（离地约180 cm架空覆盖、直接覆盖茶蓬面、离地约180 cm 架空+直接覆盖茶蓬面覆盖），时间6～20 d，双人采茶机采摘鲜叶后进行碾茶加工。采用“鲜叶→储青→切断→杀青→散茶→干燥→第一次梗叶分离→二次干燥→第二次梗叶分离→精制”的方法加工成碾茶，生产线的投叶量为每小时110～140 kg，60～140 ℃饱和蒸汽杀青，烘房温度设定为210～250 ℃。

1.3.2 感官审评

碾茶的感官审评参照GB/T 34778—2017《抹茶》，由5 位高级评茶员（3 男，2 女）对茶样外形、汤色、香气、滋味4 项审评因子进行审评打分。感官总得分=外形（40%）+汤色（15%）+香气（15%）+滋味（30%）。

表1 碾茶感官品质标准Table 1 Sensory quality standard of Tencha

1.3.3 茶叶色泽测定

使用手持式分光测色仪测定茶汤L*值、a*值、b*值，茶汤为感官审评冲泡所得碾茶茶汤。L*值代表明亮度，值越高，明亮度越好；a*值从绿色（-a*）到红色；b*值从蓝色（-b*）到黄色（+b*）；a*值及b*值绝对值越大，其彩度越大。通过L*值、a*值、b*值查询相应色号，进行图片绘制。

1.3.4 茶叶理化品质测定

水分含量测定参照GB/T 8304—2013《茶水分的测定》中的103 ℃恒重法；茶多酚质量浓度的测定参照GB/T 21733—2008《茶饮料》中酒石酸亚铁比色法；氨基酸质量浓度的测定参照GB/T 8314—2013《茶游离氨基酸的测定》中茚三酮比色法；叶绿素质量浓度的测定采用植物叶绿素试剂盒测定。

儿茶素组分和咖啡碱质量浓度采用高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）法进行测定，碾茶茶汤经0.22 μm 微孔滤膜过滤；采用可变波长紫外检测器；色谱柱：ZORBAX SB-C18ODS 柱（150 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相A 为2%（体积分数）甲酸，流动相B 为乙腈，流速1 mL/min，柱温40 ℃，检测波长280 nm，进样量10 μL。梯度洗脱，流动相B 在16 min 内由6.5%线性增加到25%，25 min 时回到初始状态，平衡5 min。

1.4 数据统计与分析

数据经Excel 软件和IBM SPSS 20.0 软件处理，图片由Origin 2019 制作而成。采用Duncan's 进行差异显著性分析，P＜0.05 为差异显著。

2 结果与分析

2.1 遮荫方式对碾茶品质的影响

碾茶采摘前需进行一定时间的遮荫覆盖，目前用于茶园的覆盖的材料中，稻草、麦秆覆盖的茶叶品质优于遮阳网覆盖，但遮阳网使用便捷、遮光度可调；若覆盖得当，品质可接近稻草、麦秆覆盖[20-21]，不同的覆盖方式对茶叶生化品质、感官品质及产量都有影响，抹茶茶园中覆盖方式主要有棚式覆盖和直接覆盖2种。本试验选择高棚覆盖、直接覆盖和混合覆盖3 种覆盖方式覆盖15 d 的茶树鲜叶加工成碾茶进行比较，理化品质分析如图1 所示。

图1 不同遮荫方式对碾茶品质的影响Fig.1 Effect of different shading treatments on the quality of Tencha

感官品质得分（图1A）以混合覆盖方式得分最高、直接覆盖次之、高棚覆盖最低。由图1C 可知，高棚覆盖与混合覆盖方式酚氨比之间存在显著性差异（P＜0.05），混合覆盖的碾茶氨基酸含量最高，茶多酚含量和酚氨比最低，茶汤口感鲜爽，苦涩味和收敛性协调适中，这与感官审评结果相一致。外形、汤色在GB/T 34778—2017《抹茶》中分别占比40%、15%，叶绿素是构成干茶颜色、茶汤和叶底色泽的重要色素，与茶叶品质呈正相关[22]。由图1B 可知，混合覆盖处理碾茶叶绿素总量最高。由图1D 可知，混合覆盖的碾茶茶汤色差L*值较高，明亮度较好，|b*/a*|较小，与高棚覆盖存在差异。b*/a*值决定颜色的色相，其绝对值越大，绿色调占比越小。混合覆盖碾茶品质最佳，可能是遮光度较高导致光照强度大幅度降低，激活叶绿素生物合成的前体物质，使叶绿素含量增加，叶绿素含量增加有利于植物吸收更多的光能[20，23]，遮荫会抑制黄酮类和木质素等多酚化合物的生物合成[6]，从而有效改善茶叶品质。综上所述，混合覆盖的碾茶感官品质最佳，茶叶颜色绿、滋味平和，综合品质较优。

