我國工夫紅茶發(fā)酵適度時間監(jiān)控的研究進展

林國軒 劉玉芳 郭春雨

（廣西桂林茶葉科學(xué)研究所，廣西 桂林 541004）

我國工夫紅茶發(fā)酵適度時間監(jiān)控的研究進展

林國軒 劉玉芳 郭春雨

（廣西桂林茶葉科學(xué)研究所，廣西 桂林 541004）

文章針對我國工夫紅茶發(fā)酵適度時間的控制做了總結(jié)和分析，著重闡述了科學(xué)工作者經(jīng)過努力創(chuàng)新發(fā)明的儀器檢測法，同時提出了今后工夫紅茶發(fā)酵適度時間控制研究的發(fā)展方向。

工夫紅茶；發(fā)酵適度時間；研究進展

前言

工夫紅茶是我國特有的茶類，中國有20個省市產(chǎn)茶，其中有14個先后生產(chǎn)工夫紅茶[1]，特別是在2005年以后，工夫紅茶在“閩紅”、“祁紅”等的帶動下，產(chǎn)量不斷增加，品質(zhì)好、有品牌效應(yīng)的工夫紅茶售價節(jié)節(jié)攀升，成為茶葉市場上最具競爭力的茶產(chǎn)品之一。目前我國工夫紅茶加工工藝是：鮮葉→萎凋→揉捻→發(fā)酵→干燥，其中，發(fā)酵是形成工夫紅茶品質(zhì)的關(guān)鍵工序，發(fā)酵不足會導(dǎo)致產(chǎn)品有青氣、滋味苦澀、湯色不紅；而發(fā)酵過度則產(chǎn)品香氣低熟不爽、滋味淡薄、湯色紅暗，最終都影響產(chǎn)品質(zhì)量下降，只有發(fā)酵適度才會獲得好的產(chǎn)品。因此，準確掌握發(fā)酵程度是制造優(yōu)質(zhì)工夫紅茶的重要環(huán)節(jié)[2]?，F(xiàn)行的控制方法是用人的感官進行定性判斷，存在極強的模糊性與不確定性。為了克服這一局限性，科學(xué)工作者進行了長期不懈的努力，取得了一定的進展。本文就研究的過程與結(jié)果進行分析與總結(jié)，旨在協(xié)助尋找解決這一共性的關(guān)鍵問題的方法，達到提高、穩(wěn)定工夫紅茶的品質(zhì)，提高企業(yè)經(jīng)濟效益的目的。

1 工夫紅茶發(fā)酵的主要機理和作用

發(fā)酵是紅茶制作的獨特階段，經(jīng)過發(fā)酵，葉色由綠變紅，形成紅茶紅葉紅湯的品質(zhì)特點。其機理是茶葉鮮葉在揉捻作用下，組織細胞膜結(jié)構(gòu)受到破壞，透性增大，使多酚類物質(zhì)與氧化酶充分接觸，在酶促作用下產(chǎn)生氧化聚合作用，其它化學(xué)成分亦相應(yīng)發(fā)生一系列的復(fù)雜變化，使綠色的茶葉產(chǎn)生紅變，形成紅茶的色香味品質(zhì)。長期以來，人們對工夫紅茶的發(fā)酵機理作了大量的研究，以便更好的進行管控，現(xiàn)簡要概括如下：

1.1 多酚類化合物變化

研究表明[3]，紅茶發(fā)酵的實質(zhì)是在酶促作用下以茶樹芽葉中內(nèi)含的多酚類化合物氧化為主體的一系列化學(xué)變化，它以兒茶酚類的變化為主題，并帶動其他物質(zhì)的變化，對紅茶品質(zhì)起著決定性的作用。在發(fā)酵中，茶多酚最終被氧化成茶黃素和茶紅素類，茶黃素轉(zhuǎn)化為茶紅素，茶紅素又轉(zhuǎn)化為茶褐素的物質(zhì)。在發(fā)酵初期，茶黃素增加很快，并不斷轉(zhuǎn)化為茶紅素，隨著發(fā)酵的進展，茶黃素不斷形成，但增加不顯著，當茶黃素含量達高峰后，茶黃素含量會降低，而茶紅素的量卻增加，此時，應(yīng)為發(fā)酵的最佳時間，發(fā)酵再繼續(xù)進行，茶褐素的含量增加，品質(zhì)下降。

