茶叶审评技术研究进展

张欣然

(南京农业大学，江苏 南京，210095)

茶被誉为世界三大饮料之一，而茶叶起源于中国。世界上最早人工种植茶叶的遗迹即在浙江余姚的田螺山遗址，已有6000多年历史。2200多年前秦汉间成书的《神农本草》中亦记载：“茗。苦茶，味甘苦，微寒无毒，主瘘疮。利小便，去痰渴热，令人少睡。”。近年来，茶叶作为一种广受欢迎的健康饮品进入一个快速发展时期，其品质和质量安全也随着人们生活水平和健康意识的提高而备受关注。

茶叶品质高低主要通过审评检验进行评判。茶叶审评贯穿于茶叶种植、加工、贸易及科学研究全过程，对茶叶生产和制茶技术起着指导和改进作用，对茶叶合理定级定价、促进茶叶贸易和科学研究等方面的作用至关重要[1]。经过长期探索和发展，目前茶叶品质审评主要通过感官审评[2]和理化审评[3]进行评定，也有越来越多的审评采用包括计算机视觉识别技术[4]、电子鼻[5]、电子舌[6]、模糊数学[7]等现代高新技术。感官审评方法主要依据人的直观感受进行评判，虽然存在一定的主观性缺陷，但其作为评价茶叶品质最基础的方法仍具有不可替代性。理化审评和现代高新技术是近年来借助最新科技手段逐步发展起来的审评方法，虽然审评结果与感官审评方法相比具有更准确、客观的优点，但仍存在一定的局限性而无法全面反映茶叶的品质状况。本文拟对茶叶品质的审评方法研究现状进行概述，为建立更便捷、准确、科学、全面的茶叶品质审评体系提供理论依据。

1 茶叶品质

茶叶品质由外形、色泽、香气、滋味和叶底五大要素组成。

1.1 外形

茶叶外形的审评指标包括四项：条索、整碎、嫩度、净度[8]。条索指茶叶的松紧、重实程度，例如：品质好的条形茶紧直、重实，松散而勾曲、轻飘的则品质差。整碎是指茶叶外形的完整和断碎程度。嫩度主要观察茶叶芽头数量、叶质老嫩和条索光润度，以及峰苗(用嫩叶制成的细而有尖峰的条索)比例。例如：绿茶以峰苗多、叶质细嫩、重实为好，而红茶以芽头多、有峰苗、叶质细嫩为好。净度指茶叶中茶梗、茶籽、茶末等茶类夹杂物和杂草、树叶等非茶类夹杂物含量多少，以无梗茶、茶末和杂质的茶叶为好。

1.2 色泽

色泽分为干茶色泽、汤色和叶底色泽[9]。茶叶不同则其色泽不同，如红茶色泽有乌润、褐润和灰枯等不同，绿茶有翠绿、洋绿、青绿之别，乌龙茶则要求青褐色等。汤色指茶叶被开水冲泡后浸出的汁液所呈现的色泽。汤色的审评指标有三个：色度、亮度和浑浊度，好的汤色黄绿明亮，较差的汤色则暗浊、沉淀物多[8]。红茶以红艳明亮为佳，绿茶以嫩绿色为上品。叶底色泽是水不溶显色物质(茶渣)的反映。不同茶叶的叶底色泽呈现不同的色泽类型，例如：绿茶叶底有嫩绿型、鲜绿型、绿亮型、黄绿型等；红茶有红亮型、红艳型；黑茶有黄褐型、棕褐型和黑褐型等。

1.3 香气

香气是干茶叶或茶叶冲泡时散发出来的茶叶芳香气味，是人体嗅觉对茶叶中香气物质的综合反应。茶叶香气物质可分为类胡萝卜素、脂肪酸、糖苷类源香气前体物质以及加工过程中产生的美拉德反应产物[10]。茶叶所含化学成分不同，所表现的香型也不同。茶叶中所含香气物质的种类和多少，主要受茶叶品种和制茶方式的影响。高品质茶叶的香气呈现浓烈、持久、纯正、无异味的特征，而质量低劣的茶叶香气淡薄、低沉而带有粗异气味。

