萎凋工艺对大叶种红茶品质的影响研究
时间：2023-02-15 16:50:08 来源：千叶帆 本文已影响人
自浩，钱和
（1.云南中茶茶业有限公司，云南昆明 650100；
2.江南大学食品学院，江苏无锡 214122）
萎凋是红茶香气形成的一个重要步骤， 萎凋的目的是通过水分的散失使叶质变柔软便于揉捻，使酶活性提高便于发酵，促使内部物质有效转化，芳香物质的变化和累积，可以很大程度地促进红茶香气形成[1]。
根据红茶研究以及加工经验可知，过度萎凋、快速萎凋、不萎凋以及不当的萎凋方法，都会不同程度地损害红茶香气[2]。刘德荣等[3]提出正山小种采用日光法，可增强红茶香气，然而如果整个过程都采用日光法， 那么水分损失速度过于快，就会损害红茶滋味。因此目前大多红茶生产者在条件允许的情况下，先进行适当日光萎凋，再进行室内调控萎凋或自然萎凋相辅助的方法，也就是复式萎凋。
当碰到雨季时可结合热风萎凋或者直接采用室内萎凋法进行萎凋[4]。为提高红茶香气成分， 有研究者在红茶萎凋时加以两三次的翻动，结合“做手”“摇青”可以使茶叶萎凋地更加均匀，同时也会促进高品质香气[5]。
有研究显示冷冻萎凋可以促进多酚类物质的酶促反应， 从而形成有利于红茶品质提高的内含物产生[6]。在夏秋季节雨水较多，不能进行日光萎凋，最好在室内进行热风萎凋或光谱电磁波辐射、加压处理等[7]。
热风温度需要控制在36～38 ℃，且通风量大、速度低。湿叶需先进行吹冷风处理， 待茶叶表面的水分吹干后再加温。
由于夏秋季节多雨， 期间所制茶叶常有香气淡薄，滋味苦涩等缺点，市场接受程度较低，多数茶农都不愿采摘，导致资源浪费。并且传统的红茶加工大多数是以“看茶做茶”为主，茶叶品质会随着生产者经验和技术上变化产生较大差距， 导致加工出的茶叶品质不一。因此，研究以云南夏秋茶鲜叶为原料， 把乌龙茶中提高茶叶香气的关键工序做青运用到传统红茶萎凋过程中， 提高夏秋季红茶的香气和滋味， 同时针对云南大叶种茶叶的特性，设置不同的工艺参数，加工出品质优异的红茶。
通过对工艺参数优化，进行科学有序的加工，使产品具有稳定性， 对大叶种夏秋茶的推广和规范茶叶市场具有重要意义。
1.1 试验材料
鲜叶原料选用云南大叶种云抗10 号，5 月～6月采自云南省农业科学院茶叶研究所实验茶园，采摘标准以一芽二叶为主。
1.2 仪器设备
FA1104A 型电子天平（上海国灏化学仪器有限公司），UV-2102PC 型分光光度计（上海尤尼柯有限公司），DK-S26 型电热恒温水浴锅（上海精宏实验设备有限公司），3K15 型高速冷冻离心机（德国Sigma 公司），1525HPLC 型高效液相色谱仪（WATERS 公司），Milli-Q Biocel 型超纯水机 （美国密理博公司），QP2010 型气相色谱-质谱联用仪（日本岛津公司）。
自制萎凋槽 （云南省农业科学院茶叶研究所），6CR-45 型茶叶揉捻机（浙江上洋机械有限公司），自制发酵装置（云南省农业科学院茶叶研究所），STRS1500 型手持式红外线测温仪（北京吉安诺科技发展有限公司），DFT-200 型手提式高速万能粉碎机 （ 温岭市林大机械有限公司），EG823EA6-XS 型微波炉（广州美的生活电器制造有限公司），CS-6CHZ-9 型旋转式烘焙机（泉州长盛机械有限公司），6CTH-3.0 型茶叶提香机（浙江上洋机械有限公司）。
1.3 试验方法
试验采用同一批鲜叶， 工艺流程采用鲜叶→日光萎凋、做青→揉捻→发酵→干燥。实验处理中各工序的操作方式相同，其中揉捻、发酵、干燥等工序都严格掌握适度一致的标准， 每个处理实验组鲜叶不少于5 kg。
日光萎凋：将鲜叶薄摊于蔑扁内，下午16 时～17 时左右在日光下晒相应时间，室外温度为24 ～28 ℃。
