色差法监测红茶发酵适度技术

赵飞++马圣洲++吴琴燕++姚克兵++庄义庆

摘要：在红茶加工过程中，发酵是形成红茶品质的关键工序，生产中能否准确判断发酵适度直接关系到成茶的品质。利用色差法对红茶发酵过程中的叶色、汤色进行跟踪监控。结果表明，在发酵过程中，茶叶的色度指标L、a、b及色差值ΔE值随着发酵时间的增加均存在明显变化。分析发酵过程中L、a、b及色差值ΔE值的变化规律，发现在发酵前期，ΔE值较小，发酵叶色度变化较慢；在发酵中期，ΔE值明显增大，发酵叶色度有了较大变化；然后随着发酵时间的延长，ΔE值逐渐减小，至发酵后期ΔE值接近0，而发酵叶色度基本稳定不再变化，此时茶叶色素茶红素/茶黄素（TRs/TFs）值达到合理阈值，茶样感官审评得分较高。因此研究认为，在发酵过程中，当发酵叶色差ΔE值接近0时，即可判断为红茶发酵适度。

关键词：红茶；发酵時间；色差测量；色素；发酵适度

中图分类号： S377；TS272.5+2文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）10-0157-03

红茶是我国乃至全世界消费最多的茶类之一，其基本加工过程包括鲜叶采摘、萎凋、揉捻、发酵以及干燥等几个阶段。其中对红茶品质影响最大的就是发酵，发酵不足会导致汤色不红、滋味苦涩并伴有青草气，发酵过度则汤色红暗、滋味淡薄并伴有酸馊味，因此恰当适时地终止茶叶发酵是得到高品质红茶的关键因素。目前，很多高科技技术已用于发酵适度的检测，例如电化学及传感技术[1-2]、比色法[3]、电子鼻技术[4]、分光光度计法[5]、颜色传感器法[6]以及气相液相质谱分析法[7]等。但是由于上述方法均不利于实时分析，在实际生产中依然以专业人员的经验和感官审评来确定发酵是否适度，从而难以形成标准化生产。色差计利用人眼对颜色判断的三变数原理，模拟人眼判断颜色的过程，可研究其色差值与感官品评值的相关性，去除人为因素对测定结果的影响，使得色泽的判定更加客观。与人眼相比具有良好的稳定性、重复性，并且有简单实用的特点，能够为产品的研究开发和品质控制提供有力可信的依据[8]。本研究以江苏丘陵地区主栽茶树品种龙井43为研究对象，利用传统红茶加工工艺，用色差计对不同发酵程度的发酵叶色差、茶汤色差进行跟踪监测，并研究发酵过程中色差值与茶叶理化成分、感官品质的相关性，探讨利用色差计快速鉴定红茶发酵适度的可行性，从而为当地红茶加工的标准化生产提供理论依据和技术指导。

1材料与方法

1.1试验材料

龙井43由江苏省句容市下蜀镇窑业茶场提供，嫩度为1芽1叶。

1.2试验仪器

申光牌WSC-3B便携式色差计（上海仪电物理光学仪器有限公司）；岛津LC-15高效液相色谱仪；T6新世纪紫外可见分光光度计；自制萎凋槽；揉捻机；红茶发酵机；提香机。

1.3试验方法

1.3.1红茶加工工艺及取样方法采摘1芽1叶的鲜叶，日光萎凋15～30 min后放入萎凋槽鼓风萎凋至鲜叶含水率65%左右结束，萎凋叶放入揉捻机不加压揉捻30 min、重压揉捻20 min、轻压揉捻30 min左右至成条结束，将揉捻叶放入发酵机发酵（发酵温度30 ℃，湿度90%），然后于110 ℃初烘10 min，最后于85 ℃足烘至茶叶含水率6%，得到干茶样。发酵时间设为5 h，从0 h开始，每隔0.5 h取样1次，取样方法为多点混合取样，共计取10个样，样品均分2批处理，1批用于色差即时测量，1批用上述加工工艺制作成干茶样保存，用于生化成分测定及感官审评。

