茯茶發(fā)花工藝影響因素研究進(jìn)展

丁帥濤 劉凱利 朱曉芳 陳桂梅 胡歆 梁艷

摘要 ?茯茶屬于后發(fā)酵茶，發(fā)花工藝是茯茶制作過程中的獨(dú)特工序。發(fā)花過程中茶葉生化成分在濕熱作用、微生物作用和酶促作用下發(fā)生劇烈復(fù)雜變化，這些生化成分的綜合變化和協(xié)調(diào)為茯茶獨(dú)特品質(zhì)風(fēng)味和保健功效的形成奠定了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。對影響茯茶發(fā)花的內(nèi)部和外部環(huán)境因素進(jìn)行了綜述，并對發(fā)花工藝的研究趨勢進(jìn)行了展望，以期為實(shí)際生產(chǎn)中合理調(diào)控茯茶發(fā)花提供探索方向和參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 ?茯茶；發(fā)花工藝；冠突散囊菌；生化成分；影響因素

中圖分類號 ?TS272 ??文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ?A ??文章編號 ?0517-6611（2023）05-0012-03

doi： 10.3969/j.issn.0517-6611.2023.05.004

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Research Progress on the Influencing Factors of the Fungal Fermentation of Fu Tea

DING Shuai-tao1，2， LIU Kai-li1，2， ZHU Xiao-fang1，2 et al

（1.Xianyang Jingwei Fu Tea Co.， Ltd.，Xianyang， Shaanxi 712044;2.Engineering Technology Research Center of Fu Tea，National Forestry and Grassland Administration， Xianyang， Shaanxi 712044）

Abstract ?Fu tea is one kind of peculiar post-fermented tea in China，and the fungal fermentation is the unique process of Fu tea manufacturing.During the process of fungal fermentation，the biochemical components of Fu tea has drastic and complex changes within the action of damp-heat，microbiological and enzyme，the comprehensive changing and coordination of the biochemical components lays an important material foundation for the formation of unique quality flavor and health benefits of Fu tea.In order to provide the exploration direction and reference for the rational control of the fungal fermentation of Fu tea in actual production，the internal and external environment factors effecting the fungal fermentation of Fu tea is mainly reviewed in this article，and the research trend technology of the fungal fermentation of Fu tea is prospected.

Key words ?Fu tea;Fungal fermentation;Eurotium cristatum;Biochemical components;Influencing factor

茯茶屬于后發(fā)酵茶，多以黑毛茶或粗老綠茶為原料，經(jīng)篩分拼配、汽蒸渥堆、壓制成型、發(fā)花干燥和成品包裝等工序加工而成，具有促進(jìn)消化、消脂解膩、降脂減肥等獨(dú)特功效，可有效調(diào)控糖脂代謝和調(diào)理腸胃等［1-7］。發(fā)花過程中茶葉內(nèi)的優(yōu)勢菌冠突散囊菌及其他微生物大量生長繁殖，借助體內(nèi)的物質(zhì)代謝滿足自身生長需求的同時(shí)還分泌和釋放各種胞外酶（如多酚氧化酶和過氧化物酶及其同工酶、纖維素酶、果膠酶和蛋白酶等）［8-11］，在適宜的環(huán)境溫濕度條件下導(dǎo)致茶葉內(nèi)的各種化學(xué)物質(zhì)發(fā)生分解、氧化、聚合、轉(zhuǎn)化等復(fù)雜反應(yīng)，并引起茯茶發(fā)花體系中生化成分的一系列動態(tài)變化［12-14］，為茯茶獨(dú)特品質(zhì)風(fēng)味和保健功效的形成奠定了重要物質(zhì)基礎(chǔ)。

該研究對茯茶發(fā)花工藝中的內(nèi)部影響因素（濕熱作用、微生物作用、酶促作用、生化作用）和外部影響因素（茶磚物料、發(fā)花烘房）進(jìn)行綜述，對發(fā)花工藝存在的問題和研究趨勢進(jìn)行總結(jié)，以期為實(shí)際生產(chǎn)中合理調(diào)控茯茶發(fā)花、提高茯產(chǎn)品品質(zhì)和改良茯茶標(biāo)準(zhǔn)化加工工藝提供探索方向和參考依據(jù)。

1 發(fā)花工藝內(nèi)部影響因素

茯茶發(fā)花的實(shí)質(zhì)是優(yōu)勢菌冠突散囊菌在適宜濕熱區(qū)域環(huán)境條件下生長繁殖的過程。在濕熱條件下，發(fā)花過程中存在著相互影響、相互促進(jìn)的微生物作用、酶促作用、生化作用 等，是形成茯茶獨(dú)特品質(zhì)風(fēng)味和保健功效的關(guān)鍵工序之一。