1.4 滋味

滋味是人的味觉器官对茶叶中呈味成分的综合反应，和香气构成了茶叶品质的核心因子。茶叶中有甜、酸、苦、鲜、涩等各种滋味物质，这些物质主要来源于咖啡碱、茶多酚、氨基酸和茶多糖等成分[11]。咖啡碱是茶叶苦味和鲜爽的主要成分，易溶于水，亦可作为鉴别真假茶的特征之一。茶多酚是茶叶中30多种多酚类物质的总称，也是茶叶涩感和生津回甘的主导物质，其中主要包括儿茶素、黄酮类、花青素和酚酸等四大类物质，以儿茶素的含量最多。儿茶素具有较强的苦味，收敛性强，是构成茶汤苦涩和回甘、生津的主要物质。氨基酸是茶叶鲜爽、甜味的主导成分，不仅在口感上中和了多酚类、咖啡碱的苦涩味，同时也能演化出多种香气。茶叶中氨基酸最主要的为茶氨酸，几乎占整体氨基酸含量的一半。茶多糖是茶叶甜味的主导成分，可以削弱苦味和涩味，缓和茶汤的刺激感，也会增加茶汤粘稠度。

1.5 叶底

叶底，亦称茶渣，即指干茶经开水冲泡后所展开的叶片[12]。叶底品质的高低一般通过衡量芽与嫩叶含量的比例和叶质的老嫩度来判断。叶底表现明亮、细嫩、丰厚、微卷为好，叶底色泽暗淡、粗老、单薄的为差。例如：红茶叶底明亮的为好，叶底花青的为次，叶底深暗多乌条的为劣；龙井茶的叶底芽叶细嫩成朵，均匀整齐、嫩绿明亮、鲜活美观；高品质铁观音的叶底如同绸缎般光亮、柔软，且叶片肥厚、细嫩，整体洁净，无花杂。

2 茶叶品质审评技术

2.1 感官审评

感官审评是指审评人员运用自身正常的视觉、嗅觉、味觉、触觉等辨别能力，对茶叶产品的外形、汤色、香气、滋味与叶底等品质因子进行综合分析和评价的过程[13]。多年来在开展茶叶审评工作中，感官审评因其具有方便、直观、全面和快捷等特点而被广泛应用，是茶叶审评的最基本方法。

2.2.1 感官审评方法分类

感官审评法一般分为干茶审评和开汤审评两种，即干评和湿评。在国家标准《茶叶感官审评方法》中将审评方法分为外形审评和内质审评，内质审评包括汤色、香气、滋味和叶底四项[13]。又根据感官审评内容将其分为五项评茶法和八因子评茶法两种[13]。五项评茶法即审评的品质因子包括外形、汤色、香气、滋味和叶底，然后经过干评和湿评得出审评结论。八因子评茶法以条索(颗粒)、整碎、净度、色泽、汤色、香气、滋味和叶底等作为品质因子进行审评，采用百分制进行单独计分，干评、湿评因子得分各占50%[3]。

2.2.2 感官审评标准体系

在长期实践和发展过程中，感官审评形成了比较成熟的标准和体系。如最先颁布的SB/T10157—1993《茶叶感官审评方法》[14]、GB/T 14487-1993 《茶叶感官审评术语》[15](已废止)，2000年针对进出口茶叶审评颁布实施的SN/T 0917-2000《进出口茶叶品质感官审评方法》[16]、SN/T 0911-2000 《进出口茶叶感官审评室条件》[17]。经过十几年的发展，又陆续颁布了农业部行业标准和国家标准：NY/T 787-2004《茶叶感官审评通用方法》[18]，GB/T14487-2008《茶叶感官审评术语》[19](已废止)、B/T 23776-2009《茶叶感官审评方法》[20](已废止)。近几年经过不断修订和完善，连续颁布实施了SN/T 0917-2010《进出口茶叶品质感官审评方法》[21]、GB/T18797-2012《茶叶感官审评室基本条件》[22]、GB/T 23776-2018《茶叶感官审评方法》[13]、GB/T 14487-2017《茶叶感官审评术语》[23]、T/CTSS7-2020《茶叶感官审评水平评价规程》[24]等。

