渥堆發(fā)酵過程中木糖添加量對普洱茶品質的影響

高 力，劉通訊*

（華南理工大學輕工與食品學院，廣東 廣州 510640）

渥堆發(fā)酵過程中木糖添加量對普洱茶品質的影響

高 力，劉通訊*

（華南理工大學輕工與食品學院，廣東 廣州 510640）

以實驗室環(huán)境模擬普洱茶發(fā)酵過程，研究木糖添加量（0.2%～0.8%）對普洱茶渥堆發(fā)酵過程中微生物、多酚氧化酶酶活、理化性質和感官品質的影響。結果表明：與空白組相比，添加0.8%、0.6%木糖的渥堆平均溫度相對較高；發(fā)酵前期的霉菌總數和多酚氧化酶活最大值與木糖添加量正相關；茶多酚、兒茶素指標變化速度加快，且與木糖添加量正相關；而木糖添加量對茶黃素變化呈顯著負相關，相關系數為－0.492。與空白組24 d發(fā)酵周期相比，添加0.8%木糖組的發(fā)酵時間可以縮短到18～19 d，0.6%木糖組可以縮短到19～21 d，0.4%可縮短到21～23 d。添加木糖各組茶湯滋味比空白組更甘甜，香氣更濃郁，優(yōu)于空白組。

普洱茶；木糖；渥堆發(fā)酵

普洱茶是以云南特色大葉茶種制作的特殊茶類。其分為生茶、熟茶。普洱生茶是未經過發(fā)酵生產的曬青毛茶，而普洱熟茶是由普洱生茶經微生物作用后發(fā)酵過程獲得，其色澤烏潤或褐紅，滋味醇厚回甘，并具有獨特的陳香[1-2]。近年來普洱茶以其顯著的降脂減肥、抗脂質過氧化、抗衰老、防癌等生理功能[3]，受到越來越多消費者的認同和喜愛。然而傳統(tǒng)的普洱茶（熟茶）加工工藝存在發(fā)酵周期長（50～60 d），品質不穩(wěn)定（不同產地、不同季節(jié)有異）、茶葉損耗大（損耗率20%～30%）等諸多缺點[4]，已經不能滿足消費者對高品質普洱茶的需求。近年來雖有通過接種外源微生物[5-6]，添加外源酶[7-8]改善微生物品質的研究，但是其操作復雜，成本較高。因此，本實驗在實驗室模擬渥堆發(fā)酵的條件下，通過添加外源物質，為普洱發(fā)酵過程中的優(yōu)勢菌種（霉菌、酵母）提供額外的外源碳源，改善微生物的生長環(huán)境，旨在縮短發(fā)酵周期，提高茶葉品質，為開發(fā)高品質普洱茶提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

渥堆原料：2012年，云南騰沖大葉六級曬青毛茶。

木糖（純度＞99%） 上海博奧生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

電子分析天平 上海精科電子有限公司；UV752N紫外-可見分光光度計 上海儀電分析儀器有限公司；富華420型三用水箱 金壇市富華儀器有限公司；型恒溫恒濕培養(yǎng)箱 廣東省醫(yī)療器械廠；手提式壓力蒸汽滅菌鍋 江陰濱江醫(yī)療設備有限公司；電熱DHG90A恒溫鼓風干燥箱 上海索普儀器有限公司；GL-21M高速冷凍離心機 長沙湘儀離心機儀器有限公司。

1.3 實驗設計

取4 kg曬青毛茶，加水增濕使其水分含量為45%[9]，在實驗室環(huán)境下在50 cm×37 cm×31 cm塑料箱中加濕自然渥堆發(fā)酵。實驗時間為2012年10—12月，室內溫度在18～27 ℃。木糖溶解到加濕水中后加入毛茶中。比較添加占毛茶質量0.2%～0.8%的木糖對普洱茶的品質和發(fā)酵周期的影響。

取樣：從加水渥堆開始，每6 d翻堆一次，每次翻堆前取堆表、堆芯處采取五點法取樣[10]，每次70 g，充分混勻后用于測定。分別用F0、F1、F2、F3、F4表示毛茶、一翻、二翻、三翻、四翻樣。

