模糊数学法优化绿茶杀青工艺及品质分析

朱新鹏，李冬花，吴 冲，安江珊

（1.安康学院现代农业与生物科技学院，陕西 安康 725000；2.安康市富硒食品技术研发中心，陕西 安康 725000；3.陕西省茶叶省市共建重点实验室，陕西 安康 725000）

杀青是绿茶加工的关键工序，通过高温杀青不仅使茶树鲜叶中酶活性迅速钝化，而且能使内含物质也转化为形成绿茶特有品质的基础［1］。目前，生产上常用的绿茶杀青方式有锅炒杀青、热风杀青、微波杀青、蒸汽杀青、滚筒杀青等［2］。不同杀青方式对绿茶品质的影响不同，采用单一杀青方式较难达到茶叶品质优良的目的，组合式杀青为今后优质绿茶的开发提供了更多的可能性［2-5］。

绿茶微波杀青主要是利用茶叶中水分子在微波电场中被极化，使其由于电场方向的交替变化而以高速改变方向产生摆振，产生摩擦热，使鲜叶在微波中被整体加热，迅速破坏鲜叶中酶的活性，阻止多酚类酶促氧化，同时蒸发部分水分，促进内含物转化，形成绿茶色、香、味的品质［6，7］。虽然微波杀青具有茶叶升温快、杀青时间短、受热均匀等优点，但存在茶叶香气、滋味不足等缺点［4，8］。微波在绿茶杀青中应用方法主要有微波杀青、微波-热风联合杀青、滚筒-微波联合杀青和微波-滚筒联合杀青等，这些微波杀青工艺对绿茶品质有不同反应，可能是多种因素影响的结果，如茶叶品种、鲜叶的特性、微波杀青条件（功率、时间）、杀青工序和工艺优化的考察指标等［9］。锅炒杀青是一种传统的杀青方式，升温迅速，杀青叶色泽翠绿，所制成茶香高味醇，但存在因鲜叶升温过快，杀青时技术参数掌握难度较大，易产生杀青不匀、红梗红叶、焦边爆点、烟焦味等缺点［10］。

目前，评价茶叶品质主要通过感官审评方法，但感官评价方法中许多数据具有一定的主观性和模糊性，使评价结果具有不确定性、不稳定性和局限性［11，12］。应用模糊数学的模糊关系对感官品质进行综合评判，能够建立一个反映其本质特征和动态的理论化评价模式，在很大程度上消除了主观因素的影响，从而得到较科学、客观的评价结果［13，14］。本研究以紫阳群体种茶树鲜叶为试验材料，采用微波与锅炒相结合的杀青方式，使二者优点得以发挥，以模糊数学综合评价为指标，结合正交试验优化绿茶加工工艺，并进行了茶样品质分析验证，以期为绿茶加工技术优化提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

以紫阳群体种为试验材料，统一采摘标准为1芽2叶，采自陕西省安康市紫阳县蒿坪镇丰和富硒茶叶有限公司茶叶基地，采摘时间为4月下旬。

酒石酸钾钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、碱式乙酸铅、水合茚三酮、硫酸亚铁、浓硫酸、浓盐酸、氯化亚锡，均为分析纯；茶氨酸、咖啡碱，纯度≥98.73%。

1.2 仪器与设备

6CDG-56型茶叶电炒锅，福建佳友茶叶机械智能科技股份有限公司；M1-L213C智能微波炉，广东格兰仕微波生活电器制造有限公司；UV-1800PC型紫外可见分光光度计，上海菁华科技仪器有限公司；101-3A型电热鼓风干燥箱，天津市泰斯特仪器有限公司；ALC-210.4型电子分析天平，赛多利斯科学仪器有限公司；HH-4型数显恒温水浴锅，国华电器有限公司；SHZ-D（Ⅲ）型循环水真空泵，上海邦西科技有限公司；CD-aPF1L-I-40L型实验室高端超纯水制造系统，成都越纯科技有限公司。

1.3 茶样制备

按照标准采摘茶树鲜叶，相同条件下摊放6 h，经不同杀青工艺后，根据“轻—重—轻”原则手工揉捻30 min，再用90～100℃的电炒锅炒至含水量降至25%～30%，摊晾回潮30 min，最后用70～80℃的电炒锅将茶叶翻炒至足干，即为绿茶茶样。每个处理均重复3次。

