色差法監(jiān)測紅茶發(fā)酵適度技術(shù)

趙飛++馬圣洲++吳琴燕++姚克兵++莊義慶

摘要：在紅茶加工過程中，發(fā)酵是形成紅茶品質(zhì)的關(guān)鍵工序，生產(chǎn)中能否準(zhǔn)確判斷發(fā)酵適度直接關(guān)系到成茶的品質(zhì)。利用色差法對紅茶發(fā)酵過程中的葉色、湯色進(jìn)行跟蹤監(jiān)控。結(jié)果表明，在發(fā)酵過程中，茶葉的色度指標(biāo)L、a、b及色差值ΔE值隨著發(fā)酵時間的增加均存在明顯變化。分析發(fā)酵過程中L、a、b及色差值ΔE值的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵前期，ΔE值較小，發(fā)酵葉色度變化較慢；在發(fā)酵中期，ΔE值明顯增大，發(fā)酵葉色度有了較大變化；然后隨著發(fā)酵時間的延長，ΔE值逐漸減小，至發(fā)酵后期ΔE值接近0，而發(fā)酵葉色度基本穩(wěn)定不再變化，此時茶葉色素茶紅素/茶黃素（TRs/TFs）值達(dá)到合理閾值，茶樣感官審評得分較高。因此研究認(rèn)為，在發(fā)酵過程中，當(dāng)發(fā)酵葉色差ΔE值接近0時，即可判斷為紅茶發(fā)酵適度。

關(guān)鍵詞：紅茶；發(fā)酵時間；色差測量；色素；發(fā)酵適度

中圖分類號： S377；TS272.5+2文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）10-0157-03

紅茶是我國乃至全世界消費(fèi)最多的茶類之一，其基本加工過程包括鮮葉采摘、萎凋、揉捻、發(fā)酵以及干燥等幾個階段。其中對紅茶品質(zhì)影響最大的就是發(fā)酵，發(fā)酵不足會導(dǎo)致湯色不紅、滋味苦澀并伴有青草氣，發(fā)酵過度則湯色紅暗、滋味淡薄并伴有酸餿味，因此恰當(dāng)適時地終止茶葉發(fā)酵是得到高品質(zhì)紅茶的關(guān)鍵因素。目前，很多高科技技術(shù)已用于發(fā)酵適度的檢測，例如電化學(xué)及傳感技術(shù)[1-2]、比色法[3]、電子鼻技術(shù)[4]、分光光度計(jì)法[5]、顏色傳感器法[6]以及氣相液相質(zhì)譜分析法[7]等。但是由于上述方法均不利于實(shí)時分析，在實(shí)際生產(chǎn)中依然以專業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)和感官審評來確定發(fā)酵是否適度，從而難以形成標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。色差計(jì)利用人眼對顏色判斷的三變數(shù)原理，模擬人眼判斷顏色的過程，可研究其色差值與感官品評值的相關(guān)性，去除人為因素對測定結(jié)果的影響，使得色澤的判定更加客觀。與人眼相比具有良好的穩(wěn)定性、重復(fù)性，并且有簡單實(shí)用的特點(diǎn)，能夠?yàn)楫a(chǎn)品的研究開發(fā)和品質(zhì)控制提供有力可信的依據(jù)[8]。本研究以江蘇丘陵地區(qū)主栽茶樹品種龍井43為研究對象，利用傳統(tǒng)紅茶加工工藝，用色差計(jì)對不同發(fā)酵程度的發(fā)酵葉色差、茶湯色差進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，并研究發(fā)酵過程中色差值與茶葉理化成分、感官品質(zhì)的相關(guān)性，探討利用色差計(jì)快速鑒定紅茶發(fā)酵適度的可行性，從而為當(dāng)?shù)丶t茶加工的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