1.1 濕熱作用

邵元元等［15］研究不同茶磚進(jìn)烘含水率對發(fā)花進(jìn)程的影響，結(jié)果表明茶磚進(jìn)烘含水率直接影響金花菌的數(shù)量與茶湯的感官品質(zhì)，保持適宜的茶磚進(jìn)烘含水率為濕熱作用提供了保障條件。張亞等［16］利用食品級包裝材料對微型茯茶進(jìn)行預(yù)包裝，再使用耐高溫高壓食品袋套棉塞封裝后用殺菌釜進(jìn)行滅菌，為微型茯茶發(fā)花提供了良好的濕熱條件，確保了茶磚表面及內(nèi)部均發(fā)花良好，而傳統(tǒng)茯磚茶僅內(nèi)部發(fā)花良好，表面不發(fā)花，因此微型茯茶對發(fā)花期間區(qū)域微環(huán)境溫濕度的要求和傳統(tǒng)茯磚茶存在較大差異。

可見在適宜的外部溫濕度和氧氣含量的環(huán)境條件下，濕熱作用為生化作用和優(yōu)勢菌冠突散囊菌的生長繁殖提供了基礎(chǔ)條件，在發(fā)花過程中起著重要作用。

1.2 微生物作用

發(fā)花過程中微生物種類和數(shù)量的動態(tài)變化、優(yōu)勢菌對茯茶的參與作用及其作用機(jī)理是近期科研院所的研究熱點(diǎn)。何紅霞［17］對散茶發(fā)花過程中的微生物類群進(jìn)行系統(tǒng)鑒定和研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微生物類群中存在冠突散囊菌、黑曲霉、塔賓曲霉、青霉菌、枝孢菌等。劉石泉［18］對茯茶發(fā)花過程中微生物群落種類和結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，對發(fā)花過程中不同時(shí)間段真群落菌18S rDNA高變區(qū)進(jìn)行擴(kuò)增，并對真菌變性梯度凝膠電泳（DGGE）圖譜中條帶進(jìn)行克隆測序和序列比對分析，結(jié)果表明茯茶發(fā)花不同時(shí)間段的優(yōu)勢菌不相同，優(yōu)勢菌種內(nèi)還存在多種亞種或生態(tài)型。

伍金金等［19］研究涇渭茯茶發(fā)花過程中微生物的多樣性，結(jié)果表明涇渭茯茶發(fā)花前期霉菌菌群豐富，其中橘青霉為優(yōu)勢菌，還有少量冠突曲霉、黑曲霉、互隔鉸鏈孢霉和芽枝狀枝孢霉等，發(fā)花第8天時(shí)橘青霉數(shù)量仍較多，還檢出少量肋狀曲霉和黑曲霉，發(fā)花第8天后冠突曲霉大量生長并逐漸成為優(yōu)勢菌。

綜上可知，在茯茶發(fā)花的不同時(shí)期微生物具有豐富的多樣性，而且微生物的種類和數(shù)量也在發(fā)生動態(tài)變化，發(fā)花中后期的優(yōu)勢微生物冠突散囊菌參與了茯茶發(fā)花過程中復(fù)雜的生化反應(yīng)，它們的代謝作用改善了茶葉品質(zhì)，還增加了多種代謝活性物質(zhì)［1，20-21］，為茯茶獨(dú)特品質(zhì)風(fēng)味和保健功效的形成奠定了重要物質(zhì)基礎(chǔ)。

1.3 酶促作用

蔡正安等［9］采用液體發(fā)酵培養(yǎng)法培養(yǎng)從茯磚茶中分離出的冠突散囊菌，研究結(jié)果表明粗纖維可在冠突散囊菌分泌的纖維素酶的作用下降解形成可溶性糖。丁婷［10］以陜西茯磚茶中提取的冠突散囊菌為菌種，在基礎(chǔ)固體培養(yǎng)基培養(yǎng)該冠突散囊菌并進(jìn)行生物學(xué)特性研究，結(jié)果表明，培養(yǎng)到第5天時(shí)產(chǎn)淀粉酶的酶活力達(dá)到254.3 U/g，第6天時(shí)產(chǎn)脂肪酶的酶活力達(dá)到11.4 U/g，第7天時(shí)產(chǎn)中性蛋白酶的酶活力達(dá)到160.2 U/g、產(chǎn)堿性蛋白酶的酶活力達(dá)到117.8 U/g，第4.5天時(shí)產(chǎn)酸性蛋白酶的酶活力為22.6 U/g，該冠突散囊菌以產(chǎn)中性與堿性蛋白酶為主，第7天時(shí)酶活力達(dá)到最大值。

