黑茶品質形成與功效研究進展

戴宇樵 潘科 李琴 冉乾松 楊婷 劉亞兵 劉忠英 方仕茂 谷文軍

摘要：黑茶為六大茶類之一，是一種具有特殊風味特征的發酵茶。目前已經有大量研究關注于黑茶品質的形成機理，主要圍繞黑茶的色澤、香氣、滋味3個方面，也有大量研究關注于黑茶的保健功效，主要圍繞黑茶的減肥降脂、改善腸道免疫、抗氧化、抗癌等作用機制，這些成果為黑茶加工與改善預防疾病方面提供理論指導，為黑茶產業助力。

關鍵詞：黑茶;工藝;微生物;香氣;降脂

中圖分類號：TS272 ? 文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2021）10-0024-06

黑茶是一種在加工過程中有微生物參與品質形成的發酵茶[1]。隨著人們生活水平提高，“富貴病”的發病率也越來越高，因此黑茶獨特的風味屬性與其明顯的減脂降壓功效吸引了大量消費者的關注[2-3]。關于黑茶風味形成機理與功效影響機制已經成為眾多學者關注的重點，新型的科研技術手段與更加深入全面的研究方向使黑茶產業得到了較大的推進[4]。

1 黑茶品質特征

黑茶是一種后發酵茶，原料大都來源于外形粗老的鮮葉制成的毛茶，經過黑茶特有的渥堆發酵工藝，使其由毛茶的色澤轉變為暗褐色或深褐色，具有獨特的風味[5]。

1.1 黑茶加工工藝

目前，云南、湖南、四川、廣西、湖北等地都是黑茶的主產區，不同地區的加工工藝也有所區別[6]，如湖北和云南黑茶均是將鮮葉制成曬青毛茶，作為后發酵原料，經過渥堆、精制、壓制、干燥制成黑茶[7-8]，而湖南、四川、廣西地區的黑茶均是將鮮葉經過殺青、初揉后進行渥堆或堆悶，再以干燥制得黑毛茶為原料，進行“發花”或者渥堆、壓制、干燥制成黑茶[9-11]。如表1所示，不同的地區因氣候地理條件的不同，原料品質與工藝具有差異明顯，故而形成了各個產區黑茶的獨特品質。

1.2 黑茶微生物分類

微生物與黑茶品質的形成密切相關，黑茶的渥堆過程涉及一系列的微生物作用，在胞外酶、微生物熱與微生物自身代謝綜合作用下形成了黑茶的特征性風味[14]。研究發現，黑曲霉、青霉屬、酵母屬、根霉屬均是黑茶渥堆中的優勢菌群，乳酸桿菌也在渥堆過程中對黑茶品質形成作用明顯，且冠突散囊菌更是茯磚茶“發花”工藝的關鍵微生物[15-16]。這些菌群主要通過產生纖維素酶、果膠酶、糖苷酶、葡萄糖淀粉酶、乳酸酶等多種水解酶影響黑茶風味;在這些酶作用下，茶葉中的多糖、蛋白質、果膠、脂肪、纖維和部分不可溶性化合物等有機物發生氧化、聚合、水解、轉化，產生多種有機酸，且不同菌種水解酶對茶葉中的成分具有選擇性，正是不同酶的協同性塑造了黑茶獨特的風味[17-19]。

在普洱熟茶渥堆過程中，大量酵母的生長對普洱熟茶甜醇滋味的形成有顯著作用，根霉屬能分泌酒化酶與有機酸，產生具有芳香的脂類物質[20]。在茯磚茶加工中，冠突散囊菌生長過程產生的有機酸降低了茶氨酸和糖含量，從而使兒茶素氧化聚合形成大量茶褐素，產生濃郁的菌花香，起到改善茯磚茶風味的作用[21-22]。在六堡茶的加工中，曲霉菌和青霉菌促進其變色，在后發酵階段，也有少量產生“金花”的菌屬出現，在陳化階段，較多“金花”出現，促進多酚類物質轉化，消除青氣，使滋味醇和[18]。目前在實際生產中，更有通過人為控制菌群生長來調控最終的黑茶品質，由此可見，微生物作用是黑茶品質形成的決定性因素[23]。

