茶葉加工中光照萎凋技術研究進展

柯茜 倪德江（華中農業(yè)大學茶學系，武漢 430070）

茶葉加工中光照萎凋技術研究進展

柯茜 倪德江*
（華中農業(yè)大學茶學系，武漢 430070）

萎凋是紅茶、烏龍茶、白茶等品質形成的關鍵工序之一。光是一種能源物質和信號因子，對萎凋葉的品質形成有重要作用。文章通過對不同光質萎凋對鮮葉的物理特性和生化成分的影響，以及目前光照萎凋技術進行系統(tǒng)綜述，為茶葉萎凋工藝的發(fā)展提供方向。

萎凋；不同光質；物理特性；生化成分

近年來很多學者對茶葉萎凋進行不同光源照射處理，發(fā)現光源照射萎凋比自然萎凋更有利于茶葉生理生化變化，具有顯著的優(yōu)越性［1］；茶葉對不同光質反應不同，不同光質對茶葉內含成分變化起著不同的作用，例如：紅色光有利于形成碳水化合物，藍、紫色光促進了N代謝的進行，有利于含氮化合物含量的提高，還有利于芳香物質的合成，因而可以提高茶葉品質［2-7］。紅茶、烏龍茶、白茶制作過程中，以人工光源照射茶葉葉片時，投射到葉面的輻射能一部分被葉面反射，大部分進入葉內，進入葉內的輻射一部分反射出葉外，一部分折射出葉外，一部分為葉綠體及其他組成吸收，鮮葉對照射的輻射能有選擇性吸收［8］。

茶樹鮮葉采摘后仍是活體，在萎凋過程中具有呼吸作用、光合作用、蒸騰作用等一系列生命活動，光照產生的“光效應”和“熱效應”，調節(jié)氣孔開閉、葉片的物理特性及生化物質的變化。

1 不同光質萎凋對茶葉物理特性的影響

1.1 對萎凋葉含水量的影響

光照使葉溫升高，水分蒸發(fā)。早有研究表明，烏龍茶萎凋程度以失水率7%-10%時能獲得較高的品質［2，8］。吳秋兒［9］在控制萎凋溫度、濕度等條件下，用藍紫光、紫外光、紅外光、混合光、日光進行萎凋，結果顯示紅外光和紫外光萎凋的失水率較高，這可能是由于光量子進入葉內組織，光能轉化為熱能，使葉子表里均勻受熱，從而加速了蒸發(fā)作用，這與張艷麗［10］的研究結果一致。

1.2 對萎凋葉葉溫的影響

為了篩選出合適的人工萎凋光源組合，張艷麗［10］將萎凋葉置于不同光波、不同功率的光源條件下，葉溫從高到低排序為：遠紅外光＞中紅外光＞混合光＞藍光＞紅光，可見光的葉溫差異不顯著，而不可見光的葉溫差異顯著；在相同光波和功率，不同輻照時間下，紅光的葉溫變化顯著，且在輻照距離大于0.1m時，輻照距離越小，輻射強度越大。

1.3 對萎凋葉容重、彈性、塑性的影響

不同光照強度萎凋對不同等級的茶鮮葉品質的影響不同。隨著鮮葉水分散失（約30%左右）葉表附著水和粗孔隙水（屬非結合水）減少，使葉質柔軟，彈性加大［11］?；鸾艿龋?2］研究了萎凋光照強度對萎凋葉容重、彈性、塑性等物理特性進行研究，結果表明當光強為6000lx時鮮葉容重、柔軟性最優(yōu)，持綠性最好，CO2釋放量最大。

2 不同光質萎凋對茶葉品質成分的影響

萎凋是茶葉品質形成的重要工序。在逐步失水的萎凋過程中，葉子因失水使葉細胞汁相對濃度提高，為促使葉子內部的生化反應創(chuàng)造條件。葉細胞內各種酶系的代謝旺盛，蛋白質、碳水化合物水解，小分子物質增加，為后續(xù)制茶工藝奠定了物質基礎。

