青磚茶渥堆發酵過程中不同堆層的理化成分分析

DOI：" 10.13855/j.cnki.lygs.2024.03.004

摘" 要：以湖北青磚茶工廠化渥堆中的茶樣為研究對象，探求青磚茶渥堆中不同堆層的理化成分變化及感官品質形成規律。結果表明，青磚茶渥堆過程中理化成分發生了顯著的變化，尤其是在渥堆前期，其中水浸出物、游離氨基酸、茶多酚、茶黃素、茶紅素的含量均呈下降趨勢，茶褐素含量有所上升。從不同堆層來看，上層的水浸出物、游離氨基酸、可溶性糖的含量低于中下層，茶黃素含量在渥堆前期高于中下層，而下層的茶褐素含量高于上中層。發酵中茶樣的湯色整體呈橙黃明亮，滋味由青澀轉為醇正，葉底由黃綠色轉為豬肝色，香氣則主要以油膜氣為主；上層茶樣的感官品質整體上高于中下層。聚類分析顯示青磚茶渥堆過程可分為3個時期：第Ⅰ時期為渥堆0 d；第Ⅱ時期為渥堆前期，即3～6 d；第Ⅲ時期為渥堆中后期，即9～24 d。青磚茶渥堆的理化成分在一翻前（9 d）已基本轉化完成，且品質基本形成，表明9 d是青磚茶渥堆發酵的適度時間，這為青磚茶渥堆發酵工藝改進提供了理論依據。

關鍵詞：青磚茶；渥堆；不同堆層；理化成分；聚類分析

中圖分類號：" S571.1" 文獻標識碼：" A

文章編號：" 1002-2910（2024）03-0014-07

收稿日期：2023-11-28

基金項目：國家重點研發計劃：特色夏秋茶綠色生態生產關鍵技術研究與應用示范（2022YFD1600800）；博士科研啟動基金 （2023BS28）。

作者簡介：張歡（1992-），女，山東濰坊人，講師，從事食品功能微生物和酶技術應用研究工作。E-mail： zhanghuanqnd2014@126.com

Analysis of main chemical components of Qingzhuan tea in different layers during" piling-fermentation

ZHANG Huan1，WANG Jiajia2，HUANG Youyi2，GAO Xin1，ZHAN Wanwan1，BAI Yingxin3

（1.School of Advanced Agricultural Sciences of Weifang University/Key Laboratory of Biochemistry and Molecular Biology in Higher Education Institutions of Shandong Province during the 13th Five Year Plan Period， Weifang， Shandong 261061， China; 2.College of Horticulture and Forestry Science Huazhong Agricultural University/National Key Laboratory for Germplasm Innovation amp; Utilization of Horticultural Crops， Wuhan， Hubei 430070， China; 3.Taishan District Agriculture and Rural Bureau，Tai’an， Shandong 271000， China）

Abstract： In this study， the piling-fermentation of Hubei Qingzhuan tea in factory scale was studied to explore the changing rules of the chemical components and sensory quality in different layers during piling-fermentation. The results showed that the chemical components were significantly changed during piling-fermentation， especially in the early stage of piling-fermentation， in which the contents of water extract， free amino acids， tea polyphenols， theaflavins （TFs）， and thearubigins （TRs） in Qingzhuan tea all decreased， and the content of theabrownines （TBs） increased. Among different layers， the contents of water extract， free amino acids and soluble sugar in the upper layer both were lower than those in the middle and lower layers. The content of TFs in the upper layer was higher than those in the middle and lower layers during the early stage of piling-fermentation， but the content of TBs in the lower layer was lower than those in the middle and upper layers. The color of tea soup converted from orange-yellow to orange-red， the color of residue leaves was drastically changed from yellow-green to liver color with some mixed color， and the aroma is mainly composed of oil smell in this process; The sensory quality of the upper tea sample is generally higher than that of the middle and lower layers. The piling-fermentation of Qingzhuan tea was classified into three periods by clustering analysis： the first period （I） was at the beginning of piling-fermentation （0 d）， the second period （Ⅱ） was the early stage of piling-fermentation （3～6 d）， and the third period （Ⅲ） was the later stage of piling-fermentation （9～24 d）. It was indicated that 9 d was the proper time for the piling-fermentation of Qingzhuan tea for the chemical components transformation and quality had been basically completed before the first turn （0～9 d）， which provided a theoretical basis for the improvement of the piling-fermentation process of Qingzhuan tea.

