普洱茶固态发酵过程中环境因子变化的研究

单治国 张春花 袁文侠 周红杰*

（1云南农业大学·昆明·650201；2云南思茅师范高等专科学校·普洱·665000）

20世纪70年代以来，现代普洱茶（即普洱熟茶）加工工艺发展逐步成熟，发酵微生物接种方式分两种[1]:一是人工渥堆快速发酵，即利用周围环境中的微生物自然接种发酵生产普洱熟茶，这实际上是建立了一个复杂的多种微生物发酵体系。二是人工接种优势有益微生物进行微生物固态发酵加工生产普洱熟茶[2]，此工艺将从普洱熟茶发酵体系中分离出的有益微生物，加以纯化、快繁等处理，将纯化的有益菌种按照一定的数量比接种于用于发酵的云南大叶种晒青毛茶，以发酵生产普洱熟茶，在这一生产过程中，结合人为控制固态发酵时间、发酵用菌量等技术措施，经生产实践证明，所加工出的普洱熟茶品质优良，耐泡性好，普洱熟茶的发酵周期也有一定程度的缩短。

所谓微生物固态发酵[3]是指在几乎无自由水存在或有一定湿度的水不溶性固态基质中，采用自然接种、人工接种或自然与人工接种相结合的方法，使用一种或多种微生物进行发酵的一个生物反应过程。这种固态基质既提供微生物生长代谢所需的碳源、氮源、矿物质元素、水及其它营养物质，又提供微生物生长的微环境。究其生物反应过程的本质，固态发酵是以气相为连续相的生物反应过程，适宜好氧微生物的生长。固态发酵的基质大多为不溶于水的物料，物料的水分含量低于12%时，微生物的生长就会受到抑制，固态发酵要控制物料的最低限含水量为12%。晒青毛茶一般含水量在9%～12%，必须增加茶叶含水量才能较好地发挥湿热作用，增加水分必须根据茶叶老嫩、空气温度、空气湿度、季节、固态发酵场地等不同情况，掌控发酵叶水分含量[4]。晒青毛茶经潮水至必要的含水量，接种菌种后即可进行固态发酵。在这种发酵环境中，茶叶就是发酵基质[5]。

本文试对有益菌固态发酵过程中的发酵因子进行观察记录，探索其变化趋势，并结合对发酵阶段茶样进行感官审评，利用多元线性回归分析建立普洱熟茶品质和发酵因子的回归模型，探明发酵因子对普洱熟茶品质形成的影响，为有益优势菌种接种发酵特色风味普洱熟茶工艺提供理论参考和技术参数。

1 材料与方法

1.1 实验菌种及来源

少根根霉、黑曲霉、酿酒酵母、绿色木霉，均为云南省自然科学基金、国家自然科学基金普洱茶项目研究组分离、纯化、鉴定、保存、筛选、扩繁而得，上述菌种均获授权专利。

1.2 实验茶样

本实验所采集普洱熟茶发酵阶段样均为人工添加有益菌进行微生物固态发酵工艺加工的普洱熟茶生产样及其对照样，其编号、品名及产地等见表1，每个样重复3次。

1.3 实验时间及地点

时间：2007年9～12月；地点：云南昆明万红扬茶厂。

1.4 有益菌固态发酵

设五个处理（少根根霉、黑曲霉、酿酒酵母、绿色木霉、对照），大体积堆放普洱茶原料各1吨，重复3次，进行普洱熟茶固态发酵。

潮水：选用净化水，潮水量30%，并均匀添加有益菌，堆高1.5m，表面适当喷水，至堆表面湿透1.5cm，盖上湿布，增温保湿以利发酵的进行。

表1 普洱熟茶加工阶段样的编号、品名、原料产地及采样时间Table 1 The sam ple number,brand and producing area and time ofsamples of Pu-erh tea

