冷凍干燥技術加工高綠度抹茶的研究

段兆翔，陳佳豪，王鎮，尹福生

1.國家抹茶加工技術研發專業中心，江蘇 常州213254；2.江蘇鑫品茶業有限公司，江蘇 常州213254

抹茶是采用覆蓋栽培的茶樹鮮葉經蒸汽（或熱風）殺青后干燥制成的葉片為原料，經研磨工藝加工而成的微粉狀產品[1]。國內的抹茶加工技術近幾年在熱風、蒸汽殺青技術的逐漸發展下，生產力有了大幅提升[2]，再加上遮陽網覆蓋技術[3]、精制拼配、風選色選技術[4]、低溫球磨技術[5]的應用使得抹茶品質逐漸提升，市場也反饋出色澤越好的抹茶往往價格越高，而抹茶“綠度”也逐漸成為衡量其品質的關鍵因素。目前，市場上出現了一些在抹茶中添加綠藻粉、麥苗粉等其他物質以提高抹茶綠度的現象，而國家標準明確規定抹茶為茶葉加工制作的食品，食品安全是生產前提，所以在保持風味的同時，通過栽培管理與加工技術的創新，安全健康地提高綠度才是抹茶產業良性健康發展之路。

抹茶初制加工過程中，尤其是干燥環節由于溫度偏高，會導致茶葉內綠色相關色素氧化，產生其他顏色物質，葉綠素發生脫鎂等反應而失綠的現象[6]，從而使抹茶綠度大幅降低，所以干燥環節的工藝創新是提升抹茶綠度的關鍵所在。冷凍干燥技術即將產品超低溫速凍至－40℃以下，之后在持續真空環境下使產品水分升華將其制干，達到在去除產品水分的同時盡量保留其原有特征及形態特點的技術，目前此應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]，而在茶葉加工領域的研究還涉及較少。本試驗在抹茶初制環節采用冷凍干燥技術對抹茶原料進行干燥，并與傳統干燥技術進行對比，同時對凍干抹茶的保存穩定性、食品安全風險等方面進行研究，通過試驗驗證冷凍干燥技術在抹茶加工中應用的可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

4—5月采摘常州市金壇區經遮陽網覆蓋15 d的中茶108、鳩坑、龍井長葉3個品種的茶樹鮮葉，經蒸汽或熱風殺青后隨機取樣作為凍干原料；取對應生產線上相同茶樹品種鮮葉用傳統生產模式加工的碾茶（抹茶原料茶）混樣作為試驗對照。

1.2 儀器與設備

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

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗準備

茶葉采摘后，于蒸汽、熱風殺青機后的鼓風冷卻機上隔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，同時取相同茶樹品種茶葉在生產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方法生產的對照樣品與試驗樣品各自一一對應編號，然后于5℃冰箱中保存，試驗進行3次重復，其間正常生產，產品質量穩定。

樣品編號規則為：用“ZSD”表示蒸汽殺青凍干制品，“RSD”表示熱風殺青凍干制品，“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熱風殺青凍干制得的抹茶制品。

1.3.2 樣品凍干與數據測定

樣品凍干：將樣品平均放于冷井儲物盤預凍4 h至樣品溫度－40℃，取出立即轉入干燥架，抽真空至2 Pa以下持續抽凍8 h，重復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研磨成粉，對照的混樣也同樣使用該機器研磨成粉。

茶葉內含物含量測定：在25℃以下的環境中，使用茶成分分析儀按照儀器使用說明對研磨后的茶粉進行內含成分含量測定，取3次重復的平均值進行結果分析。

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

1.3.3 凍干抹茶保存穩定性的研究

將樣品于5℃冰箱中保存1年，然后進行綠度、內含物、微生物的檢測。通過感官審評，對比凍干產品與其他抹茶產品的香氣、滋味差異，為后續風味改良的研究提供參考。

凍干樣品的微生物檢測參照《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》（GB 4789.2—2016）[10]、《食品安全國家標準食品微生物學檢驗 霉菌和酵母計數》（GB 4789.15—2016）[11]、《食品安全國家標準食品微生物學檢驗大腸菌群計數》（GB 4789.3—2016）[12]、《食品安全國家標準食品微生物學檢驗沙門氏菌檢驗》（GB 4789.4—2016）[13]，以及抹茶的一些微生物數量要求按《抹茶》（GB/T 34778—2017）[1]、《浙江制造團體標準飲料配料專用抹茶》（T/ZZB 0987—2019）[14]進行檢測分析。參照《浙江省地方標準抹茶審評技術規范》（DB 33/T 2279—2020）[15]對試驗所得抹茶樣品進行審評，根據試驗期望著重選取滋味、香氣的審評結果進行對比。