做青：将鲜叶放入恒温恒湿室，摊放于竹篾上，把茶鲜叶收拢成长条状，双手拢住叶子往前或向后抖翻叶子。做青后的茶叶放入萎凋槽萎凋，整个萎凋过程时间在6～8 h 之间，摊叶厚度5 cm。揉捻：用茶叶揉捻机进行揉捻处理，时间为50 min。发酵：将揉捻叶放入箩筐内进相对湿度90%、温度30 ℃左右的发酵室进行4～6 h 发酵处理， 盖上湿布，发酵至鲜叶青草气消失、花香显露。干燥：将发酵叶置于链板式烘干机进行烘干， 毛火温度为110～120 ℃，时间为15 min。
毛火结束后在室温下摊晾60 min；
足火温度为90～95 ℃，100 min。
1.3.1 日晒时间对品质的影响
同一实验条件下，设置SJ1、SJ2、SJ3、SJ4、SJ5，日晒时间分别为20、30、40、50、60 min，做青3 次、萎凋温度保持25 ℃左右，萎凋失水率25%，其他工艺相同。
实验中室外温度为28±2 ℃，空气相对湿度为72%±3%。
1.3.2 做青次数对品质的影响
同一实验条件下， 设置CS1、CS2、CS3、CS4、CS5，做青次数分别为1、2、3、4、5 次，日晒时间40 min、萎凋温度保持25 ℃左右，萎凋失水率25%，其他工艺相同。
实验中室内温度为26±2 ℃，空气相对湿度为78±2%。
1.3.3 萎凋温度对品质的影响
同 一 实 验 条 件 下， 设 置WD1、WD2、WD3、WD4、WD5，萎凋室温度分别设为15、20、25、30、35℃，日晒时间40 min、做青3 次，萎凋失水率25%，其他工艺相同。
实验中空气相对湿度为76%±3%。
1.3.4 萎凋程度对品质的影响
实验通过计算萎凋结束时茶叶失水率可以初步判断出萎凋程度。
同一实验条件下，设置CD1、CD2、CD3、CD4、CD5，茶鲜叶失水率分别为15%、20%、25%、30%、35%，日晒时间40 min、做青3 次，萎凋温度保持25 ℃左右，其他工艺相同。
实验中室内温度为27±2 ℃，空气相对湿度为75%±2%。
茶鲜叶失水率以每次称得的鲜叶重量与初始重量之差占初始重量的百分比表示。
具体公式为W=G0-G1/G0*100%，式中W 为失水率（%）；
G0为鲜叶在萎凋开始时刻的重量（g），G1为鲜叶在萎凋中任一时刻的重量（g）。
1.3.5 萎凋参数优化实验
为综合考虑各因素对云南高香红茶品质的影响，在前期实验的基础上，选择各处理中的较优参数，并根据Box-behnken 中心组合设计原理，以红茶品质得分和感官审评得分为优化指标， 选取日晒时间、做青次数、萎凋温度和萎凋程度4 个因素进行优化设计。
1.4 分析方法
1.4.1 感官审评方法
茶叶感官审评方法参照GB/T 23776—2018。称取茶样3.0 g，用150 mL 沸水冲泡，静置5 min后，开汤审评。
每个茶样冲泡三次，由3 名具有评茶资格的评茶员进行密码审评给出评语及评分，满分为100 分。
1.4.2 理化检测方法
水分含量采用GB/T 8304—2013 测定；
水浸出物采用GB/T 8305—2013 测定；
茶多酚含量采用GB/T 8313—2018 测定；
氨基酸含量采用GB/T 8314—2013 测定；
咖啡碱含量采用GB/T 8312—2018 测定；
茶黄素、茶红素、茶褐素含量采用系统分析法测定；
可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定。
1.4.3 品质成分综合得分计算方法
红茶品质成分综合得分Y=0.895A+0.8334B+0.6269C+0.8365D+0.6139E-0.2991F[8]
其中，A 代表茶多酚含量；
B 代表游离氨基酸含量；
C 代表咖啡碱含量；
D 代表茶黄素含量；
E 代表茶红素含量；
F 代表茶褐素含量。
1.5 数据处理
使用Excel 200?3 软件、Design-expert.V8.0 软件、SPSS17.0 统计分析软件、响应面软件对相关数据进行分析处理。