陳桂梅等［11］研究冠突散囊菌在不同培養(yǎng)條件下產(chǎn)纖維素酶、蛋白酶、淀粉酶、果膠酶、脂肪酶的能力及其酶活性的動態(tài)變化規(guī)律，結(jié)果表明在液體培養(yǎng)條件下未檢測到脂肪酶，而纖維素酶、蛋白酶、淀粉酶和果膠酶的活性在發(fā)花過程中呈現(xiàn)一定的變化趨勢。何紅霞［17］還對散茶發(fā)花過程中微生物類群和酶活性（纖維素酶、果膠酶、淀粉酶、葡萄糖苷酶、蛋白酶和單寧酶）的動態(tài)變化規(guī)律進(jìn)行研究，結(jié)果表明酶活力水平與微生物數(shù)量的動態(tài)變化關(guān)系密切，6種酶的酶活力都呈現(xiàn)由低到高的變化趨勢。

綜上可知，微生物作用和酶促作用在茯茶發(fā)花過程中是相互促進(jìn)和影響的，它們?yōu)椴枞~生化反應(yīng)提供了物化動力。蔡正安等［9-11，17］的研究結(jié)果進(jìn)一步說明了茯茶獨(dú)特品質(zhì)風(fēng)味和保健功效的形成與冠突散囊菌的酶促作用密切相關(guān)，在茯茶發(fā)花過程中伴隨著多種微生物（如冠突散囊菌、黑曲霉、青霉、白霉、細(xì)菌、酵母菌及其他微生物等）的生長繁殖，微生物之間還存在著抑制和被抑制的關(guān)系，在發(fā)花中后期逐漸成為優(yōu)勢菌的冠突散囊菌在生長代謝過程中會分泌多種胞外酶（如多酚氧化酶、纖維素酶、果膠酶、淀粉酶等），并將茶葉中的多酚類物質(zhì)、纖維素、果膠、多糖等大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化成小分子物質(zhì)，多酚類物質(zhì)進(jìn)一步發(fā)生氧化、聚合或降解等反應(yīng)，游離氨基酸各組分組合和比例發(fā)生變化，纖維素、淀粉及多糖類物質(zhì)發(fā)生水解生成更多的可溶性碳水化合物，并為冠突散囊菌自身的生長代謝提供碳源和能源。

1.4 生化作用

李適等［12］通過理化檢測和HPLC色譜方法，以黑毛茶為原料比較發(fā)花前后各主要化學(xué)成分含量的差異變化，并研究黑茶發(fā)花過程中冠突散囊菌對茶葉主要化學(xué)成分含量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)花過程中茶多酚類物質(zhì)、黃酮類物質(zhì)、水溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖的含量分別減少了1675%、5.65%、22.77%、1073%，但水浸出物的含量變化不明顯；進(jìn)一步采用HPLC的檢測方法對發(fā)花前后黑毛茶中的游離氨基酸、生物堿、兒茶素、有機(jī)酸類的組成和含量進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在發(fā)花過程中游離氨基酸的總量減少了8862%，茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、酪氨酸的含量下降較劇烈，生物堿的含量呈上升趨勢，咖啡堿含量升高了8.55%，可可堿含量升高了11.76%，沒食子酸和簡單兒茶素的含量呈現(xiàn)升高趨勢，而兒茶素類成分總量和酯型兒茶素的含量呈現(xiàn)下降趨勢。

寧靜等［14］以云南大葉種曬青茶為原料制成輕壓曬青散茯、手筑曬青茯磚和機(jī)壓曬青茯磚，通過理化檢測和HPLC色譜方法研究曬青茶發(fā)花前后主要化學(xué)成分含量的動態(tài)變化規(guī)律，結(jié)果表明茶多酚、兒茶素、游離氨基酸、總黃酮、可溶性糖等含量都呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢，酯型兒茶素含量下降達(dá)到顯著水平，咖啡堿、水浸出物含量增加不明顯，茶多糖、沒食子酸和花青素含量顯著增加?？梢娫谶m宜的濕熱條件下，微生物種類和數(shù)量的動態(tài)變化、酶活性的動態(tài)變化和各種復(fù)雜的生化反應(yīng)是相互促進(jìn)和影響的，它們之間的綜合作用影響著茯茶的整個發(fā)花過程。

