红茶加工过程萎凋和发酵工序技术研究进展

吴学进， 陈克， 揭国良， 章志强， 靳锁

（黄山华绿园生物科技有限公司，安徽 黄山 245700）

红茶是目前世界上生产和贸易量最大的茶类。 据国际茶叶委员会统计数据显示，2017 年全球红茶产量约占全球茶叶总产量的37%， 贸易量约占全球茶叶贸易总量的80%。 近年来随着对红茶保健功能研究的深入， 红茶逐渐成为深受消费者欢迎的天然健康的无酒精饮料。 作为世界上最早加工和饮用红茶的国家， 我国的红茶在国际茶叶市场上具有重要影响力。 条形红茶作为我国红茶市场上的主流，其在加工过程中由鲜叶经萎凋、揉捻、发酵、干燥四个基本工序逐步形成“红汤红叶”的品质特征。文章主要综述了条形红茶加工过程中，萎凋和发酵两个重要工序技术的研究进展，以期为提高红茶加工品质提供参考依据。

1 萎凋工序与红茶品质

萎凋作为红茶加工中的第一道工序， 是红茶品质形成的基础工序。萎凋是在一定的温、湿度条件下，将采下的鲜叶进行薄摊，适当散失水分以降低鲜叶张力的工艺处理过程[1]。 鲜叶经过萎凋，含水率下降，叶质变软，叶色变暗，青草气逐渐减弱，清香和花香味开始显现[2]。适度萎凋以萎凋叶含水率在60%左右为宜，遵循“嫩叶适度重萎凋，老叶适度轻萎凋”的原则[3-5]。 在加工过程中，不同的萎凋方式（如自然萎凋、萎凋槽萎凋、日光萎凋等）和萎凋环境（如温度、湿度等）均会对红茶品质产生较大影响[6]。

1.1 萎凋工序原理

萎凋过程中，鲜叶因失水而柔软，便于揉捻和成型[7]。 另外伴随着水分的散失，细胞液相对浓度提高，细胞膜透性随之增强，各种水解酶的活性提高，引起了内含物质的一系列变化，为茶叶香气和滋味的形成与发展奠定了物质基础[8]。

在水解酶的作用下， 鲜叶中一些高分子有机化合物转化为简单的水溶性物质， 如淀粉和蔗糖分别在淀粉酶、蔗糖转化酶的作用下，被水解成可溶性糖； 蛋白质在蛋白酶的作用下水解生成游离氨基酸；在果胶酶的作用下，不溶性的原果胶物质转化为具有粘稠性的水溶性果胶， 并能进一步分解形成半乳糖、阿拉伯糖等物质。这些水溶性成分有助于提高茶汤的甜醇味和鲜爽度[6，9]。 水解酶也能促进香气物质的转化[10-11]，如在糖苷水解酶（β-葡萄糖酶、β-樱草糖苷酶、半乳糖苷酶）的作用下，糖苷键合态香气物质水解产生单萜、倍半萜、降倍半萜等游离态香气组分[12-13]。

与此同时，氨基酸和类脂物质（如类胡萝卜素等） 开始降解， 长链脂肪酸发生氧化裂解转化为醇、醛、酸，醇、醛进一步发生氧化和酯化形成芳香类物质，从而使鲜叶中低沸点的青味物质（如青叶醇等）大量挥发，高沸点的芳香物质（如苯甲醇、苯乙醇、芳樟醇、香叶醇、橙花叔醇等）含量增加[14-16]，香气成分的总量（尤其是醇类、酯类、芳香族类）可增至鲜叶原料的10 倍以上[7]。

1.2 萎凋方式对红茶品质的影响

红茶加工过程中常见的萎凋方式有室内自然萎凋、萎凋槽萎凋、日光萎凋等[4-5]。 室内自然萎凋是在通风的萎凋室内， 利用空气流通， 通过控制温、湿度等条件来实现萎凋；日光萎凋是利用太阳光照射进行萎凋； 萎凋槽萎凋也称为萎凋槽热风萎凋，是通过电热作用，让适度的热风通过鲜叶表面，加速水分蒸发的萎凋方式。不同萎凋方式的工艺条件如表1 所示。 日光萎凋能明显缩短萎凋时间，并有助于提高红茶的香气[17-18]，但日光萎凋时间不宜太长，否则会导致鲜叶失水过快，影响红茶的滋味。

