黑茶品质形成与功效研究进展

戴宇樵 潘科 李琴 冉乾松 杨婷 刘亚兵 刘忠英 方仕茂 谷文军

摘要：黑茶为六大茶类之一，是一种具有特殊风味特征的发酵茶。目前已经有大量研究关注于黑茶品质的形成机理，主要围绕黑茶的色泽、香气、滋味3个方面，也有大量研究关注于黑茶的保健功效，主要围绕黑茶的减肥降脂、改善肠道免疫、抗氧化、抗癌等作用机制，这些成果为黑茶加工与改善预防疾病方面提供理论指导，为黑茶产业助力。

关键词：黑茶;工艺;微生物;香气;降脂

中图分类号：TS272   文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2021）10-0024-06

黑茶是一种在加工过程中有微生物参与品质形成的发酵茶[1]。随着人们生活水平提高，“富贵病”的发病率也越来越高，因此黑茶独特的风味属性与其明显的减脂降压功效吸引了大量消费者的关注[2-3]。关于黑茶风味形成机理与功效影响机制已经成为众多学者关注的重点，新型的科研技术手段与更加深入全面的研究方向使黑茶产业得到了较大的推进[4]。

1 黑茶品质特征

黑茶是一种后发酵茶，原料大都来源于外形粗老的鲜叶制成的毛茶，经过黑茶特有的渥堆发酵工艺，使其由毛茶的色泽转变为暗褐色或深褐色，具有独特的风味[5]。

1.1 黑茶加工工艺

目前，云南、湖南、四川、广西、湖北等地都是黑茶的主产区，不同地区的加工工艺也有所区别[6]，如湖北和云南黑茶均是将鲜叶制成晒青毛茶，作为后发酵原料，经过渥堆、精制、压制、干燥制成黑茶[7-8]，而湖南、四川、广西地区的黑茶均是将鲜叶经过杀青、初揉后进行渥堆或堆闷，再以干燥制得黑毛茶为原料，进行“发花”或者渥堆、压制、干燥制成黑茶[9-11]。如表1所示，不同的地区因气候地理条件的不同，原料品质与工艺具有差异明显，故而形成了各个产区黑茶的独特品质。

1.2 黑茶微生物分类

微生物与黑茶品质的形成密切相关，黑茶的渥堆过程涉及一系列的微生物作用，在胞外酶、微生物热与微生物自身代谢综合作用下形成了黑茶的特征性风味[14]。研究发现，黑曲霉、青霉属、酵母属、根霉属均是黑茶渥堆中的优势菌群，乳酸杆菌也在渥堆过程中对黑茶品质形成作用明显，且冠突散囊菌更是茯砖茶“发花”工艺的关键微生物[15-16]。这些菌群主要通过产生纤维素酶、果胶酶、糖苷酶、葡萄糖淀粉酶、乳酸酶等多种水解酶影响黑茶风味;在这些酶作用下，茶叶中的多糖、蛋白质、果胶、脂肪、纤维和部分不可溶性化合物等有机物发生氧化、聚合、水解、转化，产生多种有机酸，且不同菌种水解酶对茶叶中的成分具有选择性，正是不同酶的协同性塑造了黑茶独特的风味[17-19]。

在普洱熟茶渥堆过程中，大量酵母的生长对普洱熟茶甜醇滋味的形成有显著作用，根霉属能分泌酒化酶与有机酸，产生具有芳香的脂类物质[20]。在茯砖茶加工中，冠突散囊菌生长过程产生的有机酸降低了茶氨酸和糖含量，从而使儿茶素氧化聚合形成大量茶褐素，产生浓郁的菌花香，起到改善茯砖茶风味的作用[21-22]。在六堡茶的加工中，曲霉菌和青霉菌促进其变色，在后发酵阶段，也有少量产生“金花”的菌属出现，在陈化阶段，较多“金花”出现，促进多酚类物质转化，消除青气，使滋味醇和[18]。目前在实际生产中，更有通过人为控制菌群生长来调控最终的黑茶品质，由此可见，微生物作用是黑茶品质形成的决定性因素[23]。