1.4 茶樣分析

1.4.1 渥堆溫度測定

用100 ℃的酒精溫度計記錄每天中午12時的堆芯溫度。

1.4.2 茶樣理化、微生物、酶活檢測方法

水分：采用GB/T8304—2002《茶 水分測定》；兒茶素總量：采用香莢蘭素比色法；茶多酚：采用GB8313—1987《茶 茶多酚測定》；茶色素：采用紫外分光光度法；霉菌總數：采用GB4789.15—2010《食品微生物學檢驗 霉菌和酵母計數》；多酚氧化酶：采用鄰苯二酚比色法[11]。

1.4.3 感官評價[12]

采用百分制評分，以市面上一級普洱茶作為對照樣（100分），從色澤、湯色、香氣、滋味、葉底五方面評分，各部分分別占15、20、20、35、10分，由專業(yè)評茶師進行密碼感官審評打分，并根據品質特性給予相應的評語，評茶術語參照云南地方標準 DB53/T103—2006《普洱茶》。

1.5 數據分析

用Microsoft Excel 2010處理數據和做圖。用SPSS17.0進行方差分析（實驗數據取表層和芯層的平均值分析）。

2 結果與分析

2.1 木糖添加量對普洱茶渥堆發(fā)酵堆溫變化的影響

發(fā)酵過程中，溫度對普洱茶的風味及品質影響十分重要，一方面溫度變化影響發(fā)酵過程中微生物的生長活性，胞外酶的分泌，進而影響茶葉品質[13-14]。另一方面，通過監(jiān)測溫度變化可以判別發(fā)酵終點，控制發(fā)酵周期。由圖1可知，從加水渥堆開始，堆溫逐漸升高，到二翻前，各個樣的溫度都在30～50 ℃間，除添加了0.2%木糖組的渥堆堆溫與空白組差別不大，其他質量分數的平均堆溫明顯高于空白組，且堆溫隨木糖添加量的增加而升高。說明外源木糖給渥堆過程的微生物提供了充足的營養(yǎng)，使得微生物大量繁殖代謝產生熱量。二翻過后，堆溫逐漸降低，到三翻結束，堆溫趨于室溫，微生物作用的發(fā)酵過程也逐漸緩慢。

圖1 不同木糖添加量下普洱渥堆發(fā)酵堆溫的變化Fig.1 Changes in pile temperature during fermentation of Pu-erh tea with different levels of xylose addition

2.2 木糖添加量對渥堆發(fā)酵過程霉菌變化的影響

表1 不同木糖添加量下渥堆發(fā)酵過程中霉菌變化Table 1 Changes in mould count in Pu-erh tea during fermentation with different levels of xylose additionCFU/g

表1 不同木糖添加量下渥堆發(fā)酵過程中霉菌變化Table 1 Changes in mould count in Pu-erh tea during fermentation with different levels of xylose additionCFU/g

注：同列小寫字母不同表示差異顯著（P＜0.05）。

茶樣 F0 F1 F2 F3 F4空白組 （1.4±0.1）×102b（7.5±0.6）×108a（3.3±0.6）×107a（3.9±0.5）×106a（8.8±0.7）×105a0.2%木糖組 （1.4±0.1）×102b（1.1±0.4）×109a（8.4±0.3）×107b（2.3±0.6）×107b（1.5±0.4）×106b0.4%木糖組 （1.4±0.1）×102b（2.3±0.2）×109a（1.4±0.2）×108b（3.3±0.3）×106b（4.6±0.4）×106b0.6%木糖組 （1.4±0.1）×102b（3.1±0.6）×109a（2.0±0.2）×108b（3.8±0.5）×106b（3.5±0.2）×106b0.8%木糖組 （1.4±0.1）×102b（3.8±0.3）×109a（4.7±0. 5）×108b（4.0±0.3）×105b（3.0±0.3）×105b

