紅茶是目前世界上生產(chǎn)和貿(mào)易量最大的茶類，近年來隨著對(duì)紅茶保健功能研究的深入，紅茶逐漸成為深受消費(fèi)者歡迎的天然健康的無酒精飲料。作為世界上最早加工和飲用紅茶的國家，我國的紅茶在國際茶葉市場上具有重要影響力。條形紅茶作為我國紅茶市場上的主流，其在加工過程中由鮮葉經(jīng)萎凋、揉捻、發(fā)酵、干燥四個(gè)基本工序逐步形成“紅湯紅葉”的品質(zhì)特征。文章主要綜述了條形紅茶加工過程中，萎凋和發(fā)酵兩個(gè)重要工序技術(shù)的研究進(jìn)展，以期為提高紅茶加工品質(zhì)提供參考依據(jù)。
一、萎凋工序與紅茶品質(zhì)
萎凋作為紅茶加工中的第一道工序，是紅茶品質(zhì)形成的基礎(chǔ)工序。萎凋是在一定的溫、濕度條件下，將采下的鮮葉進(jìn)行薄攤，適當(dāng)散失水分以降低鮮葉張力的工藝處理過程。鮮葉經(jīng)過萎凋，含水率下降，葉質(zhì)變軟，葉色變暗，青草氣逐漸減弱，清香和花香味開始顯現(xiàn)。適度萎凋以萎凋葉含水率在60%左右為宜，遵循“嫩葉適度重萎凋，老葉適度輕萎凋”的原則。在加工過程中，不同的萎凋方式（如自然萎凋、萎凋槽萎凋、日光萎凋等）和萎凋環(huán)境（如溫度、濕度等）均會(huì)對(duì)紅茶品質(zhì)產(chǎn)生較大影響。
1、萎凋工序原理
萎凋過程中，鮮葉因失水而柔軟，便于揉捻和成型。另外伴隨著水分的散失，細(xì)胞液相對(duì)濃度提高，細(xì)胞膜透性隨之增強(qiáng)，各種水解酶的活性提高，引起了內(nèi)含物質(zhì)的一系列變化，為茶葉香氣和滋味的形成與發(fā)展奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。
在水解酶的作用下，鮮葉中一些高分子有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為簡單的水溶性物質(zhì)，如淀粉和蔗糖分別在淀粉酶、蔗糖轉(zhuǎn)化酶的作用下，被水解成可溶性糖；蛋白質(zhì)在蛋白酶的作用下水解生成游離氨基酸；在果膠酶的作用下，不溶性的原果膠物質(zhì)轉(zhuǎn)化為具有粘稠性的水溶性果膠，并能進(jìn)一步分解形成半乳糖、阿拉伯糖等物質(zhì)。這些水溶性成分有助于提高茶湯的甜醇味和鮮爽度。水解酶也能促進(jìn)香氣物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，如在糖苷水解酶（β-葡萄糖酶、β-櫻草糖苷酶、半乳糖苷酶）的作用下，糖苷鍵合態(tài)香氣物質(zhì)水解產(chǎn)生單萜、倍半萜、降倍半萜等游離態(tài)香氣組分。
與此同時(shí)，氨基酸和類脂物質(zhì)（如類胡蘿卜素等）開始降解，長鏈脂肪酸發(fā)生氧化裂解轉(zhuǎn)化為醇、醛、酸，醇、醛進(jìn)一步發(fā)生氧化和酯化形成芳香類物質(zhì)，從而使鮮葉中低沸點(diǎn)的青味物質(zhì)（如青葉醇等）大量揮發(fā)，高沸點(diǎn)的芳香物質(zhì)（如苯甲醇、苯乙醇、芳樟醇、香葉醇、橙花叔醇等）含量增加，香氣成分的總量（尤其是醇類、酯類、芳香族類）可增至鮮葉原料的10倍以上。
2、萎凋方式對(duì)紅茶品質(zhì)的影響
紅茶加工過程中常見的萎凋方式有室內(nèi)自然萎凋、萎凋槽萎凋、日光萎凋等。室內(nèi)自然萎凋是在通風(fēng)的萎凋室內(nèi)，利用空氣流通，通過控制溫、濕度等條件來實(shí)現(xiàn)萎凋；日光萎凋是利用太陽光照射進(jìn)行萎凋；萎凋槽萎凋也稱為萎凋槽熱風(fēng)萎凋，是通過電熱作用，讓適度的熱風(fēng)通過鮮葉表面，加速水分蒸發(fā)的萎凋方式。不同萎凋方式的工藝條件如表1所示。日光萎凋能明顯縮短萎凋時(shí)間，并有助于提高紅茶的香氣，但日光萎凋時(shí)間不宜太長，否則會(huì)導(dǎo)致鮮葉失水過快，影響紅茶的滋味。
在實(shí)際生產(chǎn)過程中，為了提高紅茶香氣，多采用先日光萎凋后自然萎凋的“復(fù)式萎凋”方式。曹藩榮等指出人工光源（12000~13000LX）兼自然萎凋加工獲得的成品茶感官品質(zhì)最好。曹冰冰等采用室外日光萎凋0.5h（溫度≤30℃），中間輕翻1次，再置室內(nèi)自然萎凋1h，得到的紅茶茶黃素含量高，香氣比例協(xié)調(diào)。
此外，有研究表明冷凍萎凋也能縮短萎凋時(shí)間。所謂冷凍萎凋，即冷凍輔助萎凋，是將鮮葉或萎凋葉置于低溫環(huán)境中冷凍處理（一般為-20℃環(huán)境條件下冷凍2h），然后再恢復(fù)自然萎凋（融凍）的處理過程。冷凍萎凋能夠?qū)崿F(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)增加葉細(xì)胞的膜透性，從而降低茶葉水浸出物和茶黃素等的消耗，使成茶湯色紅亮、滋味醇厚爽口。黃建琴等發(fā)現(xiàn)冷凍萎凋能明顯縮短工夫紅茶的萎凋和發(fā)酵時(shí)間，增加茶黃素和茶紅素含量，提高成茶的品質(zhì)。張雁飛等研究指出冷凍萎凋制得的祁門紅茶除可溶性糖略低外，其余成分含量均高于傳統(tǒng)萎凋，但特征香氣組分的含量低于傳統(tǒng)萎凋，這與冷凍作用下香氣形成關(guān)鍵酶（β-葡萄糖苷酶）的活性受抑制有關(guān)。
3、萎凋環(huán)境對(duì)紅茶品質(zhì)的影響
影響紅茶品質(zhì)的萎凋環(huán)境因素有溫度、空氣相對(duì)濕度、通風(fēng)條件等。
高溫會(huì)降低空氣相對(duì)濕度，加速萎凋葉水分蒸發(fā)，提高萎凋葉失水速率，縮短萎凋時(shí)間；同時(shí)隨著溫度的升高，萎凋葉內(nèi)的酶促反應(yīng)速率加快，能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)鮮葉內(nèi)含成分的轉(zhuǎn)化，提高萎凋效率和質(zhì)量。萎凋溫度一般控制在25~35℃，溫度過高，酶活性迅速增強(qiáng)從而縮短了活化時(shí)間，甚至可能造成酶失活，均不利于揉捻發(fā)酵過程中多酚類物質(zhì)的酶促氧化。金心怡認(rèn)為室內(nèi)自然萎凋溫度宜控制在20~24℃，劉德榮等指出室溫以23℃為宜；陳成基認(rèn)為萎凋槽槽溫從高到低，溫度控制在28~33℃，余成法建議熱空氣溫度28~32℃。夏濤等研究指出，萎凋期間葡萄糖苷酶的活性逐漸增強(qiáng)，低溫（26℃）時(shí)，酶活性上升較慢，約12h達(dá)到最大值，而高溫（35℃）條件下，酶活性增加較快，約5h即達(dá)峰值。
萎凋環(huán)境的空氣相對(duì)濕度是影響萎凋葉含水率變化最直接的因素，空氣濕度相對(duì)較低時(shí)，萎凋葉表面的水分蒸發(fā)速率加快，從而間接影響萎凋葉內(nèi)含成分的轉(zhuǎn)化過程。仇方方等對(duì)比了55%、65%、75%、85%四個(gè)濕度條件對(duì)紅茶品質(zhì)的影響，結(jié)果表明65%的濕度條件下，紅茶感官審評(píng)綜合得分最高，濕度超過75%，紅茶香氣悶，缺乏甜香；滋味青澀，缺乏鮮醇，且萎凋濕度與茶多酚的含量變化呈正相關(guān)，與可溶性糖含量變化呈負(fù)相關(guān)，對(duì)氨基酸含量影響則不明顯。王偉偉指出在70%的相對(duì)濕度下進(jìn)行萎凋的工夫紅茶，茶黃素含量最高，但在高濕條件下茶黃素和茶紅素的形成量較少。
