黃浩 ，余鵬輝 ，2，趙熙 ，鐘妮 ，2，鄭紅發(fā) *，肖力爭

（1.湖南省農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所，湖南 長沙 410125）（2.湖南農(nóng)業(yè)大學茶學教育部重點實驗室，國家植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410128）（3.湖南農(nóng)業(yè)大學園藝學院，湖南 長沙 410128）

湖南是工夫紅茶主產(chǎn)省之一，近年來，湖南省委省政府高度重視茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展，茶葉湘軍抓住國內(nèi)外紅茶消費興起、國家“一帶一路”倡議的戰(zhàn)略機遇，于2019年建成“湖南紅茶”區(qū)域公共品牌，推進全省紅茶資源的整合，促進紅茶產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，助推鄉(xiāng)村振興。

保靖黃金茶1號，原產(chǎn)湖南省湘西土家族苗族自治州保靖縣呂洞山鎮(zhèn)黃金村，是一種高氨基酸含量的特異茶樹品種，所制綠茶具有“四高四絕”的品質(zhì)特征，被譽為“中國最好的綠茶之一”[1]。保靖黃金茶1號也具有較強的紅茶適制性，所制工夫紅茶烏黑油潤顯金毫，滋味醇和甘爽，香氣高長[2]；近年來，隨著國內(nèi)茶葉消費市場日趨多元化，“紅茶熱”悄然興起，引起了高檔紅茶的暢銷，“湖南紅茶”反應迅速，積極投身紅茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大潮，黃金茶工夫紅茶掀起了一股紅茶消費熱，但早春時期湖南地區(qū)氣溫偏低，且發(fā)酵難以得到均勻，香氣透青，從而使加工的工夫紅茶產(chǎn)品風格不一，市場普遍反應黃金茶工夫紅茶品質(zhì)不高，質(zhì)量參差不齊，因此全面提升黃金茶工夫紅茶綜合品質(zhì)是目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟待解決的問題。

工夫紅茶初制基本工藝流程分為萎凋-揉捻-發(fā)酵-干燥等，其中發(fā)酵是紅茶特征品質(zhì)形成的關(guān)鍵工序，其實質(zhì)是以多酚類化合物為主體的酶促氧化作用，伴隨著鮮葉其他內(nèi)含物質(zhì)產(chǎn)生一系列劇烈的氧化聚合和縮合等復雜的化學反應，形成茶黃素、茶紅素和茶褐素等有色物質(zhì)及其他物質(zhì)[3]，使綠葉變紅，綜合形成紅茶特有的色、香、味品質(zhì)的過程。工夫紅茶發(fā)酵的良好控制是其優(yōu)良品質(zhì)形成的重要條件[4]，兒茶素是發(fā)酵生化反應的主體物質(zhì)，茶多酚氧化生成的茶黃素是紅茶發(fā)酵反應的品控指標，對紅茶的滋味鮮度和濃度及湯色的亮度起著重要作用[5-7]，其中環(huán)境溫度和發(fā)酵時間是紅茶發(fā)酵的主要控制技術(shù)因素，發(fā)酵方式不同也使發(fā)酵進程和結(jié)果呈現(xiàn)差異[8]，研究表明發(fā)酵進程中復雜的生化反應對影響茶黃素形成與積累起著決定性作用，單一的高溫或低溫發(fā)酵均不能獲得更多的茶黃素，陳以義、夏濤等研究認為前高后低的變溫發(fā)酵可獲得較高茶黃素，促進紅茶品質(zhì)提高；而和紅州的研究結(jié)果表明先高后低的變溫發(fā)酵方式并不能顯著提高茶黃素含量，且感官審評結(jié)果也無突出表現(xiàn)。究其原因可能是變溫發(fā)酵溫差設(shè)置、高溫處理時間控制均有差異，且二者所采用的供試材料及工藝也不同。因此，變溫發(fā)酵技術(shù)在工夫紅茶加工中的應用效果及具體參數(shù)設(shè)置還需進一步探討。本研究針對早春黃金茶因氣溫較低導致的發(fā)酵不充分、不均勻、品質(zhì)不高等問題，結(jié)合當?shù)毓し蚣t茶加工的實際與經(jīng)驗針對性地設(shè)置加工參數(shù)，采取先高溫、后低溫變換（變溫發(fā)酵）以提高發(fā)酵的充分程度，從而全面提高工夫紅茶的品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 茶樣與試劑

