红茶发酵技术研究现状分析

钱园凤，叶 阳 ，周小芬，王 博

(1.中国农业科学院茶叶研究所，浙江省茶叶加工工程重点实验室，浙江杭州310008;2.中国农业科学院研究生院，北京100081)

红茶发酵是指茶树鲜叶半透性液泡膜受损伤后，液泡内多酚类物质与酶系统的区隔化被破坏，发生酶促氧化反应，并产生一系列氧化、聚合、缩合等反应生成有色氧化产物茶黄素(TFS)、茶红素(TRS)和茶褐素(TB);同时伴随着其它化合物的化学反应，形成了红茶特有的色、香、味品质的过程。茶黄素影响着茶汤的明亮度和鲜爽度;茶红素则决定着茶汤的浓度和色泽［1-2］。因此，发酵过程既是红茶加工的重要工序，也是形成红茶特有品质的关键工序。

1 红茶发酵过程的化学基础

红茶发酵推荐图解见图1。红茶发酵的实质是以多酚类化合物为主体发生酶促或非酶促氧化反应的化学变化过程。多酚类的主要组成物质儿茶素在多酚氧化酶催化下，氧化生成邻醌，再由邻醌间配对进行聚合反应形成茶黄素及其没食子酸酯。邻苯二酚或连苯三酚以及没食子酸等物质也可氧化生成邻醌，随后聚合形成联苯酚醌类中间产物，联苯酚醌很不稳定，还原可形成双黄烷醇类，氧化可形成茶黄素和茶红素等物质。

此外，发酵过程中，形成了红茶特有的基本风味。有研究显示，构成红茶香气的主要芳香物质，尤其是具有浓烈花香和果实香的苯甲醇、苯乙醇、沉香醇氧化物、顺-乙-戊烯醇、顺茉莉酮等芳香物质在发酵工序中成倍增加［2，4-5］。同时此过程中氨基酸含量、淀粉、多糖和叶绿素减少;咖啡碱含量变化不大;单糖、有机酸含量有所增加［1-2］。

图1 红茶发酵推荐图解［3］Fig.1 Recommend diagram of black tea fermentation

2 发酵的主要技术因子

2.1 发酵温度

温度是影响红茶发酵质量的重要因子，包括叶温和环境温度。发酵温度的高低直接影响到酶活性的下降速率。叶温过低，酶活性弱，达不到内含成分转化的要求，同时转化进展缓慢;时间长，内含物不丰富，香低、味淡、色暗。高温发酵时，酶活性下降速率较低温条件下要快得多;叶温过高，不但会加速酶蛋白与氧化了的多酚类结合形成不溶性复合物，而且多酚类氧化过于激烈，造成TRS迅速增加，并进一步氧化聚合成暗褐色的茶褐素，不利于红茶品质的提高。不论是对发酵中酶活性的影响，还是对发酵过程理化变化的影响，众多研究资料显示温度技术因子的最终作用是影响红茶发酵中色素的形成。

发酵时一般气温24～25℃，叶温不超过30℃对茶叶品质最有利［6］。研究显示在15～35℃范围内发酵，随温度的升高，TFS形成期逐渐缩短，高峰期出现提前但峰值降低，TFS消耗增加而TRS形成加快，可见温度升高明显增加TFS消耗，促进TRS形成［7-11］。陈以义［12-13］通过变温发酵实验，提出先高温后低温发酵生成的TFS能达到最大量。

2.2 发酵湿度

湿度，一是指发酵叶本身的含水量，二是指空气的相对湿度。叶子的本身含水量，影响叶汁浓度的大小，从而影响发酵正常进行。水不但是茶叶发酵过程中多酚类酶促氧化、香气形成等化学变化不可缺少的介质，而且水分本身又是许多化学反应的直接参与者。发酵叶需要有足够的含水量，发酵环境也需保持足够高的相对湿度，发酵才能取得良好的效果。发酵室必须保持高湿状态，一般要求相对湿度在95%以上，以控制发酵叶水分蒸发，使发酵顺利进行。湿度未达到时，采用撒水、喷雾或者盖湿布等增湿措施。

2.3 发酵程度

不同种类的红茶对发酵程度要求不同，如工夫红茶品质特点是浓、甜、醇，则发酵程度以达到桂花香、果香为好，发酵时间从揉捻算起一般春茶约需3～5h，夏秋茶约需 2～3h［1］。红碎茶(切细红茶)具有浓、强、鲜等特征，则要求发酵程度相对较轻，达到清香或兰花香为宜。梁名志［14］、Muthumani［15］研究表明红碎茶发酵时间以45min为佳，此时TFS含量最高。红茶发酵时间长短因叶质老嫩、揉捻条件不同而差异较大。发酵结束不能单看发酵时间长短，应以发酵程度为准。准确掌握发酵程度是制造优质红茶的重要环节，实践中利用香气和叶色的变化加以综合判断。发酵的后续过程中多酚类化合物仍有酶促氧化和非酶促氧化的反应，可使发酵过度，生产上常遵循“适度偏轻，宁轻勿重”的原则。

