響應面法優化黔南黑茶加工工藝研究

摘要：以黔南州都勻市本地種夏秋茶鮮葉為原料，探討黔南黑茶最優加工工藝及條件參數。以渥堆時茶葉含水率、相對濕度、渥堆溫度、渥堆時間為考察因素，黑茶感官品質評分為因變量，在單因素試驗基礎上，設計響應面試驗優化黔南黑茶加工工藝。結果表明，在渥堆時茶葉含水率63%、相對濕度89%、渥堆溫度41 ℃及渥堆時間25 h條件下，所制黔南黑茶滋味醇和、香氣純正、湯色明亮，感官品質最佳，評分最高。研究結果可為黔南州黑茶加工工藝改進及產品品質提升提供參考。

關鍵詞：黔南；黑茶；加工工藝；響應面法

中圖分類號：TS272.4 文獻標識碼：A 文章編號：1000－3150（2024）09-46-7

Research on Optimization of Processing Technology for

Qiannan Dark Tea by Response Surface Methodology

MENG Tiehong， LI Chunrong， WANG Heng， ZANG Guiyong*

Qiannan Medical College for Nationalities， Duyun 558000， China

Abstract： To explore the production technology and condition parameters of Qiannan dark tea， the local fresh summer and autumn tea leaves of 'Qiannan duyun' were used as raw materials. The tea moisture content， relative humidity， pile temperature and pile time during the pile fermentation were selected as factors. The sensory quality evaluation of Qiannan dark tea was the dependent variable. Based on the single factor experiment， the response surface experiment was designed to optimize the processing technology for Qiannan dark tea. The results show that under the conditions of tea moisture content of 63%， relative humidity of 89%， pile temperature of 41 ℃ and pile processing time of 25 h， the Qiannan dark tea produced had a mellow taste， pure aroma， bright soup color， the best sensory quality and the highest score. The experiment results can provide reference for improving the processing technology of dark tea in Qiannan.

Keywords： Qiannan， dark tea， processing technology， response surface method

黔南州是中國茶葉重要的產區之一，產茶歷史悠久，茶葉品質優良，所產都勻毛尖更是作為精品高端綠茶享譽中外。近年來，依托省、州等政府對茶產業的政策支持，黔南州茶產業發展迅速，據統計，黔南州現有茶園種植面積8.01萬hm2，茶產業從業人員40.86萬人[1]，年產值達106.97億元[2]，茶產業已經成為推動黔南州經濟發展和鄉村振興的重要支柱。作為傳統綠茶產區，黔南州茶葉生產以春季綠茶（都勻毛尖）為主，夏秋季茶鮮葉所加工綠茶因品質欠優（多苦澀、少鮮爽），茶青下樹率低，資源浪費嚴重[3]，嚴重制約了黔南州茶產業的健康可持續發展。

黑茶是我國六大茶類之一，因其具有降血脂、減肥和助消化等多種保健功效[4-5]而逐漸被國內外廣大消費者所喜愛，市場需求不斷擴大。傳統黑茶的加工原料相對粗老，因此，夏秋茶鮮葉被認為是加工黑茶的理想原料。傳統綠茶產區利用夏秋季鮮葉加工黑茶，既可以提高資源利用率，又能提高茶產業的整體效益對推動當地茶產業健康、可持續發展具有積極意義。目前，國內已有多個傳統綠茶產區[6]，在利用本地夏秋茶鮮葉資源加工黑茶方面取得積極進展。本研究選用黔南州都勻本地種茶樹鮮葉為原料，開展黔南黑茶加工工藝的初步探索，研究黔南黑茶加工最佳工藝參數，以期為黔南州夏秋茶鮮葉加工生產黑茶提供參考，提高黔南夏秋茶的利用率及經濟效益。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料為2023年7月采自貴州省黔南州都勻市團山村本地種茶樹的鮮葉，原料等級以一芽三四葉為主。

1.2 主要儀器及設備

TGPS-550型茶葉滾筒殺青機、TTCZ-40型茶葉揉捻機、YGZN-800型茶葉提香機（長沙益廣制藥機械有限公司）、HRY-150型恒溫恒濕培養箱（浙江聯合賽福實驗儀器科技有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 黔南黑茶加工工藝流程