1.3 黑茶色素物质研究

黑茶渥堆的过程中，在湿热作用下，由于黑茶中大量的儿茶素转化为茶褐素，大量的叶绿素降解为脱镁叶绿素a、脱镁叶绿素b、脱镁叶绿素酸酯a与脱镁叶绿素酸酯b，类胡萝卜素中叶黄素和 β-胡萝卜素含量也呈明显增加趋势，这些色素的形成与积累形成了黑茶区别于其他茶類的首要特征——干茶色泽褐黑，汤色红褐[24-25]。同时，通过高效薄层色谱分析发现，在不同的黑茶中，脂溶性色素的组成及含量差别较大[26]，且色泽也是判断黑茶加工程度的重要依据，如在普洱熟茶渥堆过程中多酚类物质与脂溶性色素的变化对最后汤色的形成起到决定性影响[27-28]。黑茶色素的形成与微生物的作用也分不开，随着茯砖茶加工中色素变化，脱镁叶绿素a、脱镁叶绿素b、脱镁叶绿素酸酯a、脱镁叶绿素酸酯b及其部分类胡萝卜素的含量在“发花”期间均有所增加。优势菌种冠突散囊菌的闭囊壳呈现鲜艳的金黄色，这正与叶黄素和β-胡萝卜素的色泽相近，前人通过对1个纯“金花”样品进行检测，发现其中叶黄素与β-胡萝卜素含量较高[29-31]。同时也有研究表明，在普洱熟茶、六堡茶等黑茶渥堆过程中添加果胶酶、纤维素酶、蛋白酶等外源酶，会对其色素的转化产生显著影响[32-33]。

1.4 黑茶香气成分研究

黑茶的独特香气源于其加工环节中多方面的影响，在渥堆、干燥以及后期储存过程中，其香气成分都在发生变化[34]。加工中醇类、醛类、萜烯醇类和酮类等化合物是黑茶香气成分的主要组成物质[35]。不同类型的黑茶具有各自独特的香气，在普洱熟茶的香气研究中，前人采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术与顶空固相微萃取（HS-SPME）技术结合，结果显示，3，4，5-三甲氧基-苯甲醛、2-乙基-丁酸-2-丙烯基酯、亚甲基-丁酸-二甲酯、3，4-二甲氧基甲苯和5-甲基-1，2，3-三甲氧基-苯、十六烷酸、橙花叔醇、橙花醇等物质成分对普洱熟茶香气品质得分的贡献率较高，表明它们是影响普洱熟茶香气品质的关键香气成分[36]，且不同的温度与萃取头对其挥发性成分的检测也有影响，通过优化顶空固相微萃取-气质联用的萃取条件使普洱熟茶香气的检测方法更加精准[37]。在茯砖茶的香气研究中，采用固相微萃取优化湖南茯砖茶中的香气成分，结合气质联用仪，分离鉴定出主要由碳氢类、酯类、醇类、含氮类、杂氧类、酮类、醛类、酸类8类化合物组成的93种香气成分，其中含量较高的组分有3，5-辛二烯-2-酮（E，E）、2-戊基呋喃、（E，E）-2，4-庚二烯醛、6-甲基-3，5-庚二烯-2-酮等[38]。此外，还比较分析了同时采用蒸馏萃取法（simultaneous distillation extraction，SDE）和顶空固相微萃取法提取茯砖茶挥发性成分的效果，优化茯砖茶香气检测技术手段[39]。在六堡茶的香气研究中，采用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用技术，共鉴定出以烯酮类、芳香烃化合物、氮杂环化合物、烯醇类、烯类、胺类、酸酐类、烷烃类、醛类、烯醛类、醚类、醇类、酯类、烯酯类、内酯类、酚类、酮类、含硫化合物、有机酸类、氧杂环化合物、炔类共21类化合物307种香气成分，表明烯酮类、有机酸类、醚类、醛类、芳香烃类等香气成分可能对六堡茶的香气品质具有重要影响[40-42]。对青砖茶的香气成分同样采用气质联用方法进检测[43]。越来越多的研究将普洱茶“越陈越香”、茯砖茶“菊花香”、六堡茶“槟榔香”的特征更加清晰化[44-46]。

1.5 黑茶滋味物质研究

茶叶中的呈味物质种类较多，其中涩味主要来源于多酚类物质，以儿茶素和黄酮为主体，苦味主要是来源于咖啡碱、花青素等物质，鲜爽味主要来自于游离氨基酸[47-48]。与其他茶类不同的是，在黑茶渥堆过程中，呈味物质在微生物分泌胞外酶的酶促作用以及湿热作用下发生变化，使酯型儿茶素总含量减少，有机酸含量增加，蛋白质分解形成多种氨基酸，大分子糖类形成可溶性的糖，这些协同作用下形成了黑茶醇和的口感[49-50]。利用电子舌技术与感官审评相结合的方法发现，普洱熟茶中的总游离氨基酸、总儿茶素、DL-儿茶素、没食子儿茶素没食子酸酯、总有机酸、柠檬酸和酒石酸等物质相对含量对普洱茶滋味影响较大。同时发现茶多糖与茶褐素对普洱熟茶的滋味也有显著影响，在普洱熟茶渥堆过程中，由于茶黄素含量先增加后减少，茶红素含量逐渐减少，茶褐素含量逐渐增高，使茶滋味发生很大改变[51-52]。渥堆过程中促进黄酮醇苷的降解，使黑茶滋味趋于醇和，咖啡碱含量上升，使黑茶苦味也有所增加[53]。利用高效液相色谱与电子舌技术结合感官审评对不同储藏时间的普洱熟茶、茯磚茶进行检测，发现其茶汤的滋味随着时间的延长愈发醇和，该结论为提升黑茶的收藏价值提供了理论依据[50，54-55]。