1.3 黑茶色素物質研究

黑茶渥堆的過程中，在濕熱作用下，由于黑茶中大量的兒茶素轉化為茶褐素，大量的葉綠素降解為脫鎂葉綠素a、脫鎂葉綠素b、脫鎂葉綠素酸酯a與脫鎂葉綠素酸酯b，類胡蘿卜素中葉黃素和 β-胡蘿卜素含量也呈明顯增加趨勢，這些色素的形成與積累形成了黑茶區別于其他茶類的首要特征——干茶色澤褐黑，湯色紅褐[24-25]。同時，通過高效薄層色譜分析發現，在不同的黑茶中，脂溶性色素的組成及含量差別較大[26]，且色澤也是判斷黑茶加工程度的重要依據，如在普洱熟茶渥堆過程中多酚類物質與脂溶性色素的變化對最后湯色的形成起到決定性影響[27-28]。黑茶色素的形成與微生物的作用也分不開，隨著茯磚茶加工中色素變化，脫鎂葉綠素a、脫鎂葉綠素b、脫鎂葉綠素酸酯a、脫鎂葉綠素酸酯b及其部分類胡蘿卜素的含量在“發花”期間均有所增加。優勢菌種冠突散囊菌的閉囊殼呈現鮮艷的金黃色，這正與葉黃素和β-胡蘿卜素的色澤相近，前人通過對1個純“金花”樣品進行檢測，發現其中葉黃素與β-胡蘿卜素含量較高[29-31]。同時也有研究表明，在普洱熟茶、六堡茶等黑茶渥堆過程中添加果膠酶、纖維素酶、蛋白酶等外源酶，會對其色素的轉化產生顯著影響[32-33]。

1.4 黑茶香氣成分研究

黑茶的獨特香氣源于其加工環節中多方面的影響，在渥堆、干燥以及后期儲存過程中，其香氣成分都在發生變化[34]。加工中醇類、醛類、萜烯醇類和酮類等化合物是黑茶香氣成分的主要組成物質[35]。不同類型的黑茶具有各自獨特的香氣，在普洱熟茶的香氣研究中，前人采用氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）技術與頂空固相微萃取（HS-SPME）技術結合，結果顯示，3，4，5-三甲氧基-苯甲醛、2-乙基-丁酸-2-丙烯基酯、亞甲基-丁酸-二甲酯、3，4-二甲氧基甲苯和5-甲基-1，2，3-三甲氧基-苯、十六烷酸、橙花叔醇、橙花醇等物質成分對普洱熟茶香氣品質得分的貢獻率較高，表明它們是影響普洱熟茶香氣品質的關鍵香氣成分[36]，且不同的溫度與萃取頭對其揮發性成分的檢測也有影響，通過優化頂空固相微萃取-氣質聯用的萃取條件使普洱熟茶香氣的檢測方法更加精準[37]。在茯磚茶的香氣研究中，采用固相微萃取優化湖南茯磚茶中的香氣成分，結合氣質聯用儀，分離鑒定出主要由碳氫類、酯類、醇類、含氮類、雜氧類、酮類、醛類、酸類8類化合物組成的93種香氣成分，其中含量較高的組分有3，5-辛二烯-2-酮（E，E）、2-戊基呋喃、（E，E）-2，4-庚二烯醛、6-甲基-3，5-庚二烯-2-酮等[38]。此外，還比較分析了同時采用蒸餾萃取法（simultaneous distillation extraction，SDE）和頂空固相微萃取法提取茯磚茶揮發性成分的效果，優化茯磚茶香氣檢測技術手段[39]。在六堡茶的香氣研究中，采用全二維氣相色譜-飛行時間質譜聯用技術，共鑒定出以烯酮類、芳香烴化合物、氮雜環化合物、烯醇類、烯類、胺類、酸酐類、烷烴類、醛類、烯醛類、醚類、醇類、酯類、烯酯類、內酯類、酚類、酮類、含硫化合物、有機酸類、氧雜環化合物、炔類共21類化合物307種香氣成分，表明烯酮類、有機酸類、醚類、醛類、芳香烴類等香氣成分可能對六堡茶的香氣品質具有重要影響[40-42]。對青磚茶的香氣成分同樣采用氣質聯用方法進檢測[43]。越來越多的研究將普洱茶“越陳越香”、茯磚茶“菊花香”、六堡茶“檳榔香”的特征更加清晰化[44-46]。

1.5 黑茶滋味物質研究

茶葉中的呈味物質種類較多，其中澀味主要來源于多酚類物質，以兒茶素和黃酮為主體，苦味主要是來源于咖啡堿、花青素等物質，鮮爽味主要來自于游離氨基酸[47-48]。與其他茶類不同的是，在黑茶渥堆過程中，呈味物質在微生物分泌胞外酶的酶促作用以及濕熱作用下發生變化，使酯型兒茶素總含量減少，有機酸含量增加，蛋白質分解形成多種氨基酸，大分子糖類形成可溶性的糖，這些協同作用下形成了黑茶醇和的口感[49-50]。利用電子舌技術與感官審評相結合的方法發現，普洱熟茶中的總游離氨基酸、總兒茶素、DL-兒茶素、沒食子兒茶素沒食子酸酯、總有機酸、檸檬酸和酒石酸等物質相對含量對普洱茶滋味影響較大。同時發現茶多糖與茶褐素對普洱熟茶的滋味也有顯著影響，在普洱熟茶渥堆過程中，由于茶黃素含量先增加后減少，茶紅素含量逐漸減少，茶褐素含量逐漸增高，使茶滋味發生很大改變[51-52]。渥堆過程中促進黃酮醇苷的降解，使黑茶滋味趨于醇和，咖啡堿含量上升，使黑茶苦味也有所增加[53]。利用高效液相色譜與電子舌技術結合感官審評對不同儲藏時間的普洱熟茶、茯磚茶進行檢測，發現其茶湯的滋味隨著時間的延長愈發醇和，該結論為提升黑茶的收藏價值提供了理論依據[50，54-55]。