2.1 萎凋工艺对红茶品质的影响
2.1.1 日晒时间对红茶品质的影响
感官审评是最能直观反映茶叶品质的评价指标[9-11]，对所制得的茶样SJ1、SJ2、SJ3、SJ4、SJ5 进行感官评定，研究日晒时间对红茶品质的影响。结果由表1 可知，除外形和叶底两项因子外，不同日晒时间对红茶的香气、滋味和色泽均有影响。随着日晒时间的延长，香气从略有花香（SJ1）到花香浓郁（SJ3），最后香气变成纯正（SJ5）；
汤色由红较亮（SJ1）转化成红亮（SJ3）又变成红暗（SJ5）；
滋味表现也是SJ3 茶样浓厚鲜爽， 得分优于其他处理茶样。
从感官审评综合得分可以看出， 在萎凋过程中， 增加日晒时间能对红茶的香气和滋味有明显的促进作用，但是也不能日晒过度，以40 min 为宜，否则会降低红茶的花香，汤色也较暗。
表1 不同日晒时间对大叶种红茶感官品质的影响Table 1 The effect of different sun withering time on the sensory quality of large leaf variety black tea
不同日晒时间对红茶各理化成分的影响不 同[12]，通过表2 可知，茶黄素、茶红素、氨基酸随着日晒时间的延长呈现先增后减的趋势变化， 茶褐素则出现先减后增的趋势，茶多酚、咖啡碱含量逐渐降低。
SJ3 茶样的氨基酸、茶黄素和茶红素含量要比其他茶样高， 并且其品质得分也高于其他茶样，所以SJ3 处理宜作为最优日晒时间。
日光萎凋可以使茶鲜叶中的青草味散失，提高茶叶中特征香气。
但是日晒时间不足或者过度都会影响茶叶中品质成分的变化， 日晒时间不足使内含物质转化不完全， 日晒过度会导致加工过程中的酶活受损伤，使茶鲜叶出现“死青”现象，影响物质转化。
表2 日晒时间对大叶种红茶品质的影响Table 2 The effect of sun withering time on the quality of large leaf variety black tea
2.1.2 做青次数对红茶品质影响
对所制得的茶样CS1、CS2、CS3、CS4、CS5 进行感官评定，从而了解不同做青次数对红茶品质的影响。
结果由表3 可知，不同做青次数的红茶感官审评得分不同，感官审评总分从大到小的顺序为：CS3＞CS2＞CS1＞CS4＞CS5。从外形得分来看，各个组别有明显差异，说明做青次数对红茶的外形有影响，CS2 和CS3 茶样的外形紧结匀整，但是做青CS4 和CS5 茶样外形紧结度下降，而且有碎末产生；
汤色、香气、滋味和叶底的得分情况和外形得分较一致，CS3 得分较高，CS4、CS5 茶样分数有所降低。
CS3 茶样的外形紧结、油润匀整，叶底红匀亮， 说明萎凋中的做青次数宜选择3次。
表3 不同做青次数对大叶种红茶感官品质的影响Table 3 The effect of shaking times on the sensory quality of large leaf variety black tea
不同的做青次数对红茶的主要理化成分有影响[13]，结果如表4 所示。
茶多酚含量与做青次数呈反比，随着做青次数的增加，含量呈下降趋势；
氨基酸、茶黄素和茶红素的变化趋势相似，呈先升高后降低，拐点在CS3 茶样；
茶褐素的变化也是先升高后降低，但是拐点出现在CS4 茶样；
咖啡碱含量的变化趋势不明显。
试验结果发现CS3 茶样中主导滋味的有利因子如氨基酸、茶黄素、茶红素含量相比其他处理组高，苦涩味的茶多酚含量较低，并且经计算后的品质得分也为最高， 说明做青3 次（CS3）对于红茶生化品质有促进作用。结合感官审评得分结果可知，CS3 茶样的花香明显、 滋味浓醇、叶底匀整，综合品质较好。