2.2.3 感官审评影响因素

感官审评主要是审评人员运用自身正常的感觉器官和辨别能力对茶叶品质因子进行综合分析和评价，因此审评人员成为影响感官审评结果的关键因素，而审评人员易受到个人主观因素和外界客观因素的干扰。

主观因素方面，例如：不同地域、性别、嗜好的审评员的视觉、嗅觉、味觉、触觉等辨别能力各有不同[25]；同时，评审员视觉、嗅觉等感觉器官的辨别能力又受到当时的环境条件、身体、心理和精神状态的影响[26]。此外，审评员的辨别能力也受到自身人文素养、审评经验等方面的影响。

客观因素方面，例如：审评环境(包括温度、光照、噪音、异味等)、审评设备、茶具、水质、茶水比等因素都对审评过程和结果产生很大影响。同时，对照实物标准样品进行审评是感官审评的一般做法，实物标准样品因制作过程很难保持一致而出现品质变化时，其对审评结果一致性的影响就难以避免[27]。此外，目前关于茶叶品质评价的各种标准和规范文件的审评术语过于字面，缺乏量化识别的指标，因此难以精确评价茶叶品质[28]。

2.2 理化审评

理化审评指运用现代分析测试仪器，通过容量法、比色法、比粘度等理化分析方法来测定茶叶外形、汤色以及滋味等品质因子对茶叶进行品质评价的方法[29]。理化审评又分为物理检验、化学检验及其他检验技术。

2.2.1 物理检验

物理检验就是采用物理方法对包括茶叶粉末、茶叶包装和茶叶夹杂物含量等因子进行检测。此外，茶汤色泽通过包括分光光度仪、色度再现仪、色差仪等色度仪器进行测定也属于物理检验的范畴[3]。

2.2.2 化学检验

化学检验就是用化学方法检测茶叶成分的含量。其中，化学检验的指标包括茶多酚、儿茶素、咖啡碱、酚氨比、氨基酸、茶黄素、茶红素、微量元素、pH值和可溶性固形物含量等[30]。研究表明，茶叶感官品质的高低主要取决于茶叶的主要化学成分含量及成分间的量比[31]。研究人员以统计分析、多元回归分析等分析技术建立了茶叶品质与其主要成分关系的方程，预测茶样的品质，为建立一种更加公正客观的感官评定法提供了依据[3]。例如：有研究表明，不同等级的永川秀芽茶的氨基酸、咖啡碱含量与感官评分呈显著正相关关系，而可溶性糖含量、茶多酚、酚氨比与其感官评分呈显著负相关关系[32]。Roberts 和Smith对红茶化学成分与品质之间的关系进行分析后认为茶黄素与红茶品质关系最密切[33]。

2.2.3 其他检验技术

近年来色谱技术、质谱技术、气质联用技术等被越来越频繁的运用于茶叶品质鉴定。其中，气相色谱法具有灵敏度高、选择性好、分离效能高、样品用量少等优点，适合检验茶叶挥发性成分[34]；高效液相色谱则具有稳定性高、重复性好等优点，适合检测茶多酚、氨基酸和生物碱类等成分[35]；而应用最多的是气-质联用技术，可以解析茶叶主要成分的化学结构信息[36]。刘淑娟和何郁菲[37]采用顶空固相微萃取结合气质联用法测定了6种嫩栗香型茶叶的香气成分，并对6个茶样的共有香气物质进行主成分分析，筛选出了嫩栗香型绿茶的特征香气成分，建立了嫩栗香茶叶的香气评价模型。为研究茶叶香气品质的定向调控技术，Zhu等[38]采用全二维气相色谱-飞行时间质谱技术分析确定了决定绿茶产生栗香的17种关键香气成分。而气相色谱-嗅觉-质谱测定法是一种对气味活性成分进行高效分析的方法，已在鉴定乌龙茶[39]、普洱茶[40]、绿茶[41-42]的特征香气中取得较好效果。

