高品质抹茶的原料绿茶关键栽培技术研究

毛江宁，郭倩文，檀学敏，戴泽明，倪 穗

(宁波大学 海洋学院，浙江 宁波 315211)

抹茶是以经过覆盖栽培的优质绿茶为原料，鲜叶采摘后经过杀青、干燥、粉碎等工艺制成的翠绿色超微粉[1]。抹茶口感好，用途广泛，近年来逐渐成为研究热点，研究发现绿茶具有抗氧化、降血压、降血糖等功效[2]。同时，抹茶近年来作为口味添加，在餐饮领域被广泛使用。其各类衍生品在当前的食品消费中占据主流地位，大众化趋势明显，预计到2022年底，全球抹茶市场份额将超17亿美元。但与国际市场相比，我国抹茶产业的发展仍较为缓慢，抹茶品质不高，出口受到限制[3]。

抹茶的感官要求是色绿、味鲜，表现在具体的理化指标，就是“二高一低”，即叶绿素高、茶氨酸高，茶多酚低[14]。制作抹茶的茶叶品质是抹茶的先天品质基础，绿茶适制品种的栽培技术会极大地影响抹茶的品质。因此，要提高我国抹茶的品质首先要提升抹茶原料茶叶的栽培技术[4]。

制抹茶所需原料茶叶的关键栽培技术是覆盖技术和肥培技术。遮阴覆盖后的茶树鲜叶提高了以茶氨酸为代表的有鲜味的氨基酸成分，增加了叶绿素的合成量，形成了抹茶鲜艳的绿色[5]。抹茶特殊的香气“覆盖香”和海苔味正是通过这种栽培方式形成的。研究表明覆盖遮阴可以有效降低茶叶中咖啡碱、茶多酚等涩味成分，有效增加氨基酸含量，提高抹茶滋味鲜爽度，增加叶绿素含量，使得抹茶颜色呈现出鲜绿色泽，味道变成滋味鲜爽，并最终形成具有海苔味的抹茶产品。目前国内外对原料绿茶覆盖栽培技术研究较少，主要是对遮阴方式和遮盖材料进行了初步的研究，对遮阴的最佳时间研究还鲜有报道。施肥技术是提高茶叶品质与产量的重要栽培技术。

中国抹茶产业创新发展应结合自身的优势，从抹茶的原料茶叶栽培抓起，针对栽培中关键的覆盖技术和肥培技术进行深入的研究，形成自己的风味特征与品质特点的抹茶产品，提高中国抹茶的辨识度[6]。因此，采用黑色遮阴网棚架覆盖的方式研究了原料绿茶的最佳遮阴覆盖时间；并采用不同种类肥料的肥培实验研究了原料绿茶的最适肥料种类，研究结果将为我国抹茶品质提高和抹茶产业发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点：

实验在宜兴市原料绿茶栽培基地进行。基地地处北纬31°07′～31°37′，东经119°31′～120°03′，为丘陵地。年极端最低气温-10℃，年极端最高气温38℃，年平均气温16.7℃，年总降水量为1805 mm，年日照时数1807 h。

1.2 材料与设备

1.2.1 供试茶叶品种：抹茶适制茶树品种‘薮北’。

1.2.2 试验设备：分析天平(上海舜宇恒平科学仪器有限公司)，HH-S4数量恒温水浴锅(70℃±1℃，余坛市医疗仪器厂)，L600台式低速离心机(湖南湘仪实验室仪器开发有限公司)，TU-1810紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)，日立L-8900高速氨基酸分析仪(日立高新技术公司)，DHG-9240A型电热恒温鼓风干燥箱(上海慧泰仪器制造有限公司)，旋转蒸发仪RV10DS96。

1.3 试验方法

1.3.1 茶叶主要成分测定

1.3.1.1 茶多酚含量测定

采用GB/T 8313-2008《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》中的分光光度法测定茶多酚[16]。

