龙井茶加工中在制叶水分变化及其对茶叶滋味品质的影响

宋楚君 纵榜正 周森杰 龚淑英 范方媛* 陆德彪 金 晶 石志辉 周竹定

(1.浙江大学茶叶研究所，浙江 杭州 310058； 2.浙江省种植业管理局，浙江 杭州 310020；3.新昌红旗茶业有限公司，浙江 新昌 312500； 4 新昌县农林局，浙江 新昌 312500)

龙井茶是中国传统的历史名茶，具有“色翠、香郁、味醇、形美”的品质特征，备受消费者的青睐。根据产地不同，龙井茶可以分为西湖龙井、钱塘龙井和越州龙井三种。传统龙井茶多采用全手工炒制，近年来随着茶叶机械的出现和改进，龙井茶加工的机械化程度与水平逐年提高。目前龙井茶加工主要有全手工、机制和机手结合三种方式[1-2]。龙井茶加工伴随着鲜叶的大量失水。在这个过程中，水分既是一系列化学变化的介质，又是某些反应的基质，水分散失的程度和速度在很大程度上影响茶叶品质的形成[3]。本研究基于龙井茶加工工艺，开展龙井茶加工过程中水分变化过程对龙井茶品质形成的影响研究，以期为龙井茶加工提供理论支撑，对龙井茶加工技术的提升有积极意义。

制茶工程领域已有多项针对茶叶加工过程中在制叶水分的变化对品质的影响研究。周寒松等人研究发现福鼎大毫茶萎凋温度越高，茶叶水分散失越快。水分的流失改变叶片细胞膜渗透性，使酶活性增强导致茶叶风味成分产生变化[4]。研究表明，白茶萎凋适宜的温湿度分别为22℃和70%，此时水分散失情况和茶叶内含物质转化互相协调，所制得的白茶品质优异[5-6]。在黑茶渥堆中，茶坯水分控制是否得当在很大程度上决定了黑茶发酵后的品质。有研究发现，渥堆初始阶段茶坯的含水率是影响发酵过程中微生物种群生长发育的一个重要因素，对微生物繁殖速度、菌落种群分布状况等很多方面都有影响[7]。李宗垣和郭雅玲等[8-9]针对乌龙茶做青过程中水分散发的方向和速度，叶片内水势的差异等内容进行研究，为乌龙茶的加工提供坚实的理论基础。乌龙茶加工过程中，水分与β-葡萄糖苷酶活性关系密切，这很大程度上影响了乌龙茶特有香气滋味品质的形成[10-11]。刘新等人[12]在研究往复槽锅加工龙井茶的做形机理时发现茶叶水分散失经过三个不同部位的失水过程，即毛细管水、多层分子水区和单层分子水区，这些部位的水分释放阻力逐渐增大。在青锅过程中龙井茶为恒率失水，辉锅过程则由恒律失水和降率失水共同组成。

本文以龙井茶机械加工中鲜叶摊放、杀青和回潮过程中叶子总体及各部分含水率的变化为切入点，分析龙井茶加工过程中水分的散失和再分布情况。结合工艺试验与感官滋味分析，研究加工中水分的减少对龙井茶滋味品质产生的影响，为龙井茶加工技术的提升提供理论支撑。

1 材料与方法

茶叶工艺试验于2019年3月在浙江新昌县红旗茶业有限公司进行；茶样的感官审评及理化试验于2019年5-6月在浙江大学茶叶研究所进行。

1.1 试验材料

龙井43品种鲜叶，采摘标准一芽一、二叶，2019年3月采摘于浙江省绍兴市新昌县。

1.2 主要试验仪器和试剂

WD-5型茶叶摊青机；6CCB-981ZD型全自动扁形炒茶机；德国sartorius公司MA35红外水分测定仪；岛津LC-20A型高效液相色谱仪；美国Waters公司ACQUITY UPLC 超高效液相色谱与质谱联用系统，配备二元溶剂系统、自动进样器、光电二极管阵列检测器；Micro CL21R微量台式离心机(德国 Thermo Scientific公司)。

