普洱茶固態發酵過程中環境因子變化的研究

單治國 張春花 袁文俠 周紅杰*

（1云南農業大學·昆明·650201；2云南思茅師范高等專科學校·普洱·665000）

20世紀70年代以來，現代普洱茶（即普洱熟茶）加工工藝發展逐步成熟，發酵微生物接種方式分兩種[1]:一是人工渥堆快速發酵，即利用周圍環境中的微生物自然接種發酵生產普洱熟茶，這實際上是建立了一個復雜的多種微生物發酵體系。二是人工接種優勢有益微生物進行微生物固態發酵加工生產普洱熟茶[2]，此工藝將從普洱熟茶發酵體系中分離出的有益微生物，加以純化、快繁等處理，將純化的有益菌種按照一定的數量比接種于用于發酵的云南大葉種曬青毛茶，以發酵生產普洱熟茶，在這一生產過程中，結合人為控制固態發酵時間、發酵用菌量等技術措施，經生產實踐證明，所加工出的普洱熟茶品質優良，耐泡性好，普洱熟茶的發酵周期也有一定程度的縮短。

所謂微生物固態發酵[3]是指在幾乎無自由水存在或有一定濕度的水不溶性固態基質中，采用自然接種、人工接種或自然與人工接種相結合的方法，使用一種或多種微生物進行發酵的一個生物反應過程。這種固態基質既提供微生物生長代謝所需的碳源、氮源、礦物質元素、水及其它營養物質，又提供微生物生長的微環境。究其生物反應過程的本質，固態發酵是以氣相為連續相的生物反應過程，適宜好氧微生物的生長。固態發酵的基質大多為不溶于水的物料，物料的水分含量低于12%時，微生物的生長就會受到抑制，固態發酵要控制物料的最低限含水量為12%。曬青毛茶一般含水量在9%～12%，必須增加茶葉含水量才能較好地發揮濕熱作用，增加水分必須根據茶葉老嫩、空氣溫度、空氣濕度、季節、固態發酵場地等不同情況，掌控發酵葉水分含量[4]。曬青毛茶經潮水至必要的含水量，接種菌種后即可進行固態發酵。在這種發酵環境中，茶葉就是發酵基質[5]。

本文試對有益菌固態發酵過程中的發酵因子進行觀察記錄，探索其變化趨勢，并結合對發酵階段茶樣進行感官審評，利用多元線性回歸分析建立普洱熟茶品質和發酵因子的回歸模型，探明發酵因子對普洱熟茶品質形成的影響，為有益優勢菌種接種發酵特色風味普洱熟茶工藝提供理論參考和技術參數。

1 材料與方法

1.1 實驗菌種及來源

少根根霉、黑曲霉、釀酒酵母、綠色木霉，均為云南省自然科學基金、國家自然科學基金普洱茶項目研究組分離、純化、鑒定、保存、篩選、擴繁而得，上述菌種均獲授權專利。

1.2 實驗茶樣

本實驗所采集普洱熟茶發酵階段樣均為人工添加有益菌進行微生物固態發酵工藝加工的普洱熟茶生產樣及其對照樣，其編號、品名及產地等見表1，每個樣重復3次。

1.3 實驗時間及地點

時間：2007年9～12月；地點：云南昆明萬紅揚茶廠。

1.4 有益菌固態發酵

設五個處理（少根根霉、黑曲霉、釀酒酵母、綠色木霉、對照），大體積堆放普洱茶原料各1噸，重復3次，進行普洱熟茶固態發酵。

潮水：選用凈化水，潮水量30%，并均勻添加有益菌，堆高1.5m，表面適當噴水，至堆表面濕透1.5cm，蓋上濕布，增溫保濕以利發酵的進行。

表1 普洱熟茶加工階段樣的編號、品名、原料產地及采樣時間Table 1 The sam ple number,brand and producing area and time ofsamples of Pu-erh tea