2.1 對萎凋葉水浸出物含量的影響

制茶過程易受天氣影響，品質不穩(wěn)定，尤以萎凋工序為甚。不同光質萎凋處理茶鮮葉時，混合光處理水浸出物含量最高（41.07%），日光處理次之（40.13%），無光照吹風處理最低（39.13%）；人工光照曬青葉的水浸出物與鮮葉比，呈下降趨勢，但減少量不大［13，14］。混合光處理下，多種光質共同作用提高了水解酶活性，加速細胞質流動，提高細胞內含物質與水解酶的碰撞幾率，加劇了三大物質的水解作用，因此大分子物質降解形成的可溶性物質得到了較多積累；日光散射為多種光質，但受天氣影響較大，成茶品質不穩(wěn)定；而紅光處理，僅以熱效應為主導，因此其作用效果不及混合光顯著［15，16］。

2.2 對萎凋葉氨基酸的影響

不同光質萎凋對葉片的各個氨基酸組分的影響是不同的。早有研究表明，紅光照射萎凋與不照光處理的萎凋葉相比，鮮葉體內的蛋白質降解水平較高，氨基酸積累量也高；這是由于紅光的熱效應使得萎凋葉內外均勻受熱，促使葉溫提高，從而導致蛋白質變性，變性蛋白質分子各肽鍵之間的橫向聯(lián)系結合鍵被拆開，使得部分肽鍵展開，蛋白質分子松散，生化作用的接觸面增大，增加了與酶的接觸機會，加速蛋白質降解形成氨基酸［15，17］。隨后，黃藩等［17， 18］采用藍光、紅光和無光對工夫紅茶萎凋過程中的氨基酸含量及組分進行分析，發(fā)現紅光處理的天冬氨酸和茶氨酸含量降低程度最大，異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、賴氨酸、組氨酸含量增加明顯，而絲氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸在無光處理組增加明顯，其余氨基酸在藍光處理組增加明顯。

張靈枝等［19］采用不同光照強度進行單叢茶鮮葉曬青，發(fā)現毛茶品質與光照強度呈極顯著相關，以日光中波長大于520nm、光照強度為13725～16774lx的光波進行單叢茶鮮葉曬青30min，制得的毛茶品質較佳；光強越大，氨基酸含量越高（變化范圍為31.35～29.41mg/g）。張貝貝的研究表明，經三種不同光照強度（500lx、1000lx、1500lx）萎凋處理的茶葉鮮葉品質均有提高，但1000lx和1500lx處理的茶多酚、氨基酸差異較小，說明一定的光照強度有利于提高茶葉茶多酚、氨基酸的含量，但超過一定強度后增加量較??；延長光照時間同樣影響茶多酚、氨基酸的含量，光照萎凋時間達到6h以上即可提高茶葉品質［20］。

2.3 對萎凋葉兒茶素、茶多酚含量的影響

鮮葉經過一段時間的光照，葉溫升高水分散失，細胞液濃度增大，促使各兒茶素組分的相互轉化，增加其與酶類的碰撞機會。

黃國資等［13］將鮮葉置于不同光照及日光照射下，對茶多酚和兒茶素總量進行分析，結果呈下降趨勢；紅外光、藍光、紅光、混合光（碘鎢光）及日光照射曬青，紅光作用最強，茶多酚下降達14%。光照曬青后，鮮葉茶多酚含量下降，有利于減低茶湯的苦澀味，改善茶湯醇度。這與早前的研究結果一致［15，21］。在白茶萎凋過程中，采用日光連續(xù)萎凋的茶多酚保留量相比非日光萎凋顯著減少［1］。張艷麗［10］采用不同功率的中紅外光源和遠紅外光源進行鮮葉萎凋，中紅外光光源萎凋葉茶多酚含量隨功率的增加而降低，遠紅外光光源萎凋葉卻為先下降后上升，推斷可能與萎凋后期葉片失水嚴重、細胞液濃度增加有關。羅麗的研究表明，隨著萎凋時間的延長，黃光光照6h時，各兒茶素組分含量呈先上升后下降的趨勢，且與暗萎凋相比變化速度更快［22］。