近年来近红外光谱(Near infrared spectroscopy，NIRS)技术也逐渐被用来进行茶叶品质分析。这是一种介于可见光与中红外之间的电磁辐射，能够记录样品化学成分中含氢基团(如：C—H、N—H、O～H、S—H等)的倍频、合频以及差频的叠加吸收等信息[43]。赵峰等[44]，周昌海[45]，吴瑞梅等[46]就通过NIRS技术获取了茶叶中茶多酚、蛋白质、氨基酸等各种含氢基团的近红外光谱信息，建立相关数学模型对该类茶叶化学成分进行定性和定量分析。

此外，茶汤电导率也曾被用来进行茶叶品质评价。研究证明茶叶品质与茶汤的电导率有一定的相关性[47]。杨如兴等[48]研究表明，不同乌龙茶品种的电导率差异较大，且电导率与茶叶品质、芽叶色泽、芽期有效积温呈显著正相关。

2.2.4 理化审评存在的问题

与感官审评相比，理化审评可以运用仪器设备对茶叶中的化学成分和香气物质进行客观、准确的定性和定量分析，避免了感官审评员易受主客观性因素影响的弊端。但由于分析仪器和设备绝大部分都是精密仪器，样品前处理需要较长时间，操作较繁琐，测定时间较长，且检测结果易受操作失误、经验缺失等影响。此外，茶叶品质是品质因子、化学成分等的综合反映，理化审评分析只能对茶叶内部成分含量和状态进行检测，无法全面评判茶叶品质状况。

2.3 现代审评新技术

2.3.1 计算机视觉识别技术

在感官审评中，茶叶的色泽和外形都是通过审评员视觉进行观察，易受个人经验、习惯、嗜好等主观因素和外部环境影响，致使观察结果主观性强、一致性差、难以量化。计算机视觉识别技术是用计算机实现部分类视觉的功能，通过图像输入设备把所测对象映射成数字图像，并模拟人的判别准则去理解图像和识别图像，进而对所摄图像进行分类或分级[49]。计算机视觉可对茶叶色泽和外观进行复杂的非线性处理，具有分析精度高、处理内容丰富等特点，并且可将茶叶品质因子进行量化和标准化，减少主观因素和外界环境因素的影响[43]。

刘鹏等[4]采用中值滤波及拉普拉斯算子对碧螺春绿茶样图像进行预处理，分析得到的色调均值、色调标准差、绿体均值、平均灰度级、饱和度均值、红体均值、饱和度标准差、亮度均值、一致性等9个特征属性与感官审评特征描述相一致。Laddi[50]通过提取茶叶图像的颜色特征参数表征茶叶外形色泽、提取纹理特征参数表征茶叶外形形状，利用计算机视觉技术快速评价茶叶品质。赵爱凤等[51]开发了一种可用于茶叶汤色判别和茶叶细胞损伤率测定的计算机图形系统。胡潇等[12]采用引导滤波方法去除茶叶叶底图像的镜面反射等噪声信息，提取图像的颜色和纹理特征，利用连续投影算法优选特征变量，建立了茶叶叶底感官品质的SVM量化分析模型。计算机图像分析和处理技术排除了外界的干扰，远远优于人的视觉精度，色差技法、色卡法、分光光度法等都是以此为基础发明的评定方法[52]。