黔南黑茶加工工藝技術流程為：鮮葉→萎凋→搖青→殺青→揉捻→渥堆→干燥。將茶鮮葉攤放于萎凋房中控溫、控濕萎凋，當茶鮮葉含水率降至一定水平時，借鑒烏龍茶搖青工藝將茶鮮葉搖青2～3次，再高溫殺青，揉捻成型后，放入恒溫恒濕箱在設定溫濕度條件下渥堆一定時間，其后控溫干燥，所得茶葉即為黔南黑茶成品。

1.3.2 單因素試驗

按照1.3.1中黔南黑茶加工工藝流程，以黑茶感官品質評分為考察指標，渥堆時茶葉含水率65%、相對濕度90%、渥堆溫度40 ℃和渥堆時間24 h作為固定基準加工工藝條件，在此基礎上采用單因素法，依次探討茶葉含水率（50%、55%、60%、65%、70%、75%）、相對濕度（70%、75%、80%、85%、90%、95%）、渥堆溫度（30、35、40、45、50、55 ℃）和渥堆時間（12、16、20、24、28、32 h）對黑茶感官品質的影響。

1.3.3 響應面優化設計

參考單因素試驗結果，以黔南黑茶感官品質評分（R）為響應值，茶葉含水率（A）、相對濕度（B）、渥堆溫度（C）和渥堆時間（D）為自變量，設計4因素3水平響應面試驗（表1），對黔南黑茶加工工藝參數進一步優化，以獲取黔南黑茶最佳加工工藝參數條件。

1.3.4 感官審評

黔南黑茶感官品質采用《茶葉感官審評方法》（GB/T 23776—2018）中黑茶（散茶）的審評方法和要求，由專業評茶員進行審評，感官評分（R）=外形評分×20%+湯色×15%+香氣×25%+滋味×30%+葉底×10%。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 茶葉含水率對黑茶感官品質的影響

渥堆茶葉含水率是加工黑茶一個重要的指標[7]，不僅與前期萎凋的程度密切相關[8]，更是決定后期渥堆效果的關鍵因素。在搖青和殺青等工序固定的條件下，萎凋不足，渥堆時茶葉含水率會偏高，揉捻時茶葉容易斷裂，渥堆時茶葉易酸敗，所制黑茶還會因鮮葉中茶多酚、蛋白質和咖啡堿等內含物質轉化不充分[9]，導致滋味苦澀，湯色渾濁，香氣不足；萎凋過度，渥堆時茶葉含水率會偏低，揉捻時茶葉易破碎、難以成條，所制黑茶還會因鮮葉中茶多酚、蛋白質和咖啡堿等內含物質過多轉化導致茶葉的湯色、香氣和口感變得單薄[10]，因此，通過萎凋程度調控渥堆時含水率，對黑茶品質的形成具有重要意義。如表2所示，渥堆茶葉含水率為65%時，所制黔南黑茶色澤均勻，條索緊結，茶湯橙黃明亮，滋味醇厚回甘，香氣純正，感官品質評分最高，因此，選取茶葉含水率65%作為黔南黑茶后續研究試驗參數。

2.1.2 相對濕度對黑茶感官品質的影響

適當的相對濕度可為渥堆優勢微生物提供良好的生長環境，有利于黑茶感官品質的提升，但相對濕度過大，會導致渥堆茶葉內部缺氧，厭氧菌過量繁殖，使得茶葉葉底軟爛枯滑，口感酸餿[11-12]。如表3所示，當渥堆相對濕度達到90%時，所制黔南黑茶色澤均勻，條索緊結，湯色淺橙紅明亮，滋味醇厚，香氣純正，感官品質評分最高，因此，選取相對濕度90%作為黔南黑茶后續研究試驗參數。

2.1.3 渥堆溫度對黑茶感官品質的影響

微生物屬和渥堆溫度呈正相關性[13]，適宜的渥堆溫度能夠有效抑制有害雜菌，促進優勢微生物的生長繁殖，而優勢微生物分泌的多種水解酶又可促進茶葉中多種內含物質的轉變[14]，有利于黑茶品質的形成。從表4可以看出，試驗渥堆溫度在40 ℃時，所制黔南黑茶色澤均勻，條索緊結，茶湯淺橙黃明亮，滋味醇厚，香氣純正，因此，選取渥堆溫度40 ℃作為黔南黑茶后續研究試驗參數。