2 黑茶功效

黑茶之所以受到消费者的广泛喜爱，除了其特殊的风味特征外还具有保健功效，目前关于黑茶功效的研究主要关注点有以下方面。

2.1 降脂减肥

肥胖已经是全人类所面临的难题，严重威胁人类的健康，所带来的危害除了血脂血糖的升高，还会使人体的器官产生病变[56]，因此，如何降低体内脂质含量，已经成为人们日益关注的健康问题。

大量动物试验表明，黑茶具有显著的降血脂、减肥功效[57-61]。熊昌云等通过动物试验发现，普洱熟茶对营养性肥胖大鼠具有显著的降脂减肥效果，且效果优于绿茶，并且还发现普洱熟茶的降脂减肥效果与储存年份呈正相关[62-63]。在茯砖茶的降脂减肥研究中，傅冬和等在早期就利用了高通量药物筛选技术，以与调节脂质代谢、糖代谢有关的过氧化物酶增殖体活化受体（PPARα、PPARγ、PPARδ）、肝X受体（LXR）、法尼酯衍生物X受体（FXR）及前脂肪细胞（3T3-L1）建立模型，研究茯砖茶的降脂减肥作用及其有效部位[64-68]。通过长年研究发现[69]，茯砖茶中分离得到3，4-二羟基苯甲酸（DBA）、没食子酸（GA）、没食子儿茶素（GC）、3-甲氧基-4，5-二羟基苯甲酸（MDBA）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）及表儿茶素没食子酸酯（ECG）6个单体化合物，均表现出对上述模型的刺激作用，表明此6种化合物均为与茯砖茶降脂减肥功效有关的活性物质。彭静静通过建立小鼠的急性高脂血模型，经六堡茶灌胃处理，经层析色谱（分离纯化）后和核磁技术鉴定发现六堡茶中槲皮素、咖啡碱、没食子酸等物质可能具有重要的降血脂功能性[70]。刘仲华等以多种黑茶为原料，建立营养性肥胖大鼠模型和高脂血症大鼠模型、3T3-L1 前脂肪细胞模型和 Hep G2 细胞模型，从生化代谢、细胞学、基因表达和蛋白质组学水平上证实黑茶具有显著的减肥和降血脂功效，通过动物试验发现与脂质代谢相关基因，经实时荧光定量PCR（qPCR）分析发现，黑茶可促使与脂肪生成相关的脂肪酸合成酶（FAS）和REBP-1c基因的表达显著下调，抑制肝脏中脂肪酸的合成;相反，促使与脂肪分解相关的PPAR-α和CPT-1a基因及调降血液中胆固醇含量的LDLR基因的表达显著上调，促进脂肪酸 β-氧化，减轻体质量，以此来深入探究黑茶的降脂减肥作用机理[56]。

2.2 抗癌

茶叶的抗癌作用一直是茶叶功效中的研究热点，黑茶中所具有的茶多酚、茶多糖、茶红素、茶黄素等单体物质均能够抑制癌细胞增殖并促进癌细胞的凋亡[71]。在早期研究中，宋鲁彬等以体外培养的胃癌细胞株SGC-7901和结肠癌细胞系 HCT-8 为试验对象，采用高通量筛选技术证实黑茶提取物能抑制消化道肿瘤细胞的生长[72]。霍雪莲通过实时荧光定量PCR与Wsetern blot等分子生物学试验技术验证了安化黑茶提取物抑制直肠癌细胞增殖和促进凋亡机理，且浓度与抑制作用呈协同作用，同时确定了安化黑茶提取物对与癌细胞的增殖和凋亡密切相关的癌细胞中异常活化的丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路具有影响，可促进结直肠癌细胞凋亡[73]。

2.3 调节肠道免疫功能

肠道功能关系着人体代谢健康，早期研究已表明，黑茶可以调节肠道菌群，改善肠道健康状态。大肠杆菌0157：H7是一种可严重致病的菌，刘平以感染该菌小鼠为模型进行茯砖茶灌胃10 d的试验，检测小鼠的血液学、组织病理学、免疫学等指标后，发现其胃肠道等器官受损的黏膜得到一定的修复，炎症减轻，结肠内的乳酸杆菌、类杆菌种群多样性增加，证实了茯砖茶能够对抗大肠杆菌感染引发的炎症，同时提高机体免疫功能，调整肠道菌群[74]。除致病菌外，黑茶也能够通调节肠道菌群数量改善抗生素引起的肠道菌群紊乱的现象[75]。