翻堆：視發酵堆溫、濕度及發酵環境的變化，進行適時翻堆。

取樣：每次翻堆時按五點取樣法分別取上層（厚10cm）、中層（厚 30cm）、下層（離地面 5cm）及混合四個樣各5kg，室內自然晾干供感官審評用。

茶堆溫度、環境溫度及其濕度等情況每天上午（9：00）、下午（15：00）、晚上（21：30）分別觀察記錄。

1.5 感官審評方法

感官審評：干評茶葉外形的條索、色澤、整碎、凈度，濕評茶葉內質的湯色、香氣、滋味、葉底，根據品質特性給予相應的評語，評分采用百分制。外形30分（條索占10分，整碎占5分，色澤占10分，凈度占5分），內質70分（香氣占25分，滋味占25分，湯色占10分，葉底占10分），由10位具有良好感官審評能力的專業人員進行審評打分，取其平均值為最后得分。審評時取茶樣3.0g，150ml沸水沖泡，靜置 5min，重復 3 次[6～8]。

2 結果與分析

2.1 發酵過程中重要物理指標變化情況

普洱熟茶固態發酵過程中，茶堆溫度、環境溫度、環境濕度等發酵因子是普洱熟茶固態發酵得以順利進行和普洱熟茶良好品質形成的關鍵因素。

表2 不同有益菌固態發酵普洱熟茶過程中發酵因子變化情況Table 2 The variation of fermentational factors during solid-state fermentation by differentbeneficial fungi

如表2所示：

①在五種處理中，接種（綠色木霉、少根根霉、黑曲霉、釀酒酵母）茶堆溫度在30℃～50℃，環境溫度在7℃～11℃，環境濕度在50%～80%，對照樣（不人工接種任何菌），茶堆溫度在25℃～60℃，環境溫度在7℃～11℃，環境濕度在58%～80%。

②整個有益菌固態發酵的過程中，茶堆溫度都在60℃以下。

③第一翻至第三翻，茶堆溫度均能達到最高溫度，因接入的有益菌種類不同，其達到最高溫的翻數也不同。接種黑曲霉的茶堆二翻時達到最高溫55℃；接種釀酒酵母菌的茶堆一翻時達到最高溫58℃；接種綠色木霉的茶堆，第三翻時茶堆溫度達到50℃，因其特殊性，出堆時溫度達到最高點53℃，對照樣（不人工接種任何菌），二翻時茶堆溫度達到最高溫60℃。

④每次翻堆后的一至三天內，茶堆的溫度均迅速升高，在達到最高溫后，逐漸下降，隨著翻堆的進行，茶堆升溫的程度逐漸減弱，并且呈現下降趨勢。

⑤接種不同有益菌（綠色木霉、少根根霉、黑曲霉、釀酒酵母）固態發酵過程中，環境溫度、環境濕度的變化趨勢大體一致，環境溫度主要在7℃～11℃之間，環境濕度呈現下降→升高→下降的規律，一般在50%～80%之間變化，因接種的有益菌之間的適生差異，環境濕度變化有所差異。

⑥茶堆溫度、環境溫度和環境濕度三者之間相互協調，相互制約。茶堆溫度升高，環境溫度也相應有所上升，環境濕度則呈下降趨勢。

⑦因所接種有益菌的最適生長條件的差異，茶堆溫度、環境溫度和環境濕度的變化規律也存在一定差異性。

2.2 感官審評結果

從表3可以看出：用有益菌（綠色木霉、黑曲霉、釀酒酵母菌、少根根霉）固態發酵的普洱熟茶出堆樣外形差異不明顯，內質上有一定的差異，主要表現在滋味和香氣方面。用綠色木霉發酵的普洱熟茶滋味醇厚回甘，香氣陳香透花木香；黑曲霉發酵的普洱熟茶滋味醇厚，陳香透花果香；少根根霉發酵的普洱熟茶滋味醇厚甘滑，陳香濃；釀酒酵母菌發酵的普洱熟茶滋味醇和甘滑，香氣陳香較顯；對照普洱熟茶滋味醇厚微苦，香氣陳香。

表3 感官審評結果Table 3 The sensory taste result in solid-state fermentation tea

綠色木霉發酵加工的普洱熟茶感官品質得分為94分，黑曲霉發酵加工的普洱熟茶感官品質得分為93分，少根根霉發酵加工的普洱熟茶感官品質得分為90分，釀酒酵母發酵加工的普洱熟茶感官品質得分為88分，對照的普洱熟茶感官品質得分為79分。

