色差法監測紅茶發酵適度技術

趙飛++馬圣洲++吳琴燕++姚克兵++莊義慶

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

關鍵詞：紅茶；發酵時間；色差測量；色素；發酵適度

中圖分類號： S377；TS272.5+2文獻標志碼： 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、發酵以及干燥等幾個階段。其中對紅茶品質影響最大的就是發酵，發酵不足會導致湯色不紅、滋味苦澀并伴有青草氣，發酵過度則湯色紅暗、滋味淡薄并伴有酸餿味，因此恰當適時地終止茶葉發酵是得到高品質紅茶的關鍵因素。目前，很多高科技技術已用于發酵適度的檢測，例如電化學及傳感技術[1-2]、比色法[3]、電子鼻技術[4]、分光光度計法[5]、顏色傳感器法[6]以及氣相液相質譜分析法[7]等。但是由于上述方法均不利于實時分析，在實際生產中依然以專業人員的經驗和感官審評來確定發酵是否適度，從而難以形成標準化生產。色差計利用人眼對顏色判斷的三變數原理，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性，去除人為因素對測定結果的影響，使得色澤的判定更加客觀。與人眼相比具有良好的穩定性、重復性，并且有簡單實用的特點，能夠為產品的研究開發和品質控制提供有力可信的依據[8]。本研究以江蘇丘陵地區主栽茶樹品種龍井43為研究對象，利用傳統紅茶加工工藝，用色差計對不同發酵程度的發酵葉色差、茶湯色差進行跟蹤監測，并研究發酵過程中色差值與茶葉理化成分、感官品質的相關性，探討利用色差計快速鑒定紅茶發酵適度的可行性，從而為當地紅茶加工的標準化生產提供理論依據和技術指導。

1材料與方法

1.1試驗材料

龍井43由江蘇省句容市下蜀鎮窯業茶場提供，嫩度為1芽1葉。

1.2試驗儀器

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

1.3試驗方法

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后放入萎凋槽鼓風萎凋至鮮葉含水率65%左右結束，萎凋葉放入揉捻機不加壓揉捻30 min、重壓揉捻20 min、輕壓揉捻30 min左右至成條結束，將揉捻葉放入發酵機發酵（發酵溫度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。發酵時間設為5 h，從0 h開始，每隔0.5 h取樣1次，取樣方法為多點混合取樣，共計取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，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*為藍黃顏色的飽和度，其中-b*為藍，+b*為黃。L*、a*、b*表示色系上任意2點間的距離，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。

利用便攜式色差計測量茶葉發酵葉色差、茶湯色差，發酵葉色差隨機均勻選取10個點直接測定；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）采用系統法檢測[10] 。

1.3.4茶樣感官品質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》，并參照國家標準審評術語進行茶葉品質評價。評分項目有干茶色澤、香氣、湯色、滋味和葉底。

2結果與分析

2.1紅茶發酵過程中發酵葉外觀色差及茶湯色差的動態變化

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

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

2.2紅茶發酵過程中茶黃素、茶紅素及茶褐素含量的變化

利用系統法測定發酵過程中不同時間段發酵葉的色素含量，結果（表3）表明，發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，這是因為隨著發酵程度的加深，初期形成的茶黃素開始向茶紅素轉化；隨著發酵的繼續，茶黃素、茶紅素開始向茶褐素大量轉化，使得兩者含量有所下降，茶褐素含量明顯上升；同時，在發酵過程中TRs/TFs值呈先上升后下降的趨勢，在發酵4.0 h時達到最大值。紅茶只有茶黃素、茶紅素、茶褐素比例適當才能形成優良品質，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，具有強烈的收斂性。茶紅素是紅茶湯色“紅”的主要成分，構成湯味的濃度，并且與茶湯的強度也有關，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準，本試驗以發酵3.5～4.0 h為最佳。

2.3不同發酵時間紅茶干茶樣感官品質

對不同發酵時間所加工成的茶樣進行感官審評，由表4可見，發酵前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，發酵不足；發酵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，茶葉感官品質較高，發酵適度；發酵4.5 h開始，干茶色澤烏暗，湯色褐暗，有酸悶味，葉底紅暗，發酵過度。綜合評定表明，發酵4.0 h的紅茶干茶樣感官品質最高。綜合感官審評結果顯示，4.0 h為本試驗的發酵適宜時間。

在發酵過程中，對發酵葉色度指標L、a、b、ΔE值與對應干茶色素含量及感官品質得分的相關性進行研究，發現L、a、b值與色素、感官評分三者之間并無顯著的相關性，這可能是因為茶葉發酵過程中色度變化比較復雜，亮度、紅綠度或者黃藍度等單一指標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別。在茶葉發酵初期，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黃色，ΔE值緩慢變化；隨著葉溫的不斷升高，酶促反應愈發劇烈，葉綠素損失殆盡，而茶黃素、茶紅素大量生成，反映在葉色上即在較短時間內轉紅，色度變化較大，ΔE值變化處于高峰期；隨著發酵程度的繼續加深，酶促反應劇烈進行，葉溫升至整個發酵過程的最高點，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化。此時茶葉內含成分達到優質紅茶合理閾值[12-14]，葉色均勻紅變，在一定時間內色度變化較小，ΔE值在一定時間內趨于0，此時視為發酵適度。如果發酵繼續進行，茶黃素、茶紅素大量轉化為茶褐素，葉色繼而慢慢轉為暗紅，雖然ΔE值變化依然不明顯，但是紅茶品質開始下降。因此在實際生產中，只要ΔE值趨于0開始，就應停止發酵。

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

因此，通過測量發酵葉外觀色度變化趨勢，同樣以茶湯色差作為輔助，能夠對茶葉發酵程度作出較好的判定。

3討論

發酵是紅茶加工的關鍵，掌握發酵的最佳程度是生產優質紅茶的保證。本研究表明，當紅茶色素TRs/TFs值達到理論閾值[12-14]，發酵葉、茶湯色度變化的表征ΔE值均接近0，即發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；而當紅茶色素TRs/TFs值較低或TBs含量較高時，發酵葉、茶湯色度變化的表征ΔE值較大，即發酵葉色度變化較大，茶樣感官評分較低。利用發酵葉、茶湯色度變化判定紅茶發酵適度，可以與茶葉色素組分含量及感官審評的結果達到高度吻合，也就是說可以通過發酵葉、茶湯色度變化對茶樣的感官指標作出良好的表征和評判。因此，在發酵過程中，應實時對發酵葉、茶湯的色度變化進行測定，根據上述方法，當色度變化的表征ΔE值接近0時，即為發酵適度。

利用色差法判定紅茶發酵程度的方法投資較少、操作簡單、準確度高、重復性強，能夠教好地反映紅茶的發酵程度，理論上可以解決只能靠個人經驗判斷發酵程度的難題。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，可能會表現出紅茶發酵的時間、葉色變化速度和程度與本研究不盡相同的情況，在生產上應用時仍需試驗驗證并加以校正。

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