冷凍干燥技術(shù)加工高綠度抹茶的研究

段兆翔，陳佳豪，王鎮(zhèn)，尹福生

1.國家抹茶加工技術(shù)研發(fā)專業(yè)中心，江蘇 常州213254；2.江蘇鑫品茶業(yè)有限公司，江蘇 常州213254

抹茶是采用覆蓋栽培的茶樹鮮葉經(jīng)蒸汽（或熱風(fēng)）殺青后干燥制成的葉片為原料，經(jīng)研磨工藝加工而成的微粉狀產(chǎn)品[1]。國內(nèi)的抹茶加工技術(shù)近幾年在熱風(fēng)、蒸汽殺青技術(shù)的逐漸發(fā)展下，生產(chǎn)力有了大幅提升[2]，再加上遮陽網(wǎng)覆蓋技術(shù)[3]、精制拼配、風(fēng)選色選技術(shù)[4]、低溫球磨技術(shù)[5]的應(yīng)用使得抹茶品質(zhì)逐漸提升，市場也反饋出色澤越好的抹茶往往價(jià)格越高，而抹茶“綠度”也逐漸成為衡量其品質(zhì)的關(guān)鍵因素。目前，市場上出現(xiàn)了一些在抹茶中添加綠藻粉、麥苗粉等其他物質(zhì)以提高抹茶綠度的現(xiàn)象，而國家標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定抹茶為茶葉加工制作的食品，食品安全是生產(chǎn)前提，所以在保持風(fēng)味的同時(shí)，通過栽培管理與加工技術(shù)的創(chuàng)新，安全健康地提高綠度才是抹茶產(chǎn)業(yè)良性健康發(fā)展之路。

抹茶初制加工過程中，尤其是干燥環(huán)節(jié)由于溫度偏高，會(huì)導(dǎo)致茶葉內(nèi)綠色相關(guān)色素氧化，產(chǎn)生其他顏色物質(zhì)，葉綠素發(fā)生脫鎂等反應(yīng)而失綠的現(xiàn)象[6]，從而使抹茶綠度大幅降低，所以干燥環(huán)節(jié)的工藝創(chuàng)新是提升抹茶綠度的關(guān)鍵所在。冷凍干燥技術(shù)即將產(chǎn)品超低溫速凍至－40℃以下，之后在持續(xù)真空環(huán)境下使產(chǎn)品水分升華將其制干，達(dá)到在去除產(chǎn)品水分的同時(shí)盡量保留其原有特征及形態(tài)特點(diǎn)的技術(shù)，目前此應(yīng)用多集中于水果蔬菜類凍干食品及各類凍干零食的加工[7-9]，而在茶葉加工領(lǐng)域的研究還涉及較少。本試驗(yàn)在抹茶初制環(huán)節(jié)采用冷凍干燥技術(shù)對(duì)抹茶原料進(jìn)行干燥，并與傳統(tǒng)干燥技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)對(duì)凍干抹茶的保存穩(wěn)定性、食品安全風(fēng)險(xiǎn)等方面進(jìn)行研究，通過試驗(yàn)驗(yàn)證冷凍干燥技術(shù)在抹茶加工中應(yīng)用的可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

4—5月采摘常州市金壇區(qū)經(jīng)遮陽網(wǎng)覆蓋15 d的中茶108、鳩坑、龍井長葉3個(gè)品種的茶樹鮮葉，經(jīng)蒸汽或熱風(fēng)殺青后隨機(jī)取樣作為凍干原料；取對(duì)應(yīng)生產(chǎn)線上相同茶樹品種鮮葉用傳統(tǒng)生產(chǎn)模式加工的碾茶（抹茶原料茶）混樣作為試驗(yàn)對(duì)照。

1.2 儀器與設(shè)備

YTLG-10A真空冷凍干燥機(jī)（上海葉拓科技有限公司）、FPS-1小型食品粉碎研磨機(jī)（日本）、GTN-Matcha茶成分分析儀（日本）、CM-26d色度儀（柯尼卡美能達(dá)公司）、恒溫冰箱、智能生化培養(yǎng)箱、恒溫恒濕培養(yǎng)箱、茶葉審評(píng)平臺(tái)及抹茶專用審評(píng)用具。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

