英红九号红茶富氧发酵试验研究

黄隆胜，刘庚强，胡光华，丘文杰

（1.广东省现代农业装备研究所，广东 广州 510630；2.农业农村部华南现代农业智能装备重点实验室，广东 广州 510630；3.广东弘科农业机械研究开发有限公司，广东 广州 510555）

0 引言

英红九号因滋味醇滑甜爽、鲜香持久的特点深受消费者欢迎，是广东省著名的茶叶品牌。茶叶的发酵环节是形成红茶色、香、味品质特征的关键工序，已有多位学者进行了研究[1-4]。对于通氧发酵，朱琳琳[5]研究表明，经无氧发酵工艺的红茶品质最差，在发酵过程中由于没有氧气的供给，茶黄素、茶红素等有色物质生成量偏少，造成茶汤颜色暗淡。潘科[6]、冯林[7]研究指出在红茶发酵过程中采取通氧处理，较传统发酵能明显加快发酵叶的叶色及香型的转变，缩短发酵进程，随着通氧时间的延长，发酵前期能够促进茶黄素、茶红素的转变，较传统发酵含量高，但未对通氧发酵作出定量的结论。

目前英红九号红茶加工生产线的发酵工艺是将揉捻后的茶叶放置于较大空间内并辅助加湿加温，控制精度较低。本文通过对不同温湿度、发酵时间及氧气浓度对发酵质量的影响研究，以期得出较佳的富氧发酵加工工艺，为红茶加工生产线发酵工艺精准调控提供参考。

1 试验装置及试验方法

发酵机为自主研发设备，相比市场的发酵设备，增加了加氧功能，设置的循环风机可以在短时间完成箱体内空气循环，使发酵箱内物料的发酵环境均匀一致。设备控制采用触摸屏作为人机交互界面，用于设置参数、储存发酵工艺、显示测量数据以及被控对象的动作状态。人机交互界面的配方功能可以储存20 种不同的工艺，每种工艺最多可包含25个分段工艺，每段可设置不同的温湿度、氧气含量和发酵时间等工艺参数。为观察发酵过程物料温度的变化，增加了发酵物料的中心温度采集步骤。

发酵前，在人机交互界面设定好红茶在不同阶段所需的温度、湿度、含氧量的数值并保存。然后在发酵室依次放入装好发酵叶的发酵筐，发酵叶的厚度约10 cm[8]，在其中一发酵筐的中心部位放入温度探头，以记录发酵过程中发酵叶内部的温度情况，然后关闭发酵门，启动相应的发酵工艺。发酵过程中，控制系统每分钟采集并记录1 次工艺参数，箱式发酵机结构示意图如图1 所示。

图1 箱式发酵机结构示意图

2 试验方案设计

试验以温度、湿度、氧气浓度和发酵时间为变量，其中温度、氧气浓度和发酵时间为3 水平，湿度为2 水平进行正交试验[9]，共取54 个试验样，因数水平如表1 所示。

表1 发酵试验因数水平表

制茶过程中萎凋、揉捻、烘干工艺一致，制成品茶叶由高级评茶师进行感官评审，分别从外形（25%）、汤色（10%）、香气（20%）、滋味（35%）、叶底（10%）5 个方面评审打分，各样品得分录入茶叶评审记录表。

3 试验结果与分析

根据茶叶评审记录表，按湿度不同分别统计，如表2 和表3 所示。

表2 90%湿度条件下的发酵样品得分

表3 95%湿度条件下的发酵样品得分

3.1 试验结果直观分析

3.1.1 发酵时间对品质的影响

由表2 和表3 可知，当发酵温度在26℃时，发酵时间为6 h 的样品只有含氧浓度为21%的评审得分高于5 h 与7 h 样品的评审得分(与实际生产的加工参数较为接近)，其余样品的评审得分普遍随发酵时间增加而下降，说明在发酵环境富氧的情况下，随着发酵时间的增加，茶叶品质有呈下降的趋势。