表4 做青次数对大叶种红茶品质的影响Table 4 The effect of shaking times on the quality of large leaf variety black tea
2.1.3 萎凋温度对红茶品质的影响
温度作为萎凋最重要的环境参数， 温度的变化可以直接影响鲜叶水分的散失和内含生化成分的转化，最终影响成茶的品质[14]。
对茶样WD1、WD2、WD3、WD4、WD5 的感官品质进行审评，结果如表5所示，随着萎凋温度的不断升高，感官审评总分呈上升趋势，但在WD5 茶样时分数下降。
茶样的香气和萎凋温度有一定的关联，WD1、WD2 处理组的茶样香气不高，WD3、WD4 处理组的茶样产生了明显花香，说明25～30 ℃的萎凋温度更有利于花香茶的形成。
表5 不同萎凋温度对大叶种红茶感官品质的影响Table 5 The effect of different withering temperature on the sensory quality of large leaf variety black tea
不同萎凋温度对红茶理化成分的变化如表6所示，随着萎凋温度的不断升高，氨基酸、茶黄素和茶红素的含量呈先升高后降低的趋势；
茶多酚、咖啡碱含量变化不明显。
通过计算品质得分的结果可知，WD3 茶样得分最高， 并且其氨基酸和茶黄素含量最高。
随着萎凋温度的升高，茶多酚含量降低，氨基酸含量增高。
其原因可能是因为温度升高使茶叶细胞失水加快，呼吸作用剧烈导致氧化酶活性增强， 使多酚物质被氧化成色素，茶色素含量增加；
水解酶活性随着温度的升高而增加，蛋白质被水解成氨基酸，导致氨基酸含量升高。
表6 萎凋温度对大叶种红茶品质的影响Table 6 The effect of withering temperature on the quality of large leaf variety black tea
2.1.4 萎凋程度对红茶品质影响
萎凋的实质就是水分散失的过程， 萎凋程度的控制可以通过茶鲜叶失水率的多少来确定。
对所制成的茶样CD1、CD2、CD3、CD4、CD5 进行感官审评，从而了解萎凋程度对红茶品质的影响，结果由表7 可以看出，CD4 茶样的感官审评综合得分最高， 其次是CD3、CD5 处理的茶样， 而CD1、CD2 处理的茶样得分最低。
CD4 茶样表现为花香浓郁、汤色红亮、滋味浓醇和叶底红匀亮，各个表现指标均优于其他处理组。
表7 萎凋程度对大叶种红茶感官品质的影响Table 7 The effect of withering degree on the sensory quality of large leaf variety black tea
通过表8 可知， 茶多酚含量随着失水率增加呈升高趋势，氨基酸含量先升后降；
咖啡碱和茶红素的含量变化不明显；
CD4 茶样的氨基酸、可溶性糖、茶黄素和茶红素含量都最高，且品质综合得分也高于其他处理组。
萎凋程度的轻重对红茶理化品质有直接影响。
萎凋应适度， 萎凋过度或者不足，都会影响高香红茶的品质。
表8 萎凋程度对大叶种红茶品质的影响Table 8 The effect of withering degree on the quality of large leaf variety black tea
2.2 红茶萎凋工艺参数优化
2.2.1 以综合品质得分优化萎凋参数
在单因素实验的基础上， 根据Box-behnken的中心组合设计原理， 以红茶品质综合得分为优化指标[15]，选取日晒时间、做青次数、萎凋温度以及萎凋程度4 个因素进行优化设计， 因素水平设计见表9。
采用Design-expert 8.0 软件对实验数据进行回归分析[16]，得到响应面分析方案及实验结果。
由此结果可求出影响因素的一次效应、二次效应、及其交互效应的关联式，从而得到回归方程见式：
