恩施玉露茶精揉做形工藝的響應面法優(yōu)化

葉飛等

摘要：精揉做形是恩施玉露茶外形品質(zhì)形成的關鍵工序之一，為提高茶葉外形品質(zhì)，在單因素試驗基礎上，利用SPSS數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件對影響恩施玉露茶品質(zhì)的因素進行了評價，篩選出具有顯著作用的4個因素，即茶坯含水率、做形溫度、做形時間和投葉量。利用Design-Expert數(shù)據(jù)分析軟件中響應面分析法的中心組合設計建立了恩施玉露茶加工過程中精揉做形工藝的數(shù)據(jù)模型，并確立了恩施玉露茶精揉優(yōu)化后的工藝參數(shù)為茶坯含水率26.33%，做形溫度91.85 ℃，投葉量3.00 kg，做形時間36.76 min。在此條件下，恩施玉露茶感官品質(zhì)得分的預測值為94.14，驗證試驗值為94.10，說明響應面法對恩施玉露茶精揉工藝優(yōu)化可行。

關鍵詞：茶葉；恩施玉露；精揉做形；感官品質(zhì)；響應面

中圖分類號：TS272.4 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）02-0350-05

Optimizing the Shaping Process of Enshi Yulu Tea by Response Surface

Analysis Method

YE Fei1，GAO Shi-wei1，ZHANG Qiang2，TENG Jing1，HOU Wei-hua2，GONG Zi-ming1

（1.Institute of Fruit and Tea， Hubei Academy of Agricultural Science/Tea Sub-center of Hubei Agricultural Science and Technology Innovation Center， Wuhan 430064， China； 2.Tea Research Institute， Enshi Autonomous Prefecture Academy of Aagriculture/West Comprehensive Experiment Station of Hubei Province S & T Innovation Cener， Enshi 445002， Hubei， China）

Abstract： Shaping technologies is a crucial process for the quality of Enshi yulu. In order to improve the appearence quality， based on single factor tests， factors influencing the quality of tea were evaluated by SPSS. Four factors having significant influence on tea including time duration for shaping， leaf feeding and temperature， the semi-finished tea container and time were screened. The mathematical model of shaping technologies in processing Enshiyulu tea was established with the central-composite model of response surface methodology in Design-Expert software. The optimal technique of shaping during the Enshi Yulu tea processing were water containing of semi-finished tea container 26.33%， temperature 91.85 ℃， leaf feeding 3.00 kg， and time duration for shaping 36.76 min each time. Under the optimal condition， the experimental value of the sensory quality was 94.10， in good agreement with the predictive value of 94.14. Therefore， the shaping technologies optimized by response surface methodology is practical.

Key words： tea； Enshi Yulu； shaping technology； sensory quality； response surface methodology

恩施玉露茶是湖北省的第一歷史名茶，也是中國針形綠茶的典型代表，其外形緊細圓直，色澤翠綠油潤，葉底綠亮勻整，湯色綠亮[1-3]。恩施玉露茶的加工工藝較為復雜，依次為蒸青、冷卻回潮、揉捻、動態(tài)烘干、精揉、提香等[4]，其中精揉工藝對干茶品質(zhì)的影響較大，操作不當容易出現(xiàn)品質(zhì)不穩(wěn)和下降等問題[2]。因為傳統(tǒng)手工工藝已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，所以恩施玉露的規(guī)模化生產(chǎn)主要使用精揉機（60K-S）進行[4，5]。影響精揉的因素較多，如茶坯含水率、加壓方式、做形溫度和做形時間等，此外對精揉機的操作技術也還不成熟，更沒有形成統(tǒng)一的生產(chǎn)規(guī)范。試驗研究了茶坯含水率、加壓方式、精揉溫度和投葉量對干茶感官品質(zhì)的影響，在單因素試驗基礎上，利用響應面法來優(yōu)化精揉工藝參數(shù)，并進行了驗證試驗，旨在獲得最優(yōu)的精揉工藝參數(shù)，為恩施玉露茶的規(guī)模化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

以福鼎大白實生種茶樹鮮葉為試材，一芽一葉，同一方法處理至精揉備用。

主要設備為汽熱殺青機（6CSZ-65型，浙江上洋機械有限公司）、精揉機（60K-S型，浙江川崎茶業(yè)有限公司）、水分快速測定儀（MF-50型，深圳深博瑞儀器儀表有限公司）等。