茶葉采摘后，于蒸汽、熱風(fēng)殺青機(jī)后的鼓風(fēng)冷卻機(jī)上隔1 min抓取1次，共抓取5次約1 kg已殺青茶葉，簡單剔除茶梗，同時(shí)取相同茶樹品種茶葉在生產(chǎn)線上已加工好的碾茶成品混樣300 g（取樣方式同殺青葉），相同茶樹品種、相同殺青方式按傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的對(duì)照樣品與試驗(yàn)樣品各自一一對(duì)應(yīng)編號(hào)，然后于5℃冰箱中保存，試驗(yàn)進(jìn)行3次重復(fù)，其間正常生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

樣品編號(hào)規(guī)則為：用“ZSD”表示蒸汽殺青凍干制品，“RSD”表示熱風(fēng)殺青凍干制品，“108”“長葉”“鳩坑”分別表示茶樹品種中茶108、龍井長葉、鳩坑。例如，“ZSD108”即為中茶108鮮葉經(jīng)蒸汽殺青凍干制得的抹茶制品，“RSD長葉”即為龍井長葉鮮葉經(jīng)熱風(fēng)殺青凍干制得的抹茶制品。

1.3.2 樣品凍干與數(shù)據(jù)測定

樣品凍干：將樣品平均放于冷井儲(chǔ)物盤預(yù)凍4 h至樣品溫度－40℃，取出立即轉(zhuǎn)入干燥架，抽真空至2 Pa以下持續(xù)抽凍8 h，重復(fù)2～3次至茶葉水分6%以下，簡單碾碎再次剔除茶梗、茶莖后使用小型食品粉碎研磨機(jī)研磨成粉，對(duì)照的混樣也同樣使用該機(jī)器研磨成粉。

茶葉內(nèi)含物含量測定：在25℃以下的環(huán)境中，使用茶成分分析儀按照儀器使用說明對(duì)研磨后的茶粉進(jìn)行內(nèi)含成分含量測定，取3次重復(fù)的平均值進(jìn)行結(jié)果分析。

茶葉綠度測定：在光線明亮充足的室內(nèi)，使用CM-26d色度儀按照儀器使用說明進(jìn)行抹茶綠度的測定，以抹茶顏色在紅綠方向上的偏移量的絕對(duì)值來定義抹茶的綠度，數(shù)值越大即表示抹茶越綠，測量時(shí)選取中心點(diǎn)測量，取3次重復(fù)的平均值進(jìn)行結(jié)果分析。

1.3.3 凍干抹茶保存穩(wěn)定性的研究

將樣品于5℃冰箱中保存1年，然后進(jìn)行綠度、內(nèi)含物、微生物的檢測。通過感官審評(píng)，對(duì)比凍干產(chǎn)品與其他抹茶產(chǎn)品的香氣、滋味差異，為后續(xù)風(fēng)味改良的研究提供參考。

凍干樣品的微生物檢測參照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測定》（GB 4789.2—2016）[10]、《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 霉菌和酵母計(jì)數(shù)》（GB 4789.15—2016）[11]、《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)大腸菌群計(jì)數(shù)》（GB 4789.3—2016）[12]、《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)沙門氏菌檢驗(yàn)》（GB 4789.4—2016）[13]，以及抹茶的一些微生物數(shù)量要求按《抹茶》（GB/T 34778—2017）[1]、《浙江制造團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)飲料配料專用抹茶》（T/ZZB 0987—2019）[14]進(jìn)行檢測分析。參照《浙江省地方標(biāo)準(zhǔn)抹茶審評(píng)技術(shù)規(guī)范》（DB 33/T 2279—2020）[15]對(duì)試驗(yàn)所得抹茶樣品進(jìn)行審評(píng)，根據(jù)試驗(yàn)期望著重選取滋味、香氣的審評(píng)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷凍干燥對(duì)抹茶產(chǎn)品綠度的影響

