變溫發酵對保靖黃金茶1號夏季鮮葉制成工夫紅茶品質的影響

謝念祠，周浩，周品謙，彭云，田雙紅，王坤波，包小村*

1(湖南省農業科學院茶葉研究所，湖南 長沙，410126)2(湖南農業大學,茶學教育部重點實驗室，湖南 長沙，410128) 3(湘西州農業科學研究院，湖南 吉首，416000)

保靖黃金茶1號是從保靖黃金茶群體中選育的高氨基酸特早生綠茶品種[1]。目前在全國多地種植，湖南省湘西州2020年黃金茶茶園面積達422 km2。隨著茶園面積擴大，如何提升夏季鮮葉利用率受到重視。夏季鮮葉制得綠茶存在味苦香淡的問題，可制作紅茶[2]。已有研究表明，保靖黃金茶1號制作紅茶具有鮮甜味特征，產品能滿足現階段多元化茶葉市場需求[3]。發酵是紅茶加工的關鍵工序，溫度是影響紅茶發酵的主要因素，方世輝等[4]通過研究發現工夫紅茶的發酵溫度以22、28 ℃較佳。變溫發酵原理為初期保持高溫激發酶活性，中后期低溫保持酶活性以充分發揮酶促氧化作用，提高工夫紅茶品質[5]，已有少量研究證明了變溫發酵的有效性，可能受限于實踐操作較困難而未被推廣運用[5-7]。本研究旨在通過比較恒溫發酵、自然發酵及變溫發酵篩選保靖黃金茶1號夏季紅茶最佳發酵方式及變溫發酵參數，探索不同發酵方式及變溫發酵參數對紅茶品質的影響，為夏茶利用率的提升提供理論依據與實踐基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

2020年6月于湖南省湘西自治州老爹茶業基地采摘保靖黃金茶1號一芽二葉鮮葉原料。

無水乙醇、茚三酮、酒石酸亞鐵、鹽酸、濃硫酸(均為分析純)、各氨基酸標準品、HPLC級甲醇、乙腈、乙酸、四氫呋喃，長沙隆和化玻實驗用品有限公司。

1.2 實驗處理

以工夫紅茶加工基本工序為依據，工序參數為：萎凋：室內鼓風萎凋，鮮葉薄攤2～3 cm，氣溫24～32 ℃，至鮮葉含水量為65%～67%；揉捻：不加壓10 min，后續每10 min加輕壓，揉捻時長50 min；發酵：參照已有文獻[4-6]方法并結合實際操作可能性設定溫度、濕度及時間(表1)，發酵葉厚度10 cm，以葉色70%以上紅變，青氣消失，花果香顯現為發酵適度；干燥：初烘：120～130 ℃，攤葉厚度2～5 cm，烘干10 min后靜置1 h；復烘：90～100 ℃烘至含水量15%左右，攤葉厚度2～3 cm；提香：預熱提香機，溫度90 ℃，30 min至足干。上述處理制得樣品5份，隨機取樣，試驗重復2次。

1.3 分析方法

茶葉感官評價參照GB/T 23776—2018《茶葉感官審評方法》評定。水浸出物、游離氨基酸、茶多酚、可溶性糖、兒茶素組分、茶色素含量參照文獻[8]進行測定。氨基酸組分測定采用HPLC法檢測[9]。

表1 不同發酵參數夏季保靖黃金茶1號紅茶加工工藝Table 1 Processing with different fermentation parameters of summer black tea of Baojing Huangjincha 1