李適等［12-14］對茯茶發(fā)花過程中的主要生化成分含量的動態(tài)變化進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)茶葉內(nèi)的主要生化成分含量均發(fā)生了劇烈復(fù)雜的變化，如茶多酚、游離氨基酸、可溶性糖、兒茶素、黃酮類物質(zhì)等生化成分的含量都出現(xiàn)了不同程度的降低，水浸出物和咖啡堿的含量則沒有明顯的變化。

綜上可知，在茯茶發(fā)花的過程中，以茶多酚、游離氨基酸、可溶性糖和有機(jī)酸等為主的茶葉物質(zhì)，以微生物分泌的胞外酶的酶促作用和濕熱作用為主要動力，在微生物體內(nèi)代謝的協(xié)同作用下發(fā)生氧化、聚合、降解、分解或轉(zhuǎn)化等復(fù)雜反應(yīng)，促使兒茶素和游離氨基酸的總量降低和組分改變、黃酮類物質(zhì)含量減少、可溶性糖含量減少和有機(jī)酸含量增加等，這些生化成分含量的綜合變化和協(xié)調(diào)與茯茶發(fā)花程度的不同關(guān)系密切，為茯茶獨(dú)特品質(zhì)風(fēng)味和保健功效的形成奠定了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2 發(fā)花工藝外部影響因素

發(fā)花烘房，也叫發(fā)酵房，為茯茶發(fā)花提供了適宜的環(huán)境溫濕度條件，是實(shí)施茯茶工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)中發(fā)花工藝的重要設(shè)施，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)與內(nèi)部氣流組織會影響內(nèi)部速度場和溫濕度場分布，影響茶磚內(nèi)部的熱濕遷移狀況，最終影響并表現(xiàn)為茶磚區(qū)域性的發(fā)花差異。

2.1 茶磚物料

作為典型的非飽和多孔介質(zhì)，茯茶固體茶葉骨架充滿了以液態(tài)水和蒸氣形式存在的水分，在復(fù)雜多變的發(fā)花過程中茶磚內(nèi)部和空氣-茶葉界面發(fā)生熱量、質(zhì)量、動量耦合傳輸過程，涉及的輸運(yùn)過程由茶磚物料本身特點(diǎn)（含水率、密度、孔隙率、飽和度、滲透率等）和外部環(huán)境（圍護(hù)結(jié)構(gòu)、溫濕度場、風(fēng)速等）共同決定，涉及固相、液相、氣相耦合及濕分相變，受到茶磚內(nèi)部熱濕遷移和外部發(fā)花環(huán)境共同作用［22］。

寧靜等［14］研究表明，壓制方法的不同（輕壓散茯、手筑茯磚和機(jī)壓茯磚）會導(dǎo)致茶磚的緊實(shí)度和水分散失速度不同，影響發(fā)花過程中的微生物種群組成、數(shù)量和優(yōu)勢菌的生長及熱濕傳遞作用，并最終導(dǎo)致茶葉內(nèi)生化成分分解、氧化、聚合、轉(zhuǎn)化等幅度不同。趙仁亮等［23-24］通過研究茶磚表面和內(nèi)部的微生物演變規(guī)律來揭示冠突散囊菌形成的差異性，結(jié)果表明在發(fā)花過程中茶磚內(nèi)部由于保水濕度較大而有利于微生物生長繁殖，導(dǎo)致茶磚表面和內(nèi)部生化成分含量下降程度存在一定的差異，茶磚表面生化成分含量的下降幅度稍低于內(nèi)部，這與環(huán)境條件和微生物活性存在一定程度的差異性關(guān)系。

2.2 發(fā)花烘房

白通通等［25-26］采用豎壁貼附送風(fēng)的方式來研究冷藏庫內(nèi)氣流場的分布特性和物品冷卻效果，結(jié)果表明不同氣流組織形式可以影響冷藏庫內(nèi)流場分布和產(chǎn)品冷藏特性，豎壁貼附送風(fēng)在相同的送風(fēng)量下可以使冷藏庫內(nèi)的溫濕度和氣流速度的不均勻系數(shù)降低，從而提高冷藏庫內(nèi)空氣與貨物的換熱效率和能量利用率。