2.3 發酵因子與品質量化關系多元線性回歸分析

通過對人工接種有益菌（綠色木霉、黑曲霉、釀酒酵母菌、少根根霉）進行普洱熟茶固態發酵過程中的發酵因子的觀察、記錄和分析，結合對不同發酵茶樣的感官審評評分結果，探明在人工接種不同有益菌進行固態發酵生產普洱熟茶過程中，發酵因子的變化規律及其與發酵普洱熟茶品質的關系，并建立普洱熟茶加工過程中發酵因子與品質關系的回歸模型。

品質得分(Y)、發酵天數（X1）、茶堆溫度（X2）、環境溫度（X3）、環境濕度（X4）的觀察記錄值進行多元線性回歸分析，可以得到回歸方程：

①綠色木霉固態發酵的回歸方程：

Y=91.243+0.107X1+0.073X2+0.337X3-0.131X4（復相關系數 R2＝0.9685）

回歸系數為+0.107、+0.073、+0.337、-0.131

回歸方程常數項β＝91.2426

②黑曲霉固態發酵的回歸方程：

Y=90.442+0.066X1-0.011X2-0.069X3+0.006X4（復相關系數 R2＝0.9607）

回歸系數為+0.066、-0.011、-0.069、+0.006

回歸方程常數項β＝90.4422

③少根根霉固態發酵的回歸方程：

Y=87.144+0.055X1+0.012X2+0.16X3+0.014X4（復相關系數 R2＝0.9944）

回歸系數為+0.055、+0.012、+0.160、+0.014

回歸方程常數項β＝87.1444

④釀酒酵母菌固態發酵的回歸方程：

Y=83.898+0.164X1+0.008X2+0.223X3-0.082X4（復相關系數 R2＝0.9969）

回歸系數為+0.164、+0.008、+0.223、-0.082

回歸方程常數項β＝83.8978

3 討論與結論

普洱熟茶固態發酵過程中，微生物種類、發酵溫度、發酵時間、環境溫度和濕度等因素對普洱熟茶品質的形成均具有重要的影響作用。這些發酵條件不僅影響微生物的生命活動，而且影響制茶過程中化學成分的轉化，從而影響所發酵出的普洱熟茶的感官品質。普洱熟茶進行固態發酵大生產過程中發酵條件的差異導致了普洱熟茶品質的差異。

3.1 發酵過程中茶堆溫度變化情況探討

溫度是標志物體冷熱程度的參數，反映了物體分子運動的劇烈程度。

茶堆溫度是普洱熟茶固態發酵過程中的主要控制因子，茶堆溫度的高低，直接反映了茶堆中茶內含物質和水分子的運動速度，發酵茶堆內部的最低溫度不能低于28℃，最高溫度不能高于65℃，當前普洱熟茶大生產中的堆溫主要通過翻堆來進行調控。

人工接種一定比例的有益菌（綠色木霉、少根根霉、黑曲霉、釀酒酵母）進行普洱熟茶固態發酵后，堆溫上升較快，這是由于有益菌附著在具有一定濕度的茶坯基質上，茶坯基質為有益菌提供其生長代謝所需的碳源、氮源、礦物質元素、水及其它營養物質，使得有益菌快速大量地繁殖，隨著有益菌數量的增加，呼吸代謝中釋放的熱量也相應增加，使茶堆溫度迅速升高，隨著發酵的持續進行，茶堆升溫的程度逐漸減弱，達到最高溫后呈現下降趨勢，這是因為大多數有益菌的適宜生長溫度為28℃～37℃，最高耐受溫度為45℃～50℃，一般不超過60℃，隨著固態發酵的進行，有益菌代謝產物的積累，代謝呼吸中放熱較多，使得茶堆溫度升高，酸度增加，逐漸偏離了有益菌的最佳生長條件，有益菌生命活動減弱，茶堆溫度下降。