1.2 氨基酸、葉綠素兩種化合物變化

在工夫紅茶的發(fā)酵過程中氨基酸減少幅度較大[4]并通過“脫氨”和“脫羧”作用，形成苯乙醇、苯乙醛等芳香物質(zhì)。

在紅茶加工的揉捻過程中，其芽葉細胞因揉捻破損后，與多酚類物質(zhì)同處混合體的葉綠素，也受到強烈的氧化還原作用影響，發(fā)生脫鎂反應(yīng)。另外，鄰醌化合物也能破壞葉綠素，并最終導(dǎo)致發(fā)酵時葉綠素含量減少。

1.3 芳香物質(zhì)變化

紅茶香氣特征在發(fā)酵中形成，尤其是具有濃烈花香和果實香味的苯甲醇、苯乙醇、沉香醇氧化物、順一2一戊烯醇，茉莉酮等芳香物質(zhì)，都增加1.6-3.7倍以上[4]。這些芳香物質(zhì)的大量形成，主要是多酚類化合物在發(fā)酵時進行了激烈的氧化—還原作用，并引起一系列“次生”和“伴隨反應(yīng)”，從而促使構(gòu)成紅茶香氣的主體芳香物質(zhì)大量地增多。所以在紅茶加工中，發(fā)酵工序是形成紅茶特有香氣的最重要工序，如何控制和促進紅茶香氣在發(fā)酵過程中大量形成和轉(zhuǎn)化，是提高紅茶品質(zhì)的關(guān)鍵技術(shù)。

2 控制工夫紅茶發(fā)酵適度的研究進展及分析

2.1 發(fā)酵葉感官判斷法

目前，在我國的教科書上對工夫紅茶發(fā)酵作了這樣的描述：準確掌握發(fā)酵程度是制造優(yōu)質(zhì)工夫紅茶的重要環(huán)節(jié)，隨發(fā)酵葉內(nèi)部的化學(xué)變化，外部表征也有規(guī)律的變化，葉色由青綠、黃綠、黃、黃紅、紅黃、紅、紫紅到暗紅色。香氣則由青氣、清香、花香、果香、熟果香以后逐漸低淡[]。在生產(chǎn)實踐中，大部分加工人員以“發(fā)酵”的香氣和葉色的變化為依據(jù)加以判斷；還有一些生產(chǎn)企業(yè)人員直接采用開湯法，即取少量發(fā)酵葉進行沖泡，瀝出茶湯后聞其香氣、品其滋味，當聞到香氣愉悅、滋味不苦澀時及時終止發(fā)酵。這一方法的優(yōu)勢在于簡單、快速，成本低；不足之處是存在著極強的模糊性與不確定性，不具有可操作性，判斷常常會受到人的視覺、嗅覺、味覺等差異性影響，不能實施標準化操作，其后果會造成產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定。