1.3.1.2 咖啡因含量测定

采用GB/T 8312-2013《茶 咖啡碱测定》紫外分光光度法测定咖啡碱[17]。

1.3.1.3 叶绿素含量测定

采用80%丙酮进行提取，利用紫外分光光度计进行测定。

1.3.1.4 氨基酸含量测定

样品前处理:加入6 mol/L HCl 5 mL，充氮气3 min，将氧气排出，放入沙子中，沙浴110℃持续24 h，沙子浸没液面，取出冷却，用2 mol/L HCl(也可用双蒸水) 将样品瓶中所有物质洗入50 mL 容量瓶中并定容，取1 mL样品于试剂瓶中，置于旋转蒸发仪中旋转蒸发至干燥状态，旋转后的物质用1 mL 0.02 mol/L HCl溶解并经过滤网过滤，加入样品中后进行仪器分析。采用日立L-8900高速氨基酸分析仪进行测定。

1.3.2 施肥技术研究

1.3.2.1 试验时间：

2018年3月7日至2019年5月3日

1.3.2.2 供试肥料：

河南心连心化肥有限公司生产的尿素(总氮≥46.4%)；雷邦斯生物技术(北京)有限公司生产的腐殖酸型微生物有机肥(有效活菌数≥10亿/克，腐殖酸≥30%，海藻≥1%，有机质总量≥80%)；无锡保利化肥有限公司生产的纯硫酸钾复合肥(3∶1∶1)；宜兴市丰科生物科技有限公司生产的有机-无机复混肥料(有机肥70%+无机肥30%)。

1.3.2.3 施肥方法：

茶树种植方式为双行条栽，行距设置1.8 m，株距0.4 m。施肥方式为开沟覆土施肥。在距离树冠外10 cm处开沟，沟深15 cm、宽15-20 cm，施肥后及时覆土。

1.3.2.4 试验设计：

实验共设5个处理，分别为处理1：空白，不施任何肥料；处理2：施尿素；处理3：施有机肥；处理4：施硫酸钾复合肥；处理5：有机-无机复混肥。实验区面积20 m2，区组随机排列，每个处理重复3次。四种肥料用量按每亩50 kg折算。

在实验期间，实验组茶树与普通茶树具有相同的栽培管理措施，秋肥与追肥均与茶农施肥保持一致。

1.3.3 遮阴覆盖技术研究

1.3.3.1 实验时间：

2019年4月27日至5月3日

1.3.3.2 实验方法：

将长度1.0 m的塑料管两端插入地面20 cm，使之成为一个拱形，在‘薮北’茶树长出一芽两叶时将遮阴网覆于PVC塑料管上，确保遮阴网与叶面具有适度的空间，以避免遮阴网直接覆盖在叶面上，使叶片无法进行呼吸。通过折光仪测得的遮阴率为98%左右。

于2019年4月27日遮阴16 d起至2019年5月3日遮阴22 d，每天早上5点采摘茶树顶部新鲜的嫩叶，装入塑封袋内带回实验室，冷藏备用。

1.4 数据处理

采用Excel和SPSS26软件中的one-way ANOVA进行统计分析，采用LSD进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 施肥种类对茶叶品质的影响

2.1.1 不同种类的肥料对茶叶绿素含量的影响

叶绿素是抹茶翠绿的主要色素物质，是抹茶的重要品质指标。叶绿素含量越高，代表抹茶品质越高。

由图1可知，各处理鲜叶的叶绿素含量从高到低为：有机-无机复混肥>尿素>有机肥>硫酸钾复合肥>不施肥。有机-无机复混肥处理较其他处理叶绿素含量较高些，达到5.51 mg/g。复合肥处理相较其他化肥处理组叶绿素略低，达到5.47 mg/g。施不同种类肥料处理茶叶的叶绿素含量总体差距不大，但均能在不同程度上提高茶叶叶绿素的含量。