2 結果與分析

2.1 冷凍干燥對抹茶產品綠度的影響

測定抹茶產品的綠度發現（圖1），不同茶樹品種所制抹茶產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生產方式的對照制品，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。凍干處理后熱風殺青的綠度提升程度普遍比蒸汽殺青的高，這可能因為殺青效率有所區別，而且熱風線僅采用多程式去梗的方式，并未對黃葉、褐葉進行剔除，而蒸汽線不僅使用色選的方式進行精準篩揀，而且本次試驗對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函數對凍干處理和對照綠度值進行分析，凍干處理與對照在綠度上存在顯著性差異，說明凍干處理會對抹茶綠度產生影響。同樣使用該函數對不同殺青方式下得到的抹茶綠度值進行分析，得到蒸汽殺青與熱風殺青兩組數據間無顯著性差異，說明不同殺青方式下，凍干處理對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 凍干制品及生產線對照樣品綠度值

圖2 凍干制品相較對照樣品綠度提升程度

2.2 冷凍干燥對產品內含物的影響

試驗發現，凍干制品和生產線對照制品在總氮、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（圖3~圖9）。比如，不同品種間氨基酸含量變化趨勢不一致，主要原因是氨基酸在鮮葉中就存在較大的生物學差異，而傳統生產方式、凍干處理并不會對氨基酸的含量造成較大影響，所以本次試驗中出現的氨基酸含量變化不規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品綠度值，這也證實了超低溫真空凍干的方式能更好地保護茶葉的葉綠素，從而明顯提升抹茶的綠度。

圖3 凍干制品與對照樣品含水量對比

圖4 凍干制品與對照樣品總氮含量對比

圖5 凍干制品與對照樣品氨基酸含量對比

圖6 凍干制品與對照樣品茶氨酸含量對比

圖7 凍干制品與對照樣品兒茶素含量對比

圖8 凍干制品與對照樣品咖啡堿含量對比

圖9 凍干制品與對照樣品葉綠素含量對比

2.3 凍干抹茶產品保存穩定性、食品安全性研究

為探究產品的保存穩定性和食品安全性，對于5℃冰箱保存1年的樣品進行綠度、內含物、微生物的檢測。

圖10~圖12數據顯示，保存1年的茶樣在綠度、內含物含量、微生物數量上基本保持穩定，也無危險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，基本沒有食品安全問題的風險存在，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

邀請具有中級評茶員及以上資格的專家對凍干后制得的抹茶進行審評，評分結果如圖13。評語中普遍反映凍干抹茶略帶青味，沒有傳統干燥方式熱風殺青產品的烘炒香，同批蓋網產品擁有的海苔香、覆蓋香[3]也不如傳統干燥方式蒸汽殺青產品的明顯，整體風味特征不明顯。所以，審評結果香氣、滋味得分都較低。

進一步選取凍干抹茶產品進行低溫烘干、拼配其他產品對其進行改良。如圖14，避光短時低溫烘干（60℃，15 min）后，產品綠度并無太大損失，證明短時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、滋味的評價都有所提升，可能是因為短時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品進行拼配，得拼配1號（按1∶3的比例將凍干制品與該公司蒸汽線產品拼配所得）、拼配2號（按相同比例將凍干產品與熱風線產品拼配所得），相對原凍干產品，拼配1號、拼配2號青味減輕，香氣、滋味評分提升。最適烘干方式、拼配的產品比例，還有待大量試驗探究，但至此也可說明凍干制品作為單一制品可能存在缺陷，但可作為優良的拼配產品，或再進行一些加工處理進行改良，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 小結與討論

通過對凍干抹茶和對照抹茶綠度值的差異顯著性分析和數據變化情況分析，得出以超低溫真空凍干技術加工制得的抹茶，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。對比凍干處理后內含物含量的變化情況，與試驗預期相符，由于凍干處理相對于傳統烘干方式能夠更好地保護茶葉中的葉綠素，所以使產品綠度有明顯提升。在產品穩定性和食品安全的探究上，發現5℃保存1年的凍干制品在綠度、內含物、微生物方面基本保持穩定。通過審評發現凍干抹茶有略帶青味的缺點，所以在滋味和香氣的得分上都比傳統抹茶低，但后續研究發現可通過再次短時烘干和拼配的方式加以改良，所得拼配產品品質也有明顯提升，但最佳烘干方式和拼配方案還得后續大量試驗去探究。

目前冷凍干燥技術的使用不夠簡便，且成本較高，粗略估計生產成本較傳統生產模式高3~5倍，耗時極長也是此技術的一大缺點，而且目前凍干設備條件還不能實現大批量的抹茶生產，也沒有合理、規范的抹茶凍干操作規程，生產效率較低，若能在預凍、抽真空的過程中合理使用液氮，預計會有縮短生產耗時的效果。

本試驗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，為冷凍干燥技術在抹茶產業中的發展提供方向，也期望隨著凍干技術的發展，凍干抹茶在未來能夠邁入市場。