固相微萃取法(solid-phase micro-extraction，SPME)提取茶葉香氣物質：稱取1 g磨碎樣置于萃取瓶中，萃取溫度120 ℃，保溫時間20 min，吸附時間3 min，纖維頭PDMS/DVB/CAR。香氣成分測定采用GC-MS，色譜柱為Agilent(60 m×0.250 mm×0.25 μm)；進樣口溫度270 ℃；載氣為高純氮氣，分流比為10∶1，流速2 mL/min。升溫程序：40 ℃保持5 min，以15 ℃/min升至280 ℃保持5 min，以15 ℃/min 升至305 ℃保持5 min；質譜條件為SCAN模式，掃描范圍為29～550m/z。所得數據在NIST標準譜庫檢索后，篩選匹配度>80%的化合物成分，并依據相關資料對各峰進行確認，排除柱流失等干擾化合物，鑒定樣品中的揮發性香氣成分，分析各成分相對含量。

采用氣味活度值(odor active value，OAV)[10]對各香氣成分的風味貢獻度進行評價，計算如公式(1)、公式(2)所示，公式(1)適用于味覺物質分析[11]，公式(2)適用于香氣相對含量分析[12]。

(1)

(2)

式中：C1，味覺成分的物質濃度，%；C2，香氣成分的相對百分含量，%；R，識別閾值，mg/kg；D，覺察閾值，mg/kg。

當OAV>1時，定義為關鍵風味成分，該成分對總體風味有直接影響；當0.1

1.4 儀器與設備

自制鼓風式萎凋機；6CR-40茶葉揉捻機、6CJW40解塊機、6CHFJ-10B發酵機、6CH941I烘焙機、6CTH-6.0提香機，浙江上洋機械有限公司；UT301C+紅外測溫儀、A12T溫濕度計，優利德公司；PB303NMETTER-TOLEDO分析天平，梅特勒托利多科技(中國)有限公司；快速水分測定儀，奧豪斯公司；超低溫冰箱、NanoDrop2000紫外分光光度，Thermo公司；Agilent 1260 Infinity LC二元液相色譜系統、Agilent GC6890-5973Mass，美國安捷倫公司；手動SPME進樣器和PDMS/DVB固相微萃取頭，美國Supelco。

1.5 數據處理

數據先用Excel 2016處理，再用IBM SPSS Statistics 22.0軟件進行顯著性分析。采用TBtools進行聚類熱圖制作[13]。實驗重復3次，取平均值。

2 結果與分析

2.1 不同發酵方式對保靖黃金茶1號夏季紅茶感官品質的影響

不同發酵方式制得茶樣審評結果如表2所示，各茶樣外形及湯色差異較小，在香氣及滋味方面差別較明顯，變溫發酵與恒溫發酵茶樣均有醇、回甘特點。綜合得分以28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h變溫發酵最優(90.8分)，具有香氣持久，甜香帶花香，滋味甜醇回甘的特點，40 ℃ 2 h+30 ℃ 1 h變溫發酵與恒溫發酵綜合得分一致(90.4分)，自然發酵得分最低(89.8分)。

表2 不同發酵方式對保靖黃金茶1號夏季紅茶感官審評結果Table 2 Sensory evaluation results of summer black tea of Baojing Huangjincha 1 by different fermentation

2.2 不同發酵方式對保靖黃金茶1號夏季紅茶主要品質成分的影響

由表3可知，不同發酵方式制得茶樣水浸出物(34.87%～36.69%)、茶多酚(14.81%～15.91%)、氨基酸(2.89%～3.11%)、茶黃素(0.62%～0.72%)(質量分數)存在顯著差異。茶紅素是茶湯紅的重要成分[14]，含量在4.45%～6.16%(質量分數)，以恒溫發酵茶樣含量最高，與變溫發酵32 ℃2 h+28 ℃1 h茶樣差異不顯著，顯著高于其他茶樣，這與感官審評中恒溫發酵茶樣湯色紅而其他茶樣為尚紅表現較一致。所有茶樣咖啡堿、可溶性糖、茶褐素含量無顯著差異。

表3 不同發酵方式保靖黃金茶1號夏季紅茶主要品質成分含量 單位：%(質量分數)