霉菌是普洱品質形成的優(yōu)勢微生物，對普洱茶品質風味形成起著很大的作用[15-17]。故檢測渥堆過程中霉菌的含量有利于探索普洱品質的形成機理。由表1可知，原料加濕后，霉菌迅速繁殖，一翻時達到最大值，木糖添加量越高霉菌繁殖越旺盛，添加0.8%木糖組的霉菌最多，有3.8×109CFU/g，空白組霉菌最少，為7.5×108CFU/g。二翻到三翻霉菌下降迅速，其中添加0.8%木糖組的霉菌數量下降最為迅速，可能是前期發(fā)酵速率較快，使其迅速達到發(fā)酵終點。霉菌的變化與堆溫的變化趨勢保持一致，說明微生物的繁殖活性影響堆溫。

2.3 木糖添加量對渥堆發(fā)酵過程多酚氧化酶變化的影響

多酚氧化酶是一類作用于茶葉中多酚類物質的氧化酶。由圖2可知，原料的多酚氧化酶活非常低，只有0.026 U/（g·min），一翻時，添加0.8%木糖樣的酶活迅速達到最大值，為1.42 U/（g·min）?？瞻捉M、0.2%、0.4%、0.6%木糖組酶活均在二翻時達到最大，分別為0.450、0.567、0.672、0.735 U/（g·min）。說明多酚氧化酶是一種由微生物分泌的外源酶。三翻后酶活迅速下降，四翻時，所有樣酶活均低于0.1 U/（g·min）。添加木糖組的最大酶活均高于空白組的最大酶活力，且添加木糖添加量越高，最大酶活力越高。這表明酶活與發(fā)酵過程中微生物的消長有關，也與微生物的繁殖多少有關。

圖2 不同木糖添加量下渥堆發(fā)酵過程表層樣多酚氧化酶活力Fig.2 Changes in pholyphenol oxidase activity in the top layer of Puerh tea during fermentation with different levels of xylose addition

2.4 木糖添加量對渥堆發(fā)酵茶多酚和兒茶素變化的影響

圖3 不同木糖添加量下渥堆發(fā)酵過程茶多酚含量變化Fig.3 Changes in polyphenol contents in Pu-erh tea during fermentation with different levels of xylose addition

茶多酚是形成普洱茶品質的重要活性物質，在茶湯中呈苦澀味，有較強的刺激性，與普洱茶品質相關系數為0.875[18]。測定普洱茶中茶多酚的變化對研究普洱品質形成具有重要作用。由圖3可知，茶多酚隨發(fā)酵時間的增加而逐漸減少，一翻二翻下降迅速，從原料到四翻結束，空白樣和0.2%、0.4%、0.6%、0.8%木糖組茶多酚減少量分別為68.7%、68.2%、73.4%、77.6%、91.4%。表明添加木糖能加快普洱的渥堆發(fā)酵進程，使得普洱中茶多酚減速加快，且茶多酚的減少量與木糖添加量呈正相關。

圖4 不同木糖添加量下渥堆發(fā)酵過程兒茶素含量變化Fig.4 Changes in catechin content in Pu-erh tea during fermentation with different levels of xylose addition

兒茶素是普洱茶中的主要多酚物質，由圖4可知，空白組、0.2%、0.4%、0.6%木糖組的表層樣的總兒茶素含量在一翻時高于原料樣?？赡茉显诩訚裉硖呛螅枞~中的糖類經過一系列酶作用形成了部分兒茶素。一翻后所有樣兒茶素含量均隨著翻堆次數增加而逐漸降低，與茶多酚的變化趨勢保持一致。其中添加0.8%木糖組在二翻時兒茶素含量下降到了原料樣的16.5%，說明前期發(fā)酵速率很快。四翻時空白組、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%木糖組兒茶素所剩量分別為原料的84.7%、89.7%、94.3%、94.2%、97.1%。再次表明木糖加快了普洱發(fā)酵速率，使得兒茶素含量加快降低，且與添加木糖添加量正相關。

2.5 木糖添加量對渥堆發(fā)酵過程茶色素變化的影響

圖5 不同木糖添加量下渥堆發(fā)酵過程茶黃素含量變化Fig.5 Changes in theaflavin content in Pu-erh tea during fermentation with different levels of xylose addition