翻堆：视发酵堆温、湿度及发酵环境的变化，进行适时翻堆。

取样：每次翻堆时按五点取样法分别取上层（厚10cm）、中层（厚 30cm）、下层（离地面 5cm）及混合四个样各5kg，室内自然晾干供感官审评用。

茶堆温度、环境温度及其湿度等情况每天上午（9：00）、下午（15：00）、晚上（21：30）分别观察记录。

1.5 感官审评方法

感官审评：干评茶叶外形的条索、色泽、整碎、净度，湿评茶叶内质的汤色、香气、滋味、叶底，根据品质特性给予相应的评语，评分采用百分制。外形30分（条索占10分，整碎占5分，色泽占10分，净度占5分），内质70分（香气占25分，滋味占25分，汤色占10分，叶底占10分），由10位具有良好感官审评能力的专业人员进行审评打分，取其平均值为最后得分。审评时取茶样3.0g，150ml沸水冲泡，静置 5min，重复 3 次[6～8]。

2 结果与分析

2.1 发酵过程中重要物理指标变化情况

普洱熟茶固态发酵过程中，茶堆温度、环境温度、环境湿度等发酵因子是普洱熟茶固态发酵得以顺利进行和普洱熟茶良好品质形成的关键因素。

表2 不同有益菌固态发酵普洱熟茶过程中发酵因子变化情况Table 2 The variation of fermentational factors during solid-state fermentation by differentbeneficial fungi

如表2所示：

①在五种处理中，接种（绿色木霉、少根根霉、黑曲霉、酿酒酵母）茶堆温度在30℃～50℃，环境温度在7℃～11℃，环境湿度在50%～80%，对照样（不人工接种任何菌），茶堆温度在25℃～60℃，环境温度在7℃～11℃，环境湿度在58%～80%。

②整个有益菌固态发酵的过程中，茶堆温度都在60℃以下。

③第一翻至第三翻，茶堆温度均能达到最高温度，因接入的有益菌种类不同，其达到最高温的翻数也不同。接种黑曲霉的茶堆二翻时达到最高温55℃；接种酿酒酵母菌的茶堆一翻时达到最高温58℃；接种绿色木霉的茶堆，第三翻时茶堆温度达到50℃，因其特殊性，出堆时温度达到最高点53℃，对照样（不人工接种任何菌），二翻时茶堆温度达到最高温60℃。

④每次翻堆后的一至三天内，茶堆的温度均迅速升高，在达到最高温后，逐渐下降，随着翻堆的进行，茶堆升温的程度逐渐减弱，并且呈现下降趋势。

⑤接种不同有益菌（绿色木霉、少根根霉、黑曲霉、酿酒酵母）固态发酵过程中，环境温度、环境湿度的变化趋势大体一致，环境温度主要在7℃～11℃之间，环境湿度呈现下降→升高→下降的规律，一般在50%～80%之间变化，因接种的有益菌之间的适生差异，环境湿度变化有所差异。

⑥茶堆温度、环境温度和环境湿度三者之间相互协调，相互制约。茶堆温度升高，环境温度也相应有所上升，环境湿度则呈下降趋势。

⑦因所接种有益菌的最适生长条件的差异，茶堆温度、环境温度和环境湿度的变化规律也存在一定差异性。

2.2 感官审评结果

从表3可以看出：用有益菌（绿色木霉、黑曲霉、酿酒酵母菌、少根根霉）固态发酵的普洱熟茶出堆样外形差异不明显，内质上有一定的差异，主要表现在滋味和香气方面。用绿色木霉发酵的普洱熟茶滋味醇厚回甘，香气陈香透花木香；黑曲霉发酵的普洱熟茶滋味醇厚，陈香透花果香；少根根霉发酵的普洱熟茶滋味醇厚甘滑，陈香浓；酿酒酵母菌发酵的普洱熟茶滋味醇和甘滑，香气陈香较显；对照普洱熟茶滋味醇厚微苦，香气陈香。

表3 感官审评结果Table 3 The sensory taste result in solid-state fermentation tea

绿色木霉发酵加工的普洱熟茶感官品质得分为94分，黑曲霉发酵加工的普洱熟茶感官品质得分为93分，少根根霉发酵加工的普洱熟茶感官品质得分为90分，酿酒酵母发酵加工的普洱熟茶感官品质得分为88分，对照的普洱熟茶感官品质得分为79分。