1.2 方法

1.2.1 試樣處理 鮮葉經(jīng)汽熱殺青、揉捻和烘二青工藝[6]處理后，按照精揉做形工藝分別進行單因素試驗，將精揉后的茶坯于70 ℃烘干，進行感官評審。

1.2.2 試驗設計 首先分別對茶坯含水率（22%、24%、26%、28%、30%）、加壓方式（空壓、輕壓、中壓、重壓、加重，具體操作見表1）、做形時間（25、30、35、40、45 min）、投葉量（2.5、3.0、3.5、4.0、4.5 kg）和做形溫度（80、90、100、110、120 ℃）5個因素進行單因素試驗，選擇茶葉感官品質(zhì)得分差異顯著的因素并找出零水平，在此基礎上再選擇茶坯含水量、做形時間、做形溫度、投葉量進行中心組合試驗設計優(yōu)化精揉工藝參數(shù)，其具體設計水平編碼見表2。以試驗因素的不同水平為自變量，以感官評審得分為響應值進行試驗分析。

1.2.3 檢測方法及數(shù)據(jù)處理 按照茶葉感官評審方法（國家標準GB 23776—2009）對茶樣進行感官評審，具體公式為：感官品質(zhì)得分=外形×0.25+湯色×0.10+香氣×0.25+滋味×0.30+葉底×0.10。采用SPSS 13.0數(shù)據(jù)分析軟件對單因素試驗中各因素進行多重比較；采用Design-Expert 8.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的響應面中心組合設計對精揉做形工藝數(shù)據(jù)進行參數(shù)優(yōu)化。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗分析

2.1.1 茶坯含水率 在做形時間35 min、投葉量3.5 kg、做形溫度100 ℃、中壓做形時，不同茶坯含水率對恩施玉露茶感官品質(zhì)得分的影響見圖1。由圖1可知，茶坯含水率為22%～26%時，干茶的感官品質(zhì)得分隨茶坯含水率的升高而升高，但含水率超過26%以后，干茶感官品質(zhì)得分極顯著下降，說明茶坯含水率過高或過低均對干茶感官品質(zhì)有影響，較合適的茶坯含水量為24%～28%。

2.1.2 加壓方式 在茶坯含水率26%、做形時間35 min、投葉量3.5 kg、做形溫度100 ℃時，不同加壓方式對恩施玉露茶感官品質(zhì)得分的影響如圖2所示。由圖2可知，隨著精揉做形壓力的增大，干茶感官品質(zhì)得分先升后降，重壓處理時感官品質(zhì)得分最高，加重處理的感官品質(zhì)得分最低，較合適的加壓方式為中壓和重壓2種方式。多重比較結(jié)果發(fā)現(xiàn)這2種加壓方式對干茶感官品質(zhì)得分的影響不顯著。

2.1.3 做形溫度 在茶坯含水率26%、做形時間35 min、投葉量3.5 kg、中壓做形時，不同做形溫度對恩施玉露茶感官品質(zhì)得分的影響如圖3所示。由圖3可知，精揉做形溫度在80～100 ℃時，干茶感官品質(zhì)得分無顯著差異，但精揉溫度超過100 ℃后，干茶感官品質(zhì)得分極顯著下降，表明做形溫度過高對干茶感官品質(zhì)得分不利，綜合考慮認為合適的做形溫度為80～100 ℃。

2.1.4 投葉量 在茶坯含水率26%、做形時間35 min、做形溫度100 ℃、中壓做形時，不同投葉量對恩施玉露茶感官品質(zhì)得分的影響如圖4所示。由圖4可知，投葉量為2.5～3.0 kg時，干茶感官品質(zhì)得分極顯著升高，隨后下降，當投葉量為4.0 kg時，干茶的感官品質(zhì)得分極顯著下降，說明加大投葉量不利于干茶感官品質(zhì)得分。

2.1.5 做形時間 在茶坯含水率26%、投葉量3.5 kg、溫度100 ℃、中壓做形時，不同做形時間對恩施玉露茶感官品質(zhì)得分的影響如圖5所示。由圖5可知，做形時間為25～35 min時，干茶感官品質(zhì)得分顯著升高，時間超過35 min后，隨著時間的延長，干茶的感官品質(zhì)得分極顯著下降，說明延長精揉做形時間不利于干茶感官品質(zhì)得分，綜合考慮認為合適的時間為30～40 min。

2.2 精揉工藝試驗分析及回歸方程建立

根據(jù)單因素試驗和多重比較分析，選擇效果顯著的因素處理，即茶坯含水率、做形溫度、投葉量和做形時間進行組合試驗，以恩施玉露茶感官品質(zhì)得分（Y）為響應值，以茶坯含水率（X1）、做形溫度（X2）、投葉量（X3）和做形時間（X4）為自變量進行試驗分析。根據(jù)單因素試驗結(jié)果，采用中心組合設計優(yōu)化精揉工藝條件，試驗設計與結(jié)果如表3所示[7-9]。