乙腈(色谱纯)、乙酸(色谱纯)、甲醇(色谱纯)、甲酸(色谱纯)、邻苯二甲醛(色谱纯)、3-巯基丙酸(色谱纯)均购于阿拉丁试剂公司；磷酸氢二钠、四硼酸钠、磷酸、硼酸、氢氧化钠等均为分析纯，购于国药集团化学试剂有限公司；儿茶素、生物碱、黄酮和氨基酸标准品购于阿拉丁、源叶生物等公司；实验用水均为经Millipore超纯水机过滤的超纯水。

1.3 实验方法

1.3.1龙井茶样品的加工 本研究主要使用6CCB-981ZD型全自动扁形炒茶机进行龙井茶加工试验，完整工序为鲜叶摊放—青锅—回潮—二青—辉锅，在鲜叶摊放、青锅和回潮阶段设置对比试验，直接将各处理的在制叶炒干(锅温设置120 ℃，时间一分半左右，依在制叶状态而定)并手工辉锅提香后制成龙井茶毛茶，探究摊放时长、杀青方式和回潮时长对茶叶品质的影响，其中杀青处理组通过控制锅温、投叶量和杀青时间等参数进行试验(见图1)。本试验杀青过程中机器的压力参数依据企业现用工艺参数修改后确定，具体数值如下表1所示。

表1 杀青工艺中的压力参数

注：除样品10外，其余样品4-9均使用总时长为3min15s对应的压力参数

1.3.2待测茶汤制备方法 参照国家标准《茶叶感官审评方法》[13]中的绿茶感官审评方法，使用农夫山泉饮用水冲泡15个龙井茶工艺样，将叶底和茶汤分别留样。每个样品重复冲泡3份，需要进行液相或液质检测的茶汤样品需经过一定前处理(离心或柱前衍生)后方可使用。

1.3.3水分及水浸出物测定方法 均匀抓取适量工艺样品(固样前)，仔细将样品中的芽梗部分及叶片部分剥离，使用红外水分测定仪称取3 g待测样，在120 ℃下加热12 min，快速检测样品的总含水率、芽梗含水率及叶片含水率。定义梗叶含水率比值=芽梗部分含水率 / 叶片部分含水率，用于描述及比较茶叶加工过程中芽梗部分与叶片部分失水速度的差异。

参考国家标准《茶 水浸出物测定》[14]，通过测定冲泡法得到的茶样叶底烘干前后重量差测定冲泡茶汤中水浸出物含量。

1.3.4儿茶素、生物碱组分含量测定方法 儿茶素及生物碱组分含量测定采用HPLC-UV检测法。待测茶汤经12 000 r·min-1高速离心20 min后，取上清液待用。色谱条件：Agilent TC-C18色谱柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)；流动相A：乙腈∶乙酸∶水(V∶V∶V=6∶1∶193)，流动相B：乙腈∶乙酸∶水(V∶V∶V=60∶1∶139)。采用梯度洗脱，流动相B的浓度变化如下：0-40 min：20%-75%；40-45 min：75%-20%；45-50 min：20%。流速1 mL·min-1，时长45 min，检测波长280 nm，柱温25 ℃，进样量10 μL。

1.3.5游离氨基酸组分含量测定方法 游离氨基酸组分含量测定采用邻苯二甲醛柱前衍生及HPLC-FLD检测法。衍生方法：0.4 mol·L-1硼酸缓冲液(pH 10.2)500 μL、10 mg·mL-1OPA溶液50 μL、去离子水450 μL、样品溶液(经12000 r离心20 min)5 μL混合均匀。色谱条件：AdvanceBio AAA色谱柱(4.6 mm×100 mm，2.7 μm)；流动相A：10 mmol·L-1Na2HPO4&10 mmol·L-1Na2B4O7溶液(用磷酸调至pH 8.2)，流动相B：乙腈∶甲醇∶水(V∶V∶V=45∶45∶10)。采用梯度洗脱，流动相B的浓度变化如下：0-0.6 min：2%；0.6-22.3 min：2%-57%；22.3-22.5 min：57%-100%；22.5-26.2 min：100%；26.2-26.3 min：100%-2%；26.3-35.0 min：2%。流速0.9 mL·min-1，时长35 min，发射波长340 nm，接收波长450 nm，柱温40 ℃，进样量10 μL。