2.3 发酵因子与品质量化关系多元线性回归分析

通过对人工接种有益菌（绿色木霉、黑曲霉、酿酒酵母菌、少根根霉）进行普洱熟茶固态发酵过程中的发酵因子的观察、记录和分析，结合对不同发酵茶样的感官审评评分结果，探明在人工接种不同有益菌进行固态发酵生产普洱熟茶过程中，发酵因子的变化规律及其与发酵普洱熟茶品质的关系，并建立普洱熟茶加工过程中发酵因子与品质关系的回归模型。

品质得分(Y)、发酵天数（X1）、茶堆温度（X2）、环境温度（X3）、环境湿度（X4）的观察记录值进行多元线性回归分析，可以得到回归方程：

①绿色木霉固态发酵的回归方程：

Y=91.243+0.107X1+0.073X2+0.337X3-0.131X4（复相关系数 R2＝0.9685）

回归系数为+0.107、+0.073、+0.337、-0.131

回归方程常数项β＝91.2426

②黑曲霉固态发酵的回归方程：

Y=90.442+0.066X1-0.011X2-0.069X3+0.006X4（复相关系数 R2＝0.9607）

回归系数为+0.066、-0.011、-0.069、+0.006

回归方程常数项β＝90.4422

③少根根霉固态发酵的回归方程：

Y=87.144+0.055X1+0.012X2+0.16X3+0.014X4（复相关系数 R2＝0.9944）

回归系数为+0.055、+0.012、+0.160、+0.014

回归方程常数项β＝87.1444

④酿酒酵母菌固态发酵的回归方程：

Y=83.898+0.164X1+0.008X2+0.223X3-0.082X4（复相关系数 R2＝0.9969）

回归系数为+0.164、+0.008、+0.223、-0.082

回归方程常数项β＝83.8978

3 讨论与结论

普洱熟茶固态发酵过程中，微生物种类、发酵温度、发酵时间、环境温度和湿度等因素对普洱熟茶品质的形成均具有重要的影响作用。这些发酵条件不仅影响微生物的生命活动，而且影响制茶过程中化学成分的转化，从而影响所发酵出的普洱熟茶的感官品质。普洱熟茶进行固态发酵大生产过程中发酵条件的差异导致了普洱熟茶品质的差异。

3.1 发酵过程中茶堆温度变化情况探讨

温度是标志物体冷热程度的参数，反映了物体分子运动的剧烈程度。

茶堆温度是普洱熟茶固态发酵过程中的主要控制因子，茶堆温度的高低，直接反映了茶堆中茶内含物质和水分子的运动速度，发酵茶堆内部的最低温度不能低于28℃，最高温度不能高于65℃，当前普洱熟茶大生产中的堆温主要通过翻堆来进行调控。

人工接种一定比例的有益菌（绿色木霉、少根根霉、黑曲霉、酿酒酵母）进行普洱熟茶固态发酵后，堆温上升较快，这是由于有益菌附着在具有一定湿度的茶坯基质上，茶坯基质为有益菌提供其生长代谢所需的碳源、氮源、矿物质元素、水及其它营养物质，使得有益菌快速大量地繁殖，随着有益菌数量的增加，呼吸代谢中释放的热量也相应增加，使茶堆温度迅速升高，随着发酵的持续进行，茶堆升温的程度逐渐减弱，达到最高温后呈现下降趋势，这是因为大多数有益菌的适宜生长温度为28℃～37℃，最高耐受温度为45℃～50℃，一般不超过60℃，随着固态发酵的进行，有益菌代谢产物的积累，代谢呼吸中放热较多，使得茶堆温度升高，酸度增加，逐渐偏离了有益菌的最佳生长条件，有益菌生命活动减弱，茶堆温度下降。