1.3.2色差测量原理及方法便携式色差仪的测量原理采用国际照明委员会（CIE）的CIE1976 L*、a*、b*色度系统，借助均匀色的立体表示方法将所有的颜色用L*、a*、b*3个轴的坐标来定义[9]。其中L*为垂直轴，代表明度，其取值从底部0（黑）到顶部100（白）；a*、b*都为水平轴，表示不同的色彩方向，a*为红绿色的饱和度，其中-a*为绿，+a*为红；b*为蓝黄颜色的饱和度，其中-b*为蓝，+b*为黄。L*、a*、b*表示色系上任意2点间的距离，可以用来表示2个颜色之间的总色差（ΔE）：ΔE =[（ΔL*）2+（Δa*）2+（Δb*）2]/2。

利用便携式色差计测量茶叶发酵叶色差、茶汤色差，发酵叶色差随机均匀选取10个点直接测定；茶汤色差是所取茶样即时用沸水按茶水体积比1 ∶[KG-*3]50冲泡5 min过滤后测定。

1.3.3茶叶生化成分测定茶黄素（TFs）、茶红素（TRs）、茶褐素（TBs）采用系统法检测[10] 。

1.3.4茶样感官品质的评价方法参照茶叶感官审评方法GB/T 23776—2009《差异感官审评方法》，并参照国家标准审评术语进行茶叶品质评价。评分项目有干茶色泽、香气、汤色、滋味和叶底。

2结果与分析

2.1红茶发酵过程中发酵叶外观色差及茶汤色差的动态变化

在茶叶加工过程中对茶叶外观色差以及茶汤色差进行跟踪检测，由表1可以看出，茶叶外观亮度L值呈升—降的波动趋势，发酵3.0 h后趋于稳定；红绿色度a值整体呈先上升后下降趋势，发酵3.5 h开始趋于稳定；黄蓝色度b值变化趋势与a值大致相同。这与余书平等报道的L、b值一直呈下降趋势、a值呈上升趋势的结果不同[11]。分析2次相邻时间点发酵叶外观的色度变化ΔE值变化规律发现，前3 h ΔE值较小，说明发酵叶色度变化较慢；发酵3 h后ΔE值明显增大，说明发酵叶色度有了较大的变化；然后随着发酵时间的延长，ΔE值逐渐减小，至发酵4 h ΔE值接近0，说明发酵叶色度基本稳定不再变化（图1）。

由表2、图2可以看出，前5 h茶汤L值变化不明显；发酵5 h，L值有明显下降，说明茶汤亮度降低；在发酵过程中，a、b值变化趋势不明显。利用ΔE值分析相邻时间发酵叶茶汤色差的变化同样发现，ΔE值呈先上升后下降最后又上升的趋势，分别在发酵3.5、5.0 h时有明显的上升，说明在这2个时间点茶汤色差变化较大。

2.2红茶发酵过程中茶黄素、茶红素及茶褐素含量的变化

利用系统法测定发酵过程中不同时间段发酵叶的色素含量，结果（表3）表明，发酵初期茶黄素含量快速上升，茶红素、

茶褐素含量缓慢上升；至发酵中期，茶黄素含量上升速度下降，而茶红素含量快速上升，这是因为随着发酵程度的加深，初期形成的茶黄素开始向茶红素转化；随着发酵的继续，茶黄素、茶红素开始向茶褐素大量转化，使得两者含量有所下降，茶褐素含量明显上升；同时，在发酵过程中TRs/TFs值呈先上升后下降的趋势，在发酵4.0 h时达到最大值。红茶只有茶黄素、茶红素、茶褐素比例适当才能形成优良品质，茶黄素是红茶汤色“亮”的主要成分，同时也是形成“金圈”的最主要物质，具有强烈的收敛性。茶红素是红茶汤色“红”的主要成分，构成汤味的浓度，并且与茶汤的强度也有关，如果茶红素的含量太高，茶汤便显得深暗，成品红茶中，一般TRs/TFs值以11～14为宜[12-14]。因此以茶色素为判断标准，本试验以发酵3.5～4.0 h为最佳。