2 黑茶功效

黑茶之所以受到消費者的廣泛喜愛，除了其特殊的風味特征外還具有保健功效，目前關于黑茶功效的研究主要關注點有以下方面。

2.1 降脂減肥

肥胖已經是全人類所面臨的難題，嚴重威脅人類的健康，所帶來的危害除了血脂血糖的升高，還會使人體的器官產生病變[56]，因此，如何降低體內脂質含量，已經成為人們日益關注的健康問題。

大量動物試驗表明，黑茶具有顯著的降血脂、減肥功效[57-61]。熊昌云等通過動物試驗發現，普洱熟茶對營養性肥胖大鼠具有顯著的降脂減肥效果，且效果優于綠茶，并且還發現普洱熟茶的降脂減肥效果與儲存年份呈正相關[62-63]。在茯磚茶的降脂減肥研究中，傅冬和等在早期就利用了高通量藥物篩選技術，以與調節脂質代謝、糖代謝有關的過氧化物酶增殖體活化受體（PPARα、PPARγ、PPARδ）、肝X受體（LXR）、法尼酯衍生物X受體（FXR）及前脂肪細胞（3T3-L1）建立模型，研究茯磚茶的降脂減肥作用及其有效部位[64-68]。通過長年研究發現[69]，茯磚茶中分離得到3，4-二羥基苯甲酸（DBA）、沒食子酸（GA）、沒食子兒茶素（GC）、3-甲氧基-4，5-二羥基苯甲酸（MDBA）、表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）及表兒茶素沒食子酸酯（ECG）6個單體化合物，均表現出對上述模型的刺激作用，表明此6種化合物均為與茯磚茶降脂減肥功效有關的活性物質。彭靜靜通過建立小鼠的急性高脂血模型，經六堡茶灌胃處理，經層析色譜（分離純化）后和核磁技術鑒定發現六堡茶中槲皮素、咖啡堿、沒食子酸等物質可能具有重要的降血脂功能性[70]。劉仲華等以多種黑茶為原料，建立營養性肥胖大鼠模型和高脂血癥大鼠模型、3T3-L1 前脂肪細胞模型和 Hep G2 細胞模型，從生化代謝、細胞學、基因表達和蛋白質組學水平上證實黑茶具有顯著的減肥和降血脂功效，通過動物試驗發現與脂質代謝相關基因，經實時熒光定量PCR（qPCR）分析發現，黑茶可促使與脂肪生成相關的脂肪酸合成酶（FAS）和REBP-1c基因的表達顯著下調，抑制肝臟中脂肪酸的合成;相反，促使與脂肪分解相關的PPAR-α和CPT-1a基因及調降血液中膽固醇含量的LDLR基因的表達顯著上調，促進脂肪酸 β-氧化，減輕體質量，以此來深入探究黑茶的降脂減肥作用機理[56]。

2.2 抗癌

茶葉的抗癌作用一直是茶葉功效中的研究熱點，黑茶中所具有的茶多酚、茶多糖、茶紅素、茶黃素等單體物質均能夠抑制癌細胞增殖并促進癌細胞的凋亡[71]。在早期研究中，宋魯彬等以體外培養的胃癌細胞株SGC-7901和結腸癌細胞系 HCT-8 為試驗對象，采用高通量篩選技術證實黑茶提取物能抑制消化道腫瘤細胞的生長[72]。霍雪蓮通過實時熒光定量PCR與Wsetern blot等分子生物學試驗技術驗證了安化黑茶提取物抑制直腸癌細胞增殖和促進凋亡機理，且濃度與抑制作用呈協同作用，同時確定了安化黑茶提取物對與癌細胞的增殖和凋亡密切相關的癌細胞中異常活化的絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路具有影響，可促進結直腸癌細胞凋亡[73]。

2.3 調節腸道免疫功能

腸道功能關系著人體代謝健康，早期研究已表明，黑茶可以調節腸道菌群，改善腸道健康狀態。大腸桿菌0157：H7是一種可嚴重致病的菌，劉平以感染該菌小鼠為模型進行茯磚茶灌胃10 d的試驗，檢測小鼠的血液學、組織病理學、免疫學等指標后，發現其胃腸道等器官受損的黏膜得到一定的修復，炎癥減輕，結腸內的乳酸桿菌、類桿菌種群多樣性增加，證實了茯磚茶能夠對抗大腸桿菌感染引發的炎癥，同時提高機體免疫功能，調整腸道菌群[74]。除致病菌外，黑茶也能夠通調節腸道菌群數量改善抗生素引起的腸道菌群紊亂的現象[75]。