2.1.2 不同种类的肥料对抹茶咖啡碱含量影响

咖啡因是茶叶、咖啡豆等天然植物中常见的一种黄嘌呤类生物碱化合物，主要分布于植物的幼嫩组织部位。咖啡因具有提神醒脑的功效，是茶叶苦味特征成分，在茶叶中一般含量为2%～4%[15]。抹茶要达到好的入口口感，咖啡因含量稍低对品质有利。

由图2可知，各处理抹茶的咖啡碱含量从高到低为：不施肥>有机肥>硫酸钾复合肥>有机-无机复混肥>尿素。不施肥处理的咖啡碱含量最高，达到2.20%。尿素处理的含量最低，为2.08%，但和有机-无机复混肥处理的咖啡碱含量2.09%极其相近。各施肥处理茶叶的咖啡碱含量差距不大，施不同种类肥料均降低茶叶咖啡碱含量。

图1 肥料种类对茶叶叶绿素含量的影响Fig.1 Effects of fertilizer types on chlorophyll content of tea注：同一图中不同小写字母代表显著性差异(P<0.05)，不同大写字母代表极显著性差异(P<0.01)。下同

图2 肥料种类对茶叶咖啡碱含量影响Fig.2 Effects of fertilizer type on the matcha caffeine content of tea

2.1.3 不同种类的肥料对茶叶茶多酚含量影响

茶多酚是茶叶中最重要的一类生物活性成分，又称茶鞣质，是存在于茶叶水浸出物中能够与亚铁离子产生综合反应的一类富含多羟基的酚类物质总称[7]。茶多酚含量的高低直接影响到抹茶的口感，是抹茶产品中涩味的主要来源，优质的抹茶应该是茶多酚含量较低，口感微涩为好。

图3 不同种类肥料对茶叶茶多酚含量影响Fig.3 Effects of different fertilizers on the content of tea polyphenols in tea

由图3可知，各处理抹茶的茶多酚含量从高到低为：尿素>硫酸钾复合肥>有机肥>有机-无机复混肥>不施肥。尿素处理的茶多酚含量为13.97%达到最高。不施肥处理的茶多酚含量为13.90%为各组最低。各施肥处理茶叶的茶多酚含量差距不大，施不同种类肥料均能提高茶叶茶多酚含量。

2.1.4 不同种类肥料对茶叶氨基酸含量影响

氨基酸是茶叶中具有氨基和羧基的有机化合物，是茶叶中的主要化学成分之一。茶叶中的氨基酸的组成、含量直接影响茶叶品质[8]。谷氨酸和天冬氨酸，是构成茶叶鲜爽滋味的重要成分[9]。

图4 不同种类肥料对茶叶氨基酸含量影响Fig.4 Effects of different fertilizers on the amino acid content of tea

由图4可得，施肥对茶叶氨基酸含量的影响依次为：有机肥>有机-无机复混肥>尿素>硫酸钾复合肥>不施肥。结果显示茶叶中氨基酸含量最少，为3.80%，与其他处理有显著性差异。施有机肥处理时茶叶氨基酸含量最高，为8.70%，且与其他种类化肥对茶叶氨基酸含量的影响具有显著性差异。可见，高氮肥能显著提高茶叶的氨基酸含量，在绿茶栽培时施高氮肥有利于提高抹茶的品质。

2.2 遮阴天数对茶叶品质的影响

抹茶适制茶树在栽培过程中需要通过科学合理的覆盖遮阴处理，其鲜叶的氨基酸含量会大幅增加，叶绿素增加，茶多酚和咖啡碱会有所下降，产生抹茶特有的覆盖香味，使抹茶色泽、口感和营养价值均得到有效提高。任静[18]通过研究发现,随着网遮阴时间的增加,灰分、氨基酸、脂肪、咖啡碱含量逐渐降低,茶多酚含量逐渐增加；但遮阴时间过长也会导致氨基酸含量下降。因此，合适的遮阴时间有利于氨基酸的积累，会使茶叶滋味更加鲜爽，极大提升抹茶品质。