3.1.2 富氧发酵对品质的影响

红茶发酵需要消耗大量的氧气，若供氧不足，多酚类物质的正常氧化、芳香物质的形成以及其他必要的物质转化都会受到影响[10]。由评审结果可知，在发酵温度较低情况下，富氧环境可以强化发酵过程，有助于茶黄素和茶红素的形成，使得茶叶具有较好的品质，而当发酵温度和氧气浓度都高时，随着时间增加，发酵品质呈下降趋势，这是由于高温和富氧都强化了发酵，方案中的5h 是否已超过最佳发酵时间，还有待通过后续减少发酵时间的试验来验证。

3.1.3 发酵湿度对品质的影响

水是茶叶发酵过程中不可缺少的介质，多酚类酶促氧化、香气形成等化学反应都需要水，发酵环境也需保持足够高的相对湿度才能取得良好的效果。相关文献表明[3]，为防止发酵叶脱水引起酶蛋白胶体的凝固变性，影响酶的活化，发酵环境的相对湿度要达到90%以上。试验采用了90%和95%不同湿度条件进行对比，90%湿度环境下最高的样品得分出现在34 ℃,氧气浓度21%时，而95%湿度环境下最高的样品得分出现在30 ℃,氧气浓度22%时，这有可能是发酵参数的交互作用存在最优的参数，原因是95%湿度下，发酵温度34 ℃时，发酵反应强烈，交互作用可能越过了最佳的发酵强度点，使得效果不如90%湿度时发酵的样品得分。

3.1.4 发酵温度对品质的影响

温度是影响发酵质量的重要因素，发酵过程中，多酚类化合物氧化放热，使叶温提高，钝化酶的活性随着氧化反应减弱，叶温又下降，总体呈现由低到高再到低的变化规律，多酚氧化酶活化最适温度在30～45℃。温度过低，酶的活性弱，达不到内含成分转化的要求，同时转化进展缓慢，耗时长，内含物不丰富，香低、味淡、色暗。温度过高，会加速酶蛋白与多酚类氧化产物结合形成不溶性复合物，而且多酚类氧化过于激烈，造成茶红素迅速增加，并进一步氧化聚合成暗褐色的茶褐素，降低了茶叶的发酵品质。文献[4]建议发酵叶的温度应保持在30 ℃左右最适宜，环境温度则在24～25℃为宜。本试验研究表明，英红九号红茶的发酵，在含氧21%的情况下，无论90%还是95%的相对湿度，18 个样品得分最高均出现在34℃的发酵温度，可能与该品种为大叶种，内含物丰富有关，实测发酵时间在2 h 左右时,发酵叶的内部温度达最高37.7 ℃,处于多酚氧化酶活化最适宜范围内,之后内部温度开始下降,与发酵的环境温度差值逐渐变小。

3.2 试验综合评分结果分析

3.2.1 90%湿度条件下的结果分析

由表4 可以看出，在90%发酵湿度的环境下,各因素对发酵品质的影响大小依次为氧气浓度、发酵时间、发酵温度。得出红茶发酵的较好工艺为：A3B1C1，即发酵温度为34 ℃、发酵时间为5 h、氧气浓度为21%。

表4 90%湿度条件下综合评分结果表

3.2.2 95%湿度条件下的结果分析

由表5 可以看出：在95%发酵湿度的环境下，其余各因素对发酵品质的影响大小依次为发酵时间、氧气浓度、发酵温度。得出红茶发酵的较好工艺为：A2B1C2，即发酵温度为30 ℃、发酵时间为5 h、氧气浓度为22%。

表5 95%湿度条件下综合评分结果表

续表

4 结语

1）研制的箱式发酵机，可以实现对发酵温度、湿度、含氧量的准确控制，实时采集物料温度等各加工参数，可以实现对发酵过程的精准控制。

2）对于箱式发酵机，富氧发酵可以避免发酵过程出现厌氧发酵的情况，所有的发酵样品均未出现品质低劣现象。

3）试验研究表明，90%湿度环境下，氧气浓度是影响茶叶发酵品质最重要的影响因子，发酵温度为34 ℃、发酵时间为5 h、氧气浓度为21%时，茶叶发酵具有良好的品质；95%湿度环境下，发酵时间是影响茶叶发酵品质最重要的影响因子，发酵温度为30 ℃、发酵时间为5 h、氧气浓度为22%时，茶叶发酵具有良好的品质。保证发酵过程中充足的氧气含量，可以增加发酵强度，有利于提高英红九号的发酵品质。