表1 不同萎凋方式的工艺参数Table 1 Processing parameters for different withering methods

在实际生产过程中，为了提高红茶香气，多采用先日光萎凋后自然萎凋的“复式萎凋”方式。 曹藩荣等[26]指出人工光源（12000～13000 LX）兼自然萎凋加工获得的成品茶感官品质最好。 曹冰冰等[27]采用室外日光萎凋0.5 h（温度≤30 ℃），中间轻翻1 次，再置室内自然萎凋1 h，得到的红茶茶黄素含量高，香气比例协调。

此外， 有研究表明冷冻萎凋也能缩短萎凋时间。 所谓冷冻萎凋，即冷冻辅助萎凋，是将鲜叶或萎凋叶置于低温环境中冷冻处理 （一般为-20 ℃环境条件下冷冻2 h），然后再恢复自然萎凋（融冻）的处理过程。冷冻萎凋能够实现在短时间内增加叶细胞的膜透性， 从而降低茶叶水浸出物和茶黄素等的消耗， 使成茶汤色红亮、 滋味醇厚爽口[25，28]。黄建琴等[28]发现冷冻萎凋能明显缩短工夫红茶的萎凋和发酵时间， 增加茶黄素和茶红素含量，提高成茶的品质。 张雁飞等[29]研究指出冷冻萎凋制得的祁门红茶除可溶性糖略低外， 其余成分含量均高于传统萎凋， 但特征香气组分的含量低于传统萎凋， 这与冷冻作用下香气形成关键酶（β-葡萄糖苷酶）的活性受抑制有关[30]。

1.3 萎凋环境对红茶品质的影响

影响红茶品质的萎凋环境因素有温度、 空气相对湿度、通风条件等。

高温会降低空气相对湿度， 加速萎凋叶水分蒸发，提高萎凋叶失水速率，缩短萎凋时间；同时随着温度的升高，萎凋叶内的酶促反应速率加快，能够在短时间内实现鲜叶内含成分的转化， 提高萎凋效率和质量[2]。 萎凋温度一般控制在25～35 ℃，温度过高，酶活性迅速增强从而缩短了活化时间，甚至可能造成酶失活，均不利于揉捻发酵过程中多酚类物质的酶促氧化[6]。 金心怡[5]认为室内自然萎凋温度宜控制在20～24 ℃， 刘德荣等[19]指出室温以23 ℃为宜；陈成基[22]认为萎凋槽萎凋槽温从高到低，温度控制在28～33 ℃，余成法[3]建议热空气温度28～32 ℃。 夏涛等[31]研究指出，萎凋期间葡萄糖苷酶的活性逐渐增强， 低温 （26 ℃）时，酶活性上升较慢，约12 h 达到最大值，而高温（35 ℃）条件下，酶活性增加较快，约5 h 即达峰值。

萎凋环境的空气相对湿度是影响萎凋叶含水率变化最直接的因素，空气湿度相对较低时，萎凋叶表面的水分蒸发速率加快， 从而间接影响萎凋叶内含成分的转化过程[7]。 仇方方等[32]对比了55%、65%、75%、85%四个湿度条件对红茶品质的影响，结果表明65%的湿度条件下，红茶感官审评综合得分最高，湿度超过75%，红茶香气闷，缺乏甜香；滋味青涩，缺乏鲜醇，且萎凋湿度与茶多酚的含量变化呈正相关， 与可溶性糖含量变化呈负相关，对氨基酸含量影响则不明显。 王伟伟[6]指出在70%的相对湿度下进行萎凋的工夫红茶， 茶黄素含量最高， 但在高湿条件下茶黄素和茶红素的形成量较少。

通风条件会改变萎凋环境的温、湿度，进而对萎凋叶产生影响。研究表明，萎凋风速的增大会加快鲜叶水分散发，特别是表层水分的散失，缩短萎凋时间。 丁勇等[9]、仇方方等[32]均比较了不同风速对红茶品质的影响，结果显示，风速对红茶内含成分和香气的影响较小，但对红茶滋味的影响较大，风速超过4.89 m/s，红茶滋味略涩，缺乏鲜醇。 因此，在红茶萎凋过程中，不宜使用太高的风速。