龍井43由江蘇省句容市下蜀鎮(zhèn)窯業(yè)茶場提供，嫩度為1芽1葉。

1.2試驗(yàn)儀器

申光牌WSC-3B便攜式色差計(jì)（上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司）；島津LC-15高效液相色譜儀；T6新世紀(jì)紫外可見分光光度計(jì)；自制萎凋槽；揉捻機(jī)；紅茶發(fā)酵機(jī)；提香機(jī)。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1紅茶加工工藝及取樣方法采摘1芽1葉的鮮葉，日光萎凋15～30 min后放入萎凋槽鼓風(fēng)萎凋至鮮葉含水率65%左右結(jié)束，萎凋葉放入揉捻機(jī)不加壓揉捻30 min、重壓揉捻20 min、輕壓揉捻30 min左右至成條結(jié)束，將揉捻葉放入發(fā)酵機(jī)發(fā)酵（發(fā)酵溫度30 ℃，濕度90%），然后于110 ℃初烘10 min，最后于85 ℃足烘至茶葉含水率6%，得到干茶樣。發(fā)酵時間設(shè)為5 h，從0 h開始，每隔0.5 h取樣1次，取樣方法為多點(diǎn)混合取樣，共計(jì)取10個樣，樣品均分2批處理，1批用于色差即時測量，1批用上述加工工藝制作成干茶樣保存，用于生化成分測定及感官審評。

1.3.2色差測量原理及方法便攜式色差儀的測量原理采用國際照明委員會（CIE）的CIE1976 L*、a*、b*色度系統(tǒng)，借助均勻色的立體表示方法將所有的顏色用L*、a*、b*3個軸的坐標(biāo)來定義[9]。其中L*為垂直軸，代表明度，其取值從底部0（黑）到頂部100（白）；a*、b*都為水平軸，表示不同的色彩方向，a*為紅綠色的飽和度，其中-a*為綠，+a*為紅；b*為藍(lán)黃顏色的飽和度，其中-b*為藍(lán)，+b*為黃。L*、a*、b*表示色系上任意2點(diǎn)間的距離，可以用來表示2個顏色之間的總色差（ΔE）：ΔE =[（ΔL*）2+（Δa*）2+（Δb*）2]/2。

利用便攜式色差計(jì)測量茶葉發(fā)酵葉色差、茶湯色差，發(fā)酵葉色差隨機(jī)均勻選取10個點(diǎn)直接測定；茶湯色差是所取茶樣即時用沸水按茶水體積比1 ∶[KG-*3]50沖泡5 min過濾后測定。

1.3.3茶葉生化成分測定茶黃素（TFs）、茶紅素（TRs）、茶褐素（TBs）采用系統(tǒng)法檢測[10] 。

1.3.4茶樣感官品質(zhì)的評價方法參照茶葉感官審評方法GB/T 23776—2009《差異感官審評方法》，并參照國家標(biāo)準(zhǔn)審評術(shù)語進(jìn)行茶葉品質(zhì)評價。評分項(xiàng)目有干茶色澤、香氣、湯色、滋味和葉底。

2結(jié)果與分析

2.1紅茶發(fā)酵過程中發(fā)酵葉外觀色差及茶湯色差的動態(tài)變化

在茶葉加工過程中對茶葉外觀色差以及茶湯色差進(jìn)行跟蹤檢測，由表1可以看出，茶葉外觀亮度L值呈升—降的波動趨勢，發(fā)酵3.0 h后趨于穩(wěn)定；紅綠色度a值整體呈先上升后下降趨勢，發(fā)酵3.5 h開始趨于穩(wěn)定；黃藍(lán)色度b值變化趨勢與a值大致相同。這與余書平等報(bào)道的L、b值一直呈下降趨勢、a值呈上升趨勢的結(jié)果不同[11]。分析2次相鄰時間點(diǎn)發(fā)酵葉外觀的色度變化ΔE值變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，前3 h ΔE值較小，說明發(fā)酵葉色度變化較慢；發(fā)酵3 h后ΔE值明顯增大，說明發(fā)酵葉色度有了較大的變化；然后隨著發(fā)酵時間的延長，ΔE值逐漸減小，至發(fā)酵4 h ΔE值接近0，說明發(fā)酵葉色度基本穩(wěn)定不再變化（圖1）。