茶黃素、茶紅素、茶褐素是普洱茶主要色素物質，茶黃素、茶紅素和茶褐素分別是茶湯亮色、紅色、褐色的主要成分[19]，所以，茶色素是評價普洱茶湯色澤的重要物質。由圖5可知，空白組，添加0.2%、0.4%、0.6%木糖組的茶黃素從原料到一翻先增大，一翻后逐漸降低，添加0.8%木糖組下降最明顯下降了。茶紅素從原料的1.45%逐漸下降，由于其是茶黃素氧化的中間產物，在發(fā)酵中后期，茶紅素不生成。

圖6 不同木糖添加量下渥堆發(fā)酵過程茶褐素含量變化Fig.6 Changes in theabrownin content in Pu-erh tea during fermentation with different levels of xylose addition

由圖6可知，空白樣、添加0.2%木糖樣的茶褐素隨著翻堆次數的增加而增加，而0.4%木糖組、0.6%木糖組、0.8%木糖組的茶褐素在三翻時達到最大，到四翻時有下降，0.8%木糖組下降最多，0.6%木糖組下降次之，0.4%木糖組下降較少。說明添加了木糖后，加快發(fā)酵速率，添加較高質量分數的木糖使得茶湯能在三翻時就形成褐紅明亮、滋味濃醇甘爽的品質，而繼續(xù)發(fā)酵使得茶褐素進一步氧化減少，導致茶湯色澤又向透亮方向轉變。所以由茶褐素的改變可以看出，對于添加有高質量分數外源碳源的樣品在三翻即18 d后陸續(xù)終止其發(fā)酵進程。

2.6 相關性分析

對添加木糖后的普洱渥堆發(fā)酵過程相應指標的關系，有助于進一步探索其化學成分變化機理。因此，對各項指標和木糖添加量之間進行相關性和顯著性分析，結果見表2。霉菌和多酚氧化酶、茶多酚和兒茶素兩組之間呈極顯著正相關（P＜0.01），相關系數分別為0.547、0.845，說明多酚氧化酶活與霉菌變化一致，受霉菌繁殖狀況的影響。茶黃素、茶紅素與兒茶素呈極顯著正相關，相關系數分別為0.636、0.807，茶褐素與茶多酚兒茶素極顯著負相關，相關系數分別為－0.721、－0.801，這也與田洋等[20]的研究結果一致。木糖添加量與茶黃素變化呈顯著負相關（P＜0.05），與茶多酚、兒茶素、茶紅素、茶褐素呈負相關，說明添加木糖添加量越高，茶多酚、兒茶素、茶紅素、茶褐素下降越快，而木糖添加量與多酚氧化酶和霉菌呈正相關，說明添加木糖添加量越高，霉菌和多酚氧化酶活有相應的提高。多酚氧化酶與茶多酚、茶黃素、茶紅素、茶褐素都呈現負相關性，說明多酚氧化酶作為一種氧化酶類，促進這些酚類物質的氧化。在有較高多酚氧化酶活性的發(fā)酵樣中這些多酚類物質被氧化的更迅速，明顯提高發(fā)酵速度，縮短發(fā)酵周期。

表2 各項指標相關系數和顯著性分析Table 2 Correlation coefficients of microbial and biochemical indexes and significant test results

2.7 感官評定和最佳發(fā)酵周期探討

由表3可知，各樣品在發(fā)酵24 d后，除0.8%木糖組，其他各組在湯色、香氣、滋味上都略優(yōu)于空白組。添加0.8%木糖組，茶湯色澤又向淺黃透亮發(fā)展，且葉底也發(fā)硬，表明茶葉發(fā)酵過頭，品質變差。添加0.4%木糖組和0.2%木糖組發(fā)酵24 d后顏色最佳，0.4%木糖組澄清度要優(yōu)于0.2%木糖組，0.2%木糖組要略優(yōu)于空白組，添加木糖的各組茶湯與空白組相比有微弱的甜味，使得普洱茶濃醇有回甘，口感更佳。由于綜合評分為0.4%木糖組最佳，其次是0.2%木糖組和0.6%木糖組，0.8%木糖組因發(fā)酵過頭，感官品質最差。正因為普洱的品質的形成與微生物的繁殖相關，添加木糖為微生物帶來的良好生長環(huán)境也優(yōu)化了普洱品質的形成，口感更佳。