通風(fēng)條件會(huì)改變萎凋環(huán)境的溫、濕度，進(jìn)而對(duì)萎凋葉產(chǎn)生影響。研究表明，萎凋風(fēng)速的增大會(huì)加快鮮葉水分散發(fā)，特別是表層水分的散失，縮短萎凋時(shí)間。丁勇等、仇方方等均比較了不同風(fēng)速對(duì)紅茶品質(zhì)的影響，結(jié)果顯示，風(fēng)速對(duì)紅茶內(nèi)含成分和香氣的影響較小，但對(duì)紅茶滋味的影響較大，風(fēng)速超過4.89m/s，紅茶滋味略澀，缺乏鮮醇。因此，在紅茶萎凋過程中，不宜使用太高的風(fēng)速。
此外，不同光質(zhì)也會(huì)對(duì)萎凋葉的品質(zhì)產(chǎn)生影響。已有研究表明，紅光有助于多酚類物質(zhì)的積累，藍(lán)紫光能夠促進(jìn)氨基酸等物質(zhì)的合成，黃光則有利于成茶香氣的提升。項(xiàng)麗慧等發(fā)現(xiàn)黃光在萎凋前期能夠促使CsBG1、CsBG2和CsBP上調(diào)表達(dá)，并在萎凋后期提高β-葡萄糖苷酶的催化活性，進(jìn)而提升紅茶的香氣品質(zhì)。也有研究指出，黃光萎凋的原理可能是葉綠體能夠強(qiáng)烈吸收黃光，使光合作用增強(qiáng)，間接促進(jìn)了茶葉內(nèi)含物質(zhì)的積累。黃藩等發(fā)現(xiàn)經(jīng)藍(lán)光處理的鮮葉氨基酸總量較紅光和白光高，推測可能是由于藍(lán)光照射提高了植物體內(nèi)谷氨酸合成酶的活性，促進(jìn)了氮循環(huán)，從而提高了氨基酸含量。周穎等指出，紫外光穿透力強(qiáng)，可以破壞葉肉細(xì)胞，促使細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的各種酶與其底物充分接觸，增強(qiáng)了物質(zhì)轉(zhuǎn)化能力，可有效調(diào)節(jié)紅茶的各種品質(zhì)成分。
二、發(fā)酵工序與紅茶品質(zhì)
發(fā)酵是紅茶制作的關(guān)鍵工序，對(duì)紅茶品質(zhì)的形成起著極其重要的作用。萎凋葉經(jīng)揉捻后，細(xì)胞破碎，在氧氣的參與下，多酚類等物質(zhì)與多酚氧化酶充分接觸，并伴隨其他一系列酶促反應(yīng)。兒茶素的氧化聚合和縮合形成茶黃素（TFs）、茶紅素（TRs）和茶褐素（TBs）等高聚物，同時(shí)引起芳香物質(zhì)、糖類、蛋白質(zhì)、氨基酸等品質(zhì)成分發(fā)生劇烈變化，為形成紅茶特有的色、香、味奠定了基礎(chǔ)。
1、發(fā)酵工序原理
發(fā)酵是以多酚類化合物的酶促氧化為核心的化學(xué)反應(yīng)過程。發(fā)酵期間，以兒茶素為主的多酚類物質(zhì)，在多酚氧化酶的作用下被氧化成鄰醌，隨后聚合形成極不穩(wěn)定的聯(lián)苯酚醌類中間產(chǎn)物，進(jìn)一步還原為雙黃烷醇類，并氧化形成茶黃素；茶黃素進(jìn)一步偶聯(lián)氧化形成茶紅素，而茶紅素又可轉(zhuǎn)化為茶褐素。鄰苯二酚、聯(lián)苯三酚以及沒食子酸等物質(zhì)也可氧化生成鄰醌；鄰醌通過配對(duì)聚合，也可生成茶黃素和沒食子酸酯，反應(yīng)途徑如圖1所示。茶黃素、茶紅素、茶褐素在茶湯中分別呈現(xiàn)橙黃色、紅色和暗褐色，是不同發(fā)酵階段紅茶外形和湯色的重要呈色物質(zhì)。
發(fā)酵過程中，茶多酚、兒茶素總量隨發(fā)酵時(shí)間的延長而逐漸減少。發(fā)酵初期，茶黃素的形成速度大于聚合轉(zhuǎn)化速度，且茶黃素形成后便偶聯(lián)氧化為茶紅素，因此在發(fā)酵初期茶黃素和茶紅素含量均逐漸上升。之后隨著多酚等底物濃度的降低，酶活性下降，茶黃素的形成小于轉(zhuǎn)化的速率，茶黃素和茶紅素含量開始下降，發(fā)酵期間茶褐素含量逐步增加。
隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，氨基酸含量呈先增后降趨勢。蛋白質(zhì)在發(fā)酵前期部分水解為氨基酸，氨基酸積累大于消耗，含量增加；伴隨發(fā)酵的深入，游離氨基酸在脫氨和脫羧作用下形成相應(yīng)的醇、醛、酸等芳香物質(zhì)，也會(huì)與鄰醌或其它物質(zhì)結(jié)合形成一些色素和芳香物質(zhì)，該過程氨基酸積累小于轉(zhuǎn)化消耗，含量減少。隨著發(fā)酵的進(jìn)行，β-葡萄糖苷酶活性降低，芳香物質(zhì)中酸類、酯類、酚類等的含量逐漸減少，游離態(tài)醇類、醛類等含量逐漸上升，香氣由青草氣逐漸變?yōu)榛ü?。葉綠素在發(fā)酵過程中發(fā)生部分水解，胡蘿卜素和葉黃素等色素也伴隨一定程度的降解，使發(fā)酵葉呈現(xiàn)出青綠→黃綠→黃→黃紅→紅黃→紅→紫紅→暗紅的顏色變化。
2、發(fā)酵溫度
溫度是影響紅茶發(fā)酵的主要因素之一。溫度的高低，對(duì)酶活性的強(qiáng)弱有直接影響，發(fā)酵溫度過低，酶活性弱，多酚類物質(zhì)和其它內(nèi)含成分的轉(zhuǎn)化慢，造成成茶內(nèi)含物不豐富，茶湯淡薄、香低、色暗；發(fā)酵溫度過高，多酚類物質(zhì)的酶促氧化過于激烈，易形成較多暗褐色的茶褐素，并且高溫也會(huì)加速酶蛋白與氧化的多酚類物質(zhì)結(jié)合形成不溶性復(fù)合物，影響紅茶品質(zhì)。在實(shí)際生產(chǎn)中，發(fā)酵溫度宜適當(dāng)偏低，發(fā)酵程度遵循“適度偏輕，寧輕勿重”的原則，這將有助于紅茶香氣的提高和TFS和TRS的積累，減少茶褐素的生成，從而提高紅茶的品質(zhì)。
方世輝等、OBANDA等、ASIL等的研究表明，在一定的溫度范圍內(nèi)，較低溫度發(fā)酵有利于提高紅茶中TFs的含量。宋曉東等比較了三種發(fā)酵溫度（24℃、27℃、30℃）對(duì)宜紅品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，24℃處理制得的宜紅游離氨基酸的含量相對(duì)較高，茶黃素和茶紅素比例適宜，茶褐素生成較少，花香濃郁，滋味鮮甜，品質(zhì)最佳。余成法、郭桂義等指出，發(fā)酵氣溫以24~26℃為宜。陳以義等指出，發(fā)酵過程中采用先高溫再通冷風(fēng)散熱形成低溫的變溫發(fā)酵方式，有利于TFS的形成和積累，提高紅茶品質(zhì)。曹冰冰等比較了22℃、27℃、32℃三種發(fā)酵葉溫及變溫發(fā)酵（先27℃發(fā)酵1.5h再降溫至22℃）對(duì)紅茶品質(zhì)的影響，結(jié)果表明22℃的發(fā)酵葉溫和變溫發(fā)酵獲得的成品茶，茶黃素含量更高，茶湯品質(zhì)更好。
3、發(fā)酵濕度