2.2 遮阴时间对碾茶品质的影响

遮阴时间是影响碾茶产量及品质的重要因素[21]，适度遮阴时间能减少茶园直射光，增加散射光，改善空气温湿度等环境条件，从而促进茶叶中蛋白质、氨基酸、咖啡碱等含氮化合物的合成，影响茶树的光合作用和正常生理代谢[10]。本试验探讨直接覆盖和高棚覆盖不同时间鲜叶制成的碾茶品质之间的差异，结果见图2。

图2 不同遮荫时间对碾茶理化成分的影响Fig.2 Effect of Tencha fixed with different shading times on the physicochemical compositions

图2 结果表明，直接覆盖不同时长后，以直接覆盖6 d 加工而成的碾茶，其氨基酸含量最高、酚氨比最低，导致茶汤鲜爽度较高、苦涩味较弱，与感官滋味审评结果一致。毛雅琳等[24]发现碾茶的鲜味主要与游离氨基酸、咖啡碱、茶氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺等含量及酯型/非酯型儿茶素比值呈显著性正相关（P＜0.05）。此外，直接覆盖6 d 的碾茶叶绿素a、叶绿素b 和总叶绿素含量均为最高，直接覆盖方法中10 d 的为最低，且直接覆盖6 d 的|b*/a*|值为最小，碾茶绿色程度高，可能是由于短时间的覆盖光照强度降低，叶绿体数量增加，促进鲜叶中叶绿素的合成，而直接覆盖时间过长，会导致吸收的光照少，叶绿素合成量减少。有研究表明，强光照射下，叶绿体会移动到细胞的侧壁以调节吸收的光照，弱光照射下，移动至细胞的上表面以吸收光量，生长弱光下的植物相对强光下植物具有更高浓度的叶绿素[25]；直接覆盖6 d 加工的碾茶总体品质最佳。高棚覆盖10、15、20 d 的鲜叶制成的碾茶，感官品质以高棚覆盖15 d 的最佳，其叶绿素含量最高、茶汤L*值最大、|b*/a*|值最小，表明碾茶及其茶汤颜色均为最绿，品质较好。此外，直接覆盖15 d 的碾茶氨基酸含量高、茶多酚和酚氨比较低，增加了茶汤的鲜爽滋味，降低了其苦涩味，遮荫后氨基酸含量增加可能是叶绿体蛋白水解导致[26]。因此，高棚覆盖15 d 加工的碾茶品质最佳。综合分析，适度的遮荫时间有利于碾茶基本营养成分积累，但时间过长会导致营养成分散失，可能会导致树势变化弱，这与王元凤等[9]研究结果一致。

2.3 杀青蒸汽流量对碾茶品质的影响

蒸汽流量过低易导致杀青不透，过高易导致杀青过度和热能浪费。儿茶素是茶多酚的主要功能成分，与茶叶的苦涩味呈正相关，其含量占茶树鲜叶干重的12%～25%[27-28]，可分为酯型儿茶素[表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）、表儿茶素没食子酸酯（epicatechin gallate，ECG）]和非酯型儿茶素[表没食子儿茶素（epigallocatachin，EGC）、没食子儿茶素（gallocatechin，GC）、儿茶素（catechin，C）和表儿茶素（epicatechin，EC）]。酯型儿茶素收敛性强、涩味重，非酯型儿茶素收敛性弱、苦涩味较弱[8]。本试验在相同鲜叶原料、鲜叶数量的条件下，对比不同蒸汽流量参数下碾茶品质之间的差异。理化成分分析结果见图3。

图3 不同杀青蒸汽流量下碾茶的理化成分Fig.3 Physicochemical compositions of Tencha fixed with different steaming flow rates