2.2.1 遮阴天数对茶叶叶绿素含量的影响

由图5可知，随着遮阴时间天数的增加，叶绿素含量是波动增加的，第18 d是大雨天气，故叶绿素含量降低，为0.042 mg/L。在遮阴21 d时，叶绿素含量达到最高，为0.058 mg/L，且各遮阴天数之间叶绿素含量存在显著性差异。

图5 遮阴天数对茶叶叶绿素含量的影响Fig.5 Effects of shading days on chlorophyll content of tea

2.2.2 遮阴天数对茶叶咖啡碱含量的影响

由图6可知，随着遮阴天数的增加，咖啡碱的含量有所减少。遮阴第16 d咖啡碱含量最高，为2.91%。遮阴第18 d和19 d时咖啡碱含量较低是因为阴雨天气，无太阳光照射。除第18 d和19 d外，遮阴第22 d咖啡碱含量最低，为2.01%。遮阴第18至19 d咖啡碱含量无显著性差异(P>0.05)，但与其他遮阴天数咖啡碱含量具有显著性差异，遮阴第16 和17 d咖啡碱含量无显著性差异，但与其他遮阴天数咖啡碱含量具有显著性差异，遮阴第20、21和22 d咖啡碱含量无显著性差异。

图6 遮阴天数对茶叶咖啡碱含量的影响Fig.6 Effects of shading days on caffeine content of tea

2.2.3 遮阴天数对茶叶茶多酚含量的影响

由图7可知，遮阴可以降低茶叶中茶多酚的含量。遮阴第16 d时，茶多酚含量最高，为20.00%。在遮阴第21 d时，茶多酚含量达到最低，为11.50%。在遮阴第18 d时，茶多酚含量也较低，这是因为第18 d时为大雨天气，无太阳照晒。遮阴第16 d和17 d茶多酚含量与其他遮阴天数具有显著性差异，遮阴第19 d、20 d和22 d茶多酚含量没有显著性差异，与其他遮阴天数之间具有显著性差异。遮阴18 d、21 d茶多酚含量没有显著性差异。

图7 遮阴对茶叶茶多酚含量的影响Fig.7 Effects of shading on polyphenols content in tea

2.2.4 遮阴天数对茶叶氨基酸含量的影响

由图9可知，随着遮阴天数的增加，鲜叶氨基酸的含量是在逐渐增加的，其中第17、18、19 d氨基酸含量几乎没变化，可能是受到阴雨天气的影响。遮阴第21 d时，氨基酸含量达到最高，为7.61%。遮阴21 d、22 d茶叶氨基酸含量无显著差异，但与其他遮阴天数相比具有显著性差异。遮阴16 d时氨基酸含量与其他遮阴天数之间具有显著性差异，遮阴17、18和19 d氨基酸含量无显著差异。

图8 遮阴天数对茶叶氨基酸含量的影响Fig.8 Effects of shading days on amino acid content of tea

2.2.5 遮阴天数对茶叶酚氨比的影响

茶多酚含量(质量分数)与氨基酸总量的比值称为酚氨比(Ratio of polyphenols and amino acids, RPA)。与单一指标相比, RPA更能综合判定鲜叶的品质属性及成茶品质的优劣。因此, 其不仅被列入我国绿茶推荐标准, 也是行业内茶适制性的参考指标。一般认为, 酚氨比<8.00, 适制绿茶;酚氨比8.00～15.00, 红绿茶兼制;酚氨比>15.00, 适制红茶。

图9 遮阴天数对茶叶酚氨比值的影响Fig.9 Effects of shading days on phenolic ammonia ratio of tea

由图9可知，随着遮阴天数的增加，茶叶酚氨比值除第19 d外是有所降低的，因受阴雨天气影响，遮阴第19 d鲜叶茶多酚含量相比较其他遮阴天数有所提高，而氨基酸含量减少，故造成遮阴19 d时酚氨比值升高。在遮阴第21 d时，酚氨比值达到最低，为1.56。遮阴16 d和17 d酚氨比值无显著性差异，与其他遮阴天数酚氨比值具有显著性差异。遮阴19 d时酚氨比值与其他遮阴天数酚氨比值之间具有显著性差异，遮阴18 d和20 d酚氨比值无显著性差异，与其他遮阴天数酚氨比值具有显著性差异。遮阴21 d和22 d酚氨比值无显著性差异，与其他遮阴天数酚氨比值具有显著性差异。