此外， 不同光质也会对萎凋叶的品质产生影响。 已有研究表明， 红光有助于多酚类物质的积累，蓝紫光能够促进氨基酸等物质的合成，黄光则有利于成茶香气的提升。 项丽慧等[16]发现黄光在萎凋前期能够促使CsBG1、CsBG2和CsBP 上调表达， 并在萎凋后期提高β-葡萄糖苷酶的催化活性，进而提升红茶的香气品质。 也有研究指出，黄光萎凋的原理可能是叶绿体能够强烈吸收黄光，使光合作用增强， 间接促进了茶叶内含物质的积累[15]。 黄藩等[7]发现经蓝光处理的鲜叶氨基酸总量较红光和白光高， 推测可能是由于蓝光照射提高了植物体内谷氨酸合成酶的活性，促进了氮循环，从而提高了氨基酸含量。 周颖等[33]指出，紫外光穿透力强，可以破坏叶肉细胞，促使细胞质内的各种酶与其底物充分接触，增强了物质转化能力，可有效调节红茶的各种品质成分。

2 发酵工序与红茶品质

发酵是红茶制作的关键工序， 对红茶品质的形成起着极其重要的作用。萎凋叶经揉捻后，细胞破碎，在氧气的参与下，多酚类等物质与多酚氧化酶充分接触，并伴随其他一系列酶促反应。儿茶素的氧化聚合和缩合形成茶黄素 （TFs）、 茶红素（TRs）和茶褐素（TBs）等高聚物，同时引起芳香物质、糖类、蛋白质、氨基酸等品质成分发生剧烈变化，为形成红茶特有的色、香、味奠定了基础[34-35]。

2.1 发酵工序原理

发酵是以多酚类化合物的酶促氧化为核心的化学反应过程。发酵期间，以儿茶素为主的多酚类物质，在多酚氧化酶的作用下被氧化成邻醌，随后聚合形成极不稳定的联苯酚醌类中间产物， 进一步还原为双黄烷醇类，并氧化形成茶黄素；茶黄素进一步偶联氧化形成茶红素， 而茶红素又可转化为茶褐素。邻苯二酚、联苯三酚以及没食子酸等物质也可氧化生成邻醌；邻醌通过配对聚合，也可生成茶黄素和没食子酸酯[6，36-37]，反应途径如图1 所示[4]。茶黄素、茶红素、茶褐素在茶汤中分别呈现橙黄色、红色和暗褐色，是不同发酵阶段红茶外形和汤色的重要呈色物质[1]。

图1 多酚类化合物酶促氧化途径Fig.1 Enzymatic oxidation pathway of polyphenols

发酵过程中，茶多酚、儿茶素总量随发酵时间的延长而逐渐减少[38]。 发酵初期，茶黄素的形成速度大于聚合转化速度， 且茶黄素形成后便偶联氧化为茶红素， 因此在发酵初期茶黄素和茶红素含量均逐渐上升。之后随着多酚等底物浓度的降低，酶活性下降，茶黄素的形成小于转化的速率，茶黄素和茶红素含量开始下降， 发酵期间茶褐素含量逐步增加[6]。

随着发酵时间的延长， 氨基酸含量呈先增后降趋势。蛋白质在发酵前期部分水解为氨基酸，氨基酸积累大于消耗，含量增加；伴随发酵的深入，游离氨基酸在脱氨和脱羧作用下形成相应的醇、醛、酸等芳香物质，也会与邻醌或其它物质结合形成一些色素和芳香物质， 该过程氨基酸积累小于转化消耗，含量减少[18，39-40]。随着发酵的进行，β-葡萄糖苷酶活性降低，芳香物质中酸类、酯类、酚类等的含量逐渐减少，游离态醇类、醛类等含量逐渐上升，香气由青草气逐渐变为花果香[41-42]。叶绿素在发酵过程中发生部分水解， 胡萝卜素和叶黄素等色素也伴随一定程度的降解， 使发酵叶呈现出青绿→黄绿→黄→黄红→红黄→红→紫红→暗红的颜色变化[43]。