茶樣品制作：在湖南省農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所高橋茶葉基地生產(chǎn)茶園（位于長沙縣高橋鎮(zhèn)），標準化手工采摘1芽2葉保靖黃金茶1號鮮葉，按照《湖南紅茶工夫紅茶加工技術(shù)規(guī)程》制成工夫紅茶，試驗設(shè)置30 ℃、40 ℃以及變溫發(fā)酵（第一階段 40 ℃、第二階段30 ℃）發(fā)酵處理，發(fā)酵過程中每小時取樣1次，所得30個加工過程樣品用于生化成分檢測，27個成品茶樣用于感官審評。

主要試驗試劑：兒茶素組分標樣購于成都曼思特生物科技有限公司，包括GC（≥98%）、EGC（≥99%）、C（≥99%）、EC（≥99%）、EGCG（≥99%）、GCG（≥98%）、ECG（≥99%）、Caffeine（≥98%）、Theobromine（≥99%）、Theophylline（≥99%）、Gallic acid（≥98%）；N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、甲醇（均為色譜純）購于美國TEDIA公司、冰醋酸（色譜純）購于天津市化學試劑研究所有限公司；乙酸乙酯、正丁醇、無水碳酸鈉購于德國默克公司；其他化學試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

主要儀器與設(shè)備包括：LC-20A型高效液相色譜儀，日本Shimadzu公司；Welch C18液相色譜柱（4.6 mm i.d.×250 mm，5 μm）、Welch C18液相色譜柱（4.6 mm i.d.×150 mm，5 μm），美國 Welchrom 公司；0.45 μm聚醚砜針式過濾器（水系）0.45 μm過濾膜（尼龍）、明澈-D 24UV超純水系統(tǒng)，美國Millipore公司；HHS型電熱恒溫水浴鍋，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；電子分析天平，Mettler ME155DU；超低溫冰箱，青島海爾特種電器有限公司；UV-2355型紫外可見分光光度計，尤尼柯（上海）儀器有限公司；BJ-150型高速多功能粉碎機，浙江德清拜杰電器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工夫紅茶基本加工流程

以保靖黃金茶1號1芽2葉嫩度鮮葉原料，放置人工氣候箱內(nèi)進行萎凋，待鮮葉含水率達 60%～62%后，采用25型揉捻機進行揉捻，以空揉（15 min）→輕壓揉捻（15 min）→中壓揉捻（15 min）→重壓揉捻（20 min）→松壓揉捻（5 min）→下機解塊；發(fā)酵室溫度30 ℃，相對濕度95%，發(fā)酵時長4 h；初干用茶葉箱式烘干機在120 ℃下干燥15 min，適當攤涼后進行足干，足干溫度90 ℃，時長60 min[9]；開展不同溫度變溫發(fā)酵工藝研究（變溫發(fā)酵工藝參數(shù)設(shè)置如表1所示）。

表1 變溫發(fā)酵試驗參數(shù)表Table 1 Variable temperature fermentation test parameters

1.3.2 工夫紅茶感官審評

參照GB/T 23776-2018《茶葉感官審評方法》和GB/T 14487-2017《茶葉感官審評術(shù)語》，由3位具有長期茶葉審評經(jīng)驗的湖南省茶葉專家組成感官評定小組對供試樣茶進行感官審評。稱取3 g茶樣，加入150 mL沸水沖泡4 min后進行密碼審評，采用評語與百分制打分相結(jié)合的方式評定茶葉品質(zhì)，外形、香氣、湯色、滋味、葉底權(quán)重如下：

感官總分=外形得分×25%+湯色得分×10%+香氣得分×25%+滋味得分×30%+葉底得分×10%

1.3.3 主要生化成分檢測

精確稱取3 g茶樣，迅速研碎置500 mL具塞錐形瓶中，加入沸水并置100 ℃水浴鍋中提取45 min（每隔10 min搖瓶一次），趁熱過濾茶湯，濾液轉(zhuǎn)入500 mL容量瓶中，冷卻后定容，搖勻，待測。

茶多酚總量測定：參照酒石酸亞鐵分光光度法（GB/T 8313-2008）；游離氨基酸總量測定：采用茚三酮顯色法（GB/T 8314-2013）；可溶性糖按照 FB/LH 007-2010測定。

兒茶素測定[10]：采用welchrom C18柱（4.6 mm i.d.×250 mm，5 μm）；流動相：水相A：去離子水，有機相 B：N，N-二甲基甲酰胺/甲醇/乙酸=39.5/2/1.5（V/V/V），流速為1.0 mL/min；進樣量：10 μL；檢測波長：278 nm；重復3次（n=3），分析并計算結(jié)果。