由表2、圖2可以看出，前5 h茶湯L值變化不明顯；發(fā)酵5 h，L值有明顯下降，說明茶湯亮度降低；在發(fā)酵過程中，a、b值變化趨勢不明顯。利用ΔE值分析相鄰時間發(fā)酵葉茶湯色差的變化同樣發(fā)現(xiàn)，ΔE值呈先上升后下降最后又上升的趨勢，分別在發(fā)酵3.5、5.0 h時有明顯的上升，說明在這2個時間點(diǎn)茶湯色差變化較大。

2.2紅茶發(fā)酵過程中茶黃素、茶紅素及茶褐素含量的變化

利用系統(tǒng)法測定發(fā)酵過程中不同時間段發(fā)酵葉的色素含量，結(jié)果（表3）表明，發(fā)酵初期茶黃素含量快速上升，茶紅素、

茶褐素含量緩慢上升；至發(fā)酵中期，茶黃素含量上升速度下降，而茶紅素含量快速上升，這是因?yàn)殡S著發(fā)酵程度的加深，初期形成的茶黃素開始向茶紅素轉(zhuǎn)化；隨著發(fā)酵的繼續(xù)，茶黃素、茶紅素開始向茶褐素大量轉(zhuǎn)化，使得兩者含量有所下降，茶褐素含量明顯上升；同時，在發(fā)酵過程中TRs/TFs值呈先上升后下降的趨勢，在發(fā)酵4.0 h時達(dá)到最大值。紅茶只有茶黃素、茶紅素、茶褐素比例適當(dāng)才能形成優(yōu)良品質(zhì)，茶黃素是紅茶湯色“亮”的主要成分，同時也是形成“金圈”的最主要物質(zhì)，具有強(qiáng)烈的收斂性。茶紅素是紅茶湯色“紅”的主要成分，構(gòu)成湯味的濃度，并且與茶湯的強(qiáng)度也有關(guān)，如果茶紅素的含量太高，茶湯便顯得深暗，成品紅茶中，一般TRs/TFs值以11～14為宜[12-14]。因此以茶色素為判斷標(biāo)準(zhǔn)，本試驗(yàn)以發(fā)酵3.5～4.0 h為最佳。

2.3不同發(fā)酵時間紅茶干茶樣感官品質(zhì)

對不同發(fā)酵時間所加工成的茶樣進(jìn)行感官審評，由表4可見，發(fā)酵前3.0 h干茶色澤呈綠褐色，花雜較枯，湯色較淡，有青氣，帶苦澀味，青張較多，發(fā)酵不足；發(fā)酵3.5～4.0 h，干茶色澤烏潤，湯色紅亮，青氣消失，果香高顯，苦澀味消失，滋味尚醇厚，略帶甜，葉底紅亮，茶葉感官品質(zhì)較高，發(fā)酵適度；發(fā)酵4.5 h開始，干茶色澤烏暗，湯色褐暗，有酸悶味，葉底紅暗，發(fā)酵過度。綜合評定表明，發(fā)酵4.0 h的紅茶干茶樣感官品質(zhì)最高。綜合感官審評結(jié)果顯示，4.0 h為本試驗(yàn)的發(fā)酵適宜時間。

