变温发酵对保靖黄金茶1号夏季鲜叶制成工夫红茶品质的影响

谢念祠，周浩，周品谦，彭云，田双红，王坤波，包小村*

1(湖南省农业科学院茶叶研究所，湖南 长沙，410126)2(湖南农业大学,茶学教育部重点实验室，湖南 长沙，410128) 3(湘西州农业科学研究院，湖南 吉首，416000)

保靖黄金茶1号是从保靖黄金茶群体中选育的高氨基酸特早生绿茶品种[1]。目前在全国多地种植，湖南省湘西州2020年黄金茶茶园面积达422 km2。随着茶园面积扩大，如何提升夏季鲜叶利用率受到重视。夏季鲜叶制得绿茶存在味苦香淡的问题，可制作红茶[2]。已有研究表明，保靖黄金茶1号制作红茶具有鲜甜味特征，产品能满足现阶段多元化茶叶市场需求[3]。发酵是红茶加工的关键工序，温度是影响红茶发酵的主要因素，方世辉等[4]通过研究发现工夫红茶的发酵温度以22、28 ℃较佳。变温发酵原理为初期保持高温激发酶活性，中后期低温保持酶活性以充分发挥酶促氧化作用，提高工夫红茶品质[5]，已有少量研究证明了变温发酵的有效性，可能受限于实践操作较困难而未被推广运用[5-7]。本研究旨在通过比较恒温发酵、自然发酵及变温发酵筛选保靖黄金茶1号夏季红茶最佳发酵方式及变温发酵参数，探索不同发酵方式及变温发酵参数对红茶品质的影响，为夏茶利用率的提升提供理论依据与实践基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

2020年6月于湖南省湘西自治州老爹茶业基地采摘保靖黄金茶1号一芽二叶鲜叶原料。

无水乙醇、茚三酮、酒石酸亚铁、盐酸、浓硫酸(均为分析纯)、各氨基酸标准品、HPLC级甲醇、乙腈、乙酸、四氢呋喃，长沙隆和化玻实验用品有限公司。

1.2 实验处理

以工夫红茶加工基本工序为依据，工序参数为：萎凋：室内鼓风萎凋，鲜叶薄摊2～3 cm，气温24～32 ℃，至鲜叶含水量为65%～67%；揉捻：不加压10 min，后续每10 min加轻压，揉捻时长50 min；发酵：参照已有文献[4-6]方法并结合实际操作可能性设定温度、湿度及时间(表1)，发酵叶厚度10 cm，以叶色70%以上红变，青气消失，花果香显现为发酵适度；干燥：初烘：120～130 ℃，摊叶厚度2～5 cm，烘干10 min后静置1 h；复烘：90～100 ℃烘至含水量15%左右，摊叶厚度2～3 cm；提香：预热提香机，温度90 ℃，30 min至足干。上述处理制得样品5份，随机取样，试验重复2次。

1.3 分析方法

茶叶感官评价参照GB/T 23776—2018《茶叶感官审评方法》评定。水浸出物、游离氨基酸、茶多酚、可溶性糖、儿茶素组分、茶色素含量参照文献[8]进行测定。氨基酸组分测定采用HPLC法检测[9]。

表1 不同发酵参数夏季保靖黄金茶1号红茶加工工艺Table 1 Processing with different fermentation parameters of summer black tea of Baojing Huangjincha 1

固相微萃取法(solid-phase micro-extraction，SPME)提取茶叶香气物质：称取1 g磨碎样置于萃取瓶中，萃取温度120 ℃，保温时间20 min，吸附时间3 min，纤维头PDMS/DVB/CAR。香气成分测定采用GC-MS，色谱柱为Agilent(60 m×0.250 mm×0.25 μm)；进样口温度270 ℃；载气为高纯氮气，分流比为10∶1，流速2 mL/min。升温程序：40 ℃保持5 min，以15 ℃/min升至280 ℃保持5 min，以15 ℃/min 升至305 ℃保持5 min；质谱条件为SCAN模式，扫描范围为29～550m/z。所得数据在NIST标准谱库检索后，筛选匹配度>80%的化合物成分，并依据相关资料对各峰进行确认，排除柱流失等干扰化合物，鉴定样品中的挥发性香气成分，分析各成分相对含量。

采用气味活度值(odor active value，OAV)[10]对各香气成分的风味贡献度进行评价，计算如公式(1)、公式(2)所示，公式(1)适用于味觉物质分析[11]，公式(2)适用于香气相对含量分析[12]。

(1)

(2)