茶黃素測定[11]：采用welchrom C18柱（4.6 mm i.d.×150 mm，5 μm）；流動相：水相A：2%醋酸，有機相 B：乙腈/乙酸乙酯=21/3（V/V），流速為 0.8 mL/min；進樣量：10 μL；檢測波長：280 nm；重復3次（n=3），分析并計算結(jié)果。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

實驗重復三次（n=3），取平均值并計算相對偏差；Excle 2010、IBM SPSS Statistics 24、Origin 2017及Adobe Illustrator CS6等軟件用于本文所有數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及相關(guān)圖片的制作與處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 恒定溫度發(fā)酵與變溫發(fā)酵對黃金茶工夫紅茶感官品質(zhì)的影響

試驗設(shè)置40 ℃、30 ℃恒溫及兩個溫度組合變溫發(fā)酵（第一階段40 ℃ & 第二階段30 ℃），發(fā)酵過程中每間隔1個小時取樣1次，90 ℃恒溫一次性干燥，共加工得到工夫紅茶樣品27個，感官審評分3批次進行，詳細評價與得分如表2所示。

從表2的結(jié)果可知，恒溫發(fā)酵處理（30 ℃、4 h）和（40 ℃、3 h）號分別是30 ℃恒溫發(fā)酵組和40 ℃恒溫發(fā)酵組中綜合品質(zhì)表現(xiàn)較好的，且（30 ℃、4 h）優(yōu)于（40 ℃、3 h），所制紅茶色澤黑褐尚潤，滋味甜醇帶鮮，甜香尚高，湯色紅亮，葉底紅亮尚勻。這與段紅星[12]研究結(jié)果一致，通常認為，恒溫發(fā)酵溫度控制在22～30 ℃，具體需根據(jù)鮮葉原料及萎凋、揉捻程度等因素再行確定。兩個處理的相似之處是隨著發(fā)酵時間的延長（1～4 h），湯色由橙紅向紅亮轉(zhuǎn)變，滋味由青澀向甜醇方向發(fā)展，但隨著發(fā)酵時間持續(xù)延長，湯色亮度下降明顯，滋味也變得純和甚至變酸，說明恒溫發(fā)酵在偏離發(fā)酵適度標準后再延長發(fā)酵時間就會造成發(fā)酵過度，進而導致茶樣變酸[13]。

表2 30、40 ℃恒溫發(fā)酵工夫紅茶感官審評結(jié)果Table 2 Sensory evaluation results of 30 and 40 ℃ constant temperature fermentation of congou black tea

發(fā)酵葉在發(fā)酵過程中化學反應不斷進行，物質(zhì)持續(xù)轉(zhuǎn)化，其外部特征也出現(xiàn)規(guī)律性變化。由圖1可知，恒溫發(fā)酵中，發(fā)酵葉隨著發(fā)酵進程的推進葉色變化按照青綠、青黃或黃→紅黃→黃紅→紅→暗紅順序轉(zhuǎn)變[14]，且隨著發(fā)酵時間逐漸延長，葉片亮度降低，葉色由紅向紅暗發(fā)展，這與以往研究結(jié)果一致[15，16]；變溫發(fā)酵也表現(xiàn)出類似的變化規(guī)律，并隨著發(fā)酵第一階段（40 ℃）占據(jù)總體發(fā)酵時間延長而表現(xiàn)的更加明顯。

從表3的成茶感官品質(zhì)分析可知，變溫處理（40 ℃ 1 h+30 ℃ 2 h）和（40 ℃ 1 h+30 ℃ 3 h）是變溫發(fā)酵組中綜合品質(zhì)表現(xiàn)較好的，綜合得分為前者93.40略高于后者93.35，且前者茶湯中的鮮爽度優(yōu)于后者，所制紅茶條索色澤黑褐尚潤，滋味甜醇、鮮，甜香尚高長，湯色紅亮，葉底尚紅亮。與恒溫發(fā)酵組不同的是，隨著發(fā)酵進程的深入，茶湯由紅亮向紅暗轉(zhuǎn)變明顯，滋味也由甜醇朝純和尚甜方向發(fā)展，同時葉底逐漸變暗失去光澤（紅亮→紅褐），且隨著發(fā)酵第一階段 40 ℃占據(jù)總體發(fā)酵時長比例增加而表現(xiàn)的越明顯。

表3 變溫發(fā)酵處理工夫紅茶感官審評結(jié)果Table 3 Sensory evaluation results of change-temperature fermentation treatment of congou black tea