Mo等通过高通量筛选技术与超高效液相色谱-串联质谱联用（UPLC-MS/MS）技术鉴定广西瑶族黑茶中对腹泻具有预防作用的12种代谢物，为探究广西瑶族黑茶防腹泻机理奠定了理论基础[76]。唐飞也通过小鼠动物试验证实了青砖茶对小鼠胃肠道菌群及功能有积极影响[77]。李丹发现，普洱熟茶和茯砖茶在一定的剂量下均能够帮助肠道菌群失调的小鼠恢复肠道内乳酸杆菌和双歧杆菌的菌群数量，证实黑茶能使肠道内的肠球菌等益生乳酸菌增多，并使大肠杆菌减少，从而优化调节肠道内的菌群结构[78]。

陈欣利用普洱茶茶褐素进行离体肠道菌群代谢试验，运用液质联用技术检测分析茶褐素在大鼠肠道菌群作用下的代谢产物，发现产物中有对羟基苯丙酸、可可碱、没食子酸、3-O-甲基没食子酸或 4-O-甲基没食子酸、儿茶素等，从而推测黑茶能够调节肠道菌群的原因可能与以上化合物的功效有关[79]。

2.4 抗氧化

医学研究表明，大部分的临床病变和人体衰老均与氧自由基对细胞的影响有关[80-83]，抗氧化已成为现代医学关注热点，黑茶抗氧化机制近年来也引起学者们的深入关注。

Lv等采用清除DPPH自由基（DPPH·）、清除ABTS自由基（ABTS+·）、铁还原抗氧化能力（FRAP）法、细胞抗氧化活性（CAA）法（HepG2细胞）对普洱茶、茯砖茶、六堡茶等44个黑茶样品进行抗氧化能力评价，对这些黑茶的抗氧化活性进行分析，证实不同品种的黑茶具有不同的抗氧化活性，且差异显著[84]。

采用同样的测定指标，Fan等从发酵的紫娟普洱茶中提取了乙醇溶性色素，发现该提取物使细胞超氧化物歧化酶（SOD）活性增强397.3%，证实紫娟普洱茶具有良好的抗氧化活性[85];杨新河等初步探明其体外抗氧化作用及活性部位，证实青砖茶具有体外抗氧化作用，并发现其提取物不同极性部位的抗氧化活性以乙酸乙酯层和正丁醇层较强[86-87]。也有研究表明，广西六堡茶、四川康砖茶、雅安藏茶等其他几类黑茶同样具有较好的抗氧化能力[83，88-89]。

隨着科技的进步，检测抗氧化性方法更加精细化，周卿意骏等用基于高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱技术（HPLC-Q-TOF-MS/MS）的安化黑茶抗氧化活性成分快速筛选和鉴别的方法，依据质谱裂解规律及文献检索，从安化黑茶乙酸乙酯与正丁醇提取部位中分别鉴定出 32、28 个抗氧化活性成分，从熟茶中分别鉴定出 31、26 个抗氧化活性成分[90];王贞睿等建立模型，利用黑茶可还原三价铁离子性质，采用三价铁离子介导的“关-开”法，建立新的荧光分析法[91-92]。

3 展望

目前为止，国内外关于黑茶研究主要分为2个方面，一是黑茶品质形成的机制研究，主要关注在在黑茶加工过程中化学物质的变化规律，探究微生物作用在黑茶渥堆过程对其品质形成产生的影响，并关注微生物作用对单体物质的影响，以此进行工艺优化，产品开发;二是黑茶保健功效的研究，主要通过建立活体模型、活体受体模型，运用组学技术探究黑茶微生物、基因、代谢物及酶对于模型各项生理指标的影响。从近年来国内外研究趋势可看出，目前相关领域中尚待探究的问题及未来可深入的研究方向有：（1）不同黑茶加工过程中，其优势微生物菌群对于黑茶不同香气、滋味物质的变化影响，更精准地探究黑茶品质形成机制。（2）将多组学技术以其多方面受体模型建立等应用到茶叶功能成分的研究中，深入关注黑茶中物质单体成分的作用机制，加强对黑茶健康功能的研究。（3）整合目前研究已掌握的渥堆调控技术手段与参数，以促进黑茶风味形成与提升黑茶保健功能为指标，研发出不同风味和保健功效的黑茶新产品，促进黑茶产业发展。

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