2.2 发酵温度

温度是影响红茶发酵的主要因素之一。 温度的高低，对酶活性的强弱有直接影响，发酵温度过低，酶活性弱，多酚类物质和其它内含成分的转化慢，造成成茶内含物不丰富，茶汤淡薄、香低、色暗；发酵温度过高，多酚类物质的酶促氧化过于激烈，易形成较多暗褐色的茶褐素，并且高温也会加速酶蛋白与氧化的多酚类物质结合形成不溶性复合物，影响红茶品质[44]。 在实际生产中，发酵温度宜适当偏低，发酵程度遵循“适度偏轻，宁轻勿重”的原则，这将有助于红茶香气的提高和TFS和TRS的积累，减少茶褐素的生成，从而提高红茶的品质[45-46]。

方世辉等[39]、OBANDA 等[47]、ASIL 等[48]的研究表明，在一定的温度范围内，较低温度发酵有利于提高红茶中TFS的含量。宋晓东等[49]比较了三种发酵温度（24 ℃、27 ℃、30 ℃）对宜红品质的影响，结果表明，24 ℃处理制得的宜红游离氨基酸的含量相对较高，茶黄素和茶红素比例适宜，茶褐素生成较少，花香浓郁，滋味鲜甜，品质最佳。 余成法[50]、郭桂义等[11]指出，发酵气温以24～26 ℃为宜。 陈以义等[51-52]指出，发酵过程中采用先高温再通冷风散热形成低温的变温发酵方式， 有利于TFS的形成和积累，提高红茶品质。 曹冰冰等[27]比较了22 ℃、27 ℃、32 ℃三种发酵叶温及变温发酵（先27 ℃发酵1.5 h 再降温至22 ℃）对红茶品质的影响，结果表明22 ℃的发酵叶温和变温发酵获得的成品茶，茶黄素含量更高，茶汤品质更好。

2.3 发酵湿度

影响发酵的湿度包括室内空气相对湿度和发酵叶含水率。 发酵叶中的水分作为发酵过程中各种反应的底物和介质， 将直接受到发酵湿度的影响。 相对湿度过低，发酵叶表面水分蒸发太快，导致叶片失水干硬， 影响发酵的进行； 相对湿度过高，导致发酵叶的通气性能变差，同样会阻碍发酵的正常进行[6，44，53]。

研究结果和生产实践表明， 高湿环境有助于红茶发酵的进行，并以90%以上的相对湿度为宜，甚至要求在95%以上[54-55]。生产中为了达到高湿的发酵条件，常采用喷水雾、加盖湿布等方式[56]。

2.4 通氧状况

氧气作为多酚类酶促氧化反应的底物， 对茶色素类物质的形成具有直接影响。 红茶发酵过程中，如果供氧不足会导致PPO 酶活性中心呈脱氧态形式， 影响多酚类物质的正常氧化和TFs 的正常形成，促使TRs 生成[57]。 因此，红茶发酵必须在供氧充足的环境下才能顺利进行。

有研究表明，生产1 kg 红茶，平均耗氧量为4～5 L，同时释放0.3 L CO2[8，55]，因此，红茶发酵过程中需及时排除二氧化碳， 保持发酵环境具有充足的氧气。较之自然发酵，通氧发酵能明显加快工夫红茶发酵过程中叶面色泽的红变， 促进红茶特征香气的形成，缩短发酵时间[58]，还能提高红茶汤色的红度和亮度[59]。 潘科等[58]研究发现，在发酵前期，通氧发酵能较快地形成茶黄素和茶红素，且含量高于自然发酵； 发酵后期继续通氧则会引起茶黄素和茶红素含量的下降， 且降低速度大于自然发酵。 冯林[55]采用外接氧气瓶以5.32 L/min 速率供氧的方式， 比较了通氧发酵与自然发酵对功夫红茶品质的影响，结果也证实在通氧发酵过程中，TFs 和TRs 呈先增后降趋势，TBs 则缓慢增加，且三种茶色素的增加速率均大于传统自然发酵。

2.5 发酵时间

对发酵时间长短的掌握是保证红茶品质的重要条件。发酵时间不足，多酚类物质的酶促氧化不充分，TFS和TRS形成较少，成茶色泽欠乌润，香气不纯带青气，滋味青涩，汤色欠红亮，叶底花青；发酵时间过长，会导致多酚类物质过度氧化，茶褐素积累较多，干茶色泽灰枯，香气低下，滋味淡薄，汤色暗红[6]。