由图3 可知，蒸汽流量为120 kg/h 制作的碾茶氨基酸含量为4.50%，其含量高于其他4 组；且酚氨比低于其他4 组；蒸汽流量为80 kg/h 制作出碾茶酚氨比最高，茶氨酸含量最低，儿茶素含量最高。对比不同杀青蒸汽流量处理的碾茶儿茶素组分含量（图3C）由低到高排序为140 kg/h＜120 kg/h＜100 kg/h＜60 kg/h＜80 kg/h，蒸汽流量80 kg/h 处理的碾茶儿茶素保留量最高。随着蒸汽流量升高，EGCG 和ECG 含量出现明显降低，原因可能是儿茶素浓度随温度升高而降低，酯型儿茶素高温下会发生异构化作用，导致含量下降[28-30]。EC和C 浓度变化不大，说明不同杀青条件下，各儿茶素组分的转化效率和途径可能不同。综上所述，蒸汽流量为120 kg/h 制作出的碾茶品质成分上最佳，酚氨比最小，茶氨酸含量最高；而蒸汽流量为80 kg/h 制作出碾茶品质成分表现最差，其酚氨比最高，茶氨酸含量最低，儿茶素含量最高。

2.4 烘干温度对碾茶品质的影响

烘干是碾茶加工工艺的重要环节，将烘干叶水分含量控制在5%以下，茶叶中水分含量与品质密切相关，若水分过高，茶叶储存过程中易变质。烘干使茶叶中低沸点香气成分大量散失，而高沸点香气成分含量不断增加，氨基酸和可溶性多糖在高温作用下会发生美拉德反应，形成茶叶独特香气及风味品质[31]。本试验研究不同烘干温度对加工碾茶品质的影响，结果如图4 所示。

图4 不同烘干温度碾茶对理化成分含量的影响Fig.4 Effect of Tencha fixed with different drying temperatures on the physicochemical compositions

感官审评以烘干温度220 ℃得分最高，其滋味更加平和，带有青气。由图4 可知，烘干温度为220 ℃加工的碾茶氨基酸含量高于其他3 组，且酚氨比最小，这与感官审评结果一致，茶叶色泽、茶汤颜色、叶底色泽的主要呈色物质是叶绿素，叶绿素a 呈现蓝绿色，叶绿素b 呈现黄绿色；对比4 种不同烘干温度的碾茶叶绿素含量，烘干温度为220 ℃下碾茶的叶绿素总量最高，色差分析（图4D）结果表明220 ℃下碾茶的|b*/a*|值最小。综上所述，220 ℃的烘干温度使碾茶各营养成分保留最佳，使茶叶苦涩滋味成分（茶多酚）降低，提高了茶叶鲜爽（氨基酸）滋味。随着烘干温度的升高，茶叶茶多酚、酚氨比及水分含量呈现先降低后升高再降低的趋势，而氨基酸、叶绿素及|b*/a*|值呈现先升高后降低的趋势，茶叶理化品质在220 ℃均出现拐点，原因可能是适宜的烘干温度能加速酚类物质氧化降解反应，湿热作用引起氨基酸非酶性氧化，温度过高则会起抑制作用，碾茶最佳烘干温度需将温度区间降低以进行进一步研究。综上所述，烘干温度为220 ℃下制作的碾茶各滋味成分物质保留最佳，感官品质整体较优。

2.5 碾茶加工过程中的品质变化

杀青是碾茶加工的关键工艺，目的是快速使多酚氧化酶和过氧化物酶失活，从而阻止茶多酚的氧化。这些加工工艺的结合形成了碾茶特有的色绿、滋味鲜醇、味浓等品质特征，碾茶加工过程中的品质变化如图5 所示。

图5 碾茶加工过程中理化成分变化Fig.5 Changes in biochemical compositions in Tencha during processing

茶叶含水量在烘焙工艺开始大幅度降低，最终成品茶的含水量仅为1.38%。图5B、C 表明，茶多酚、氨基酸及咖啡碱含量在整个碾茶加工过程中总体呈下降趋势；茶氨酸由16.82 mg/g 降低至14.78 mg/g，降低了10%，酚氨比变化趋势不明显，氨基酸含量下降主要是因为杀青、干燥过程中的高温环境下，氨基酸与还原糖发生美拉德反应形成羰胺化合物[32]。多酚类在湿热环境和多酚氧化酶的作用下，因异构、水解和部分氧化聚合等化学变化使其含量有所减少[32]。经过叶梗分离工艺，咖啡碱含量由24.24 mg/g 升高至28.35 mg/g，茶多酚含量由14.49%降至13.50%，可能是因为梗中含有较高含量的茶多酚。