2.4 pH

茶叶揉捻后细胞破碎，细胞汁液的酸碱度接近中性，随着萎凋、发酵工序的进行，细胞汁向酸性变化，这正与酶的最适pH(多酚氧化酶为5.0～5.5，过氧化物酶为4.1～5.0)相适应［2］。有关pH对红茶色素形成的影响主要有三种研究观点:一是红茶发酵时，pH降低对过氧化物酶有利，使过氧化物酶与多酚氧化酶活性比增加，从而引起TFS的氧化降解［16］;二是降低pH，改变了儿茶酚类的氧化还原电位，导致没食子儿茶素氧化速率下降，而简单儿茶素的氧化速率却保持基本不变，从而使两类儿茶素邻醌的形成比例趋于合理，增加了TFS的形成量［17］;三是pH虽影响到TFS的酶促合成，但是减缓TFS的非酶促氧化消耗速率，反而促进了 TFS 积累［9-10，18-22］。

3 红茶发酵过程中新技术的应用

近年来随着食品工程、酶工程等技术的发展，在红茶发酵工序中不断采用新的技术进行加工。

3.1 冷冻萎凋技术

红茶发酵之前要经过萎凋处理，适度的萎凋可以提高发酵所需酶的活性，保证发酵过程中有较充足的水分作为物质反应的介质，提高发酵质量。袁弟顺等［23］将萎凋叶在-17℃条件下速冻2h处理，冰冻的萎凋叶叶细胞的破碎率增大，发酵时间缩短，制成的红茶品质与水浸出物的浸出速率明显提高。黄建琴［24］、Muthumani［25］均是将鲜叶在-20℃ 环境下冷冻2h，结果都表明鲜叶经冷冻萎凋处理后，细胞膜透性增加，发酵时间缩短，茶黄素的消耗减少，从而使红茶品质得到提高。

3.2 超高压技术

超高压技术是当前食品加工工程中出现的新技术，是利用液体介质使食品在高压装置内经高压处理一段时间后，引起组织结构破坏、抑制微生物生长和部分酶类失活等一系列物理生化过程。谭俊峰等［26］将鲜叶用超高压处理后，制成的红碎茶茶黄素含量提高20.43%，茶红素含量下降10.09%，游离氨基酸总量提高24.03%，水浸出物提高8.07%，呈甜味氨基酸和芳香型醇类、酯类、醛类的含量均有增加。

3.3 外源酶添加技术

红茶发酵充分需具备两个先决条件，一是鲜叶内必须有足够含量的茶多酚基质作为多酚氧化酶酶促氧化反应的底物;二是发酵叶内有足够高的多酚氧化酶活性催化有效基质的充分氧化。刘仲华［27］在红茶发酵过程中适量地喷洒硫酸铜溶液、胰蛋白酶、柠檬酸或亚油酸，能不同程度地减轻中小叶种红茶发酵不匀、汤色深暗、叶底花杂的现象。毛清黎［28］用外源多糖水解酶处理萎凋叶，加工红碎茶的水解效果明显，使发酵茶坯酸化，提高多酚氧化酶活性，促进茶黄素形成。

3.4 悬浮发酵技术

传统加工中采用茶鲜叶经初、精制加工成成品茶，再以成品茶为原料浸提生产茶饮料，工艺繁琐、能耗大、制率低、产品成本高且风味差。悬浮发酵技术是近期红茶饮料加工的新技术。夏涛［18-21］研究了茶鲜叶在悬浮发酵过程中的代谢变化规律，同时检测了氧化还原电位、溶解氧浓度、供养水平等工艺参数;采用旋转回归正交组合设计，对数学模型进行计算机选优，筛选出悬浮发酵体系的最佳因子组合;其进一步的实验也证明悬浮发酵红茶主要生化成分均比传统加工的红茶高。

3.5 控温控湿发酵技术

红茶发酵过程中温度与湿度的控制尤其重要。朱兴华［29］研制的红茶发酵自动恒温装置和林清矫［30］的茶叶发酵设备，都能够实现红茶在发酵过程中对温度和湿度自动控制，保证红茶在发酵过程中适宜的温度和湿度要求，改善红茶的色香味品质。肖茂［31］设计的有氧厢柜式红茶发酵室，保证红茶发酵质量的三要素——温度、湿度和含氧量。

4 红茶发酵程度检测技术

传统发酵过程，根据发酵叶的色、香、味变化，基本依靠熟练技师主观判断红茶发酵程度，没有一个客观的判定标准。近来，在检测红茶发酵程度的研究方面，也有一些新技术新设备应用的报道。