Key words：Qingzhuan tea; piling-fermentation; different pile layer; chemical components; cluster analysis

青磚茶是一種有著悠久歷史文化的壓制型黑茶，由微生物發酵形成具有外形色澤青褐、香氣純正、滋味甘醇的獨特品質特征［1-3］，具有降脂［4］、抑制細胞增殖［5］、減肥［6］等功效，是中國邊疆人們必不可少的生活飲品［7］。青磚茶主要有以羊樓洞為代表的圓柱形帽盒茶［8］和“川”字牌磚形青磚茶，主產于湖北咸寧赤壁，銷往內蒙古、青海等西北地區［9］。渥堆是黑茶品質形成的關鍵工序。研究表明，青磚茶渥堆過程中水浸出物、茶多酚、兒茶素呈下降趨勢，茶褐素、咖啡堿呈上升趨勢［9，10］；游離氨基酸含量在渥堆前期略有上升后期則下降，可溶性糖的變化趨勢相反［10］。目前湖北青磚茶是將收購的曬青毛茶進行覆水渥堆，控制茶坯的含水量在36%左右，筑成重15 t、堆高2 m左右的長方形，發酵過程中經2～3次翻堆，歷時24 d左右，完成渥堆過程。出堆后的茶葉不能立即送入復制壓磚，需要經過長達1年左右的堆大堆陳化，才能達到自然干燥和進一步塑造青磚茶色、香、味的目的。這種渥堆工藝生產周期長、勞動強度大、難以穩定品質且易存在有害微生物等安全問題［9］，嚴重影響了青磚茶產業的可持續發展。目前，已有的青磚茶研究主要集中于功效［4，6，11］、茶多糖［12，13］、酶［14，15］、氟［16］等方面，而關于渥堆工藝的品質轉化研究［10，17］較少，尤其是渥堆過程中不同堆層生化成分的變化。筆者通過對青磚茶大生產中不同渥堆層的理化成分變化情況，進行聚類分析，探究青磚茶渥堆過程中的品質形成規律，以促進優化青磚茶的渥堆工藝。

1" 材料與方法

1.1" 材料與試劑

茶葉原料為一芽五、六葉制成的改制曬青毛茶，其含梗量低于20%，于湖北省洞莊茶業有限公司進行工廠化大生產（約15 t）渥堆發酵。所用試劑為水合茚三酮、蒽酮、濃硫酸、甲醇、正丁醇、乙酸乙酯等，均為分析純，由國藥集團化學試劑有限公司生產；福林酚由Biosharp公司生產。

1.2" 試驗方法

1.2.1" 渥堆發酵茶樣取樣方法" 按照湖北青磚茶的現代生產工藝，在大生產的同一批渥堆發酵原料中進行連續取樣。其中環境溫度30～35 ℃，空氣濕度61%～74%。

取樣步驟：青磚茶渥堆的初始高度約1.5 m，第3 d時降為約1.0 m后，堆高不再明顯變化。在青磚茶渥堆發酵過程中，每隔3 d取一次樣，直至渥堆完成，全程耗時24 d。其中一翻時間為第10 d，二翻時間為第21 d。采取5點取樣法，即東西南北中五個方位進行取樣，每點分別抽取茶堆的上層（離堆表10 cm）、中層（離堆表45 cm）、下層（離堆表70 cm）的樣品各1 000 g，并采取四分法縮分至250 g，作為上層、中層、下層的樣品供檢驗用，其中渥堆0 d為曬青毛茶原料。

樣品處理：將不同堆層的渥堆樣均勻薄攤于托盤中，置于80 ℃烘箱中烘干［18，19］，使其含水量不超過14%，冷卻后粉碎分裝，置于冰箱保存備用。

1.2.2" 理化成分測定" 水分含量測定：參照GB/T 8304-2013方法。水浸出物含量測定：參照GB/T 8305-2002方法。茶多酚含量測定：參照GB/T 8313-2008方法。氨基酸含量測定：參照GB/T 8314-2013方法。可溶性糖含量測定：蒽酮比色法。茶黃素、茶紅素、茶褐素含量測定：系統分析法。

1.2.3" 感官品質審評" 參照國標GB/T 23776-2018審評方法，稱取茶樣3 g，加150 mL沸水，沖泡2 min，審評湯色、香氣與滋味。再加沸水沖泡5 min，先湯色、香氣，后滋味、葉底的順序逐項審評。湯色結果以2 min為主，香氣、滋味以5 min為主。滿分為100分，其中加權得分按湯色20%、香氣30%、滋味35%、葉底15%進行計算。