Mo等通過高通量篩選技術與超高效液相色譜-串聯質譜聯用（UPLC-MS/MS）技術鑒定廣西瑤族黑茶中對腹瀉具有預防作用的12種代謝物，為探究廣西瑤族黑茶防腹瀉機理奠定了理論基礎[76]。唐飛也通過小鼠動物試驗證實了青磚茶對小鼠胃腸道菌群及功能有積極影響[77]。李丹發現，普洱熟茶和茯磚茶在一定的劑量下均能夠幫助腸道菌群失調的小鼠恢復腸道內乳酸桿菌和雙歧桿菌的菌群數量，證實黑茶能使腸道內的腸球菌等益生乳酸菌增多，并使大腸桿菌減少，從而優化調節腸道內的菌群結構[78]。

陳欣利用普洱茶茶褐素進行離體腸道菌群代謝試驗，運用液質聯用技術檢測分析茶褐素在大鼠腸道菌群作用下的代謝產物，發現產物中有對羥基苯丙酸、可可堿、沒食子酸、3-O-甲基沒食子酸或 4-O-甲基沒食子酸、兒茶素等，從而推測黑茶能夠調節腸道菌群的原因可能與以上化合物的功效有關[79]。

2.4 抗氧化

醫學研究表明，大部分的臨床病變和人體衰老均與氧自由基對細胞的影響有關[80-83]，抗氧化已成為現代醫學關注熱點，黑茶抗氧化機制近年來也引起學者們的深入關注。

Lv等采用清除DPPH自由基（DPPH·）、清除ABTS自由基（ABTS+·）、鐵還原抗氧化能力（FRAP）法、細胞抗氧化活性（CAA）法（HepG2細胞）對普洱茶、茯磚茶、六堡茶等44個黑茶樣品進行抗氧化能力評價，對這些黑茶的抗氧化活性進行分析，證實不同品種的黑茶具有不同的抗氧化活性，且差異顯著[84]。

采用同樣的測定指標，Fan等從發酵的紫娟普洱茶中提取了乙醇溶性色素，發現該提取物使細胞超氧化物歧化酶（SOD）活性增強397.3%，證實紫娟普洱茶具有良好的抗氧化活性[85];楊新河等初步探明其體外抗氧化作用及活性部位，證實青磚茶具有體外抗氧化作用，并發現其提取物不同極性部位的抗氧化活性以乙酸乙酯層和正丁醇層較強[86-87]。也有研究表明，廣西六堡茶、四川康磚茶、雅安藏茶等其他幾類黑茶同樣具有較好的抗氧化能力[83，88-89]。

隨著科技的進步，檢測抗氧化性方法更加精細化，周卿意駿等用基于高效液相色譜串聯四級桿飛行時間質譜技術（HPLC-Q-TOF-MS/MS）的安化黑茶抗氧化活性成分快速篩選和鑒別的方法，依據質譜裂解規律及文獻檢索，從安化黑茶乙酸乙酯與正丁醇提取部位中分別鑒定出 32、28 個抗氧化活性成分，從熟茶中分別鑒定出 31、26 個抗氧化活性成分[90];王貞睿等建立模型，利用黑茶可還原三價鐵離子性質，采用三價鐵離子介導的“關-開”法，建立新的熒光分析法[91-92]。

3 展望

目前為止，國內外關于黑茶研究主要分為2個方面，一是黑茶品質形成的機制研究，主要關注在在黑茶加工過程中化學物質的變化規律，探究微生物作用在黑茶渥堆過程對其品質形成產生的影響，并關注微生物作用對單體物質的影響，以此進行工藝優化，產品開發;二是黑茶保健功效的研究，主要通過建立活體模型、活體受體模型，運用組學技術探究黑茶微生物、基因、代謝物及酶對于模型各項生理指標的影響。從近年來國內外研究趨勢可看出，目前相關領域中尚待探究的問題及未來可深入的研究方向有：（1）不同黑茶加工過程中，其優勢微生物菌群對于黑茶不同香氣、滋味物質的變化影響，更精準地探究黑茶品質形成機制。（2）將多組學技術以其多方面受體模型建立等應用到茶葉功能成分的研究中，深入關注黑茶中物質單體成分的作用機制，加強對黑茶健康功能的研究。（3）整合目前研究已掌握的渥堆調控技術手段與參數，以促進黑茶風味形成與提升黑茶保健功能為指標，研發出不同風味和保健功效的黑茶新產品，促進黑茶產業發展。

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