4.1 发酵指示仪的研制

红茶发酵过程中，发酵叶由糖酵解，三羧酸循环，脂质氧化、过氧化，多酚类酶促氧化、非酶促氧化等产生大量的挥发性组分。随着发酵过程的进行，挥发性组分及其浓度发生变化。陈宗道、肖纯［32-33］据此研制出红茶发酵指示仪，测定了大生产中不同批次发酵叶传感电流的变化，认为能够检测发酵程度。

4.2 电子鼻技术的运用

电子鼻是一种由一定选择性的电化学传感器陈列和适当的识别装置组成的仪器，能识别简单和复杂的气味［34］。电子鼻技术在通过气味评价而达到对茶叶定级方面已有应用报道。有研究显示用电子鼻探测红茶香气，应用电子鼻探测的香气可以对无性系茶树品种进行分类［35］;同时，不同地区和不同品种的绿茶品种也可以用传感器技术完全区分开来［36］。Dutta［37］用电子鼻对5种不同加工工艺的茶叶进行分析和评价，得出采用RBF的ANN分析方法分析可以把五种不同制作工艺的茶叶区分开来。Bhattacharyya等［38-39］根据茶叶随发酵程度的不同而产生不同气味的原理，将电子鼻技术应用于红碎茶发酵过程的监测，采用二范数法和马氏距离法进行数据处理，其结果与色度检验和专家审评的结果一致［37］。因此可以预见电子鼻技术在判定红茶发酵程度应用上有着广阔的发展前景。

4.3 分光光度法的应用

刘玉芳等认为在工夫红茶发酵过程中，不同时间发酵叶茶汤的吸光值变化符合茶黄素含量的变化规律(小—大—小)，进而认为当吸光值变化平缓或开始下降时发酵适度，其后续实验用此方法对广西龙胜、金秀生长的野生茶制工夫红茶发酵程度进行监控，所得工夫红茶产品品质最好［40-42］。笔者选用中小叶种为原料，测定工夫红茶发酵过程中发酵叶茶汤吸光度值，经过多次实验得到发酵过程中发酵叶茶汤吸光度变化规律如图2所示，发酵两小时发酵叶茶汤吸光值最大，且对应时刻的成品茶样感官品质最好，因而认为发酵叶茶汤吸光值达到最大时发酵适度。

图2 发酵叶茶汤吸光值变化Fig.2 Change regulation of light absorption value of tea liquor under the fermentation

4.4 氧化还原电位法

红茶发酵过程中茶多酚物质的转化、香气的形成和其他物质的形成都与氧化还原反应有关。汪东风［43］1993年通过实验证明，茶叶中存在多元氧化还原体系，红茶、绿茶、乌龙茶等所有茶类都是通过控制氧化还原体系的氧化反应而形成各自的独特品质。Chen［44］的研究也证明茶汤的氧化还原电位可以作为茶叶发酵程度的指标。氧化还原电位分析已广泛地用于水质分析［45］、酿酒业［46］、电位滴定法［47］等领域，但目前应用于茶叶发酵的研究还比较少。若能探明氧化还原电位与红茶发酵程度的关系，将会为监测红茶发酵程度提供一条新思路。

4.5 色泽监测技术

在茶叶色、香、味、形诸品质因素中，色是最直观的重要因子。严俊［48］以14种祁门红茶为对象，应用测色技术及多元回归分析法研究干茶外观色泽、干茶粉末色泽、茶汤色泽、完整叶色泽及叶底色泽各色度值与工夫红茶品质的相关关系，结果显示，以干茶外观色度值所建立的多元回归方程(y3=750.037-23.5162L*+54.2803a*-84.6448b*-2896.87Sab*)复相关系数最高，可达0.9501。红茶发酵过程中，叶色变化一般是由青绿到黄到红至褐，因此，观看叶色变化也能鉴定红茶发酵程度。Borah和Bhuyan通过电荷耦合器件(CCD)显示的红绿蓝三原色数值，记录不同发酵时间内发酵叶的色泽图像，从而直接监测红茶发酵进程中发酵叶颜色变化［49］，从而判定红茶发酵程度。

5 小结

发酵是红茶加工的重要工序，也是形成红茶特有品质的关键工序。红茶发酵过程中除受到发酵温度、发酵湿度和发酵程度等主要因子影响外，pH、通氧量对发酵质量也有一定的影响。红茶发酵是各项技术因子综合作用的结果，但是不同地区、不同种类、不同嫩度的红茶要求发酵的程度不一样，应该具体问题具体对待［50］。

目前，已有研究将分光光度法和电子鼻技术应用于判定红茶发酵程度。这两项技术能够客观的评定红茶发酵程度，且为在红茶发酵过程采用电脑监控，实现自动化生产提供了可能，但是这些技术仍处于研究阶段，有待进一步的发展。此外，氧化还原电位分析技术和色泽监测技术也能客观反映茶叶的发酵程度，为判定红茶发酵程度提供新的研究方向。

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