對表3的數(shù)據(jù)進行回歸分析，得到二次多元回歸模型為：Y=94+0.062X1+0.350X2-0.190X3+

0.560X4+0.470X1X2-0.590X1X3+0.220X1X4+0.094X2X3

-0.220X2X4-0.031X3X4-0.690X12-0.690X22-0.690X32-0.760X42；回歸方程顯著性檢驗結(jié)果如表4所示。運用軟件對模型進行方差分析，此模型的決定系數(shù)R2=0.731 9，響應面回歸模型達到了顯著水平，一次項做形時間對干茶感官品質(zhì)得分的影響達顯著水平，二次項茶坯含水率、做形溫度、投葉量和做形時間對干茶感官品質(zhì)得分的影響都達極顯著水平，交互項對干茶感官品質(zhì)得分影響較小。說明該方程能夠準確反映干茶感官品質(zhì)得分與茶坯含水率、做形溫度、投葉量和做形時間之間的關系。

2.3 精揉工藝試驗影響因素交互作用分析

根據(jù)對二次多元回歸模型系數(shù)的顯著性檢驗結(jié)果，其交互作用如圖6所示。從圖6可看出，各因素交互作用對響應值的影響基本呈“凸”字形，具體表現(xiàn)為：在茶坯含水率為25.00%～27.00%，做形溫度在85.00～95.00 ℃時，干茶感官品質(zhì)得分達到最高點（圖6a）；在茶坯含水率為25.00%～27.00%，投葉量為2.70～3.10 kg時，干茶感官品質(zhì)得分達到最高點（圖6b）；在茶坯含水率為25.00%～27.00%，做形時間為34.00～38.00 min時，干茶感官品質(zhì)得分達到最高點（圖6c）；做形溫度為85.00～95.00 ℃，投葉量為2.70～3.10 kg時，干茶感官品質(zhì)得分達到最高點（圖6d）；在做形溫度為85.00～95.00 ℃，做形時間為34.00～38.00 min時，干茶感官品質(zhì)得分達到最高點（圖6e）；在投葉量為2.70～3.10 kg，做形時間為34.00～38.00 min時，干茶感官品質(zhì)得分達到最高點（圖6f）。

2.4 最佳工藝條件的驗證

軟件分析得到恩施玉露茶干茶感官品質(zhì)得分最高為94.14，與之對應的工藝條件為茶坯含水率26.33%，做形溫度91.85 ℃，投葉量3.00 kg，做形時間36.76 min。采用上述優(yōu)化條件，進行3 組重復試驗，干茶感官品質(zhì)得分平均為94.10，與預測的理論值相接近，驗證了該模型的有效性。

3 結(jié)論

1）利用Design-Expert數(shù)據(jù)分析軟件中響應曲面法的中心組合設計建立了恩施玉露茶精揉做形工藝的數(shù)學模型，該模型擬合程度良好，試驗誤差小，可以用此模型對針形綠茶做形工藝進行分析和預測。

2）確定了恩施玉露茶精揉工藝的最佳參數(shù)為茶坯含水率為26.33%，做形溫度為91.85 ℃，投葉量3.00 kg，做形時間36.76 min。在此條件下，恩施玉露茶感官品質(zhì)得分的預測值為94.14，驗證試驗值為94.10，說明響應面法對恩施玉露茶精揉工藝優(yōu)化可行。

3）影響茶葉精揉的因素有茶坯含水率、做形溫度、做形時間、投葉量及加壓方式等[10]。單因素試驗發(fā)現(xiàn)加壓方式對干茶感官品質(zhì)的影響相對較小，可能是因為精揉機內(nèi)做形空間大，易于熱量和水分散失[11，12]，干茶感官品質(zhì)得分變化不大。本研究中做形時間在數(shù)學模型中對干茶感官得分影響最大，茶坯含水率影響最小，可能是由于不同的機械和參數(shù)設定造成的。

參考文獻：

[1] 李傳友，宗慶波.“恩施玉露”被推薦認定為湖北第一歷史名茶[J].茶世界，2008（8）：16.

[2] 張 強，侯偉華，梁金波.60K-S精揉機在恩施玉露加工中的應用技術研究[J].福建茶葉，2010（9）：26-28.