1.3.6黄酮组分含量测定方法 黄酮组分含量测定采用方舟滔等人[15]2019年发表的UHPLC-DAD-MS/MS检测法。待测茶汤经12000 r高速离心20 min后，取上清液待用。液相色谱条件：Waters CORTECS T3柱(2.1 mm×100 mm,1.6 μm)；流动相A：0.1%甲酸水溶液(V/V)，流动相B：纯乙腈。采用梯度洗脱，流动相B的浓度变化如下：0-1 min：0.2%；1-2 min：0.2%-10.8%；2-5 min：10.8%-15.7%；5-9 min：15.7%；9-11 min：15.7%-16.0%；11-12 min：16.0%-16.5%；12-18 min：16.5%-18.3%；18-20 min：18.3%-60.0%；20-20.01 min：60.0%-0.2%；20.01-21 min：0.2%。流速0.15 mL·min-1，时长21 min，检测波长280 nm，柱温25 ℃，进样量2 μL。质谱条件：电离模式ESI-；离子源参数：capillary voltage 3 kV, cone voltage 30 V, extractor 3.0 V, RF lens 0.2 V, ion source temperature 150 ℃, desolvation gas nitrogen at a flow rate of 400 L·h-1, temperature 350 ℃。

1.3.7定量方法 水浸出物使用上述方法中给出的计算公式进行定量；儿茶素、生物碱、游离氨基酸和黄酮组分含量分别使用其相对应的已知浓度的标准品溶液进行外标法定量，其中部分黄酮单体未购得市售标准品，选用相同苷元、糖苷结构相似的其他标准品进行相对定量。

1.3.8数据处理与分析 本文中，所有处理的理化成分测定均包含三个重复，使用Microsoft Excel 2016、IBM SPSS Statistics 25等数据分析软件，对茶样理化成分进行统计分析。采用邓肯检验方法对实验样品的含水率、滋味成分含量进行多重比较，对样品间的差异进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 龙井茶加工过程中水分的变化

图2显示了龙井茶加工过程(摊放、杀青、摊凉回潮)中在制叶含水率的变化情况。结果显示鲜叶摊放过程中(图2a)，在制叶含水率随摊放时间的延长而下降，同时芽梗部分与叶片部分的含水率基本保持一致，梗叶含水率比值均在1.0左右，且各处理间无显著差异，表明摊放过程中芽梗及叶片部分的失水处于动态平衡状态。杀青后在制叶含水率显著下降，杀青中叶片水分散失较快，而芽梗中的水分散失较慢，失水速率不同导致水分分布不平衡，不同杀青条件下梗叶含水率比值均>1，即叶片中的水分显著少于芽梗中的水分。杀青投叶量过少(样品4)，芽梗及叶片水分迅速降低，在本试验条件下利用红外水分测定仪测得的含水率在10%以下；杀青投叶量一定程度上增加(样品5-6)，导致杀青热量减弱，杀青叶含水率随之增加，芽梗中水分散失因热量的减弱而减弱，梗叶含水率比值升高；而投叶量持续增加后(样品7)，热量持续减弱，叶片水分散失也因热量的减弱而降低，芽梗和叶片的水分分布差异反而减小。在本实验条件下，杀青温度过高时在制叶失水过度，含水率降至7%(样品9)，而杀青温度对梗叶含水率比值影响不大，三组样品(样品5、8、9)的梗叶含水率比值均在2.5左右；杀青时间对梗叶含水率比值影响显著(样品6、10)，本试验条件下时间缩短一半，芽梗及叶片中水分均散失较少，样品含水率高，梗叶含水率比例减少。

回潮工艺对在制叶的梗叶水分重新分布影响显著，杀青后回潮过程中芽梗中的水分向叶片部位移动，杀青导致的梗叶水分分布差异减小。本试验条件下回潮3 h后梗叶含水率比例由2.53下降至1.62，随后基本稳定。表明杀青后回潮工序有利于梗叶水分重新分布回归相对平衡状态，利于后续工序的进行。