2.2 工夫紅茶加工過程中不同發(fā)酵溫度對主要生化成分的影響

由表4和表5可知，工夫紅茶加工過程中茶多酚、咖啡堿等含量呈下降的趨勢；可溶性糖、蛋白質(zhì)等含量隨著發(fā)酵程度加深呈少量下降趨勢；氨基酸含量前期基本維持穩(wěn)定，揉捻階段達最大值，發(fā)酵階段緩慢下降；各兒茶素組分和總量均呈下降趨勢，其中酯型兒茶素EGCG、GCG和ECG在揉捻階段下降幅度較大，分別為71.69%、87.45%和25.17%，同時沒食子酸（G.A）含量顯著增加，比例為86.67%，這是由于茶坯微環(huán)境改變致使酯型兒茶素水解所致；同期EGC、DL-C和EC含量也逐漸下降，其中EGC、EC保留量相對較多，發(fā)酵結(jié)束樣分別占鮮葉的 28%（30 ℃）、30%（40 ℃）和 22%（30 ℃）、15%（40 ℃），EGCG、GCG的保留量最低，且發(fā)酵結(jié)束后簡單兒茶素所占比例顯著提高，由鮮葉的44.8%至發(fā)酵結(jié)束的80.3%（30 ℃）和82.7%（40 ℃）。

表4 不同發(fā)酵溫度對主要生化成分的影響（%）Table 4 Effects of different fermentation temperature on main biochemical components

表5 不同發(fā)酵溫度對兒茶素含量的影響（%）Table 5 Effects of different fermentation temperatures on catechins

隨著發(fā)酵溫度升高，多酚氧化酶和過氧化物酶等主要酶類活性增加，加快多酚類的氧化聚合，茶多酚、兒茶素各組分和總量等相對減少；呼吸作用相關(guān)酶活性越高，則呼吸作用越劇烈，進而對單糖的消耗越多，可溶性糖含量相對較低；氨基酸的脫氨脫羧反應（水解），含量相對較低。因此，與40 ℃發(fā)酵相比，30 ℃發(fā)酵溫度下各樣品中的生化成分的含量相對偏高。

2.3 不同變溫發(fā)酵組合對工夫紅茶主要生化成分的影響

在3～4 h的發(fā)酵時長階段，（40 ℃，3 h）發(fā)酵處理后氨基酸最終含量為5.06%，茶多酚含量為19.30%，較（30 ℃，4 h）和（40 ℃ 1 h+30 ℃ 2 h）中氨基酸、茶多酚含量都要低，而可溶性糖和咖啡堿在三種處理間則無顯著差異；變溫發(fā)酵處理（40 ℃ 1 h+30 ℃ 2 h）中最終茶黃素的含量為0.39%，均大于（30 ℃，4 h）和（40 ℃，3 h）中茶黃素的含量，這與感官審評結(jié)果相對應。變溫發(fā)酵工藝中 40 ℃所占的發(fā)酵時間越長（1 h～5 h），品質(zhì)生化成分含量則下降越明顯，第一階段40 ℃處理后轉(zhuǎn)至第二階段30 ℃發(fā)酵處理后茶黃素的含量有小幅度回升，但隨著發(fā)酵時間的延長又逐漸下降，表明，表明長時高溫不利用茶黃素的形成、積累，同時，適當?shù)母邷匕l(fā)酵處理有利于加快各生化反應的速度，又不會因長時的高溫處理導致反應過度，相反隨著高溫時間的延長茶葉品質(zhì)成分如茶多酚、氨基酸等品質(zhì)成分的含量下降明顯，進而使茶湯收斂性減弱，表現(xiàn)為滋味平淡、茶湯發(fā)暗，只有適度發(fā)酵，多酚類保留適當并與其他水溶性物質(zhì)相協(xié)調(diào)、同時保持較高含量茶黃素從而使茶湯爽口而不苦澀，收斂性較強，滋味甜醇。

陳以義等[17]通過紅碎茶加工過程中化學動力學及后續(xù)試驗分析，結(jié)果表明，恒溫發(fā)酵無論是高溫或低溫茶黃素增加量均不明顯，而變溫發(fā)酵可獲得較高茶黃素含量，這與本研究結(jié)果基本一致，即試驗所得最優(yōu)發(fā)酵茶樣中茶黃素的含量較其他處理均有不同程度的提高，與之不同的是本研究在提高茶黃素含量基礎(chǔ)上更多地考慮了工夫紅茶綜合品質(zhì)的提升。和紅州[18]采用三種不同溫度方式（先高后低、先低后高、恒定低溫）發(fā)酵，結(jié)果表明先高后低的變溫發(fā)酵方式茶黃素含量并不高于其他二者，而先高后低的發(fā)酵方式在茶多酚、氨基酸含量上較另外兩者下降幅度稍大，這與本研究結(jié)果較為一致，而其他品質(zhì)成分則在不同的茶樹品種、加工季節(jié)間表現(xiàn)出規(guī)律不一；同時毛茶感官審評結(jié)果亦無突出表現(xiàn)。究其原因可能是加工紅茶所采用的的適制品種與黃金茶差異較大，同時除發(fā)酵外的其他工序，如萎凋、揉捻等工藝參數(shù)的不同亦能導致結(jié)果的差異。