1.3" 數據處理

試驗數據均采用Excel 2016和SPSS Statistics 17.0進行方差分析和聚類分析。

2" 結果與分析

2.1" 青磚茶渥堆中不同堆層的水浸出物含量變化

水浸出物是茶湯的主要呈味物質，決定著茶湯的厚薄、滋味的濃強程度［19］。由圖1a可知，在青磚茶渥堆過程中水浸出物含量整體呈現下降趨勢。渥堆24 d后，與原料中水浸出物含量254.19 g/kg相比，青磚茶上中下層的水浸出物含量分別下降至202.36 g/kg、213.47 g/kg、239.35 g/kg，下降了5.8%～20.4%，這與李銀花的研究結果一致［9］。從不同堆層來看，青磚茶上層的變化幅度相對較大，且其水浸出物含量相對低于中層和下層，這與普洱茶發酵過程中不同堆層的水浸出物變化情況相一致［20］。此外，青磚茶中層的水浸出物含量在第6 d驟然升高，達到最大值259.32 g/kg。

2.2" 青磚茶渥堆中不同堆層的游離氨基酸含量變化

游離氨基酸既是茶湯滋味物質，又是茶葉香氣基質［18］。由圖1b可知，青磚茶由于原料較為粗老，游離氨基酸總含量相對較低。在渥堆過程中，游離氨基酸含量整體上呈下降趨勢，這與普洱茶［19，21］渥堆發酵后氨基酸含量下降相一致，也與李銀花等的結果一致［9］。渥堆24 d后，與原料中游離氨基酸含量14.73 g/kg相比，青磚茶上中下層的游離氨基酸含量分別下降至7.64 g/kg、8.34 g/kg、8.21 g/kg，下降了43.4%～48.1%。從不同堆層來看，渥堆前期各堆層間的游離氨基酸含量差異較大，上層的游離氨基酸含量低于中層和下層，這與普洱茶渥堆中上層游離氨基酸含量最低相一致［20］。此外，青磚茶中層的游離氨基酸含量在第9 d急劇下降，下降了30.35%。

2.3" 青磚茶渥堆中不同堆層的可溶性糖含量變化

可溶性糖是茶湯甜味的主要成分，也是香氣前體物質，能夠與氨基酸等物質相互作用產生板栗香、焦糖香、甜香［22］。由圖1c所示，在青磚茶渥堆過程中，可溶性糖含量整體呈下降趨勢。渥堆24 d后，與原料中可溶性糖含量4.69%相比，青磚茶上中下層的可溶性糖含量分別降至38.93 g/kg、37.89 g/kg、41.02 g/kg，下降了12.6%～19.3%。從不同堆層來看，青磚茶上層的可溶性糖含量低于中層和下層，且二翻后中層和下層的可溶性糖含量降低，但上層的可溶性糖含量升高。這與普洱茶渥堆時上層含量先減少而后增加相一致［20］。此外，青磚茶中層和下層的可溶性糖含量分別在第6 d與9 d驟然升高，分別達到52.05 g/kg、63.16 g/kg。

2.4" 青磚茶渥堆中不同堆層的茶多酚含量變化

多酚類物質是一類存在于茶樹中的多元酚混合物，以占70%-80%多酚類物質的兒茶素為主體［19］。茶多酚容易氧化聚合，有利于醇和風味的形成，對黑茶品質的形成起著重要作用。如圖1d所示，青磚茶渥堆過程中茶多酚含量整體上顯著下降，且下降時期主要是在一翻前，這與其它黑茶渥堆中茶多酚的含量變化相一致［19，22-24］。渥堆24 d后，與原料中茶多酚含量64.72 g/kg相比，青磚茶上中下層的茶多酚含量分別下降至36.51 g/kg、38.99 g/kg、39.86 g/kg，下降了38.4%～43.6%。從不同堆層來看，青磚茶各堆層的茶多酚含量差異較小。此外，青磚茶中層的茶多酚變化幅度小于上層與下層，但在第9 d急劇下降，下降達49.71%。