2.2 電化學(xué)傳感技術(shù)法和成分傳感法

西南農(nóng)業(yè)大學(xué)肖純、陳宗道[5]研究了電化學(xué)傳感技術(shù)法和成分傳感法，其原理為：發(fā)酵過程中，一方面多酚類氧化，分子荷電量增加，電離度上升，果膠和蛋白質(zhì)等高分子物質(zhì)水解， 酵醛進一步氧化形成酸， 茶坯膠體變性，束縛水減少，自由水增加，電解質(zhì)電離加強，離子活度增加，隨著發(fā)酵的進行發(fā)酵葉電導(dǎo)率上升。另一方面，氧化后的多酚類物質(zhì)進一步與氨基酸等縮合，形成茶紅素、茶褐素、醛、酸與醇結(jié)合形成酯等一系列降低電導(dǎo)率的化學(xué)反應(yīng)也在進行。所以，在不同的發(fā)酵階段，發(fā)酵葉以不同的化學(xué)反應(yīng)為主，電導(dǎo)率也就綜合反映了發(fā)酵的進程。該方法為用物理和化學(xué)方法判斷發(fā)酵的進程起到拋磚引玉的作用，但其所述的兩個方面本身是矛盾的, 一方面電導(dǎo)率上升，另一方面電導(dǎo)率又降低，發(fā)酵葉的綜合電導(dǎo)率實際上難以找到上升或下降的規(guī)律性；更重要的是：該方法沒有提到發(fā)酵葉的溫度，因為溫度對電導(dǎo)率的影響很大。綜合起來，至少有三個方面影響到發(fā)酵葉的綜合電導(dǎo)率，要想單獨剔除任何一個因素都是有困難的，也就是說用電導(dǎo)率來判斷發(fā)酵進程很有局限性。

2.3 檢測發(fā)酵葉葉溫法

郭雅玲[6]用測量發(fā)酵葉溫作為判斷發(fā)酵程度的輔助手段是簡單易行的。操作時在一般發(fā)酵葉中插入溫度計，當葉溫達到最高峰并開始平穩(wěn)時為發(fā)酵適度。此方法在操作過程中必須把發(fā)酵室溫度嚴格控制在比較理想的范圍內(nèi)，以保持適當葉溫，使發(fā)酵順利進行。

2.4 電子鼻技術(shù)

電子鼻又稱氣味掃描儀，是20世紀90年代發(fā)展起來的一種快速檢測食品香氣的新型儀器。電子鼻的工作原理是模擬人的嗅覺對被測氣體進行感知、分析和識別。Nabarun

Bhattacharyya[7]，根據(jù)茶葉隨發(fā)酵程度的不同而產(chǎn)生不同氣味的原理，將電子鼻技術(shù)應(yīng)用于發(fā)酵過程的監(jiān)測，采用二范數(shù)法和馬氏距離法進行數(shù)據(jù)處理，其結(jié)果與色度檢驗和專家審評的結(jié)果一致。

2.5 發(fā)酵葉水溶液分光光度檢測法

廣西桂林茶葉科學(xué)研究所劉玉芳[8]等人經(jīng)研究，發(fā)明了“一種確定工夫紅茶發(fā)酵適度的新方法”，該方法的原理是從紅茶品質(zhì)的好壞與其所含茶黃素的含量成正相關(guān)為切入點，利用現(xiàn)有的研究成果：即紅茶發(fā)酵時，茶黃素含量有從小→大→小的變化規(guī)律以及茶黃素水溶液在460nm處有最大吸收峰之特性，用分光光度計定時檢測發(fā)酵葉茶湯的吸光度值，通過測定吸光度值的變化情況，間接了解其中茶黃素的積累量變化，當檢測到發(fā)酵葉茶湯中吸光度值從小→大→小變化時，即為茶黃素積累量達到最大值，此時，及時終止發(fā)酵，所得的產(chǎn)品品質(zhì)最好；此方法與現(xiàn)有的感官判斷比較其優(yōu)勢在于，其一：所實施的技術(shù)抓住了在生產(chǎn)過程中，對形成產(chǎn)品品質(zhì)重要內(nèi)含物——茶黃素進行定量控制，這就抓住了事物的本質(zhì)；其二：解決了目前測定茶黃素含量時間長、操作復(fù)雜，不能作為在生產(chǎn)上進行有效監(jiān)測的難題，創(chuàng)造性的發(fā)明了通過檢測發(fā)酵葉茶湯吸光度值的方法，來間接掌握茶黃素積累量變化，結(jié)果表明：該方法準確、及時，可以在10多分鐘內(nèi)檢測出工夫紅茶發(fā)酵葉茶湯吸光度值，當檢測到茶湯的吸光度值最大值時，相當于茶黃素積累量達到最高峰，此時即為發(fā)酵的適度時間，該方法可定量檢測、控制，有利于在生產(chǎn)中實施標準化操作；該技術(shù)的研發(fā)，獲得了國家發(fā)明專利授權(quán)，專利號ZL200810073664.5；研究人員用該方法對不同的品種、同一品種、不同原料嫩度、不同季節(jié)、不同地域的原料進行了大量的試驗，結(jié)果重現(xiàn)性好，目前正準備熟化此項技術(shù)，為在今后的生產(chǎn)上應(yīng)用做好鋪墊。