表9 响应面实验设计因素水平及编码Table 9 The design factors level and code of response surface experiment
Y =26.61 -0.55A -0.35B +0.41C +0.41D +0.27AB -0.27AC -0.54AD -0.27BC -0.092BD +0.37CD-1.90A2-1.37B2-1.37C2-1.41D2。
由回归方程方差分析表结果可知， 模型P＜0.0001，表明响应回归模型达到了极显著水平，失拟项P=0.6725＞0.05，差异为不显著，说明方程对实验拟合情况较好，实验误差小；
模型的校正系数R2=95.63%，说明该方程拟合程度良好。
模型的修正系数RAdj2=91.26%表明该模型较好地反映了各因素的关系。
由回归模型的方差分析结果可得， 方程的二次项AD 对大叶种红茶品质综合得分影响达显著水平， 一次项A、B、C、D 与二次项A2、B2、C2、D2对高香红茶品质综合得分影响达极显著水平。
分析各个因素的影响程度， 各因素的F 值可以直接反应不同因素对实验指标的重要性，F 值越大，表明对实验指标的影响就越大[17]。
从方差分析表可知，各因素对红茶感官审评分数影响程度的大小顺序依次为做青次数（B）＞萎凋温度（C）＞萎凋程度（D）＞日晒时间（A）。
根据上述回归方程及回归模型方差分析表绘出高香红茶萎凋方法三维响应面图， 考查所拟合的响应面的形状， 分析不同因素对大叶种红茶品质综合得分的影响。
图1 是以综合品质得分优化萎凋参数响应面图，随着日晒时间的增加，品质综合得分越高，但在日晒时间超过40 min 时，其审评得分逐渐下降，说明日晒40 min 最适大叶种红茶萎凋的加工；
其他工艺不变的前提下，做青次数为3 次时得到高香红茶品质综合得分最高；
随着做青温度的不断增加， 所得高香红茶品质得分越高，但当温度超过25 ℃时，审评得分呈下降趋势；
萎凋失水率在35%时对高香红茶品质的影响呈正相关， 萎凋失水率过高或过低都不利于大叶种红茶品质的形成。
通过软件Box-behnken 求解回归方程， 得到大叶种红茶萎凋的最佳工艺：日晒时间44.74 min、做青次数2.9 次、 萎凋温度25.61 ℃、 萎凋程度35.37%，品质综合得分预测值为25.95 分。
考虑到实际操作，将实验的条件修正为晒青时间45 min、做青次数3 次、萎凋温度26 ℃、萎凋失水率35%。2.2.2 验证实验
为了验证模型的可靠性， 在优化工艺条件下重复实验3 次， 得到的大叶种红茶品质综合分数为26.37 分，与理论预测值25.95 分相比，其相对误差约为1.59%， 得到的回归模型与实际情况拟合较好。
图1 以综合品质得分优化萎凋参数响应面图Fig. 1 The response surface experiment figure for optimizing deterioration parameters by overall quality value
为了得到最佳萎凋工艺参数， 通过对日晒时间、做青次数、萎凋温度和萎凋程度进行单因素实验后，并采用响应面法对萎凋参数进行优化，得到最优萎凋工艺为：
晒青时间45 min、 做青次数3次、萎凋温度26 ℃、萎凋失水率35%。
研究通过对大叶种红茶萎凋工艺的系统研究，提供了具有参考价值的工艺参数和理论依据，可以对提高红茶品质及解决夏秋茶苦涩味工艺进行指导。
但由于水平及时间有限，有些方面仍需要进一步完善，在选择单因素指标时，只选用了日晒时间、做青次数、萎凋温度和萎凋失水率四个方面，后续工作应完善其他影响因素，例如萎凋湿度、光照强度和摊叶厚度等；
最后应选用不同茶树品种来验证工艺的适制性，从而实现该工艺的推广和运用。