影響發(fā)酵的濕度包括室內(nèi)空氣相對(duì)濕度和發(fā)酵葉含水率。發(fā)酵葉中的水分作為發(fā)酵過程中各種反應(yīng)的底物和介質(zhì)，將直接受到發(fā)酵濕度的影響。相對(duì)濕度過低，發(fā)酵葉表面水分蒸發(fā)太快，導(dǎo)致葉片失水干硬，影響發(fā)酵的進(jìn)行；相對(duì)濕度過高，導(dǎo)致發(fā)酵葉的通氣性能變差，同樣會(huì)阻礙發(fā)酵的正常進(jìn)行。
研究結(jié)果和生產(chǎn)實(shí)踐表明，高濕環(huán)境有助于紅茶發(fā)酵的進(jìn)行，并以90%以上的相對(duì)濕度為宜，甚至要求在95%以上。生產(chǎn)中為了達(dá)到高濕的發(fā)酵條件，常采用噴水霧、加蓋濕布等方式。
4、通氧狀況
氧氣作為多酚類酶促氧化反應(yīng)的底物，對(duì)茶色素類物質(zhì)的形成具有直接影響。紅茶發(fā)酵過程中，如果供氧不足會(huì)導(dǎo)致PPO酶活性中心呈脫氧態(tài)形式，影響多酚類物質(zhì)的正常氧化和TFs的正常形成，促使TRs生成。因此，紅茶發(fā)酵必須在供氧充足的環(huán)境下才能順利進(jìn)行。
有研究表明，生產(chǎn)1kg紅茶，平均耗氧量為4~5L，同時(shí)釋放0.3L二氧化碳，因此，紅茶發(fā)酵過程中需及時(shí)排除二氧化碳，保持發(fā)酵環(huán)境具有充足的氧氣。較之自然發(fā)酵，通氧發(fā)酵能明顯加快工夫紅茶發(fā)酵過程中葉面色澤的紅變，促進(jìn)紅茶特征香氣的形成，縮短發(fā)酵時(shí)間，還能提高紅茶湯色的紅度和亮度。潘科等研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)酵前期，通氧發(fā)酵能較快地形成茶黃素和茶紅素，且含量高于自然發(fā)酵；發(fā)酵后期繼續(xù)通氧則會(huì)引起茶黃素和茶紅素含量的下降，且降低速度大于自然發(fā)酵。馮林采用外接氧氣瓶以5.32L/min速率供氧的方式，比較了通氧發(fā)酵與自然發(fā)酵對(duì)工夫紅茶品質(zhì)的影響，結(jié)果也證實(shí)在通氧發(fā)酵過程中，TFs和TRs呈先增后降趨勢，TBs則緩慢增加，且三種茶色素的增加速率均大于傳統(tǒng)自然發(fā)酵。
5、發(fā)酵時(shí)間
對(duì)發(fā)酵時(shí)間長短的掌握是保證紅茶品質(zhì)的重要條件。發(fā)酵時(shí)間不足，多酚類物質(zhì)的酶促氧化不充分，TFS和TRS形成較少，成茶色澤欠烏潤，香氣不純帶青氣，滋味青澀，湯色欠紅亮，葉底花青；發(fā)酵時(shí)間過長，會(huì)導(dǎo)致多酚類物質(zhì)過度氧化，茶褐素積累較多，干茶色澤灰枯，香氣低下，滋味淡薄，湯色暗紅。
蒲國濤等研究表明，夏、秋季揉捻葉在最適溫濕度條件下，發(fā)酵時(shí)間以3.0h為最宜；李霖林等在發(fā)酵溫度30℃，濕度80%~90%的條件下，選用奇蘭品種制紅茶，以發(fā)酵4.5h的成茶品質(zhì)最優(yōu)，劉玉芳等在溫度25~28℃、濕度75%~85%的條件下，用春蘭品種鮮葉加工紅茶，以發(fā)酵時(shí)間在3~3.5h最為適宜。宋曉東等研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵時(shí)間對(duì)氨基酸、兒茶素含量的影響差異不大，但對(duì)TFS和TBS含量的影響差異顯著。在溫度24℃、濕度95%的條件下發(fā)酵3.0h，制得的宜紅感官評(píng)分最高，酯型兒茶素保留量適宜并與氨基酸、茶黃素、茶紅素等水溶性物質(zhì)相協(xié)調(diào)，茶湯品質(zhì)最好。郭桂義等指出在22℃的發(fā)酵溫度下，發(fā)酵100min的紅茶TFs、TRs含量較高。由于發(fā)酵時(shí)間的長短與鮮葉的嫩勻度、揉捻方式、揉捻程度以及發(fā)酵的環(huán)境條件等因素都密切相關(guān)，因此要根據(jù)不同的茶葉品種和發(fā)酵條件，靈活掌握發(fā)酵時(shí)間，適時(shí)停止發(fā)酵。
三、總結(jié)與展望
在實(shí)際生產(chǎn)過程中，紅茶萎凋和發(fā)酵工序中的諸多影響因素并不孤立存在，只有充分了解紅茶的工藝原理，恰到好處地把握各工序的關(guān)鍵影響因子，才能生產(chǎn)出高品質(zhì)的紅茶。近年來隨著“紅茶熱”的興起，國內(nèi)紅茶的品質(zhì)和制作工藝受到挑戰(zhàn)，如何運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)理念，創(chuàng)新和改善傳統(tǒng)工藝，提高紅茶的感官品質(zhì)和生產(chǎn)效率，成為國內(nèi)研究人員亟待解決的難題。目前研究者們在萎凋和發(fā)酵新技術(shù)領(lǐng)域取得了一定成效，主要集中在以下兩個(gè)方面：
一是借鑒其他茶類的生產(chǎn)工藝改善紅茶的品質(zhì)，如將烏龍茶搖青工序與紅茶萎凋相結(jié)合，生產(chǎn)出香氣馥郁持久的紅茶。搖青工序加大了萎凋葉細(xì)胞的機(jī)械損傷程度，增強(qiáng)細(xì)胞膜的滲透性，促使多酚類酶促氧化的進(jìn)行，提高TFs的含量，同時(shí)有利于己烯酯類、倍半烯類、茉莉內(nèi)酯等香氣物質(zhì)的合成。運(yùn)用搖青工序，周穎等生產(chǎn)出了具有濃郁梔子花香的工夫紅茶，陳鳳月等加工出了高香型的坦洋工夫紅茶。此類工藝創(chuàng)新的方式便于在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用推廣，且易獲得消費(fèi)者認(rèn)可。
二是運(yùn)用高新技術(shù)改良紅茶加工生產(chǎn)條件，實(shí)現(xiàn)紅茶生產(chǎn)高效率和高品質(zhì)的完美結(jié)合，如萎凋過程中采用紫外照射技術(shù)、發(fā)酵過程中借助超高壓和外源酶（如多酚氧化酶、單寧酶、多糖水解酶、蛋白酶）添加技術(shù)等。此類技術(shù)在紅茶生產(chǎn)過程中表現(xiàn)出一定的優(yōu)越性，對(duì)紅茶機(jī)械化生產(chǎn)具有積極的指導(dǎo)意義，但這類技術(shù)多停留在試驗(yàn)研究階段，且生產(chǎn)成本較高、操作難度較大，難以在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行推廣，還有待進(jìn)一步探究。