3 控制工夫紅茶發(fā)酵適度時間的研究方向與展望

在生產(chǎn)中，對關(guān)鍵工序、關(guān)鍵的參數(shù)實施控制，并且要求這些管理要準確及時，以達到穩(wěn)定提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的，是實施全面質(zhì)量管理的精髓所在。

在以上綜述的判斷方法中，有的簡單易行，如感官判斷法，但它不具可操作性，容易造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；有的準確及時，可以實施標準化操作，如分光光度計檢測法，它用了科學(xué)計量上的品質(zhì)指標參與質(zhì)量的形成，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，但需要有掌握一定技能的人員跟蹤操作，人工成本會略有升高；隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能化的控制普及各個行業(yè)，在提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加經(jīng)濟效益的同時，也給人員的操作控制帶來了極大方便。因此茶葉加工引入智能化的控制是今后發(fā)展的方向。

目前發(fā)酵適度時間判斷方法多樣，技術(shù)水平參差不齊，最終導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定，急需研制出一個可程序化、規(guī)范化、機械化操作的判斷方法標準。本課題組正在致力于此項工作的開展。

紅茶生產(chǎn)過程中，發(fā)酵工序采用電腦監(jiān)控、到點自動報警，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，減小經(jīng)驗性、模糊性和減少人力，從而為建立一條優(yōu)質(zhì)、高效的紅茶自動化生產(chǎn)線打下堅實的基礎(chǔ)。

[1] 陳棟,卓敏.半個世紀以來紅茶生產(chǎn)和貿(mào)易的演變與發(fā)展策略思考[J].中國茶葉,2009,31(1):1-5.

[2] 陳椽, 陳以義,胡建程.制茶學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2008,9:321.

[3]宛曉春.茶葉生物化學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社出版,2003:192.

[4] 趙和濤.紅茶發(fā)酵化學(xué)作用及電傳感技術(shù)應(yīng)用[J].熱帶作物科技,1995,3:15-18.

[5]肖純,陳宗道.紅茶發(fā)酵程度的傳感技術(shù)研究[J].荼業(yè)通報,1989,2:40-43.

[6]郭雅玲.武夷紅茶發(fā)酵技術(shù)要領(lǐng)[J].福建茶葉, 2010,3:48-49.

[7] Nabarun Bhattacharyya, Sohan Seth, Bipan Tudu, et a1.Monitoring of black tea fermentation process using electronic nose[J].Journal of Food Engineering,2007,80:1146-1156.3.

[8] 劉玉芳.工夫紅茶發(fā)酵適度檢測方法的研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2011,37(04):345-349.

Progress of proper time monitoring on chinese congou tea ferment

The article summarized and analyzed the moderate time control of congou tea, instrumental determination methods which scientific workers invented were expounds, and the development research direction of fermentation moderate time control of congou tea was proposed.

Congou tea; Ferment moderate time; Progress

TS272

A

1008-1151(2012)06-0125-02

2012-05-17

桂林市科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計劃項目（20090108-5）；該研究方法已經(jīng)申報國家發(fā)明專利，并獲得國家發(fā)明專利授權(quán)

林國軒（1981－），男，廣西貴港人，廣西桂林茶葉科學(xué)研究所助理農(nóng)藝師，從事茶葉的品種選育與茶葉加工工藝研究等。