蒲国涛等[60]研究表明，夏、秋季揉捻叶在最适温湿度条件下，发酵时间以3.0 h 为最宜；李霖林等[61]在发酵温度30 ℃，湿度80%～90%的条件下，选用奇兰品种制红茶，以发酵4.5 h 的成茶品质最优，刘玉芳等[40]在温度25～28 ℃、湿度75%～85%的条件下，用春兰品种鲜叶加工红茶，以发酵时间在3～3.5 h 最为适宜。 宋晓东等[49]研究发现，发酵时间对氨基酸、儿茶素含量的影响差异不大，但对TFS和TBS含量的影响差异显著。在温度24 ℃、湿度95%的条件下发酵3.0 h， 制得的宜红感官评分最高， 酯型儿茶素保留量适宜并与氨基酸、茶黄素、茶红素等水溶性物质相协调，茶汤品质最好。 郭桂义等[11]指出在22 ℃的发酵温度下，发酵100 min 的红茶TFs、TRs 含量较高。由于发酵时间的长短与鲜叶的嫩匀度、揉捻方式、揉捻程度以及发酵的环境条件等因素都密切相关， 因此要根据不同的茶叶品种和发酵条件，灵活掌握发酵时间，适时停止发酵。

3 总结与展望

在实际生产过程中， 红茶萎凋和发酵工序中的诸多影响因素并不孤立存在， 只有充分了解红茶的工艺原理， 恰到好处地把握各工序的关键影响因子， 才能生产出高品质的红茶。 近年来随着“红茶热”的兴起，国内红茶的品质和制作工艺受到挑战，如何运用先进技术理念，创新和改善传统工艺，提高红茶的感官品质和生产效率，成为国内研究人员亟待解决的难题。 目前研究者们在萎凋和发酵新技术领域取得了一定成效， 主要集中在以下两个方面：

一是借鉴其他茶类的生产工艺改善红茶的品质，如将乌龙茶摇青工序与红茶萎凋相结合，生产出香气馥郁持久的红茶。 摇青工序加大了萎凋叶细胞的机械损伤程度，增强细胞膜的渗透性，促使多酚类酶促氧化的进行，提高TFs 的含量，同时有利于己烯酯类、倍半烯类、茉莉内酯等香气物质的合成[62]。 运用摇青工序，周颖等[33]生产出了具有浓郁栀子花香的工夫红茶，陈凤月等[63]加工出了高香型的坦洋工夫红茶。 此类工艺创新的方式便于在生产实践中应用推广，且易获得消费者认可。

二是运用高新技术改良红茶加工生产条件，实现红茶生产高效率和高品质的完美结合，如萎凋过程中采用紫外照射技术[33，64]、发酵过程中借助超高压[65]和外源酶（如多酚氧化酶[66-67]、单宁酶[68-69]、多糖水解酶[70]、蛋白酶[71-72]）添加技术等。 此类技术在红茶生产过程中表现出一定的优越性，对红茶机械化生产具有积极的指导意义， 但这类技术多停留在试验研究阶段，且生产成本较高、操作难度较大，难以在实际生产中进行推广，还有待进一步探究。

此外，有研究指出，对具有风味弊病的初制红毛茶进行湿热后处理，可使原有的青草气消失，转变为甜香，汤色由橙红转变为红亮，苦涩味则转变为醇厚鲜爽的风格[73]。 湿热后处理即利用湿热作用， 促使茶叶内含成分发生非酶性氧化和分解反应，形成独特的品质特征，是茶叶加工过程中仅次于酶促作用的主要推动力[74-75]。 贾玲燕等[76]研究表明， 初制红毛茶经后湿热处理可引起茶叶内含成分的非酶性氧化反应， 使得内含成分含量及比例发生变化，从而改善香气，增加鲜爽度，形成红茶特有的鲜爽、浓醇和收敛性强的滋味风格。湿热作用在黑茶的渥堆发酵工序和黄茶的闷黄工序中体现得最为明显， 而在红茶萎凋和发酵过程中也伴随着缓慢的湿热作用， 如果能够结合红茶的工艺特点，将湿热处理合理运用到红茶的加工过程中，以弥补传统工艺难以达到的红茶特有的品质要求， 特别是针对原料粗老、 酶活性较差的大宗红茶，将为提高红茶品质及经济效益提供新的思路。