2.4 對萎凋葉香氣的影響

茶葉揮發(fā)性香氣組分又稱芳香物質，是茶葉中易揮發(fā)性物質的總稱，是決定茶葉品質的重要因子之一。萎凋是奠定茶葉香氣形成的基礎，芳樟醇、香葉醇及順-3-己烯醇等以葡萄糖苷形式蓄積于細胞中，萎凋過程中由內源葡萄糖苷酶水解而釋放形成游離態(tài)香氣［21、23-24］。

范仕勝等采用250w碘鎢燈進行光照萎凋處理，人工光照萎凋葉香氣得分均明顯高于室內自然萎凋葉［26］。不同光質條件下，混合光和紅光處理的茶葉香氣較日光處理好，混合光最優(yōu)［27］。因為在混合光、紅光作用下水分快速失去，促進了順-青葉醇等揮發(fā)性物質散發(fā)，提高成茶香氣。隨著光強增加，不同等級茶鮮葉的氨基酸總量基本隨光強增大而上升，尤以中高檔茶最明顯，但超過一定光強，高檔茶氨基酸總量下降；在中高檔茶中，萜烯醇類、脂肪族醇等隨光強增強而增加，而脂肪族醛酸、吡嗪類等有下降趨勢，在高檔茶中有11種香氣成分只有經光照后才能檢出［15］。張貝貝［28］等采用黃光照射萎凋葉，發(fā)現一些主要香氣成分如2-甲基環(huán)戊醇、己醛、α-甲基-α［4-甲基-3戊烯］縮水甘油酯、2，2，6-三甲基-6-乙烯基四氫-2H-呋喃-3-醇、水楊酸甲酯、香葉醇、橙花醇、（E）-4-（2，6，6-三甲基-醇、順式-3-己烯醇苯甲酸酯、橙化叔醇相對含量都有明顯升高，而增加的主要是一些具有花（果）香的成分，尤其是含量最高的香葉醇，黃光照射后增加69%，這些花香成分的增加極大地提高了紅茶的香氣；另一方面，經過黃光處理后，一些微量的具有青氣或不良氣味的成分相對含量下降，甚至消失。

2.5 對萎凋葉其他生化成分的影響

不同光質處理對鮮葉內含成分的消長有一定影響。有研究表明，烏龍茶萎凋工序采用日光萎凋、混合光處理的TR/TF值低，說明日光、混合光對提高烏龍茶品質有利［15］。經人工光照萎凋，葉綠素有不同程度的降解，混合光萎凋的葉綠素降解較多，紅外光、紫外光萎凋的葉綠素含量較少，這是由于紅外線和紫外線引起的光能氧化作用，加速了葉綠素的破壞，經日光曬青的葉色較其它光照萎凋的葉色淺亮，正是這個原因［9］；茶葉可溶性糖含量持續(xù)下降［26］。相同光源功率條件下紅光和藍光萎凋，有利于降低萎凋葉中黃酮類物質的含量，從而降低茶湯中的苦澀味；可見光范圍內藍光光源萎凋葉中咖啡堿含量較高，而紅光光源萎凋葉較低，且光照萎凋葉咖啡堿含量均比鮮葉有所增加［10］。

有研究表明，運用響應面設計對萎凋工藝參數進行優(yōu)化，以萎凋末期高相關性的品質生化組分和成茶感官總分為考察指標，獲得的最優(yōu)工藝參數中顯示，光照度為5700～6400lx制成的成茶品質較優(yōu)［29］。