2.1.4 渥堆時間對黑茶感官品質的影響

適當增加渥堆時間，有利于茶葉中內含物質在微生物酶促和濕熱作用下轉化[15]，當茶葉中茶多酚、氨基酸和可溶性糖等物質轉化后的含量在適當范圍內，可形成滋味醇和、香氣純正的高品質黑茶。繼續延長渥堆時間，茶葉中茶多酚、可溶性糖和氨基酸等品質成分會被微生物過度消耗，而茶葉中有機酸等物質含量會不斷增加，使茶葉出現酸餿[16]等不良滋味，影響黑茶品質。如表5所示，當渥堆時間為24 h時，所制黔南黑茶色澤均勻，條索緊結，茶湯橙黃明亮，滋味醇厚回甘，香氣純正，感官品質評分最高，因此，選取渥堆時間24 h作為黔南黑茶后續研究試驗參數。

2.2 響應面試驗

2.2.1 響應面試驗回歸方程擬合

對表6（響應面試驗結果）進行多元回歸分析，擬合得到黔南黑茶感官品質評分與試驗因素的二次回歸方程：R=－749.50+9.87A+8.88B+4.68C+2.60D－0.013AB－0.023AC－0.015AD－0.001BC－0.004BD+0.051CD－0.058A2－0.044B 2－0.053C 2－0.069D 2

2.2.2 方差分析

由表7可知，回歸方程模型非常顯著（P＜0.000 1），失擬項不顯著（P = 0.162 0＞0.05），說明模型擬合項選擇合理，不存在失擬項；變異系數（CV = 0.24%）較低，說明模型穩定性較好；決定系數（R2）為0.983 6，說明模型和試驗測定值擬合度高；校正決定系數（R2adj）為0.967 2，說明模型能合理解釋黔南黑茶感官品質評分96.72%的變化。綜上分析，回歸方程模型可用于黔南黑茶加工工藝分析及感官品質的預測。對回歸模型各項系數的顯著性分析表明：一次項A、C，交互項AC、CD，以及二次項A2、B2、C2、D2對黔南黑茶感官品質評分影響極顯著（P＜0.01）；一次項D，以及交互項AB、AD對黔南黑茶感官品質評分影響顯著（P＜0.05）；一次項B，交互項BC、BD對黔南黑茶感官評分無顯著影響（P＞0.05）。F值分析表明試驗因素對黔南黑茶感官品質評分的影響主次順序依次為：茶葉含水率（A）＞渥堆溫度（C）＞渥堆時間（D）＞相對濕度（B）。

2.2.3 響應曲面分析

根據擬合得到的回歸方程，利用Origin軟件繪制各因素兩兩間交互作用對黔南黑茶感官品質評分影響的響應曲面（圖1）和等高線圖（圖2）。其中，AB、AC、AD和CD響應面圖坡度較陡，等高線較密集，且呈明顯橢圓形，說明茶葉含水率和相對濕度、渥堆溫度、渥堆時間，以及渥堆溫度和渥堆時間因素間存在明顯交互作用；BC、BD等高線圖呈圓形，說明相對濕度和渥堆溫度、渥堆時間因素間交互作用不明顯。響應面坡度以CD最陡，說明渥堆溫度和渥堆時間的交互作用對黔南黑茶感官品質具有較大影響，該分析結果與方差分析所得結果一致。

2.2.4 工藝條件優化與驗證試驗

根據響應面試驗結果分析，黔南黑茶加工優化工藝條件為：茶葉含水率63.52%、相對濕度89.88%、渥堆溫度41.28 ℃、渥堆時間24.92 h，黔南黑茶感官品質評分理論值為91.95分。為驗證響應面法優化預測結果的可靠性，在優化條件基礎上進行驗證試驗（6個重復），考慮試驗的可操作性，將驗證試驗參數設置調整為：茶葉含水率63%、相對濕度90%、渥堆溫度41 ℃、渥堆時間25 h，所制黔南黑茶滋味醇和、香氣純正、湯色明亮，感官品質評分為91.52分，相對誤差為0.5%，說明回歸方程模型準確、可靠，可用于黔南黑茶加工工藝條件分析與參數優化。

3 結論

本研究以都勻市團山村本地種茶樹鮮葉（一芽三四葉為主）為原料，探討了黔南黑茶加工工藝優化參數，在單因素試驗的基礎上，采用響應面法得到黔南黑茶加工最佳工藝參數為：茶葉含水率63%、相對濕度90%、渥堆溫度41 ℃、渥堆時間25 h，在此條件下加工所得黔南黑茶感官品質評分為91.52分，相對誤差為0.5%，模型參數設置準確、可靠。本研究為黔南州黑茶加工等相關研究提供了數據支持，可為黔南州夏秋茶鮮葉資源綜合利用提供理論依據。

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