1.4 正交试验设计

采用模糊数学综合评价得分为指标，以投叶量、微波处理时间、微波功率为考察因素，采用L9（33）进行杀青工艺的正交试验。正交试验因素与水平见表1。

表1 正交试验因素与水平

1.5 不同杀青工艺对比试验

参考已有微波杀青研究［15-19］，采用先微波杀青一定时间，后鼓风冷却，再用电炒锅继续杀青至适度，制成绿茶，对比分析绿茶主要内含成分并进行感官审评。具体条件如下：

投叶量150 g，直接电炒锅杀青至适度，茶样编号为1，为对照处理；②投叶量50 g，微波功率420 W处理90 s，再电炒锅杀青至适度，茶样编号为2；③投叶量40 g，微波功率630 W处理120 s，再电炒锅杀青至适度，茶样编号为3；④投叶量40 g，微波功率700 W处理180 s，再电炒锅杀青至适度，茶样编号为4；⑤投叶量40 g，微波功率700 W处理150 s，再电炒锅杀青至适度，茶样编号为5；⑥投叶量350 g，微波功率700 W处理100 s，再电炒锅杀青至适度，茶样编号为6；⑦投叶量120 g，微波功率560 W处理90 s，再电炒锅杀青至适度，茶样编号为7。

1.6 模糊数学综合评价方法的建立

1.6.1 感官评价方法 10名经培训的专业评茶员对汤色、香气、滋味、叶底4个因素进行绿茶感官评价。要求评茶员评定前12 h不吸烟、不饮酒，不吃刺激性食物，评定过程中禁止交谈［20］。感官评价标准见表2。

表2 感官评价标准

1.6.2 模糊数学模型的建立 以汤色、香气、滋味和叶底为因素集，以优、良、中、差为评语集，即为：

根据汤色、香气、滋味和叶底在绿茶感官审评中的作用，确定各感官指标的权重为汤色0.15、香气0.35、滋味0.35和叶底0.15，总和为1，即：权重集X=｛a1，a2，a3，a4｝=｛0.15，0.35，0.35，0.15｝

感官指标综合评判集Y=X·R，其中X为权重集，R为模糊矩阵。

1.6.3 绿茶感官审评 按GB/T 23776—2018《茶叶感官审评方法》对茶样外形、汤色、香气、滋味、叶底5个项目进行感官审评。

1.7 绿茶内含成分的测定

咖啡碱测定按照GB/T 8312—2013中紫外分光光度法测定；氨基酸测定按照GB/T 8314—2013方法测定；茶多酚测定按照GB/T 8313—2008方法测定；水浸出物测定按照GB/T 8305—2013方法测定。

1.8 数据处理

采用SPSS17.0进行试验数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 正交试验模糊数学综合评价

10名评茶员对正交试验各处理得到的茶样按表2标准逐一进行评价，对应的各等级票数分布情况见表3。

表3 正交试验感官评价票数

由表3可以看出，10名评茶员的评价结果并不一致，建立模糊矩阵。将得票数除以总评茶员数即为该等级的比率，结合各处理的4个因素评价结果，可得到模糊矩阵Rj，其中j为处理号。各处理的模糊矩阵如下所示：

对矩阵进行模糊变换，得到综合评判集Y如下所示：

然后将评价结果的等级优、良、中、差依次赋予分值90、80、70、60分。将模糊变换后综合评判结果的各个量，分别乘以相应的分值，并进行加和，可得出每个处理的最后总得分［21］。正交试验的综合评价结果见表4。由表4可知，各因素对绿茶的综合感官评定得分影响大小顺序为A＞C＞B，即投叶量影响最大，其次为杀青微波功率，微波处理时间的影响较小。最优工艺条件组合为A2B1C2，即投叶量为120 g，微波处理时间为90 s，微波功率为560 W，是模糊数学综合评价最高得分84.65分。制备的绿茶汤色黄绿清澈明亮，香气馥郁持久，滋味鲜爽，叶底均匀柔嫩。

表4 正交试验及综合评价结果

2.2 不同杀青工艺对绿茶感官品质的影响

采用适当的微波处理有利于干茶外形翠绿鲜活，但投叶量过少，微波杀青后失水较多，叶质干脆，不利于揉捻作形，茶条松散，紧结度、润度均较差；投叶量过多，微波处理后难以杀匀杀透，导致红梗红叶，汤色橙黄发暗，香气低闷，滋味粗涩。单纯采用锅炒杀青，绿茶栗香明显，滋味鲜爽，但干茶色泽深绿，碎茶较多，匀整度稍差。在适当的微波处理工艺下，有利于弥补传统杀青缺陷，改善绿茶品质。