此外，有研究指出，對(duì)具有風(fēng)味弊病的初制紅毛茶進(jìn)行濕熱后處理，可使原有的青草氣消失，轉(zhuǎn)變?yōu)樘鹣悖瑴沙燃t轉(zhuǎn)變?yōu)榧t亮，苦澀味則轉(zhuǎn)變?yōu)榇己聃r爽的風(fēng)格。濕熱后處理即利用濕熱作用，促使茶葉內(nèi)含成分發(fā)生非酶性氧化和分解反應(yīng)，形成獨(dú)特的品質(zhì)特征，是茶葉加工過程中僅次于酶促作用的主要推動(dòng)力。賈玲燕等研究表明，初制紅毛茶經(jīng)后濕熱處理可引起茶葉內(nèi)含成分的非酶性氧化反應(yīng)，使得內(nèi)含成分含量及比例發(fā)生變化，從而改善香氣，增加鮮爽度，形成紅茶特有的鮮爽、濃醇和收斂性強(qiáng)的滋味風(fēng)格。濕熱作用在黑茶的渥堆發(fā)酵工序和黃茶的悶黃工序中體現(xiàn)得最為明顯，而在紅茶萎凋和發(fā)酵過程中也伴隨著緩慢的濕熱作用，如果能夠結(jié)合紅茶的工藝特點(diǎn)，將濕熱處理合理運(yùn)用到紅茶的加工過程中，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)工藝難以達(dá)到的紅茶特有的品質(zhì)要求，特別是針對(duì)原料粗老、酶活性較差的大宗紅茶，將為提高紅茶品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益提供新的思路。
來源于中國茶葉加工，作者吳學(xué)進(jìn)
紅茶在世界茶葉貿(mào)易中扮演著重要角色。目前，中國的紅茶產(chǎn)量持續(xù)增長，消費(fèi)者對(duì)紅茶的品質(zhì)要求也日益提高。紅茶的加工包括鮮葉萎凋、揉捻、發(fā)酵和干燥等工序。傳統(tǒng)上，制茶師根據(jù)茶葉物理特征、顏色和香氣的變化來評(píng)判紅茶加工中萎凋和發(fā)酵程度，對(duì)于紅茶加工質(zhì)量的判別通常停留在感官審評(píng)上，這種評(píng)判方式具有較高的主觀性，容易受到經(jīng)驗(yàn)、心理狀態(tài)、環(huán)境等因素的影響，缺乏量化評(píng)判依據(jù)，從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不統(tǒng)一。
一些學(xué)者已經(jīng)采用化學(xué)方法來替代感官評(píng)價(jià)。豐金玉等通過β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和過氧化物酶活性變化及失水情況來確定紅茶加工萎凋的程度，同時(shí)通過發(fā)酵過程中茶葉多酚氧化酶與過氧化物酶的比值變化來判斷發(fā)酵程度。MUTHUMANI等測定了紅碎茶的茶黃素(Theaflavin，TFs)和茶多酚隨發(fā)酵時(shí)間的變化，發(fā)現(xiàn)TFs含量會(huì)先達(dá)到最大值，然后逐漸下降。因此，TFs含量最高的時(shí)間被認(rèn)為是最佳發(fā)酵時(shí)間。GILL等認(rèn)為紅茶發(fā)酵過程中TFs和茶紅素(Thearubigin，TRs)比值為1∶9或者1∶10的時(shí)候，被認(rèn)定為最佳發(fā)酵時(shí)間?；瘜W(xué)方法耗時(shí)長且成本較高，同時(shí)也會(huì)對(duì)樣品造成破壞，難以廣泛應(yīng)用于紅茶加工過程。
如何利用智能評(píng)價(jià)技術(shù)來提高紅茶加工的質(zhì)量，確保產(chǎn)品品質(zhì)，是一個(gè)迫切需要解決的技術(shù)問題。智能技術(shù)通常是指將計(jì)算機(jī)科學(xué)與大規(guī)模數(shù)據(jù)集相結(jié)合，通過智能算法解決問題。在紅茶行業(yè)，智能評(píng)價(jià)技術(shù)通過現(xiàn)有模型或算法，在不損害產(chǎn)品、經(jīng)濟(jì)高效且迅速的情況下監(jiān)測、分類和預(yù)測紅茶加工產(chǎn)品的質(zhì)量。智能技術(shù)作為傳統(tǒng)檢測、分類和預(yù)測方法的有效替代方案，其優(yōu)勢在于能夠解決紅茶加工行業(yè)中的非線性、多源和多目標(biāo)問題，用于評(píng)估紅茶加工萎凋和發(fā)酵程度，以及快速監(jiān)測紅茶的關(guān)鍵成分。
近年來，許多新穎的快速檢測方法被用于評(píng)估紅茶加工的質(zhì)量屬性，涉及計(jì)算機(jī)視覺、近紅外光譜、高光譜、電子鼻、電子舌、比色傳感器等技術(shù)。與傳統(tǒng)方法不同，這些新方法能夠快速獲取樣品屬性，從而科學(xué)判斷加工過程中紅茶的質(zhì)量。
▲智能技術(shù)的優(yōu)勢及局限性
智能化技術(shù)所需的設(shè)備具有快速、客觀、有效的特點(diǎn)，使得質(zhì)檢人員、經(jīng)過培訓(xùn)的農(nóng)民甚至消費(fèi)者都能夠使用。研究人員目前正專注于開發(fā)適用于各種智能化無損設(shè)備的方法，以用于紅茶加工過程中的質(zhì)量控制。
文章分析了國內(nèi)外智能化檢測技術(shù)的研究現(xiàn)狀，旨在幫助科研人員全面了解智能化檢測技術(shù)在茶葉加工領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r，為紅茶加工的智能化控制提供參考。
01
計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在紅茶加工領(lǐng)域的應(yīng)用
計(jì)算機(jī)視覺是一門以算法為基礎(chǔ)的科學(xué)，可以從圖像中自動(dòng)提取和分析有關(guān)物理對(duì)象的有用信息。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在20世紀(jì)60年代末至70年代初開始出現(xiàn)，最初通過各種照相機(jī)示意圖，投影和攝影測量原理模仿人類視覺系統(tǒng)之類的概念。計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的硬件配置包括照明設(shè)備、照相機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)和高分辨率監(jiān)視器。通過識(shí)別物體的顏色、紋理和形狀特征，計(jì)算機(jī)視覺能夠創(chuàng)建準(zhǔn)確的描述性數(shù)據(jù)，從而減少了人工干預(yù)。這一技術(shù)已被證明具有快速、客觀、有效、無損的特點(diǎn)，且不受干擾。
水分是評(píng)價(jià)紅茶萎凋程度的重要指標(biāo)。YE等已經(jīng)證明萎凋葉水分含量與其萎凋過程中物理性質(zhì)(彈性、可塑性、柔韌性和質(zhì)地)具有相關(guān)性。胡宗華等利用計(jì)算機(jī)視覺模擬人眼，觀測水分變化引起的萎凋葉顏色和紋理的變化，從而建立了圖像和水分之間的相關(guān)性。模型預(yù)測值與實(shí)測值的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了較高的水平，為萎凋過程中水分的在線檢測提供了科學(xué)理論基礎(chǔ)。