2.3.2 电子鼻

电子鼻是一种由一定选择性的电化学传感器阵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[53]。电子鼻的构造包括三个部分：气敏传感器阵列、信号预处理单元和模式识别单元。其工作原理是不同传感器对被测气体有不同的灵敏度，传感器与气味物质反应后，经过一系列物理化学变化产生电信号，经电子线路放大及A/D 转换成数字信号输入电脑 PC 端，进行数据处理与模式识别[5, 54]。Nabarun Bhattacharyya[55]利用金属氧化物狐狸2000型电子鼻分析红茶香气，结果表明应用电子鼻探测的香气可以对无性系茶树品种进行分类。周颖等[56]采用电子鼻技术对不同加工工艺的工夫红茶进行香气归类，结果显示选用电子鼻不同传感器及相应的统计分析方法，可以对工夫红茶不同加工阶段的香气进行归类并加以区分。近年来，电子鼻在茶业领域的运用越来越广泛，今后也会有更广阔的发展前景。

2.3.3 电子舌

电子舌技术是近年逐渐被应用于茶叶品质鉴定上的一种智能识别滋味的新型分析识别检测手段。该技术是模仿味觉系统对不同味道进行分析识别，其所得到的是能反映样本整体信息的“指纹”数据，被称为“滋味指纹分析仪”，也被称为味觉传感器技术或人工味觉识别技术[57]。电子舌与电子鼻类似，也主要由传感器阵列、信号采集和模式识别系统组成。目前较典型的电子舌系统有法国的Alpha MOS系统和日本Kiyoshi Toko电子舌。贺玮等[58]采用电子舌评价3个等级的云南普洱散茶，取得了较好的识别效果。Ghosh 等[59]利用电子舌测定了印度红碎茶的茶黄素和茶红素含量，结果显示电子舌测定值与分光光度计法测定值的相关性良好。许芳等[60]采用TS-5000Z型味觉分析系统对武夷山金骏眉和云南滇红进行滋味分析，结果表明电子舌的主成分分析图可以区别不同产地和不同冲泡条件下的红茶滋味，并能直观地反映其味觉差异。

2.3.4 模糊数学

模糊理论来源于美国加州大学伯克利分校L.A.zadeh教授1965年创立的模糊集合理论。他认为客观世界中存在一些清晰的概念和现象，同时也存在一些相对模糊的概念与现象[2]。模糊数学理论在茶叶品质审评中的应用是将所采集的影响茶叶品质的因素数据组织成模糊化单元，然后将模糊化单元输入到模糊推理机中，推理机通过一系列模糊隶属度函数将输入数据映射为分析结果，推理所得结果即为茶叶品质评价结果[61]。

2.3.5 现代审评新技术存在的问题

现代审评高新技术具有快速、便捷、稳定、可靠，且对标准样品的依赖程度低等特点，已经成为茶叶品质审评中一个重要的应用和研究方向。但目前该类技术主要集中于基础研究，实际审评应用较少。同时，电子鼻与电子舌的传感器的灵敏度和选择性较低、缺少完整的检测数据库、缺乏匹配的数据分析方法等问题也进一步限制了它们的实际应用[62]。针对这些缺点作出改良与研发，以提高仪器的使用效率并降低使用门槛是未来的发展方向。

3 结 语

我国茶叶种类众多，消费量很大，但市场比较混乱，且茶叶品质不稳定、以次充好、级别混乱等现象非常普遍，给消费者权益带来了不良影响。因此，应用恰当的审评方法对于正确、全面判断茶叶品质具有重要意义。感官审评和理化审评为我国茶产业的发展做出了重要贡献，而现代兴起的高新技术特别是计算机视觉识别技术、电子鼻和电子舌等技术的发展，为茶叶品质审评提供了更为便捷的途径。然而，无论哪一种审评技术都存在自身的优势和缺陷，一些关键性问题需要进一步解决，综合利用这些新技术对茶叶品质进行审评是必然的发展趋势。同时，目前人工智能技术日新月异的发展也必将为未来建立更便捷、准确、科学、全面的茶叶品质审评体系提供坚实的基础和保障。