由表5可知，茶样2和茶样7的干茶外形均高于锅炒杀青，茶样7的成品茶外形得分最高为95分，干茶外形翠绿光润，茶样2～茶样5干茶色泽均翠绿明亮，但润度稍差，其中茶样3干茶茶条粗松，润度最差，得分87分。茶样6干茶外形色泽黄绿夹杂，外形品质最差，得分最低，为83分。

表5 不同杀青工艺制备绿茶感官审评结果

茶样4和茶样7的汤色得分最高，为96分；茶样3、茶样4汤色嫩绿清澈明亮，得分均高于锅炒杀青的茶样1。茶样6汤色发黄，得分最低，为85分。茶样7栗香清高持久，得分最高，为95分。其次为茶样1得分94。茶样2～茶样5均偏向于清香，栗香不明显，得分分别为90、90、93、90分。茶样6的香气最差，得分81分。茶样1的滋味浓醇鲜爽，但苦涩味重，得分92分，茶样3、茶样4、茶样7绿茶滋味均有所提升，而以茶样4滋味鲜爽甜醇，得分最高，为96分，其次为茶样7滋味浓醇鲜爽，且苦涩感低于传统杀青，得分95分。茶样2滋味鲜爽，浓醇不足；茶样5滋味浓醇，但略欠鲜爽，得分分别为90、91分。茶样6绿茶滋味粗涩，苦而不化，得分最低，为72分。

茶样1叶底黄绿明亮，但匀整度稍低，得分88。茶样2、茶样3、茶样4、茶样5、茶样7分别得分为91、89、96、94、93分。而以茶样4得分最高，为96分。茶样6绿茶叶底色泽黄暗、且略带红梗红叶，得分最低，为79分。

从综合评分来看，以优化的杀青工艺所得茶样7的得分最高，即投叶量120 g，微波功率560 W，处理90 s后，再电炒锅杀青至适度制备的绿茶感官品质最佳。

2.3 不同杀青工艺制备绿茶主要品质成分对比分析

不同杀青工艺制备绿茶主要成分测定结果见表6。微波处理对绿茶中游离氨基酸、咖啡碱、茶多酚和水浸出物含量的影响不同，能显著增加氨基酸含量，对其他成分的影响不明显。本研究优化工艺所制绿茶的氨基酸含量最高，水浸出物含量较高，而咖啡碱和茶多酚含量与其他杀青方法差异较小，有利于提高茶叶的品质。

氨基酸是构成绿茶滋味鲜爽的主要物质，且对绿茶香气有积极作用，其含量是评定绿茶品质优劣的重要因素之一。由表6可知，微波处理绿茶与锅炒杀青绿茶相比，经过微波处理的绿茶中氨基酸含量均极显著高于（P＜0.01）锅炒绿茶（茶样1），说明微波杀青处理能显著提高氨基酸含量，可能是微波能促进茶叶中蛋白质分解的缘故。其中茶样7，即本研究优化工艺所制绿茶的氨基酸含量最高，高于锅炒杀青34.57%。

咖啡碱在生理上具有刺激中枢神经、提神兴奋作用，但其是构成绿茶苦味的主要来源，咖啡碱含量过高对绿茶品质不利。由表6可知，茶样6咖啡碱含量显著高于（P＜0.05）茶样2和茶样5，其他茶样之间差异不显著（P＞0.05）。

表6 不同杀青工艺制备绿茶主要成分测定结果（单位：%）

茶多酚是构成绿茶苦涩滋味的主要来源，适当降低绿茶当中的茶多酚有利于提升绿茶品质。由表6可知，茶样6的茶多酚极显著低于（P＜0.01）其他茶样，而其他茶样之间差异不显著（P＞0.05）。

水浸出物含量代表了茶汤浓度，与绿茶滋味浓强、茶汤薄厚呈正相关，是衡量茶叶品质的综合指标［22］。由表6可知，茶样2和茶样7的水浸出物含量极显著高于（P＜0.01）茶样3、茶样4、茶样5、茶样6。

3 结论

利用模糊数学法对感官品质进行数据分析，可以提高评价结果的准确性和可靠性。本研究以茶鲜叶为原料，通过模糊数学综合评价结合正交试验对绿茶杀青工艺进行优化，优化的工艺条件在投叶量120 g、微波功率560 W、微波处理时间90 s时，所制茶叶具有汤色黄绿清亮，香气馥郁，滋味鲜爽的特点，品质感官审评效果好。通过对不同杀青方式比较，经微波杀青处理能显著提高绿茶氨基酸含量，优化工艺所制绿茶比锅炒杀青的氨基酸含量高34.57%，咖啡碱、茶多酚和水浸出物含量与锅炒杀青无显著差异。