3 不同光質萎凋對萎凋相關酶的影響

光照可以促進萎凋，明顯提高茶葉品質。光照可能誘導了鮮葉中某些酶的活性得到增強，促進了糖苷類、脂類等香氣前體物質發(fā)生酶促氧化降解，從而形成香氣；同時影響茶多酚、氨基酸、可溶性糖、咖啡堿含量的變化，為茶葉品質的提高奠定了物質基礎［30-32］。

研究認為，經人工光照處理的萎凋葉的β-葡萄糖苷酶活性在3h最高，蛋白酶和多酚氧化酶活性均呈現增加后降低的趨勢；蛋白酶在人工光照萎凋處理1h時最大，達4.93U/g（FW），此時室內自然萎凋葉為4.33U/g（FW）；多酚氧化酶活性在4h時達最大值7.94U/g（FW），此時室內自然萎凋葉為5.05 U/g（FW）［26］。隨后，項麗慧等［33］采用LED黃光萎凋茶葉鮮葉，β-葡萄糖苷酶基因表達量明顯提高，且在6h時達到最高，顯著高于室內萎凋的鮮葉，β-櫻草糖苷酶基因在全過程呈上調表達。這說明黃光萎凋促使萎凋葉香氣相關酶基因上調表達，在萎凋后期調控β-葡萄糖苷酶活性提高，最終使得茶葉花香顯，品質提升。光質萎凋不僅影響香氣代謝相關酶的活性，也會引起兒茶素相關轉化酶基因差異表達。羅麗采用熒光定量PCR測定兒茶素轉化酶基因表達量的變化，發(fā)現F3’H、DFR、F3’5’H等基因表達量變化與兒茶素HPLC測定結果吻合，說明光質可以促進兒茶素轉化酶的表達［22］。

4 萎凋技術的發(fā)展

光照可誘導提高鮮葉中水解酶的活性，促進糖類、蛋白質類及糖苷類等大分子物質發(fā)生酶促氧化降解，從而形成良好的滋味和向其品質［34］。人們對光照萎凋技術進行了一系列的研究，從之前的日光萎凋發(fā)展到人工光照萎凋，包括可見光光照萎凋、紅外線萎凋、紫外線萎凋等，并對萎凋機械進行改進，以制出品質優(yōu)異的干茶。

4.1 日光萎凋

日光萎凋是使茶鮮葉直接接受日光熱能，帶動“光效應”與“熱效應”，鮮葉內含物質發(fā)生轉變。由于日光照射，周圍氣溫較高，濕度低，空氣流通，鮮葉水分容易散失，萎凋速度快；同時設備簡單，不耗煤、電，費用省，成本低。但由于受天氣條件制約，雨天沒法使用，盛夏季節(jié)的晴天，氣候條件不易控制，往往會使萎凋不勻，質量難以保證［35-37］。

4.2 單色光源萎凋

相對于日光萎凋，人工可見光光源萎凋的光照強度和光照波長范圍較為穩(wěn)定，萎凋前后的鮮葉質量較均一，且成茶品質較好。光輻射只有在其發(fā)射的波長與鮮葉的吸收波長相匹配時，才能被鮮葉最大的吸收。

有研究表明，在陰天或雨天可采用混合光替代自然日光進行萎凋，有利于氨基酸的積累，降低茶多酚和兒茶素含量，提高茶湯鮮爽度，降低苦澀味［13］。隨后有研究者采用不同光質萎凋，綜合萎凋葉生化成分測定結果，發(fā)現藍光與紅光萎凋有利于提高成茶鮮爽度，降低茶湯苦澀味；紅光光源功率為300w，輻照時間為30min，輻照距離為0.3m時，茶葉品質較佳［10］。經紅光和藍光處理的萎凋葉感官審評得分高于無光處理，且紅光組香氣因子得分高，綜合品質較優(yōu)［17］。