BORAH等首次引入計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)用來監(jiān)控紅茶發(fā)酵。在此過程中，紅茶發(fā)酵樣的葉面色澤由綠色逐漸變?yōu)樯罴t銅色。研究人員采用馬氏距離算法計(jì)算待測圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像(由人工挑選出的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵樣品)之間的距離。當(dāng)兩者的距離小于給定距離時(shí)，被認(rèn)為直方圖相似，表示圖像顏色是一致的，代表此時(shí)的待測圖像是發(fā)酵適度的。這項(xiàng)研究通過圖像解決了紅茶發(fā)酵程度判別問題。然而，紅茶發(fā)酵過程中關(guān)鍵組分的定量問題仍然存在挑戰(zhàn)。DONG等利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，通過觀察紅茶發(fā)酵過程中的顏色變化、茶色素以及感官評(píng)分之間的內(nèi)在聯(lián)系，建立了一個(gè)非線性的定量模型。其中，茶褐素和感官評(píng)分的模型殘差預(yù)測偏差(Residual predictive deviation，RPD)大于2.5，表示該模型對(duì)茶褐素和感官評(píng)分具有很好的預(yù)測能力。這項(xiàng)研究未來有望在生產(chǎn)中實(shí)施精準(zhǔn)的紅茶發(fā)酵品質(zhì)的定量監(jiān)控。
02
近紅外光譜技術(shù)在紅茶加工領(lǐng)域的應(yīng)用
近紅外光譜技術(shù)是一種基于分子振動(dòng)光譜學(xué)的分析技術(shù)。近紅外光譜波長范圍在750~2500 nm之間，主要用于觀察有機(jī)分子中O-H、N-H、C-H和S-H鍵的振動(dòng)。由于其檢測成本低、快速且無損，近紅外光譜已成為茶葉加工中各種產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)估的有力工具。此外，這項(xiàng)技術(shù)還具備在線應(yīng)用和環(huán)保等優(yōu)勢，適合作為工業(yè)生產(chǎn)中的分析工具。
SHEN等利用微型近紅外設(shè)備在線實(shí)時(shí)檢測紅茶萎凋過程中的水分，得到了預(yù)測相關(guān)系數(shù)為0.99314的模型(預(yù)測相關(guān)系數(shù)越高，模型的預(yù)測越準(zhǔn)確)，為萎凋過程中水分的快速無損檢測提供了理論依據(jù)。顏玲采用近紅外光譜技術(shù)對(duì)祁門紅茶的發(fā)酵程度進(jìn)行了判斷，并建立了兒茶素和氨基酸的定量模型，結(jié)果相對(duì)令人滿意，但局限于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。隨著小型化和手持式自主光譜儀的出現(xiàn)，近紅外光譜分析在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場的應(yīng)用愈加廣泛。
DONG等利用便攜式近紅外光譜實(shí)時(shí)監(jiān)控紅茶發(fā)酵過程中一些重要的化學(xué)成分(兒茶素，茶多酚和游離氨基酸的比例，茶黃素和茶紅素的比例)變化，并通過定量茶黃素與茶紅素的比例來評(píng)估紅茶發(fā)酵程度。ZAREEF等開發(fā)出了監(jiān)控紅茶發(fā)酵酚類物質(zhì)的模型，降低了便攜式近紅外光譜在紅茶發(fā)酵加工過程中物質(zhì)的檢出限。陳琳等使用近紅外光譜用于檢測紅茶干燥過程中的含水量，為紅茶干燥過程智能化提供可能。
目前，近紅外光譜在紅茶加工中的應(yīng)用仍主要局限于實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)條件下的離線使用。便攜式近紅外光譜儀的靈敏度、樣品的復(fù)雜性以及近紅外光譜所包含的豐富信息等問題，都需要進(jìn)一步研究和解決。這些因素為近紅外光譜在紅茶加工領(lǐng)域的未來發(fā)展提供了較大的改進(jìn)空間。
03
高光譜成像技術(shù)在紅茶加工領(lǐng)域的應(yīng)用
高光譜成像系統(tǒng)能夠識(shí)別與分子振動(dòng)相關(guān)的光譜特征，并獲取樣本的整體圖像，提供更詳細(xì)的空間信息。相比之下，高光譜成像技術(shù)彌補(bǔ)了近紅外光譜無法獲取樣品空間分布光譜響應(yīng)和計(jì)算機(jī)視覺無法確定內(nèi)部質(zhì)量屬性的不足。通過獲取二維光譜信息和一維空間信息，高光譜成像系統(tǒng)具備了確定內(nèi)外部質(zhì)量屬性并生成可視化質(zhì)量參數(shù)分布圖像的能力。因此，這些技術(shù)非常適合運(yùn)用于茶葉加工過程。
DONG等運(yùn)用高光譜成像可視化紅茶萎凋過程的水分變化。建立的極限學(xué)習(xí)機(jī)模型預(yù)測萎凋葉水分相關(guān)系數(shù)為0.9942。寧井銘等使用高光譜融合圖像和光譜信息對(duì)紅茶萎凋進(jìn)行判別，準(zhǔn)確率為94.64%，并且對(duì)兒茶素和氨基酸比值進(jìn)行了定量，獲得了良好的預(yù)測相關(guān)系數(shù)(0.8765)。LI等運(yùn)用高光譜成像對(duì)紅茶發(fā)酵程度進(jìn)行判斷，預(yù)測集的正確分類率為83.33%，并且對(duì)兒茶素定量取得了優(yōu)異的預(yù)測精度。YANG等運(yùn)用高光譜監(jiān)控紅茶發(fā)酵中更多的物質(zhì)，可視化茶黃素、茶紅素、茶褐素、兒茶素和可溶性糖的分布，預(yù)測模型的殘差預(yù)測偏差RPD值分別為3.40、2.21、5.71、1.46和2.89。
這些研究使得專業(yè)人員能夠更準(zhǔn)確地了解發(fā)酵信息，有助于在實(shí)際生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)紅茶發(fā)酵質(zhì)量的在線監(jiān)測。盡管高光譜成像系統(tǒng)已被用作實(shí)時(shí)紅茶加工分析和分類技術(shù)，但目前仍然局限于實(shí)驗(yàn)室水平。未來，需要進(jìn)一步研究和推廣應(yīng)用，以適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)的需求。
04
電子舌技術(shù)在紅茶加工領(lǐng)域的應(yīng)用
電子舌是一種仿生檢測技術(shù)，通過交叉敏感的傳感器陣列和模式識(shí)別技術(shù)來分析液體樣品的“指紋”。這種技術(shù)具有速度快、操作簡單、便攜性強(qiáng)、成本低、靈敏度高和通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，并且相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)分析設(shè)備如氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用和液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用，電子舌傳感器陣列的價(jià)格較低。傳感器陣列在確定與食品質(zhì)量相關(guān)的特性方面有著廣泛的應(yīng)用，包括感官特性和加工質(zhì)量等。這些應(yīng)用通過傳感器陣列與相應(yīng)的數(shù)據(jù)模式識(shí)別方法和分類算法相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。