兒茶素是茶多酚的重要組分，兒茶素總量以恒溫發酵茶樣最高(2.24%，質量分數)，40 ℃ 2 h+30 ℃ 1 h茶樣最低(1.50%)，變溫發酵茶樣均顯著低于自然發酵及恒溫發酵。不同兒茶素組分中，表沒食子兒茶素(epigallocatechin，EGC)含量最高，處于0.96%～1.43%，表兒茶素(epicatechin，EC)含量在0.21%～0.28%，表兒茶素沒食子酸酯(epicatechin gallate，ECG)含量在0.23%～0.29%，表沒食子兒茶素沒食子酸酯(epigallocatechin gallate，EGCG)含量在0.10%～0.26%。DL-兒茶素(DL-catechin，DL-C)、沒食子兒茶素沒食子酸酯(gallocatechin gallate，GCG)含量均為0，各樣品非酯型兒茶素總量比酯型兒茶素總量高(表4)。

表4 不同發酵方式保靖黃金茶1號夏季紅茶兒茶素組分含量 單位：%(質量分數)

氨基酸組分分析結果如表5所示。各氨基酸組分含量為1.66%～1.92%(質量分數)，BW2氨基酸組分總量最高，為1.92%；HW茶氨酸含量最高，為0.86%。分析游離氨基酸中甜味氨基酸(天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、丙氨酸、茶氨酸、脯氨酸)、鮮爽味氨基酸(天冬酰胺、谷氨酸、茶氨酸、脯氨酸)和苦味氨基酸(纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、賴氨酸、精氨酸)[15-16]發現所有樣品中甜味、鮮味氨基酸含量大于苦味氨基酸，恒溫發酵茶樣苦味氨基酸含量最低，甜味氨基酸含量最高(圖1)。OAV分析發現滋味物質關鍵成分以茶黃素、EC、EGC、ECG、EGCG、γ-氨基丁酸、β-氨基異丁酸、色氨酸、茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸為主(表6)，滋味物質關鍵成分不同呈味OAV總值與審評結果無完全一致趨勢(圖2)。

2.3 不同發酵方式對保靖黃金茶1號夏季紅茶主香氣成分的影響

對40種主要香氣成分進行聚類(圖3)并結合審評結果分析，28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h變溫發酵茶樣為甜香帶花香，香氣占比最高物質為香葉醇，其他樣品為甜香，芳樟醇占比最高。通過OAV分析發現β-芳樟醇、反-2-壬烯醛、香葉醇為5個茶樣共同的關鍵香氣組分(OAV>1)，2-甲基丁醛為變溫發酵關鍵香氣組分，且是恒溫發酵與自然發酵的修飾性香氣組分(0.1

表5 不同發酵方式保靖黃金茶1號夏季紅茶氨基酸組分含量 單位：%(質量分數)

SAA-甜味氨基酸；UAA-鮮味氨基酸；BAA-苦味氨基酸圖1 不同發酵方式保靖黃金茶1號夏季紅茶不同滋味 氨基酸聚類熱圖Fig.1 Clustering heat map of different flavor amino acids of summer black tea of Baojing Huangjincha 1 by different fermentation

表7 不同發酵方式保靖黃金茶1號夏季紅茶香氣成分OAV分析Table 7 OAV analysis of aroma components of summer black tea of Baojing Huangjincha 1 by different fermentation

圖3 不同發酵方式保靖黃金茶1號夏季紅茶關鍵特征 香氣成分聚類熱圖Fig.3 Clustering heat map of the key characteristic aroma components of summer black tea of Baojing Huangjincha 1 by different fermentation