茯茶發(fā)花期間要求烘房內(nèi)不同區(qū)域的溫度基本穩(wěn)定（26～30 ℃），不同發(fā)花階段相對濕度呈遞減梯度變化（75%～50%）。在典型的春夏秋冬四季中室外氣象溫濕度晝夜發(fā)生變化，從而導(dǎo)致發(fā)花烘房圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷發(fā)生動態(tài)變化，烘房圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷和熱泵烘干機(jī)除濕負(fù)荷的變化也會對烘房內(nèi)部氣流組織的均勻性產(chǎn)生影響，影響烘房內(nèi)部不同區(qū)域溫濕度的均勻性［27-29］，從而影響茯茶發(fā)花的穩(wěn)定性。

目前傳統(tǒng)發(fā)花烘房普遍采用高溫蒸汽管道組合散熱片來控溫控濕的設(shè)計(jì)方案［30］，該方案由電磁閥控制溫濕度，自動化智能化程度較低，人工操作難度較大，而采用空氣能熱泵烘干機(jī)組合均流板出風(fēng)口的設(shè)計(jì)方案，可以達(dá)到對區(qū)域環(huán)境自動控溫控濕的目的［31-33］，該方案由PLC控制溫濕度，自動化智能化程度較高，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作。

但是，發(fā)花烘房內(nèi)部的空氣在熱浮力的作用下會形成從底部往頂部方向的層層熱羽流，并經(jīng)頂部反射后回流形成一個區(qū)域性溫差帶，該溫差帶底部、頂部溫度高濕度低，中間部位溫度低濕度高，并且發(fā)花過程中茶磚內(nèi)部水分散失產(chǎn)生的一定量的生物熱也會對烘房內(nèi)部溫濕度的均勻性產(chǎn)生影響，最終影響茯茶發(fā)花的質(zhì)量和穩(wěn)定性。因此，為確保烘房內(nèi)不同區(qū)域溫濕度的穩(wěn)定性和均勻性，需要在綜合考慮室外氣象溫濕度的基礎(chǔ)上，對烘房圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特征、內(nèi)部氣流組織的形式和熱泵機(jī)組的工作模式進(jìn)行系統(tǒng)綜合研究。

3 總結(jié)與展望

茯茶發(fā)花過程中微生物的種類變化和演變規(guī)律也受多種因素的綜合影響，這種微生物的種類差異性和演變規(guī)律反過來又會對茯茶風(fēng)味品質(zhì)的形成產(chǎn)生重要影響。在發(fā)花過程中茯茶存在邊緣和中心部位的區(qū)域性發(fā)花差異，茶磚邊緣和中心部位存在一定程度的溫濕度和氧氣含量的差異，不同區(qū)域優(yōu)勢微生物種群組成、結(jié)構(gòu)和數(shù)量可能不相同，從而導(dǎo)致茶葉底物生化成分的氧化、聚合、降解、分解或轉(zhuǎn)化等幅度不相同，最終表現(xiàn)在發(fā)花時(shí)間的先后和冠突散囊菌分布的差異。

影響茯茶發(fā)花的因素有內(nèi)部因素和外部因素，內(nèi)部因素有濕熱作用，發(fā)花過程中各種生化成分的分解、氧化、聚合、轉(zhuǎn)化等復(fù)雜反應(yīng)，微生物種類和數(shù)量的動態(tài)變化，酶活性的動態(tài)變化等；外部因素有茶磚物料、室外氣象溫濕度、烘房內(nèi)部溫濕度和內(nèi)部氣流組織形式等；茯茶發(fā)花過程中的外部因素也會在一定程度上影響內(nèi)部因素，因此保證外部因素的穩(wěn)定性是前提條件。

為進(jìn)一步提高烘房內(nèi)部不同區(qū)域氣流組織的均勻性和茶磚發(fā)花期間對溫濕度的需求率，改善烘房內(nèi)部溫濕度垂直方向上的分層現(xiàn)象，確保烘房不同區(qū)域茶磚發(fā)花質(zhì)量的穩(wěn)定性，在綜合考慮生化作用、微生物作用和酶促作用的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步優(yōu)化茶磚壓制方式和密度，提高烘房茶磚熱濕交換效率和內(nèi)部氣流組織的均勻性和適宜性。發(fā)花過程中不同區(qū)域環(huán)境溫濕度的不同，會導(dǎo)致茶磚從環(huán)境中吸收的熱量和釋放的水蒸氣含量有所差異，從而反過來對區(qū)域環(huán)境的溫濕度產(chǎn)生影響，因此還需要進(jìn)一步模擬和研究烘房內(nèi)的熱濕空氣流動與傳熱效率。

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