GHOSH等提出了一種利用伏安法電子舌技術(shù)來監(jiān)控紅茶發(fā)酵過程，發(fā)現(xiàn)電子舌的電極電流與發(fā)酵程度相關(guān)。通過主成分分析得出電子舌的發(fā)酵輪廓圖與紫外分光光度計(jì)法TFs的輪廓圖具有一致的趨勢，然后基于偏最小二乘回歸法(PLSR)模型預(yù)測最適發(fā)酵時(shí)間，并與紫外分光光度計(jì)和人工審評(píng)方法進(jìn)行了比較，取得了較好的結(jié)果。然而，利用伏安法電子舌技術(shù)需要較長的前處理時(shí)間，而且紅茶發(fā)酵樣品需要經(jīng)過沖泡處理和茶湯檢測，這對(duì)于未來監(jiān)控紅茶生產(chǎn)的連續(xù)化自動(dòng)化過程構(gòu)成了一定的挑戰(zhàn)。
目前，電子舌在茶葉中主要用于產(chǎn)地識(shí)別和成分快速定量等方面。盡管在加工過程中展現(xiàn)出理論上的可行性，但實(shí)際應(yīng)用前景仍不明顯。
05
電子鼻技術(shù)在紅茶加工領(lǐng)域的應(yīng)用
電子鼻是一種模仿人類嗅覺系統(tǒng)的技術(shù)，包括一系列具有部分特異性的電子化學(xué)傳感器和一個(gè)能夠識(shí)別簡單或復(fù)雜氣味的適當(dāng)模式識(shí)別系統(tǒng)。茶鮮葉中呈香的有機(jī)物質(zhì)含量極少，在加工過程中也幾乎不會(huì)保留。影響紅茶品質(zhì)的香氣及風(fēng)味物質(zhì)主要集中在萎凋和發(fā)酵過程。紅茶加工過程中，內(nèi)含物質(zhì)經(jīng)歷一系列復(fù)雜的化學(xué)變化，使得香氣物質(zhì)變化。有經(jīng)驗(yàn)的制茶大師通常通過紅茶的萎凋和發(fā)酵過程中的香氣變化來判斷加工過程是否符合標(biāo)準(zhǔn)。
BHATTACHARYYA等開發(fā)了一種用于監(jiān)控紅茶發(fā)酵的電子鼻設(shè)備，通過機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)量化這一過程。對(duì)電子鼻獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)紅茶發(fā)酵適度時(shí)，數(shù)據(jù)在主成分分析的正半軸上達(dá)到最大值。還通過紫外分光光度計(jì)法和感官評(píng)估驗(yàn)證了這一結(jié)果。
盡管通過電子鼻技術(shù)判斷紅茶發(fā)酵度具有可行性，但電子鼻容易受到高溫高濕等環(huán)境因素的干擾。因此，后續(xù)研究主要集中在改進(jìn)儀器和算法上。在不久的將來，預(yù)計(jì)會(huì)開發(fā)出配置優(yōu)化的通用電子鼻裝置，以提高其適用性，并改善對(duì)揮發(fā)性化合物的檢測性能，從而更好地識(shí)別紅茶加工過程中的香氣變化?？紤]到工業(yè)化應(yīng)用對(duì)電子鼻技術(shù)的要求高，未來需要加快開展基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，以推動(dòng)電子鼻技術(shù)在紅茶加工領(lǐng)域的發(fā)展。
06
比色傳感器陣列技術(shù)在紅茶加工領(lǐng)域的應(yīng)用
由于紅茶香氣物質(zhì)易揮發(fā)且含量相對(duì)較低(僅約0.1%)，極大地影響了傳統(tǒng)電子鼻對(duì)紅茶香氣物質(zhì)分析的穩(wěn)定性。為克服這一挑戰(zhàn)，一種可視化的氣體比色傳感器陣列被開發(fā)，該陣列由金屬卟啉及其衍生物和pH指示劑制成。其工作原理是根據(jù)傳感器與揮發(fā)性有機(jī)化合物之間的反應(yīng)產(chǎn)生的顏色變化結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)來分析氣體。與傳統(tǒng)電子鼻相比，這種技術(shù)能夠克服環(huán)境濕度的影響。
LI等開發(fā)了一種便攜式的紅茶發(fā)酵人工嗅覺傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，采用了最優(yōu)的KNN-AdaBoost算法模型，識(shí)別率可達(dá)100%。然而，這個(gè)系統(tǒng)僅限于分類每個(gè)發(fā)酵樣品的時(shí)間，沒有對(duì)紅茶發(fā)酵品質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步研究。
總體而言，這項(xiàng)結(jié)果充分顯示了比色傳感器在紅茶加工中的應(yīng)用前景。未來，可以開發(fā)新型材料或裝置，以提高傳感器的靈敏度，減少傳感器與紅茶發(fā)酵香氣的響應(yīng)時(shí)間，從而便于實(shí)施監(jiān)控。
07
傳感器聯(lián)用技術(shù)在紅茶加工領(lǐng)域的應(yīng)用
在紅茶加工過程中，樣品的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜且動(dòng)態(tài)變化的。單個(gè)傳感器工具只能提供有限的樣本信息。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的高精度、高可靠性檢測，多傳感器融合技術(shù)被提出來解決這一問題。
WANG等使用微型近紅外光譜儀、機(jī)器視覺系統(tǒng)和比色傳感技術(shù)工業(yè)化離線捕獲萎凋茶葉樣品的相關(guān)信息。三者數(shù)據(jù)融合后，對(duì)萎凋程度判別準(zhǔn)確率達(dá)到了97.50%，遠(yuǎn)高于單一技術(shù)。此外，WANG等還進(jìn)行了萎凋過程中多酚和兒茶素定量研究。利用微型近紅外光譜和機(jī)器視覺數(shù)據(jù)融合，在線監(jiān)控多酚和兒茶素含量變化，平均RPD值分別為5.41±0.99和4.03±0.38。由于RPD大于2.5就具有良好的定量結(jié)果，這項(xiàng)研究在理論上具有應(yīng)用價(jià)值，可以進(jìn)一步應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)化在線生產(chǎn)中。JIN等應(yīng)用臺(tái)式近紅外光譜儀和計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)了紅茶發(fā)酵程度的準(zhǔn)確判別，準(zhǔn)確率達(dá)到100%。并且在工業(yè)化離線應(yīng)用中，開發(fā)了一套便攜式的數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，利用微型近紅外光譜追蹤紅茶發(fā)酵內(nèi)部化學(xué)成分變化，計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)則表征外部顏色改變，發(fā)酵程度判別率達(dá)到了89.19%。