[3] 龔自明，王雪萍，高士偉.湖北地方名優(yōu)綠茶香氣組分的GC-MS分析[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2009，48（7）：1738-1740.

[4] DB42/T 611-2010，恩施玉露加工技術規(guī)程[S].

[5] 龔雪蛟，杜 曉.炒青綠茶自動化生產(chǎn)線加工過程中品質(zhì)成分變化[J].四川農(nóng)業(yè)大學學報，2012，30（1）：73-77.

[6] 施兆鵬.炒青綠茶干燥工藝技術的研究[J].湖南農(nóng)學院學報，1987，12（4）：42-53.

[7] 楊翼艷，胡 磊，許 楊.Plackett-Burman設計和響應面法優(yōu)化荷葉總黃酮的提取工藝[J].食品科學，2009，30（6）：29-33.

[8] REDDY L V， WEE Y J， RYU H M， et al. Optimization of alkaline protease production by batch culture of Bacillus sp. RKY3 through Plackett-Burman and response surface methodological approaches[J]. Bioresource Technology，2008，99（7）：2242-2249.

[9] 付卓銳，董娟娥，馬希漢.杜仲雄花茶加工中護綠工藝響應面優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2010，41（4）：145-150.

[10] 葉 飛，高士偉，張 強，等.做形工藝對恩施玉露干茶色澤及湯色的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2013，39（1）：91-94.

[11] 丁 勇，周 堅.名優(yōu)綠茶機械化加工技術集成與應用[J].中國農(nóng)學通報，2009，25（3）：128-131.

[12] 侯偉華，張 強，崔清梅，等.針形綠茶做形機械研究進展[J].中國茶葉，2010（6）：13-15.

2.4 最佳工藝條件的驗證

軟件分析得到恩施玉露茶干茶感官品質(zhì)得分最高為94.14，與之對應的工藝條件為茶坯含水率26.33%，做形溫度91.85 ℃，投葉量3.00 kg，做形時間36.76 min。采用上述優(yōu)化條件，進行3 組重復試驗，干茶感官品質(zhì)得分平均為94.10，與預測的理論值相接近，驗證了該模型的有效性。

3 結(jié)論

1）利用Design-Expert數(shù)據(jù)分析軟件中響應曲面法的中心組合設計建立了恩施玉露茶精揉做形工藝的數(shù)學模型，該模型擬合程度良好，試驗誤差小，可以用此模型對針形綠茶做形工藝進行分析和預測。

2）確定了恩施玉露茶精揉工藝的最佳參數(shù)為茶坯含水率為26.33%，做形溫度為91.85 ℃，投葉量3.00 kg，做形時間36.76 min。在此條件下，恩施玉露茶感官品質(zhì)得分的預測值為94.14，驗證試驗值為94.10，說明響應面法對恩施玉露茶精揉工藝優(yōu)化可行。

3）影響茶葉精揉的因素有茶坯含水率、做形溫度、做形時間、投葉量及加壓方式等[10]。單因素試驗發(fā)現(xiàn)加壓方式對干茶感官品質(zhì)的影響相對較小，可能是因為精揉機內(nèi)做形空間大，易于熱量和水分散失[11，12]，干茶感官品質(zhì)得分變化不大。本研究中做形時間在數(shù)學模型中對干茶感官得分影響最大，茶坯含水率影響最小，可能是由于不同的機械和參數(shù)設定造成的。

參考文獻：

[1] 李傳友，宗慶波.“恩施玉露”被推薦認定為湖北第一歷史名茶[J].茶世界，2008（8）：16.

[2] 張 強，侯偉華，梁金波.60K-S精揉機在恩施玉露加工中的應用技術研究[J].福建茶葉，2010（9）：26-28.

[3] 龔自明，王雪萍，高士偉.湖北地方名優(yōu)綠茶香氣組分的GC-MS分析[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2009，48（7）：1738-1740.

[4] DB42/T 611-2010，恩施玉露加工技術規(guī)程[S].

[5] 龔雪蛟，杜 曉.炒青綠茶自動化生產(chǎn)線加工過程中品質(zhì)成分變化[J].四川農(nóng)業(yè)大學學報，2012，30（1）：73-77.

[6] 施兆鵬.炒青綠茶干燥工藝技術的研究[J].湖南農(nóng)學院學報，1987，12（4）：42-53.

[7] 楊翼艷，胡 磊，許 楊.Plackett-Burman設計和響應面法優(yōu)化荷葉總黃酮的提取工藝[J].食品科學，2009，30（6）：29-33.