4.3 可控光源萎凋

紅外線具有熱效應，引起葉內分子共振，轉化為熱能，使葉溫升高，酶活性提高，促使多酚類化合物氧化和芳香物質形成，三大物質降解。紫外線具有光化學效應，使水浸出物、氨基酸含量提高，萎凋葉中豐富的水溶性物質和氨基酸為后續(xù)工序中進一步轉化降解，形成滋味和香氣物質［12］。

吳秋兒等［9］采用紫外燈萎凋、紅外燈萎凋、傳統(tǒng)日光萎凋，對采摘后的鮮葉進行光照處理，結果表明紫外光、紅外光萎凋處理的樣品優(yōu)于日光萎凋。金心怡等［38］以傳統(tǒng)日光萎凋為對照，對遠紅外萎凋工藝進行對比試驗，遠紅外萎凋葉溫升高和水分蒸發(fā)較快，促進酶活性、水浸出物含量、茶多酚轉化量、氨基酸含量均有增加，品質較優(yōu)。

4.4 萎凋機械的發(fā)展

萎凋是形成白茶特有品質的關鍵工序，白茶特有的干茶色澤、葉態(tài)及香氣，主要是在萎凋過程中形成的。黃禮灼等發(fā)明了一種白茶加溫萎凋機械，用篩子將萎凋溫室分層，這種萎凋機械的優(yōu)點在于可以控制萎凋室的溫度和濕度［39］。目前，遠紅外線碳纖維板（茶葉專用板）正處于推廣應用階段，利用遠紅外線碳纖維板為萎凋室提供熱源，這種方式最大的優(yōu)點就是能使萎凋室溫濕度保持均勻一致［40］。

萎凋是一種茶葉失水過程，因此，萎凋室的濕度控制就變得十分重要。江錦其［41］發(fā)明了一種茶葉萎凋機，包括透氣的輸送帶、攤料裝置、抽濕裝置和換氣裝置，對輸送帶上的茶葉依次進行處理，快速蒸發(fā)茶葉水分，加熱均勻。為了能夠實時監(jiān)測萎凋葉情況，趙章風等［42］在萎凋腔室頂部設置光譜探測器，研制了一種能夠在線監(jiān)測和反饋調節(jié)的茶葉萎凋機械。

紅茶在萎凋過程中會產生高溫高濕氣體，徐國華等［43］為了循環(huán)利用這種高溫高濕氣體，發(fā)明了一種自動連續(xù)紅茶萎凋機，這種萎凋機提高了機械處理高溫高濕氣體的效率，使得紅茶萎凋工序可以在萎凋箱里連續(xù)自動進行，有利于保持紅茶的品質均勻穩(wěn)定。余志、倪德江等［44］在此基礎上，將光質萎凋法與萎凋機械結合，研制出了一種紅茶光照萎凋機，采用黃光、橙光或紅光單色光照射萎凋至少6h，萎凋溫度控制在25-35℃，使其葉片含水量在58-62%，得到的萎凋葉經揉捻、發(fā)酵、干燥后，香氣高濃持久，滋味甜醇鮮爽。

5 小結

從目前國內外的文獻來看，目前針對不同光質萎凋技術的研究多集中在不同波長、不同光照強度對萎凋葉生化成分的影響，對實際生產具有指導作用，但在萎凋葉的物理特性（如含水率、彈性、塑性等）與萎凋技術相關性的研究方面較淺顯。在實際生產中，光照強度的控制比較容易，但在控制萎凋程度方面，因機械性能弱、設備功能差、缺乏連續(xù)化生產線，仍需依靠制茶人員的經驗。隨著人們對制茶工藝的了解逐漸加深，將萎凋葉的物理特性、化學特性、呼吸特性等融入萎凋工序中，并以此作為萎凋程度的判定依據是以后萎凋工藝優(yōu)化方面的必經之路，對控制萎凋工序的機械發(fā)明創(chuàng)造方面還有待深入。

（略）