測定抹茶產(chǎn)品的綠度發(fā)現(xiàn)（圖1），不同茶樹品種所制抹茶產(chǎn)品的綠度本身存在明顯差異，加工成品的綠度：中茶108＞鳩坑＞龍井長葉，各品種凍干制品相較傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的對(duì)照制品，在綠度上都有一定程度提升，但提升情況存在差異，具體提升值如圖2。凍干處理后熱風(fēng)殺青的綠度提升程度普遍比蒸汽殺青的高，這可能因?yàn)闅⑶嘈视兴鶇^(qū)別，而且熱風(fēng)線僅采用多程式去梗的方式，并未對(duì)黃葉、褐葉進(jìn)行剔除，而蒸汽線不僅使用色選的方式進(jìn)行精準(zhǔn)篩揀，而且本次試驗(yàn)對(duì)照取樣用的是色選精度最高的一次口碾茶，所以顯得蒸汽殺青下凍干處理的綠度提升程度較低。使用FTEST函數(shù)對(duì)凍干處理和對(duì)照綠度值進(jìn)行分析，凍干處理與對(duì)照在綠度上存在顯著性差異，說明凍干處理會(huì)對(duì)抹茶綠度產(chǎn)生影響。同樣使用該函數(shù)對(duì)不同殺青方式下得到的抹茶綠度值進(jìn)行分析，得到蒸汽殺青與熱風(fēng)殺青兩組數(shù)據(jù)間無顯著性差異，說明不同殺青方式下，凍干處理對(duì)抹茶的綠度值都有所提升，如圖2所示，總體提升范圍在13%~25%。

圖1 凍干制品及生產(chǎn)線對(duì)照樣品綠度值

圖2 凍干制品相較對(duì)照樣品綠度提升程度

2.2 冷凍干燥對(duì)產(chǎn)品內(nèi)含物的影響

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，凍干制品和生產(chǎn)線對(duì)照制品在總氮、氨基酸、茶氨酸、兒茶素、咖啡堿含量上有所差異，但基本變化不明顯，而且沒有同一方向上的變化趨勢(shì)（圖3~圖9）。比如，不同品種間氨基酸含量變化趨勢(shì)不一致，主要原因是氨基酸在鮮葉中就存在較大的生物學(xué)差異，而傳統(tǒng)生產(chǎn)方式、凍干處理并不會(huì)對(duì)氨基酸的含量造成較大影響，所以本次試驗(yàn)中出現(xiàn)的氨基酸含量變化不規(guī)律的原因主要是茶葉鮮葉本身存在含量差異造成的，同理還有茶氨酸、咖啡堿等。而在圖9中，凍干制品葉綠素的含量與綠度值表現(xiàn)情況基本相符：葉綠素含量在品種間存在差異，同樣是中茶108＞鳩坑＞龍井長葉，而且凍干處理后也都明顯高于對(duì)照組，表明了不同加工方式能夠影響葉綠素含量從而影響產(chǎn)品綠度值，這也證實(shí)了超低溫真空凍干的方式能更好地保護(hù)茶葉的葉綠素，從而明顯提升抹茶的綠度。

圖3 凍干制品與對(duì)照樣品含水量對(duì)比

圖4 凍干制品與對(duì)照樣品總氮含量對(duì)比

圖5 凍干制品與對(duì)照樣品氨基酸含量對(duì)比

圖6 凍干制品與對(duì)照樣品茶氨酸含量對(duì)比

圖7 凍干制品與對(duì)照樣品兒茶素含量對(duì)比

圖8 凍干制品與對(duì)照樣品咖啡堿含量對(duì)比

圖9 凍干制品與對(duì)照樣品葉綠素含量對(duì)比

2.3 凍干抹茶產(chǎn)品保存穩(wěn)定性、食品安全性研究

為探究產(chǎn)品的保存穩(wěn)定性和食品安全性，對(duì)于5℃冰箱保存1年的樣品進(jìn)行綠度、內(nèi)含物、微生物的檢測。

圖10~圖12數(shù)據(jù)顯示，保存1年的茶樣在綠度、內(nèi)含物含量、微生物數(shù)量上基本保持穩(wěn)定，也無危險(xiǎn)微生物沙門氏菌的滋生，而且加工過程中，所用真空泵油等可能存在的外源物皆為食品級(jí)，基本沒有食品安全問題的風(fēng)險(xiǎn)存在，所以凍干工藝制得的抹茶可放心用于制作食品。