式中：C1，味觉成分的物质浓度，%；C2，香气成分的相对百分含量，%；R，识别阈值，mg/kg；D，觉察阈值，mg/kg。

当OAV>1时，定义为关键风味成分，该成分对总体风味有直接影响；当0.1

1.4 仪器与设备

自制鼓风式萎凋机；6CR-40茶叶揉捻机、6CJW40解块机、6CHFJ-10B发酵机、6CH941I烘焙机、6CTH-6.0提香机，浙江上洋机械有限公司；UT301C+红外测温仪、A12T温湿度计，优利德公司；PB303NMETTER-TOLEDO分析天平，梅特勒托利多科技(中国)有限公司；快速水分测定仪，奥豪斯公司；超低温冰箱、NanoDrop2000紫外分光光度，Thermo公司；Agilent 1260 Infinity LC二元液相色谱系统、Agilent GC6890-5973Mass，美国安捷伦公司；手动SPME进样器和PDMS/DVB固相微萃取头，美国Supelco。

1.5 数据处理

数据先用Excel 2016处理，再用IBM SPSS Statistics 22.0软件进行显著性分析。采用TBtools进行聚类热图制作[13]。实验重复3次，取平均值。

2 结果与分析

2.1 不同发酵方式对保靖黄金茶1号夏季红茶感官品质的影响

不同发酵方式制得茶样审评结果如表2所示，各茶样外形及汤色差异较小，在香气及滋味方面差别较明显，变温发酵与恒温发酵茶样均有醇、回甘特点。综合得分以28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h变温发酵最优(90.8分)，具有香气持久，甜香带花香，滋味甜醇回甘的特点，40 ℃ 2 h+30 ℃ 1 h变温发酵与恒温发酵综合得分一致(90.4分)，自然发酵得分最低(89.8分)。

表2 不同发酵方式对保靖黄金茶1号夏季红茶感官审评结果Table 2 Sensory evaluation results of summer black tea of Baojing Huangjincha 1 by different fermentation

2.2 不同发酵方式对保靖黄金茶1号夏季红茶主要品质成分的影响

由表3可知，不同发酵方式制得茶样水浸出物(34.87%～36.69%)、茶多酚(14.81%～15.91%)、氨基酸(2.89%～3.11%)、茶黄素(0.62%～0.72%)(质量分数)存在显著差异。茶红素是茶汤红的重要成分[14]，含量在4.45%～6.16%(质量分数)，以恒温发酵茶样含量最高，与变温发酵32 ℃2 h+28 ℃1 h茶样差异不显著，显著高于其他茶样，这与感官审评中恒温发酵茶样汤色红而其他茶样为尚红表现较一致。所有茶样咖啡碱、可溶性糖、茶褐素含量无显著差异。

表3 不同发酵方式保靖黄金茶1号夏季红茶主要品质成分含量 单位：%(质量分数)

儿茶素是茶多酚的重要组分，儿茶素总量以恒温发酵茶样最高(2.24%，质量分数)，40 ℃ 2 h+30 ℃ 1 h茶样最低(1.50%)，变温发酵茶样均显著低于自然发酵及恒温发酵。不同儿茶素组分中，表没食子儿茶素(epigallocatechin，EGC)含量最高，处于0.96%～1.43%，表儿茶素(epicatechin，EC)含量在0.21%～0.28%，表儿茶素没食子酸酯(epicatechin gallate，ECG)含量在0.23%～0.29%，表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate，EGCG)含量在0.10%～0.26%。DL-儿茶素(DL-catechin，DL-C)、没食子儿茶素没食子酸酯(gallocatechin gallate，GCG)含量均为0，各样品非酯型儿茶素总量比酯型儿茶素总量高(表4)。

表4 不同发酵方式保靖黄金茶1号夏季红茶儿茶素组分含量 单位：%(质量分数)

氨基酸组分分析结果如表5所示。各氨基酸组分含量为1.66%～1.92%(质量分数)，BW2氨基酸组分总量最高，为1.92%；HW茶氨酸含量最高，为0.86%。分析游离氨基酸中甜味氨基酸(天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、丙氨酸、茶氨酸、脯氨酸)、鲜爽味氨基酸(天冬酰胺、谷氨酸、茶氨酸、脯氨酸)和苦味氨基酸(缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、赖氨酸、精氨酸)[15-16]发现所有样品中甜味、鲜味氨基酸含量大于苦味氨基酸，恒温发酵茶样苦味氨基酸含量最低，甜味氨基酸含量最高(图1)。OAV分析发现滋味物质关键成分以茶黄素、EC、EGC、ECG、EGCG、γ-氨基丁酸、β-氨基异丁酸、色氨酸、茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸为主(表6)，滋味物质关键成分不同呈味OAV总值与审评结果无完全一致趋势(图2)。

2.3 不同发酵方式对保靖黄金茶1号夏季红茶主香气成分的影响

对40种主要香气成分进行聚类(图3)并结合审评结果分析，28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h变温发酵茶样为甜香带花香，香气占比最高物质为香叶醇，其他样品为甜香，芳樟醇占比最高。通过OAV分析发现β-芳樟醇、反-2-壬烯醛、香叶醇为5个茶样共同的关键香气组分(OAV>1)，2-甲基丁醛为变温发酵关键香气组分，且是恒温发酵与自然发酵的修饰性香气组分(0.1

表5 不同发酵方式保靖黄金茶1号夏季红茶氨基酸组分含量 单位：%(质量分数)