2.2 加工中不同水分变化条件下龙井茶的滋味品质特征

不同工艺条件下龙井茶样品的感官滋味品质特征评价结果如表2所示，摊放程度加重(样品2)，摊放叶含水率降低，样品滋味中的“生青”感减弱，但摊放程度过重(样品3)，滋味涩感增强。杀青投叶量过少(样品4)及杀青温度过高(样品9)，杀青叶水分含量过低，样品滋味易出现高火/老火味，杀青投叶量过多(样品7)及杀青时间过短(样品10)，杀青叶含水率相对较高，样品滋味易出现生青感。此外，样品8中滋味“较爽”表明也呈现一定程度的火工特征，推测由于后续辉锅工序温度较高所导致。回潮工艺中梗叶水分再分布过程对样品滋味品质影响主要表现在生涩感方面。随回潮时间延长，梗叶含水率比值降低，样品滋味中生涩感在回潮1h后明显减弱，清鲜程度随回潮程度增强而逐渐减弱。

表2 龙井茶感官审评结果

注：样品3在摊放过程中环境温度上升，其摊放程度加重。

2.3 加工中不同水分变化条件下龙井茶的主要滋味成分分析

本试验条件下针对不同处理样品，检测了儿茶素、生物碱、黄酮醇苷和游离氨基酸等47种滋味成分含量，同时增加酯型儿茶素/非酯型儿茶素比例、儿茶素/游离氨基酸比例及不同苷元的黄酮类物质占比等变量，进行滋味成分的统计分析。主成分分析结果显示，经降维处理后前三主成分积累方差贡献率为83%，其中第一、二、三主成分解释度分别为42%、27%和14%。图3为采用主成分一、二绘制的样品得分图，结果显示，滋味中火工较高的样品4、8、9聚为一类，滋味中呈现涩感的样品5和样品6聚为一类，滋味中具有生青特征(样品1、2、7、10、11等)和清鲜特征(样品3、13、14、15等)的样品虽然距离较近，但仍然有一定的区分趋势。变量载荷图(图4)结果显示，RCA、RGN在第一主成分负值方向载荷较高，表明其在滋味的火工特征的区分上有一定贡献作用。Myr2、TGC、Myr总量等在第二主成分正值方向载荷较高，表明在涩感特征区分上有一定贡献作用。TAA、ECG、EC、Kae2等在第一主成分正值方向载荷较高，表明这些化合物在滋味清鲜特征的区分方面具有贡献作用。

图5为主要贡献物质在不同处理样品中的含量对比图。如图所示，RCA、RGN在样品4、8、9中含量较高，表明杀青中水分散失过多易导致RCA、RGN含量升高； Myr2、TGC和Myr总量在样品5、6中含量较高，同时在经过回潮处理的样品(样品12-15)中表现较低，结合上述样品的梗叶含水率比值发现，此比例过高易导致茶汤带有涩味；TAA、ECG、EC、Kae2在样品6中含量表现较高，同时在水分散失过多的样品4、8、9和杀青不足的样品7、10中表现均较低，表明杀青中水分过高或过低都容易导致茶汤带有生青或火工特征，当杀青适度时茶汤呈现清鲜特征。