3 结论与讨论

3.1 高氮肥有利于提高茶叶的品质

施肥实验结果表明，有机肥处理组的氨基酸含量最高达到8.70%，且与其他处理组差异显著；不施肥组氨基酸含量最低为3.80%。可见与其他肥料相比，施有机肥可以明显提高茶叶的氨基酸含量；说明高氮肥能显著提高茶叶的氨基酸含量，在绿茶栽培时施高氮肥有利于提高抹茶的品质。

茶叶氨基酸的味道大多都具有鲜、爽、甜的特点，部分氨基酸还略带微酸。如果茶叶当中氨基酸含量较高，那么口感就会表现出鲜、爽、甜，特别是某些氨基酸与茶叶的滋味及香气关系密切，是构成绿茶品质的极重要的成分之一[10]。李静等[19]研究表明，与施无机肥相比，合理施加有机肥，可以提高茶叶中各种酶的合成作用，从而提高茶叶蛋白质、儿茶素和茶多酚等含量，促进了茶叶叶底品级的提高，对绿茶品质的提高也有较好的效果，这些研究均与本实验研究结果一致。因此，应该适当在茶树栽培过程中添加高氮肥料。

3.2 覆盖遮阴时间对茶叶品质影响

覆盖遮阴研究结果表明，随着遮阴时间天数的增加，叶绿素含量是波浪状增加，到第21 d到达最高，为0.058 mg/L。遮阴天数在22 d时咖啡碱含量达到最低，为2.01%，在茶叶栽培过程中遮阴16到22 d均可降低咖啡碱含量。遮阴天数在第21 d时茶多酚含量最低为11.50%；随着遮阴天数的增加，茶叶氨基酸的含量逐渐增加。21 d时，氨基酸含量达到最高，为7.61%，但在遮阴第22 d开始有呈现下降的趋势；酚氨比值也是在遮阴第21 d时达到最低为1.56。可见，遮阴21 d时茶多酚、咖啡碱含量得到一定程度的降低，叶绿素和氨基酸含量达到最高，酚氨比最低，这时候的鲜叶制作抹茶品质最佳。

王元凤等[11]使用不透光的黑色遮阳网进行19、25 d的直接覆盖，结果显示经过19 d遮阴处理叶片中的氨基酸、咖啡碱、叶绿素、水浸出物含量高于25 d的遮阴处理；茶多酚含量低于25 d处理。可见，对于茶树的覆盖而言，并不是遮阴时间越长越好，如覆盖时间过长，也会影响鲜叶的产量及品质。顾辰辰等[12]通过短期遮阴研究茶树嘌呤碱、氨基酸和儿茶素生物合成的变化，结果显示遮阴8 d可以使其氨基酸总量增加58.50%，使得儿茶素总含量减少,从而抑制咖啡碱的合成，使氨基酸的合成速率得到极大提升。王雪萍等[13]通过对茶园覆盖遮阴的综合效应进行研究，得出遮阴后茶叶中氨基酸含量增加，茶多酚含量和酚氨比降低，呈鲜爽滋味的茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸等氨基酸含量增加，从而减弱茶汤苦涩味，与本研究的结果一致。

综上，遮阴能有效降低抹茶适制茶树品种‘薮北’鲜叶中茶多酚、咖啡碱含量，增加叶绿素、氨基酸含量，降低酚氨比，提升茶叶品质，而遮阴21 d是‘薮北’最佳的遮阴时间。而在生产实践中要结合实际气候条件决定遮阴时间，以获得适用于抹茶生产的最佳茶叶原料。