人工接种有益菌种进行普洱熟茶固态发酵过程中，发酵叶的温度一般保持在符合微生物生长的范围内，适宜的温度既能促使发酵叶中产生多种物质的化学变化，还能抑制有害杂菌的生长，更为重要的是促使有益微生物大量滋生，使得微生物分泌的胞外酶的量及其高效的催化活性相应增加，促进发酵叶的系列变化[9，10]。当堆温保持在一定的范围时，加工出的普洱熟茶具有较好的品质特征，当堆温低于或高于一定的范围时，加工出的普洱熟茶的品质不是很理想，堆温过低，一些化学成分氧化降解所需的能量无法满足，导致发酵不足；堆温过高，又会导致碳化烧心，同样不利于普洱熟茶良好风味品质的形成。

因此，在人工接种优势微生物进行普洱熟茶固态发酵过程中，有效地控制好发酵温度有利于普洱熟茶良好品质的形成。

3.2 发酵过程中发酵因子之间关系的探讨

环境温度是表示环境冷热程度的物理量，是决定普洱熟茶发酵室内温度高低的重要指标之一，不同环境温湿度条件对人工接种有益菌进行普洱熟茶发酵的影响程度不同。

高温高湿情况下，有利于减少茶堆中水分的散失，有利于茶堆持续高温，提高酶的活性，加速发酵叶内含物质的转化速率，抑制有害杂菌的生长、散发杂异味，缩短发酵时间，提高普洱熟茶的品质。

高温低湿情况下，茶堆水分会不断散失，茶堆高温持续时间短，发酵叶内含物质的转化速率慢，发酵不均匀，不利于普洱熟茶品质的形成。

低温高湿情况下，茶堆中虽然水分散失较慢，但堆温升温慢，发酵叶内含物质转化速率慢，导致腐生菌滋生，对普洱熟茶良好品质的形成不利。

低温低湿情况下，茶堆水分散失慢，导致茶堆温度内部高而外层低，不利于发酵叶内含物质成分的均匀转化，发酵均匀度差，可控性差，不利于普洱熟茶品质的形成。

综上所述，本文针对人工接种有益菌进行普洱熟茶固态发酵过程中的茶堆温度、环境因子进行了分析研究，揭示了各因子间的相互协调、相互影响的关系。茶堆温度要控制在40℃～60℃，在冬季，环境温度控制在7℃～10℃，环境湿度控制在70%～80%，发酵时间控制在50～60d，有利于普洱熟茶品质风味的形成。通过对不同有益菌发酵生产的普洱熟茶感官品质及发酵因子研究而建立起不同优势有益微生物固态发酵普洱熟茶回归方程，在人工接种有益菌进行固态发酵生产普洱熟茶的过程中，利用回归方程可以实现定向控制温度、湿度、翻堆周期等技术，改善普洱熟茶固态发酵因子，以缩短生产周期，促进内含物质的转化，使普洱熟茶固态发酵朝着有益于特定品质形成的方向发展，生产不同风味普洱熟茶。

1 梁名志.普洱茶渥堆工序的研究现状.海峡两岸茶叶科技学术研讨会（中国福州）论文集,2000.

2 赵龙飞,周红杰.云南普洱茶渥堆过程中主要微生物初探[J].商丘师范学院学报,2005,21(2):129～133.

3 姚跃飞,曾柏全.现代固态发酵技术在食品加工业中的应用[J].食品与机械,2005.11.

4 周红杰.云南普洱茶[M].昆明:云南科技出版社,2004.

5 龚加顺,周红杰,张新富,等.云南晒青绿毛茶的微生物固态发酵及成分变化研究[J].茶叶科学,2005,25(4):300～306.

6 黄意欢.茶学实验技术[M].北京:中国农业大学出版社,1995.

7 沈培和,张育松,陈洪德,等.茶叶审评指南[M].北京:中国农业大学出版社,1998.

8 陆松侯,施兆鹏.茶叶审评与检验[M].北京:中国农业出版社,2001.

9 王汉生.关于普洱茶的人工渥堆发酵工序[J].广东茶叶,2005,(4):3～4.

10 周红杰,龚加顺等.云南普洱茶的学科地位和现实意义[J].云南农业大学学报（普洱茶专辑）,2006,21:38～44.