感官審評結(jié)果與各處理品質(zhì)成分含量檢測結(jié)果結(jié)合，綜合判定變溫發(fā)酵處理（40 ℃ 1 h+30 ℃ 2 h）為早春黃金茶為原料加工的工夫紅茶突出甜醇帶鮮（甘鮮味）特征品質(zhì)的最優(yōu)工藝。

黃金茶所在產(chǎn)區(qū)早春時期氣溫較低，葉溫不高，酶活性較低，加工的紅茶發(fā)酵過程中多酚類物質(zhì)的氧化聚合等生化反應在數(shù)量上或質(zhì)量上都難以得到充分體現(xiàn)，導致發(fā)酵不勻，葉底靛青明顯，導致黃金茶工夫紅茶整體質(zhì)量不高，因此在發(fā)酵前期通過短時間增加環(huán)境溫度以激發(fā)發(fā)酵葉的酶活性，使部分多酚類在短時間內(nèi)迅速氧化，待葉溫提高后再降低環(huán)境溫度以減緩發(fā)酵反應進程并保持酶活性[19]，本研究結(jié)果表明前期適當升高溫度再配合相對低溫（增溫變溫法）有利于品質(zhì)成分茶黃素的積累。

此外，湖南地區(qū)5～8月份氣溫逐漸攀升，最高可超 40 ℃，同理，遇高溫茶季時可以采用降溫變溫法進行紅茶發(fā)酵，即發(fā)酵前期可采用室溫而后再降溫處理，以形成和積累茶黃素的含量，進而提升黃金茶工夫紅茶的整體質(zhì)量。

3 結(jié)論

3.1 關(guān)于黃金茶工夫紅茶發(fā)酵工藝的研究以往主要集中在環(huán)境溫度、濕度、發(fā)酵時間、通氧量等參數(shù)的優(yōu)化，現(xiàn)已形成了一套通用型的發(fā)酵參數(shù)[9]，但針對發(fā)酵方式的研究報道不多，本研究結(jié)果表明，變溫發(fā)酵加工的黃金茶工夫紅茶色澤黑褐尚潤，滋味甜醇、鮮爽，甜香尚高長，湯色紅亮，葉底尚紅勻，整體品質(zhì)優(yōu)于恒溫發(fā)酵；同時，隨著發(fā)酵程度的加深，茶湯顏色由紅亮向紅暗轉(zhuǎn)變明顯，滋味由甜醇向純和尚甜方向發(fā)展，葉底逐漸變暗失去光澤（紅亮轉(zhuǎn)為紅褐），并隨著發(fā)酵第一階段（40 ℃）占據(jù)總體發(fā)酵時長比例的增加而表現(xiàn)的更為明顯；變溫發(fā)酵處理與30 ℃、40 ℃恒溫發(fā)酵處理相比，茶多酚、游離氨基酸總量、可溶性糖等含量無顯著差異，茶黃素的形成與積累優(yōu)于恒溫發(fā)酵處理；基于感官審評結(jié)果與品質(zhì)成分含量檢測結(jié)果，綜合判定變溫發(fā)酵處理（40 ℃ 1 h+30 ℃ 2 h）是以黃金茶為原料加工工夫紅茶甜醇帶鮮特征品質(zhì)的最佳工藝。

3.2 本研究變溫發(fā)酵參數(shù)主要針對湖南地區(qū)早春氣溫偏低，發(fā)酵難以得到均勻而設(shè)置，無論前段高溫還是后段低溫均高于屆時氣溫，操作性較強，總發(fā)酵時間較傳統(tǒng)發(fā)酵大大縮短，達到了提高品質(zhì)和提高效率相統(tǒng)一的效果；但值得注意的是，實際上發(fā)酵的前序工序揉捻已啟動發(fā)酵中的化學反應，因此后續(xù)研究把揉捻納入到發(fā)酵進程將有助于進一步擴大該技術(shù)的適用范圍。