表3 主要滋味物质名称对照表

物质简写物质名称物质简写物质名称 物质简写物质名称 物质简写物质名称 TB可可碱TP茶碱CAF咖啡碱EGC表没食子儿茶素EC表儿茶素EGCG表没食子儿茶素没食子酸酯GCG没食子儿茶素没食子酸酯ECG表儿茶素没食子酸酯TNGC非酯型儿茶素总量TGC酯型儿茶素总量RGN酯型儿茶素/非酯型儿茶素TC儿茶素总量TOA生物碱总量RCA儿茶素/氨基酸Myr1Myr-3-O-glurhagluMyr2Myr-3-O-glurhaMyr3Myr-3-O-galQue1Que-3-O-galrhagluKae1Kae-3-O-galrhagluQue3Que-3-O-glurhaQue4Que-3-O-galQue5Que-3-O-gluKae2Kae-3-O-galrharhaKae3Kae-3-O-glurhagluKae4Kae-3-O-galrhaKae5Kae-3-O-galKae7Kae-3-O-gluTFOG黄酮醇苷总量Myr总量杨梅素糖苷总量Que总量槲皮素糖苷总量Kae总量山奈酚糖苷总量Myr占比杨梅素糖苷占比Que占比槲皮素糖苷占比Kae占比山奈酚糖苷占比Asp天门冬氨酸 Asn天门冬酰胺 Gln谷氨酰胺His组氨酸Gly甘氨酸 Thr苏氨酸Theanine茶氨酸 Tyr酪氨酸 Val缬氨酸 Trp色氨酸 Phe苯丙氨酸 Ile异亮氨酸 Leu亮氨酸Lys赖氨酸 TAA氨基酸总量

3 讨论

龙井茶加工过程中在制叶含水率及水分分布状态是反映产品品质状况的典型指标。在制叶在加工过程中伴随着水分变化，其内含成分发生系列理化变化，从而逐步形成茶叶的色、香、味、形[3]。因此，含水率是茶叶加工中一个关键性技术指标，萎凋、杀青和干燥等工序都会以茶叶含水率作为判断加工程度是否恰当的标准。

在鲜叶摊放过程中，随着鲜叶失水，叶面逐渐开始萎缩，叶质由硬变软，同时青气消失，清香显露，为后续工序的进行及品质特征的形成奠定基础。名优绿茶加工中摊放叶含水率一般在68%—70%为宜[3]，关于小规模龙井茶加工的技术模式与配套技术研究[16]提出，龙井茶摊放鲜叶含水率应在68%左右。若鲜叶摊放不足，走水不充分，茶叶容易带有青气，同时对后续杀青等工艺有不利影响；摊放过久，鲜叶容易发生红变，影响茶叶品质。结合本研究结果，适度摊放有利于改善“生青”滋味。

杀青是形成绿茶“清汤绿叶”品质特征的关键性工艺，在破坏酶活、发展茶香、促进内含物质转化和方便后续茶叶造型等方面都有重要作用。杀青过程中在制叶水分快速散失，由于茶树叶片气孔结构的存在，其失水速度明显快于芽梗部分，水分在杀青过程中无法立刻完成在梗叶间的再分布，因此杀青叶的芽梗及叶片中水分分布不均匀，前者含水率明显高于后者。本试验条件下滋味品质较优的杀青处理(样品5)其杀青叶含水率为29%，与早期研究结果表现一致[17]。本研究显示，回潮对杀青叶水分的再分布具有很大的积极作用，促进水分从芽梗向叶片部位移动，有利于后续加工和龙井茶品质的形成。不回潮或回潮时间过短容易使成品茶出现“外焦里生”的品质特征，即茶叶走水不畅，叶片含水率过低，带有老火特征，但同时芽梗中的水分含量相对较高，物质转化不充分，形成的样品同时具有老火和生青的风味特征。此外，杀青叶摊凉还有利于龙井茶做形，有研究表明摊凉后再辉锅的龙井茶，其形状和色泽均明显优于不摊凉处理的茶叶[18]。

综上，本研究表明，鲜叶在摊放过程中缓慢失水，且梗叶失水处于动态平衡；杀青过程中在制叶迅速失水，且叶片失水速度显著快于芽梗部分，梗叶水分分布差异显著；回潮过程中梗叶水分重新分布，再次形成相对平衡状态。龙井茶加工中水分的变化与茶叶品质关系密切，各工序阶段水分含量过高或过低均导致样品滋味中出现缺陷特征(生青/老火)；同时杀青及回潮工序对在制叶梗叶含水率比例有显著影响，其中回潮工序能够通过促进在制叶梗叶水分分布回到平衡状态进而优化龙井茶滋味品质。因此，控制各工序在制叶含水率及梗叶含水率比例，同时配合回潮工序，是龙井茶加工的关键点，直接关系到龙井茶滋味品质的形成。