人工接種有益菌種進行普洱熟茶固態發酵過程中，發酵葉的溫度一般保持在符合微生物生長的范圍內，適宜的溫度既能促使發酵葉中產生多種物質的化學變化，還能抑制有害雜菌的生長，更為重要的是促使有益微生物大量滋生，使得微生物分泌的胞外酶的量及其高效的催化活性相應增加，促進發酵葉的系列變化[9，10]。當堆溫保持在一定的范圍時，加工出的普洱熟茶具有較好的品質特征，當堆溫低于或高于一定的范圍時，加工出的普洱熟茶的品質不是很理想，堆溫過低，一些化學成分氧化降解所需的能量無法滿足，導致發酵不足；堆溫過高，又會導致碳化燒心，同樣不利于普洱熟茶良好風味品質的形成。

因此，在人工接種優勢微生物進行普洱熟茶固態發酵過程中，有效地控制好發酵溫度有利于普洱熟茶良好品質的形成。

3.2 發酵過程中發酵因子之間關系的探討

環境溫度是表示環境冷熱程度的物理量，是決定普洱熟茶發酵室內溫度高低的重要指標之一，不同環境溫濕度條件對人工接種有益菌進行普洱熟茶發酵的影響程度不同。

高溫高濕情況下，有利于減少茶堆中水分的散失，有利于茶堆持續高溫，提高酶的活性，加速發酵葉內含物質的轉化速率，抑制有害雜菌的生長、散發雜異味，縮短發酵時間，提高普洱熟茶的品質。

高溫低濕情況下，茶堆水分會不斷散失，茶堆高溫持續時間短，發酵葉內含物質的轉化速率慢，發酵不均勻，不利于普洱熟茶品質的形成。

低溫高濕情況下，茶堆中雖然水分散失較慢，但堆溫升溫慢，發酵葉內含物質轉化速率慢，導致腐生菌滋生，對普洱熟茶良好品質的形成不利。

低溫低濕情況下，茶堆水分散失慢，導致茶堆溫度內部高而外層低，不利于發酵葉內含物質成分的均勻轉化，發酵均勻度差，可控性差，不利于普洱熟茶品質的形成。

綜上所述，本文針對人工接種有益菌進行普洱熟茶固態發酵過程中的茶堆溫度、環境因子進行了分析研究，揭示了各因子間的相互協調、相互影響的關系。茶堆溫度要控制在40℃～60℃，在冬季，環境溫度控制在7℃～10℃，環境濕度控制在70%～80%，發酵時間控制在50～60d，有利于普洱熟茶品質風味的形成。通過對不同有益菌發酵生產的普洱熟茶感官品質及發酵因子研究而建立起不同優勢有益微生物固態發酵普洱熟茶回歸方程，在人工接種有益菌進行固態發酵生產普洱熟茶的過程中，利用回歸方程可以實現定向控制溫度、濕度、翻堆周期等技術，改善普洱熟茶固態發酵因子，以縮短生產周期，促進內含物質的轉化，使普洱熟茶固態發酵朝著有益于特定品質形成的方向發展，生產不同風味普洱熟茶。

1 梁名志.普洱茶渥堆工序的研究現狀.海峽兩岸茶葉科技學術研討會（中國福州）論文集,2000.

2 趙龍飛,周紅杰.云南普洱茶渥堆過程中主要微生物初探[J].商丘師范學院學報,2005,21(2):129～133.

3 姚躍飛,曾柏全.現代固態發酵技術在食品加工業中的應用[J].食品與機械,2005.11.

4 周紅杰.云南普洱茶[M].昆明:云南科技出版社,2004.

5 龔加順,周紅杰,張新富,等.云南曬青綠毛茶的微生物固態發酵及成分變化研究[J].茶葉科學,2005,25(4):300～306.

6 黃意歡.茶學實驗技術[M].北京:中國農業大學出版社,1995.

7 沈培和,張育松,陳洪德,等.茶葉審評指南[M].北京:中國農業大學出版社,1998.

8 陸松侯,施兆鵬.茶葉審評與檢驗[M].北京:中國農業出版社,2001.

9 王漢生.關于普洱茶的人工渥堆發酵工序[J].廣東茶葉,2005,(4):3～4.

10 周紅杰,龔加順等.云南普洱茶的學科地位和現實意義[J].云南農業大學學報（普洱茶專輯）,2006,21:38～44.