[8] REDDY L V， WEE Y J， RYU H M， et al. Optimization of alkaline protease production by batch culture of Bacillus sp. RKY3 through Plackett-Burman and response surface methodological approaches[J]. Bioresource Technology，2008，99（7）：2242-2249.

[9] 付卓銳，董娟娥，馬希漢.杜仲雄花茶加工中護綠工藝響應面優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2010，41（4）：145-150.

[10] 葉 飛，高士偉，張 強，等.做形工藝對恩施玉露干茶色澤及湯色的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2013，39（1）：91-94.

[11] 丁 勇，周 堅.名優(yōu)綠茶機械化加工技術集成與應用[J].中國農(nóng)學通報，2009，25（3）：128-131.

[12] 侯偉華，張 強，崔清梅，等.針形綠茶做形機械研究進展[J].中國茶葉，2010（6）：13-15.

2.4 最佳工藝條件的驗證

軟件分析得到恩施玉露茶干茶感官品質(zhì)得分最高為94.14，與之對應的工藝條件為茶坯含水率26.33%，做形溫度91.85 ℃，投葉量3.00 kg，做形時間36.76 min。采用上述優(yōu)化條件，進行3 組重復試驗，干茶感官品質(zhì)得分平均為94.10，與預測的理論值相接近，驗證了該模型的有效性。

3 結(jié)論

1）利用Design-Expert數(shù)據(jù)分析軟件中響應曲面法的中心組合設計建立了恩施玉露茶精揉做形工藝的數(shù)學模型，該模型擬合程度良好，試驗誤差小，可以用此模型對針形綠茶做形工藝進行分析和預測。

2）確定了恩施玉露茶精揉工藝的最佳參數(shù)為茶坯含水率為26.33%，做形溫度為91.85 ℃，投葉量3.00 kg，做形時間36.76 min。在此條件下，恩施玉露茶感官品質(zhì)得分的預測值為94.14，驗證試驗值為94.10，說明響應面法對恩施玉露茶精揉工藝優(yōu)化可行。

3）影響茶葉精揉的因素有茶坯含水率、做形溫度、做形時間、投葉量及加壓方式等[10]。單因素試驗發(fā)現(xiàn)加壓方式對干茶感官品質(zhì)的影響相對較小，可能是因為精揉機內(nèi)做形空間大，易于熱量和水分散失[11，12]，干茶感官品質(zhì)得分變化不大。本研究中做形時間在數(shù)學模型中對干茶感官得分影響最大，茶坯含水率影響最小，可能是由于不同的機械和參數(shù)設定造成的。

參考文獻：

[1] 李傳友，宗慶波.“恩施玉露”被推薦認定為湖北第一歷史名茶[J].茶世界，2008（8）：16.

[2] 張 強，侯偉華，梁金波.60K-S精揉機在恩施玉露加工中的應用技術研究[J].福建茶葉，2010（9）：26-28.

[3] 龔自明，王雪萍，高士偉.湖北地方名優(yōu)綠茶香氣組分的GC-MS分析[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2009，48（7）：1738-1740.

[4] DB42/T 611-2010，恩施玉露加工技術規(guī)程[S].

[5] 龔雪蛟，杜 曉.炒青綠茶自動化生產(chǎn)線加工過程中品質(zhì)成分變化[J].四川農(nóng)業(yè)大學學報，2012，30（1）：73-77.

[6] 施兆鵬.炒青綠茶干燥工藝技術的研究[J].湖南農(nóng)學院學報，1987，12（4）：42-53.

[7] 楊翼艷，胡 磊，許 楊.Plackett-Burman設計和響應面法優(yōu)化荷葉總黃酮的提取工藝[J].食品科學，2009，30（6）：29-33.

[8] REDDY L V， WEE Y J， RYU H M， et al. Optimization of alkaline protease production by batch culture of Bacillus sp. RKY3 through Plackett-Burman and response surface methodological approaches[J]. Bioresource Technology，2008，99（7）：2242-2249.

[9] 付卓銳，董娟娥，馬希漢.杜仲雄花茶加工中護綠工藝響應面優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2010，41（4）：145-150.

[10] 葉 飛，高士偉，張 強，等.做形工藝對恩施玉露干茶色澤及湯色的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2013，39（1）：91-94.

[11] 丁 勇，周 堅.名優(yōu)綠茶機械化加工技術集成與應用[J].中國農(nóng)學通報，2009，25（3）：128-131.

[12] 侯偉華，張 強，崔清梅，等.針形綠茶做形機械研究進展[J].中國茶葉，2010（6）：13-15.