SAA-甜味氨基酸；UAA-鲜味氨基酸；BAA-苦味氨基酸图1 不同发酵方式保靖黄金茶1号夏季红茶不同滋味 氨基酸聚类热图Fig.1 Clustering heat map of different flavor amino acids of summer black tea of Baojing Huangjincha 1 by different fermentation

表7 不同发酵方式保靖黄金茶1号夏季红茶香气成分OAV分析Table 7 OAV analysis of aroma components of summer black tea of Baojing Huangjincha 1 by different fermentation

图3 不同发酵方式保靖黄金茶1号夏季红茶关键特征 香气成分聚类热图Fig.3 Clustering heat map of the key characteristic aroma components of summer black tea of Baojing Huangjincha 1 by different fermentation

3 结论与讨论

发酵是红茶加工的关键工序，变温发酵能有效提升茶叶品质，本研究通过比较5个发酵处理，发现变温发酵优于恒温发酵和自然发酵，以28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h 变温发酵制得茶样审评得分最高。已有研究表明，变温发酵前期40 ℃处理5 min后期18 ℃发酵至适度效果最佳[5]，本试验变温发酵40 ℃ 2 h+30 ℃ 1 h处理可能由于40 ℃处理时间较长影响整体品质，后续研究可缩小温度区间或缩短40 ℃保持时长筛选更优参数。方世辉等[4]研究发现28、22 ℃红茶品质较好，本研究采用28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h有效综合了恒温发酵与变温发酵的长处，总体有利于红茶品质形成。以25～30 ℃，环境湿度86%，3 h的自然发酵条件制得茶叶香气仍带青气且滋味带涩，其原因可能是受夏季环境湿度过低影响，发酵叶叶面水分蒸发较快，表层发酵叶因失水变得干硬，发酵进程减缓[17]。

红茶滋味因制造过程中多酚类物质强烈变化形成的呈味物质种类、含量及比例不同使茶汤呈现不同特征。以OAV方法进行分析发现，保靖黄金茶1号夏季原料制成红茶滋味物质关键成分为茶黄素、EC、EGC、ECG、EGCG、咖啡碱、γ-氨基丁酸、β-氨基异丁酸、色氨酸、茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸，赋予了茶叶收敛感、褶皱型收敛感、苦味、口腔干燥感、丝滑样的收敛感及鲜味，关键成分中无甜味呈味物质，这可能与《化合物香味阈值汇编》中所述茶叶滋味物质不全有关，有待进一步结合滋味物质甜味量化进行分析[18]。计量不同呈味物质总量与审评结果无完全一致趋势，可能受各滋味物质的协同及络合作用影响，已有研究表明，EGCG不仅赋予茶汤褶皱型收敛感及苦味，同时能增强茶汤中咖啡碱造成的苦味效果[14,19]。但OAV方法体系并无滋味物质之间的互作分析，这可能是我们无法通过OAV方法直接判定滋味形成的主要原因。

红茶香气以甜香为主，部分茶样带花果香。龚自明等[20]研究红茶香气品质发现红茶以芳樟醇为主,即呈现甜香，香叶醇占优势即呈现花香，富含芳樟醇和香叶醇，表现出甜香、花香等。变温发酵28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h制得茶叶香气为甜香带花香，β-芳樟醇具有百合花或玉兰花香，香叶醇具有玫瑰香，2-甲基丁醛有利于茶叶品质形成[21]，结合OAV分析可知，β-芳樟醇、反-2-壬烯醛、香叶醇是影响夏季保靖黄金茶1号红茶香气的重要贡献化合物，而2-甲基丁醛是区别于夏季保靖黄金茶1号变温发酵与其他发酵香气品质的重要贡献化合物。

本研究采用保靖黄金茶1号夏季鲜叶为原料，探索不同发酵方式对茶叶品质及香气的影响。通过感官品质、基础理化及香气成分初步发现变温发酵28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h有利于红茶品质的提升，结合OAV进行分析，发现茶黄素、EC、EGC、ECG、EGCG、咖啡碱、γ-氨基丁酸、β-氨基异丁酸、色氨酸、茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸为保靖黄金茶1号夏季原料制成红茶滋味物质关键成分，计量不同呈味物质总量与审评结果并无完全一致趋势，可能与各滋味物质的协同及络合作用有关[17]，有待进一步采取电子舌、味觉分析系统等方法参考OAV理论及已知数值，创建更适宜茶叶滋味的分析方法。香气分析变温发酵28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h制得茶叶带花香可能是与重要贡献化合物β-芳樟醇、香叶醇、反-2-壬烯醛、2-甲基丁醛赋予茶叶的香气特征有关。本试验采用感官审评、理化检测及OAV法对滋味及香气进行评价，具有丰富相关研究手段及对生产实践的指导意义，以夏季保靖黄金茶一号鲜叶为原料通过变温发酵提升红茶品质，对夏季红茶制作及变温发酵提供一定的理论依据与实践基础。