2.5" 青磚茶渥堆過程中不同堆層的茶黃素、茶紅素、茶褐素含量變化

茶葉中水溶性色素主要有茶黃素、茶紅素和茶褐素，是構成黃、橙、棕色茶湯的主體，直接影響黑茶的品質特征［25］。如圖2所示，青磚茶渥堆過程中茶黃素、茶紅素的含量整體呈下降趨勢，茶褐素整體呈波動性的上升趨勢。這與黑茶在渥堆中茶黃素［20］、茶紅素［19，22，23，26］、茶褐素［18，19，23，24，26，27］含量變化相一致。經過渥堆24 d后，青磚茶中上中下層的茶黃素含量與原料中0.70 g/kg相比分別下降了44.3%、45.7%、32.9%；上中下層的茶紅素含量與原料10.08 g/kg相比分別下降了41.2%、27.9%、31.7%；而下層的茶褐素含量與原料17.80 g/kg相比上升了18.5%，但上中層的茶褐素含量變化不明顯。從不同堆層來看，青磚茶中茶色素含量在各堆層之間差異較大。其中，渥堆前期上層的茶黃素含量相對高于中層和下層，這與普洱茶各堆層茶黃素含量差異相一致［20］；而下層的茶褐素含量高于中層和上層，區別于普洱茶渥堆中茶褐素上層變化幅度最大［20］。此外，青磚茶中層的茶紅素含量在第6 d急劇升高，達到10.45 g/kg。

2.6" 青磚茶渥堆中不同堆層的理化成分聚類分析

本試驗將青磚茶渥堆0～24 d的不同堆層的理化成分變化，利用組間聯接法和平方歐式距離區間度量標準進行聚類分析。如圖3顯示，依據聚類分析的結果可以將青磚茶渥堆過程分為3個時期。第Ⅰ時期為：1（0 d），即曬青毛茶原料，此時茶樣并未開始轉化，游離氨基酸、茶多酚、茶黃素、茶紅素含量最高，而茶褐素含量較低。第Ⅱ時期為：2（3 d）、3（6 d），即渥堆一翻前樣品，此時茶樣中的理化成分開始發生劇烈轉化，游離氨基酸、茶多酚、茶黃素、茶紅素含量急劇下降，而茶褐色顯著上升；其中，水浸出物、可溶性糖含量下降趨勢較平緩。第Ⅲ時期為：4（9 d）、5（12 d）、6（15 d）、7（18 d）、8（21 d）、9（24 d），即渥堆中后期樣品，此時茶葉中品質已發生過劇烈轉化，水浸出物、游離氨基酸、可溶性糖、茶多酚、茶黃素、茶紅素含量已降至較低水平，變化平緩，而只有茶褐素含量繼續升高，這說明渥堆9～24 d期間的青磚茶在理化成分上差異較小。因此，在青磚茶渥堆過程中，其品質指標變化在一翻前（0～9 d）已發生深刻轉化，與陳應娟推測四川黑茶一翻后其品質成分已基本完成［18］相一致。

2.7" 青磚茶渥堆發酵過程中不同堆層的感官品質變化

對青磚茶渥堆過程中不同堆層的感官品質進行了評審，結果見表1。青磚茶渥堆過程中，各堆層的湯色整體為橙黃明亮。一翻前，上層樣的青氣已逐漸消失，滋味變醇正，中層樣由青臭變甜香，下層樣由青、腥味變焦糖香；各堆層的葉底顏色均已由青褐色轉變為豬肝色。一翻后，各堆層的香氣主要以油膜氣為主，略帶霉味或陳香；上層樣的滋味已由青味變甘醇、醇正，中層樣在中后期青味才逐漸消失，下層樣在渥堆后期滋味才變醇正。渥堆3 d時，葉底顏色已發生重大轉變，由黃綠向紅轉變，渥堆9 d之后，基本都是以豬肝色為主。從不同堆層來看，上層品質整體高于中下層，這可能是因為在渥堆過程中，中下層的水分難以散發，溫度較高，不利于微生物活動，難以有效推動茶葉品質成分的形成。因此，在渥堆過程中，需要及時翻堆調控堆溫，以促進發酵均勻。