圖10 凍干制品保存1年綠度變化

圖12 凍干制品保存1年微生物生長變化情況

邀請(qǐng)具有中級(jí)評(píng)茶員及以上資格的專家對(duì)凍干后制得的抹茶進(jìn)行審評(píng)，評(píng)分結(jié)果如圖13。評(píng)語中普遍反映凍干抹茶略帶青味，沒有傳統(tǒng)干燥方式熱風(fēng)殺青產(chǎn)品的烘炒香，同批蓋網(wǎng)產(chǎn)品擁有的海苔香、覆蓋香[3]也不如傳統(tǒng)干燥方式蒸汽殺青產(chǎn)品的明顯，整體風(fēng)味特征不明顯。所以，審評(píng)結(jié)果香氣、滋味得分都較低。

進(jìn)一步選取凍干抹茶產(chǎn)品進(jìn)行低溫烘干、拼配其他產(chǎn)品對(duì)其進(jìn)行改良。如圖14，避光短時(shí)低溫烘干（60℃，15 min）后，產(chǎn)品綠度并無太大損失，證明短時(shí)低溫再次烘干的方式基本可行，而且如圖13，烘干后樣品香氣、滋味的評(píng)價(jià)都有所提升，可能是因?yàn)槎虝r(shí)低溫烘干可明顯去除不友好的青味。將凍干制品與該公司產(chǎn)品進(jìn)行拼配，得拼配1號(hào)（按1∶3的比例將凍干制品與該公司蒸汽線產(chǎn)品拼配所得）、拼配2號(hào)（按相同比例將凍干產(chǎn)品與熱風(fēng)線產(chǎn)品拼配所得），相對(duì)原凍干產(chǎn)品，拼配1號(hào)、拼配2號(hào)青味減輕，香氣、滋味評(píng)分提升。最適烘干方式、拼配的產(chǎn)品比例，還有待大量試驗(yàn)探究，但至此也可說明凍干制品作為單一制品可能存在缺陷，但可作為優(yōu)良的拼配產(chǎn)品，或再進(jìn)行一些加工處理進(jìn)行改良，在保證健康安全下提升抹茶的綠度。

圖11 凍干制品保存1年內(nèi)含物含量變化

圖14 凍干制品低溫烘干后的綠度變化

3 小結(jié)與討論

通過對(duì)凍干抹茶和對(duì)照抹茶綠度值的差異顯著性分析和數(shù)據(jù)變化情況分析，得出以超低溫真空凍干技術(shù)加工制得的抹茶，在綠度上有明顯提升，總體提升范圍13%~25%，且不同殺青處理下抹茶綠度皆有明顯提升，但不同茶樹品種本身綠度不同，在凍干處理后綠度提升程度也有所差異。對(duì)比凍干處理后內(nèi)含物含量的變化情況，與試驗(yàn)預(yù)期相符，由于凍干處理相對(duì)于傳統(tǒng)烘干方式能夠更好地保護(hù)茶葉中的葉綠素，所以使產(chǎn)品綠度有明顯提升。在產(chǎn)品穩(wěn)定性和食品安全的探究上，發(fā)現(xiàn)5℃保存1年的凍干制品在綠度、內(nèi)含物、微生物方面基本保持穩(wěn)定。通過審評(píng)發(fā)現(xiàn)凍干抹茶有略帶青味的缺點(diǎn)，所以在滋味和香氣的得分上都比傳統(tǒng)抹茶低，但后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)可通過再次短時(shí)烘干和拼配的方式加以改良，所得拼配產(chǎn)品品質(zhì)也有明顯提升，但最佳烘干方式和拼配方案還得后續(xù)大量試驗(yàn)去探究。

目前冷凍干燥技術(shù)的使用不夠簡便，且成本較高，粗略估計(jì)生產(chǎn)成本較傳統(tǒng)生產(chǎn)模式高3~5倍，耗時(shí)極長也是此技術(shù)的一大缺點(diǎn)，而且目前凍干設(shè)備條件還不能實(shí)現(xiàn)大批量的抹茶生產(chǎn)，也沒有合理、規(guī)范的抹茶凍干操作規(guī)程，生產(chǎn)效率較低，若能在預(yù)凍、抽真空的過程中合理使用液氮，預(yù)計(jì)會(huì)有縮短生產(chǎn)耗時(shí)的效果。

本試驗(yàn)的主要目的是為安全健康的抹茶綠度提升研究提供一些思路，為冷凍干燥技術(shù)在抹茶產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展提供方向，也期望隨著凍干技術(shù)的發(fā)展，凍干抹茶在未來能夠邁入市場。