加工过程中儿茶素出现一定的损失，EGC 在加工过程中由33.35 mg/g 降低至27.34 mg/g，EGCG 含量从78.87 mg/g 降低至54.09 mg/g，主要是在烘焙和干燥阶段降低，原因可能是茶鲜叶在加工过程中，处于高温、高湿、有氧条件下，儿茶素极不稳定，复杂儿茶素发生一定程度的降解[8]。

2.6 碾茶综合成分和化学成分相关性分析

碾茶要求具有“三原三青”的品质特征，即原味、原色、原质，清香、清口、略带青草气。茶汤和叶底色泽与鲜叶叶绿素含量相关，叶绿素、类胡萝卜素是构成叶底的主要物质，花青素类、花黄素类及加工中多酚形成的色素是构成汤色的主要物质[33]。对碾茶的感官审评得分与化学成分进行相关性分析，结果绘制成热图，如图6 所示。

图6 碾茶品质成分相关性分析Fig.6 Correlation analysis of quality components of Tencha

碾茶感官品质总得分与叶绿素a（r=0.741，P＜0.01）、叶绿素b（r=0.767，P＜0.01）和叶绿素总量（r=0.754，P＜0.01）成极显著正相关。茶多酚是构成茶汤滋味的重要成分。图6 表明，茶多酚含量，滋味及感官品质总得分成极显著正相关；茶汤浓度与其色差L*值呈极显著负相关（r=-0.817，P＜0.01）。因此，碾茶的叶绿素含量能反映茶叶品质，茶多酚含量对茶汤滋味的贡献度较大，茶汤浓度高可能导致其色差L*值下降，茶汤颜色变暗。

3 结论

本研究探讨对不同遮荫方式和时长，不同杀青蒸汽流量及烘干温度对碾茶品质的影响，得到在直接覆盖、高棚覆盖、混合覆盖3 种遮荫方式下，混合覆盖的碾茶感官品质较佳，叶底色泽较绿、滋味平和，综合品质较优。测定其生化成分含量发现，混合覆盖的碾茶氨基酸含量最高，茶多酚含量和酚氨比最低，且其茶汤色差L*值较高，明亮度较好，|b*/a*|较小。直接覆盖时长为6 d 的碾茶总体品质较佳，其叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均为最高。高棚覆盖以时长为15 d 加工的碾茶品质较佳，其叶绿素含量最高、茶汤L*值最大、|b*/a*|值为最小，同时碾茶氨基酸含量高、茶多酚和酚氨比较低。杀青蒸汽流量为120 kg/h 制作出的碾茶品质较佳，酚氨比最小，茶氨酸含量最高，能较好地保留住茶叶内含物质成分，而蒸汽流量为80 kg/h 制作出碾茶品质成分表现最差，其酚氨比最高，茶氨酸含量最低，儿茶素含量最高。烘干温度为220 ℃下制作出的碾茶叶绿素、氨基酸含量最高，茶多酚含量最低，|b*/a*|值最小，各滋味成分物质含量最佳，感官品质整体较优。碾茶加工过程中，茶多酚、氨基酸及咖啡碱含量在整个工艺过程中总体呈下降趋势，尤其是EGC 和EGCG 浓度下降最为明显，茶氨酸由26.97 mg/g 降低至24.26 mg/g。相关性分析得出，碾茶感官品质总得分与叶绿素含量成极显著正相关，茶多酚含量与茶汤滋味和感官品质总分成极显著正相关，茶汤浓度与其色差L*值呈极显著负相关。综上所述，碾茶遮荫方式以混合覆盖方式为最佳，覆盖时长以直接覆盖6 d 或高棚覆盖15 d 碾茶质量较好。碾茶加工过程中茶多酚等生化成分出现下降趋势，蒸汽流量为80 kg/h，烘干温度为220 ℃下制作的碾茶营养成分保留最佳。碾茶品质很大程度取决于叶绿素含量，茶多酚含量对茶汤滋味的贡献度较大，而茶汤浓度高可能导致其色差L*值下降，茶汤颜色变暗。