表3 不同木糖添加量下茶樣感官評定分析Table 3 Sensory assessment of Pu-erh tea fermented with different levels of xylose addition

通過對各不同樣品堆溫、理化指標、感官品質的檢測，在本研究設定的發(fā)酵環(huán)境下，0.8%木糖組的最佳發(fā)酵周期為18～19 d，0.6%木糖組的最佳發(fā)酵周期為20～21 d，0.4%木糖組的最佳發(fā)酵周期為22～23 d，0.2%木糖組和空白組的最佳發(fā)酵時間為24～26 d。超過這個時間容易導致普洱發(fā)酵過頭，品質下降。另外，木糖作為一種成本較低、易獲取的外源碳源物質對改善普洱品質效是可行性的。

3 結 論

木糖作為低成本、易獲取的外源碳源添加到普洱原料中為發(fā)酵過程中的微生物提供了額外營養(yǎng)物質，使得渥堆溫度高于空白組，其中添加0.8%、0.6%木糖組的平均溫度明顯高于空白組。良好的渥堆溫度為微生物的生長提供更合適的環(huán)境，微生物繁殖更加旺盛，霉菌數量、多酚氧化酶酶活與添加的木糖添加量整體成正相關，且霉菌數和多酚氧化酶間存在極顯著相關性（P＜0.01），相關系數為0.547。

添加木糖后，渥堆發(fā)酵速度提高，茶多酚、兒茶素、茶葉褐素指標變化速度加快。茶黃素、茶紅素與兒茶素呈極顯著正相關，相關系數分別為0.636、0.807，茶褐素與茶多酚、兒茶素極顯著負相關，相關系數分別為－0.721、－0.801。木糖添加量與茶黃素變化還呈顯著負相關性（P＜0.05）。

添加木糖后，普洱茶增加了甘甜味，其渥堆發(fā)酵周期縮短，其中添加0.8%木糖組的發(fā)酵時間可以縮短到18～19 d，0.6%木糖組可以縮短到19～21 d，0.4%木糖組可以縮短到21～23 d。添加木糖各組茶湯滋味比空白組更甘甜，香氣更濃郁，優(yōu)于空白組。木糖作為一種易獲取，成本低的外源碳源物質對促進普洱發(fā)酵、優(yōu)化普洱品質具有積極意義。

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Effects of Addition of Different Contents of Xylose on the Quality of Pu-erh Tea during Pile Fermentation

GAO Li, LIU Tong-xun*
(College of Light Industry and Food Science, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)

The effect of different levels of xylose addition (0.2%–0.8%) on microbes, polyphenol oxidase activity, physical and chemical properties and organoleptic quality of Pu-erh tea during the pile-fermentation process was investigated in a simulated laboratory environment. The results showed that the average pile-fermentation temperature was significantly higher upon xylose addition at 0.8% and 0.6% compared with the control. Mould quantity at the early stage of fermentation and the maximum polyphenol oxidase activity were positively correlated with xylose concentration. The changes of polyphenols and catechins were also accelerated when compared with that of the control and positively correlated with xylose concentration. However, theaflavin was significantly negatively correlated with xylose concentration with a correlation coefficient of－0.492. By adding 0.8%, 0.6% and 0.4% xylose the fermentation time could be shortened to 18–19 d, 19–21 d and 21–23 d, respectively, compared with 24 d for the control. The tea fermented with the addition of xylose was much sweeter and had a stronger aroma than the control.

Pu-erh tea; xylose; pile fermentation

TS272.4

A

1002-6630（2014）03-0168-05

10.7506/spkx1002-6630-201403034

2013-03-01

高力（1990—），女，碩士研究生，研究方向為糧食、油脂及植物蛋白工程。E-mail：gaogaohao_2008@163.com

*通信作者：劉通訊（1965—），男，副教授，博士，研究方向為糧食、油脂及植物蛋白工程。E-mail：txliu@scut.edu.cn