LI等開發(fā)了基于揮發(fā)性成分的傳感器用于紅茶發(fā)酵評(píng)價(jià)，并利用高光譜去耦合香氣傳感器的信息，將判別率從90.8%提高至98.85%。AN等進(jìn)一步利用這兩項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，以預(yù)測紅茶發(fā)酵過程中的香氣評(píng)分。研究結(jié)果表明，在測試集中，相關(guān)系數(shù)最高達(dá)到0.966，這為在茶葉加工過程中，數(shù)字化儀器取代人的感官評(píng)估提供了可行性。另一項(xiàng)研究將高光譜成像與電特性裝置融合，應(yīng)用于紅茶發(fā)酵的化學(xué)成分快速檢測。研究結(jié)果顯示，茶多酚、可溶性糖和咖啡堿的預(yù)測集相關(guān)系數(shù)均高達(dá)0.99以上。
紅茶加工過程涉及顏色、香氣以及內(nèi)部的化學(xué)成分變化，是一個(gè)高度復(fù)雜的過程。僅使用單個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)是不夠的，多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的優(yōu)勢在于能夠聯(lián)合互補(bǔ)傳感器，響應(yīng)不同的特征現(xiàn)象，未被某一個(gè)傳感器檢測到的特征可以被另一個(gè)傳感器獲取，從而提高紅茶加工過程中模型的性能。
08
智能化技術(shù)應(yīng)用于紅茶加工品質(zhì)評(píng)價(jià)的前景展望
目前，智能化技術(shù)應(yīng)用于紅茶加工品質(zhì)評(píng)價(jià)的應(yīng)用情況如表1所示，現(xiàn)代智能化檢測技術(shù)為紅茶加工在線品質(zhì)分析提供了良好的前景。
然而，將這些新興技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐仍然是一個(gè)重大的挑戰(zhàn)。當(dāng)前面臨的問題需要進(jìn)一步研究和解決，包括儀器的靈敏度、便攜性以及成本等問題。
此外，還需選擇更先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理方法和算法應(yīng)用于生產(chǎn)線操作，建立完整且快速的技術(shù)檢測樣品“指紋”庫，并開發(fā)一整套程序進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測和應(yīng)用。隨著基礎(chǔ)科學(xué)的不斷進(jìn)步，傳感器技術(shù)、感官技術(shù)和模式識(shí)別等交叉學(xué)科的綜合發(fā)展，茶葉加工品質(zhì)分析應(yīng)用必將不斷完善，邁向更高級(jí)別的智能化。
未來，研究者們應(yīng)該致力于開發(fā)一套在線快速智能評(píng)價(jià)紅茶加工品質(zhì)的系統(tǒng)，監(jiān)控紅茶加工物質(zhì)的變化和快速評(píng)價(jià)紅茶質(zhì)量。
作者簡介：
12
金 戈
博士，主要從事茶葉質(zhì)量安全與品質(zhì)控制，以第一作者發(fā)表SCI論文5篇。
12
寧井銘
博士，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生導(dǎo)師，二級(jí)教授，享受國務(wù)院政府津貼，安徽省學(xué)術(shù)與技術(shù)帶頭人，2021年入選安徽省“特支計(jì)劃”，2022年入選國家萬人“科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才”，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶樹生物學(xué)與資源利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“茶葉加工與品質(zhì)控制”團(tuán)隊(duì)首席。目前主要從事茶葉加工、茶葉品質(zhì)分析及紅外光譜技術(shù)在茶葉上應(yīng)用等方面研究。主持或作為技術(shù)負(fù)責(zé)人承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、課題、子課題、國家質(zhì)檢總局公益性項(xiàng)目、茶葉化學(xué)分類國家標(biāo)準(zhǔn)制定、安徽省自然科學(xué)基金、安徽省教育廳自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目、湖北青磚茶產(chǎn)學(xué)研合作、國家科技成果轉(zhuǎn)化重點(diǎn)項(xiàng)目和安徽省科技攻關(guān)等30多個(gè)項(xiàng)目;在核心期刊上發(fā)表相關(guān)論文100多篇，其中EI、SCI收錄近百篇;獲授權(quán)專利6項(xiàng)，軟件著作權(quán)3項(xiàng);獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，安徽省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，全國農(nóng)牧漁業(yè)豐收獎(jiǎng)1項(xiàng)，全國農(nóng)牧漁業(yè)豐收合作獎(jiǎng)1項(xiàng)，黃山市科技進(jìn)步獎(jiǎng)1項(xiàng)。
來源：中國茶葉加工
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茶葉是起源于我國的一種健康飲品，按不同加工工藝可將茶葉分為綠茶、紅茶、青茶、白茶、黃茶和黑茶6大類，其中紅茶是世界上產(chǎn)量和貿(mào)易量最大的茶類，紅茶又可分為工夫紅茶、小種紅茶和紅碎茶三類，工夫紅茶以祁紅、滇紅、川紅等為主，其加工工序主要有萎凋、揉捻、發(fā)酵和干燥4道。
發(fā)酵是紅茶的關(guān)鍵工序，經(jīng)過揉捻將茶葉細(xì)胞破碎，茶汁揉出，發(fā)酵過程中在酶的作用下多酚類氧化形成茶黃素、茶紅素和茶褐素，同時(shí)也伴隨著一系列的化學(xué)變化，紅茶發(fā)酵過程中兒茶素含量逐漸下降，茶黃素發(fā)酵期間先升高后降低，茶紅素和茶褐素含量逐漸升高，多酚氧化酶和過氧化物酶活性逐漸下降等。