3" 小結與討論

3.1" 青磚茶渥堆過程中理化成分的變化規律

渥堆發酵是青磚茶形成外形色澤青褐、湯色橙黃、滋味甘醇、香氣醇正的品質特征的關鍵步驟。在黑茶渥堆過程中，關于水浸出物、可溶性糖含量增減變化報道不一。普洱茶渥堆過程中，可溶性糖含量變化雖有波動，但總的趨勢是減少的［28］。而四川黑茶中可溶性糖含量隨著渥堆進程略呈上升趨勢，但增幅很小［18］。吳禎的研究表明，在不同發酵條件下進行普洱茶渥堆，各成分的含量變化略有不同；當發水量為25%時，水浸出物含量上升13.4%，可溶性糖含量減少70.8%；而當發水量為35%時，水浸出物含量下降4%，可溶性糖含量減少33.8%，這說明在普洱茶渥堆中水浸出物、可溶性糖的含量變化與發水量有密切聯系［20］。本研究表明，經過渥堆作用后青磚茶中水浸出物、可溶性糖的含量有所下降，減幅在20%以內。此外，青磚茶中游離氨基酸、茶多酚、茶黃素、茶紅素的含量下降明顯；僅茶褐素的含量有所上升，這與黑茶中茶褐素含量的增加有利于黑茶品質的形成相對應［25］。青磚茶渥堆過程中常規成分的下降，應該是由于微生物生長消耗所致，同時還會形成其他成分［29］。陳杰等研究表明厭氧發酵可以形成大量對人體具有保健功能的化合物［30］，青磚茶在渥堆過程中大批量的茶坯堆積在一起，導致中部容易缺氧而進行厭氧發酵，而這種條件對青磚茶內含成分的影響還有待深入研究。

3.2" 青磚茶渥堆過程中不同堆層的理化成分變化的差異

從不同堆層來看，中上層的青磚茶水浸出物、游離氨基酸、可溶性糖含量低于中下層，但茶黃素含量在渥堆前期高于中下層，而下層的青磚茶茶褐素含量高于上中層。其中，渥堆3 d、6 d、9 d時理化成分變化巨大，這可能是由于青磚茶原料較粗老，渥堆前期青磚茶發酵程度不一致，導致取樣難以均勻。但隨著翻堆的進行，上中下層的茶坯重新上下翻拌混合均勻，明顯降低了各堆層品質轉化程度的差異，但仍有差異，這可能是由于青磚茶渥堆生產實踐過程中堆翻次數較少（僅2～3次）［31］，且人工堆翻不夠均勻，各堆層茶坯所處的環境條件不同，導致上中下層茶坯發酵不均勻，品質轉化不一致，為此傳統生產實踐中則采取堆大堆長時間陳化來完成其品質的均勻轉化。因此可見，解決青磚茶渥堆過程中各堆層的品質均勻轉化是縮短渥堆時間的關鍵。此外，青磚茶理化成分的轉折點主要集中在6 d、9 d，即渥堆前期對青磚茶品質影響較大，這幾個關鍵時間點的控制在生產過程中需重點關注。如在渥堆開始時，先對原料灑水均勻，充分回潮后再渥堆；其次，在渥堆前期3～6 d時，可進行小規模翻堆或挖洞，以便防止長時間的高溫使得茶葉燒心碳化；此外，每次翻堆時間可以提前2～3 d，并在翻堆后加蓋竹席或布，四周踩緊，起到保溫效果。

3.3" 結合感官審評探究青磚茶渥堆發酵適度周期

理化成分的聚類分析將青磚茶渥堆進程分為3個時期，即曬青毛茶原料期（0 d）、渥堆前期（3 d、6 d）、渥堆中后期（9 d、12 d、15 d、18 d、21 d、24 d）。其中，渥堆前期的理化成分發生劇烈變化，這與渥堆前期堆溫、茶坯含水率均維持在較高水平有關，即處于高溫高濕環境條件，微生物大量繁殖，產生一系列的酶促、濕熱等生物化學反應，進而促使品質快速轉化。而渥堆后期堆溫與茶坯含水率維持在較低水平，不利于微生物生長活動，酶活性降低［25］，使得酶促反應和濕熱反應均受到抑制，理化成分無明顯變化［32］。這表明青磚茶渥堆品質指標在一翻前（0～9 d）已發生深刻變化，其渥堆理化成分轉化實則已基本完成，這與青磚茶的某些品質形成規律一致。例如在感官審評結果中發現，渥堆前期（前6 d）青氣較明顯，中后期（9～27 d）的茶樣油膜氣明顯，滋味呈現醇正略帶有霉味，特別是中后期，湯色和葉底的品質基本穩定。據此提出9 d是青磚茶渥堆發酵的適度周期，這與目前一般渥堆發酵24 d左右相比可以節約62%的發酵時間，顯著降低了生產成本，但實踐操作上還需盡可能保證不同堆層之間的品質轉化均勻。

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