3 結論與討論

發酵是紅茶加工的關鍵工序，變溫發酵能有效提升茶葉品質，本研究通過比較5個發酵處理，發現變溫發酵優于恒溫發酵和自然發酵，以28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h 變溫發酵制得茶樣審評得分最高。已有研究表明，變溫發酵前期40 ℃處理5 min后期18 ℃發酵至適度效果最佳[5]，本試驗變溫發酵40 ℃ 2 h+30 ℃ 1 h處理可能由于40 ℃處理時間較長影響整體品質，后續研究可縮小溫度區間或縮短40 ℃保持時長篩選更優參數。方世輝等[4]研究發現28、22 ℃紅茶品質較好，本研究采用28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h有效綜合了恒溫發酵與變溫發酵的長處，總體有利于紅茶品質形成。以25～30 ℃，環境濕度86%，3 h的自然發酵條件制得茶葉香氣仍帶青氣且滋味帶澀，其原因可能是受夏季環境濕度過低影響，發酵葉葉面水分蒸發較快，表層發酵葉因失水變得干硬，發酵進程減緩[17]。

紅茶滋味因制造過程中多酚類物質強烈變化形成的呈味物質種類、含量及比例不同使茶湯呈現不同特征。以OAV方法進行分析發現，保靖黃金茶1號夏季原料制成紅茶滋味物質關鍵成分為茶黃素、EC、EGC、ECG、EGCG、咖啡堿、γ-氨基丁酸、β-氨基異丁酸、色氨酸、茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸，賦予了茶葉收斂感、褶皺型收斂感、苦味、口腔干燥感、絲滑樣的收斂感及鮮味，關鍵成分中無甜味呈味物質，這可能與《化合物香味閾值匯編》中所述茶葉滋味物質不全有關，有待進一步結合滋味物質甜味量化進行分析[18]。計量不同呈味物質總量與審評結果無完全一致趨勢，可能受各滋味物質的協同及絡合作用影響，已有研究表明，EGCG不僅賦予茶湯褶皺型收斂感及苦味，同時能增強茶湯中咖啡堿造成的苦味效果[14,19]。但OAV方法體系并無滋味物質之間的互作分析，這可能是我們無法通過OAV方法直接判定滋味形成的主要原因。

紅茶香氣以甜香為主，部分茶樣帶花果香。龔自明等[20]研究紅茶香氣品質發現紅茶以芳樟醇為主,即呈現甜香，香葉醇占優勢即呈現花香，富含芳樟醇和香葉醇，表現出甜香、花香等。變溫發酵28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h制得茶葉香氣為甜香帶花香，β-芳樟醇具有百合花或玉蘭花香，香葉醇具有玫瑰香，2-甲基丁醛有利于茶葉品質形成[21]，結合OAV分析可知，β-芳樟醇、反-2-壬烯醛、香葉醇是影響夏季保靖黃金茶1號紅茶香氣的重要貢獻化合物，而2-甲基丁醛是區別于夏季保靖黃金茶1號變溫發酵與其他發酵香氣品質的重要貢獻化合物。

本研究采用保靖黃金茶1號夏季鮮葉為原料，探索不同發酵方式對茶葉品質及香氣的影響。通過感官品質、基礎理化及香氣成分初步發現變溫發酵28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h有利于紅茶品質的提升，結合OAV進行分析，發現茶黃素、EC、EGC、ECG、EGCG、咖啡堿、γ-氨基丁酸、β-氨基異丁酸、色氨酸、茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸為保靖黃金茶1號夏季原料制成紅茶滋味物質關鍵成分，計量不同呈味物質總量與審評結果并無完全一致趨勢，可能與各滋味物質的協同及絡合作用有關[17]，有待進一步采取電子舌、味覺分析系統等方法參考OAV理論及已知數值，創建更適宜茶葉滋味的分析方法。香氣分析變溫發酵28 ℃ 2 h+22 ℃ 1 h制得茶葉帶花香可能是與重要貢獻化合物β-芳樟醇、香葉醇、反-2-壬烯醛、2-甲基丁醛賦予茶葉的香氣特征有關。本試驗采用感官審評、理化檢測及OAV法對滋味及香氣進行評價，具有豐富相關研究手段及對生產實踐的指導意義，以夏季保靖黃金茶一號鮮葉為原料通過變溫發酵提升紅茶品質，對夏季紅茶制作及變溫發酵提供一定的理論依據與實踐基礎。