茶鮮葉是茶葉加工的原料，茶鮮葉的整齊度、勻凈度對(duì)茶葉加工影響較大，我國茶葉等級(jí)劃分主要的參考指標(biāo)即為茶鮮葉的嫩度。勻凈度相同的條件下，嫩度越高，茶葉等級(jí)越高。有研究表明，茶鮮葉原料越老，稀土元素含量越高。
本實(shí)驗(yàn)研究了不同嫩度鮮葉原料加工工夫紅茶的感官品質(zhì)差異，以及紅茶加工過程中主要內(nèi)含成分的變化，為不同嫩度原料加工工夫紅茶品質(zhì)判定提供理論依據(jù)。
1.1實(shí)驗(yàn)材料
茶鮮葉品種為群體種，采摘嫩度分別為一芽一二葉(一芽二葉初展為主，長度(2cm～4cm)、一芽二三葉(一芽二葉為主，長度(3cm～5cm)和一芽三四葉(一芽三葉初展為主，長度(5cm～7cm)。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
選取嫩度分別為一芽一二葉、一芽二三葉和一芽三四葉的群體種鮮葉原料各10kg，分別攤放在萎凋架上自然萎凋，攤?cè)~厚度為(2～3)cm，萎凋時(shí)間為16h，萎凋至葉片柔軟，嫩莖和梗折之不斷為適度，萎凋結(jié)束后開始揉捻，揉捻按照“輕重輕”原則揉捻1h，發(fā)酵采用發(fā)酵框加蓋濕布處理，發(fā)酵時(shí)間為5h，發(fā)酵結(jié)束后先120℃初烘15min，再90℃烘干得到成品茶。取樣方法為取150g采用烘箱120℃烘干制備干燥樣，用于化學(xué)成分檢測。
2.1茶樣感官審評(píng)結(jié)果
對(duì)3個(gè)不同嫩度鮮葉原料制成的工夫紅茶進(jìn)行感官審評(píng)，結(jié)果如表1所示。整體來看，隨著原料嫩度增大，制成的工夫紅茶感官品質(zhì)總分也越低，一芽一二葉和一芽三四葉感官品質(zhì)總分相差4.45分。各處理不同感官因子表現(xiàn)規(guī)律不同，外形、香氣和葉底得分隨著原料嫩度增大感官得分逐漸降低，其中外形顏色由棕紅變?yōu)榧t褐，葉底顏色由紅褐變?yōu)樽睾?；湯色得分為一芽二三葉最高，一芽三四葉最低，顏色由橙紅變?yōu)榧t再變?yōu)槌赛S；滋味得分為一芽二三葉最高，一芽三四葉最低，一芽三四葉滋味略澀。由此可見，原料嫩度對(duì)茶葉感官品質(zhì)影響較大，一芽一二葉和一芽二三葉的湯色、香氣、滋味等內(nèi)質(zhì)得分相近，互有高低，一芽三四葉各感官因子品質(zhì)均最低。
2.2不同嫩度對(duì)工夫紅茶多酚類物質(zhì)氧化的影響
多酚類物質(zhì)酶促氧化形成茶黃素是紅茶發(fā)酵過程中重要的氧化反應(yīng)，不同嫩度原料的茶多酚和兒茶素含量不同，紅茶加工過程中氧化過程也會(huì)略有差異，因此掌握不同嫩度原料加工工夫紅茶過程中兒茶素的氧化過程對(duì)工夫紅茶的加工有較大幫助。
2.2.1對(duì)茶多酚和兒茶素含量的影響
不同嫩度鮮葉加工工夫紅茶過程中茶多酚和兒茶素含量的變化如圖1所示。一芽三四葉茶多酚和兒茶素含量最高，鮮葉兒茶素組分中EGCG含量占兒茶素總量的50%以上，ECG含量占總兒茶素總量的18%左右，不同嫩度原料ECG含量無顯著差異，EC隨著嫩度增大含量逐漸增加；
茶多酚和兒茶素含量萎凋期間變化不大，揉捻和發(fā)酵期間含量迅速下降，分析成品茶中茶多酚和兒茶素占鮮葉中的比例可知，工夫紅茶經(jīng)過發(fā)酵過程后，一芽一二葉的茶多酚和兒茶素氧化比例最高，兒茶素氧化了73.72%，一芽二三葉和一芽三四葉的兒茶素氧化比例為67%左右，其中EGCG的氧化比例最高，一芽一二葉為92.09%，一芽二三葉為85.29%，一芽三四葉為86.30%，不同嫩度EGC、EC和ECG的氧化比例45%～60%不等。
2.2.2對(duì)茶黃素含量的影響
茶黃素是紅茶發(fā)酵過程兒茶素氧化形成的重要產(chǎn)物，與紅茶湯色、滋味等品質(zhì)呈顯著的正相關(guān)。茶葉中主要的茶黃素有4種，分別為茶黃素(TF)、茶黃素-3-沒食子酸酯(TF-3-G)、茶黃素-3’-沒食子酸酯(TF-3’-G)、茶黃素雙沒食子酸酯(TFDG)。
不同嫩度鮮葉加工工夫紅茶過程中茶黃素含量的變化如圖2所示。一芽二三葉和一芽三四葉鮮葉中有少量的茶黃素生成，可能是茶葉運(yùn)輸過程中機(jī)械損傷，萎凋期間茶黃素生成量約為0.04%～0.16%，揉捻期間茶黃素含量迅速上升，發(fā)酵期間茶黃素總量有略有增加。
不同組分表現(xiàn)出來不同的變化規(guī)律，萎凋和揉捻期間不同茶黃素組分含量變化規(guī)律相似，發(fā)酵后TF含量低于揉捻葉，其余3種組分發(fā)酵后略高于揉捻葉。
不同嫩度之間比較，萎凋期間一芽二三葉和一芽三四葉的茶黃素總量和各組分高于一芽一二葉，揉捻和發(fā)酵后茶黃素總量、TF-3-G、TF-3’-G+TFDG含量均為一芽二三四最高，一芽一二葉最低；整體來看，TF含量最低，TF-3-G和TF-3’-G+TFDG含量較高，這與茶鮮葉中兒茶素組成含量相關(guān)，不同嫩度的原料中均為EGCG含量最高，EGCG是合成TF-3-G和TFDG的底物，EC和EGC是合成TF的底物，4種表型兒茶素中EC含量最低，其次是EGC，所以紅茶發(fā)酵過程中生成的TF含量最低。
2.2.3對(duì)其他成分含量的影響
茶葉中的水浸出物含量是茶葉中水溶性物質(zhì)的總量，體現(xiàn)了茶湯的濃度和豐富性，與茶葉品質(zhì)呈顯著的正相關(guān)；氨基酸是茶葉鮮爽滋味的重要組成成分，在紅茶發(fā)酵過程中可以通過脫氨和脫羧作用生成醇、醛等芳香物質(zhì)，也可以與兒茶素類氧化形成茶紅素等高聚物，對(duì)茶葉品質(zhì)較大影響；咖啡堿是茶葉中重要的滋味物質(zhì)，具有一定的藥理功能。
不同嫩度鮮葉加工工夫紅茶過程中水浸出物、氨基酸和咖啡堿含量的變化如圖3所示。水浸出物含量萎凋期間變化不明顯，揉捻和發(fā)酵期間水浸出物含量顯著降低；氨基酸含量則為萎凋期間略微上升，一芽一二葉和一芽二三葉揉捻和發(fā)酵期間略有下降，不同嫩度比較表現(xiàn)為一芽一二葉＞一芽二三葉＞一芽三四葉，其中一芽三四葉咖啡堿含量明顯低于一芽一二葉和一芽二三葉；咖啡堿含量在茶葉加工過程中無明顯變化。
不同嫩度鮮葉加工的工夫紅茶感官品質(zhì)結(jié)果表現(xiàn)為：一芽一二葉＞一芽二三葉＞一芽三四葉，其中一芽三四葉加工的紅茶外形、湯色、滋味、香氣和葉底品質(zhì)均為最差，一芽一二葉和一芽二三葉的湯色、香氣和滋味內(nèi)質(zhì)評(píng)分相近，一芽一二葉的外形和葉底評(píng)分更高。
內(nèi)含成分的變化表現(xiàn)為揉捻和發(fā)酵期間兒茶素含量迅速下降，水浸出物含量也有降低，茶黃素含量上升，紅茶加工過程中咖啡堿含量變化不大，不同嫩度原料之間比較，紅茶加工過程中EGCG的氧化率一芽一二葉最高為92.09%，一芽二三葉為85.29%，一芽三四葉為86.30%，生成的茶黃素為一芽二三葉最高，氨基酸含量為一芽一二葉＞一芽二三葉＞一芽三四葉。
文章的主要參考資料（來源）：
王偉偉，施莉婷，蘇威，等.不同嫩度鮮葉加工工夫紅茶對(duì)品質(zhì)和內(nèi)含成分的影響.食品科技,2018.析出文獻(xiàn)未標(biāo)出.
來源：茶科學(xué)
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