在發(fā)酵過程中，對發(fā)酵葉色度指標(biāo)L、a、b、ΔE值與對應(yīng)干茶色素含量及感官品質(zhì)得分的相關(guān)性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)L、a、b值與色素、感官評分三者之間并無顯著的相關(guān)性，這可能是因?yàn)椴枞~發(fā)酵過程中色度變化比較復(fù)雜，亮度、紅綠度或者黃藍(lán)度等單一指標(biāo)不能表征其中的變化；但是ΔE值是總色差，反映的是不同顏色間的綜合區(qū)別。在茶葉發(fā)酵初期，隨著葉綠素的降解，茶黃素、茶紅素開始生成，反映在茶葉色度上即茶葉由綠色開始慢慢轉(zhuǎn)黃色，ΔE值緩慢變化；隨著葉溫的不斷升高，酶促反應(yīng)愈發(fā)劇烈，葉綠素?fù)p失殆盡，而茶黃素、茶紅素大量生成，反映在葉色上即在較短時間內(nèi)轉(zhuǎn)紅，色度變化較大，ΔE值變化處于高峰期；隨著發(fā)酵程度的繼續(xù)加深，酶促反應(yīng)劇烈進(jìn)行，葉溫升至整個發(fā)酵過程的最高點(diǎn)，茶黃素、茶紅素得到一定量的積累后，一部分開始向茶褐素轉(zhuǎn)化。此時茶葉內(nèi)含成分達(dá)到優(yōu)質(zhì)紅茶合理閾值[12-14]，葉色均勻紅變，在一定時間內(nèi)色度變化較小，ΔE值在一定時間內(nèi)趨于0，此時視為發(fā)酵適度。如果發(fā)酵繼續(xù)進(jìn)行，茶黃素、茶紅素大量轉(zhuǎn)化為茶褐素，葉色繼而慢慢轉(zhuǎn)為暗紅，雖然ΔE值變化依然不明顯，但是紅茶品質(zhì)開始下降。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，只要ΔE值趨于0開始，就應(yīng)停止發(fā)酵。

分析茶湯色差與色素含量、感官品質(zhì)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵前期，ΔE值的變化趨勢與發(fā)酵葉色差相似，即初期ΔE值先緩慢變化；發(fā)酵中期，隨著茶黃素、茶紅素大量生成，ΔE值急劇變化；發(fā)酵后期，茶黃素、茶紅素得到一定量的積累，一部分開始向茶褐素轉(zhuǎn)化，此時葉色均勻紅變，在一定時間內(nèi)色度變化較小，ΔE值在一定時間內(nèi)趨于0，視為發(fā)酵適度；如果繼續(xù)發(fā)酵，茶褐素大量產(chǎn)生，對茶湯顏色影響較大，ΔE值又明顯上升，發(fā)酵過度，這與發(fā)酵葉的色差變化趨勢有所不同。

因此，通過測量發(fā)酵葉外觀色度變化趨勢，同樣以茶湯色差作為輔助，能夠?qū)Σ枞~發(fā)酵程度作出較好的判定。

3討論

發(fā)酵是紅茶加工的關(guān)鍵，掌握發(fā)酵的最佳程度是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)紅茶的保證。本研究表明，當(dāng)紅茶色素TRs/TFs值達(dá)到理論閾值[12-14]，發(fā)酵葉、茶湯色度變化的表征ΔE值均接近0，即發(fā)酵葉色度變化趨勢較緩或基本保持不變，茶樣感官評分最高；而當(dāng)紅茶色素TRs/TFs值較低或TBs含量較高時，發(fā)酵葉、茶湯色度變化的表征ΔE值較大，即發(fā)酵葉色度變化較大，茶樣感官評分較低。利用發(fā)酵葉、茶湯色度變化判定紅茶發(fā)酵適度，可以與茶葉色素組分含量及感官審評的結(jié)果達(dá)到高度吻合，也就是說可以通過發(fā)酵葉、茶湯色度變化對茶樣的感官指標(biāo)作出良好的表征和評判。因此，在發(fā)酵過程中，應(yīng)實(shí)時對發(fā)酵葉、茶湯的色度變化進(jìn)行測定，根據(jù)上述方法，當(dāng)色度變化的表征ΔE值接近0時，即為發(fā)酵適度。

利用色差法判定紅茶發(fā)酵程度的方法投資較少、操作簡單、準(zhǔn)確度高、重復(fù)性強(qiáng)，能夠教好地反映紅茶的發(fā)酵程度，理論上可以解決只能靠個人經(jīng)驗(yàn)判斷發(fā)酵程度的難題。但是由于茶樹品種、地域因素及氣候條件不同等因素的影響，可能會表現(xiàn)出紅茶發(fā)酵的時間、葉色變化速度和程度與本研究不盡相同的情況，在生產(chǎn)上應(yīng)用時仍需試驗(yàn)驗(yàn)證并加以校正。

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