2.3不同发酵时间红茶干茶样感官品质

对不同发酵时间所加工成的茶样进行感官审评，由表4可见，发酵前3.0 h干茶色泽呈绿褐色，花杂较枯，汤色较淡，有青气，带苦涩味，青张较多，发酵不足；发酵3.5～4.0 h，干茶色泽乌润，汤色红亮，青气消失，果香高显，苦涩味消失，滋味尚醇厚，略带甜，叶底红亮，茶叶感官品质较高，发酵适度；发酵4.5 h开始，干茶色泽乌暗，汤色褐暗，有酸闷味，叶底红暗，发酵过度。综合评定表明，发酵4.0 h的红茶干茶样感官品质最高。综合感官审评结果显示，4.0 h为本试验的发酵适宜时间。

在发酵过程中，对发酵叶色度指标L、a、b、ΔE值与对应干茶色素含量及感官品质得分的相关性进行研究，发现L、a、b值与色素、感官评分三者之间并无显著的相关性，这可能是因为茶叶发酵过程中色度变化比较复杂，亮度、红绿度或者黄蓝度等单一指标不能表征其中的变化；但是ΔE值是总色差，反映的是不同颜色间的综合区别。在茶叶发酵初期，随着叶绿素的降解，茶黄素、茶红素开始生成，反映在茶叶色度上即茶叶由绿色开始慢慢转黄色，ΔE值缓慢变化；随着叶温的不断升高，酶促反应愈发剧烈，叶绿素损失殆尽，而茶黄素、茶红素大量生成，反映在叶色上即在较短时间内转红，色度变化较大，ΔE值变化处于高峰期；随着发酵程度的继续加深，酶促反应剧烈进行，叶温升至整个发酵过程的最高点，茶黄素、茶红素得到一定量的积累后，一部分开始向茶褐素转化。此时茶叶内含成分达到优质红茶合理阈值[12-14]，叶色均匀红变，在一定时间内色度变化较小，ΔE值在一定时间内趋于0，此时视为发酵适度。如果发酵继续进行，茶黄素、茶红素大量转化为茶褐素，叶色继而慢慢转为暗红，虽然ΔE值变化依然不明显，但是红茶品质开始下降。因此在实际生产中，只要ΔE值趋于0开始，就应停止发酵。

分析茶汤色差与色素含量、感官品质的关系，发现发酵前期，ΔE值的变化趋势与发酵叶色差相似，即初期ΔE值先缓慢变化；发酵中期，随着茶黄素、茶红素大量生成，ΔE值急剧变化；发酵后期，茶黄素、茶红素得到一定量的积累，一部分开始向茶褐素转化，此时叶色均匀红变，在一定时间内色度变化较小，ΔE值在一定时间内趋于0，视为发酵适度；如果继续发酵，茶褐素大量产生，对茶汤颜色影响较大，ΔE值又明显上升，发酵过度，这与发酵叶的色差变化趋势有所不同。

因此，通过测量发酵叶外观色度变化趋势，同样以茶汤色差作为辅助，能够对茶叶发酵程度作出较好的判定。

3讨论

发酵是红茶加工的关键，掌握发酵的最佳程度是生产优质红茶的保证。本研究表明，当红茶色素TRs/TFs值达到理论阈值[12-14]，发酵叶、茶汤色度变化的表征ΔE值均接近0，即发酵叶色度变化趋势较缓或基本保持不变，茶样感官评分最高；而当红茶色素TRs/TFs值较低或TBs含量较高时，发酵叶、茶汤色度变化的表征ΔE值较大，即发酵叶色度变化较大，茶样感官评分较低。利用发酵叶、茶汤色度变化判定红茶发酵适度，可以与茶叶色素组分含量及感官审评的结果达到高度吻合，也就是说可以通过发酵叶、茶汤色度变化对茶样的感官指标作出良好的表征和评判。因此，在发酵过程中，应实时对发酵叶、茶汤的色度变化进行测定，根据上述方法，当色度变化的表征ΔE值接近0时，即为发酵适度。

利用色差法判定红茶发酵程度的方法投资较少、操作简单、准确度高、重复性强，能够教好地反映红茶的发酵程度，理论上可以解决只能靠个人经验判断发酵程度的难题。但是由于茶树品种、地域因素及气候条件不同等因素的影响，可能会表现出红茶发酵的时间、叶色变化速度和程度与本研究不尽相同的情况，在生产上应用时仍需试验验证并加以校正。

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