2023年茶叶加工品质调控的技术研究进展

文化   2024-11-21 16:43   浙江  

2023年,茶叶加工品质调控领域的研究取得了重要进展,主要涵盖茶叶加工品质形成的基础理论茶叶加工品质调控的技术研究两个方面。

上期已经分享过👉🏻2023年茶叶加工品质形成的理论研究进展,本期继续为大家分享2023年茶叶加工品质调控的技术研究进展

茶叶品质的形成主要源于茶鲜叶原料本身的特性及其采用的加工工艺,以及后期的仓储陈化处理等。

通过对茶鲜叶原料品质和加工工艺等因素的调控,有望创新茶叶加工品质调控技术,定向强化茶产品的风味品质特征,提升茶产品的科技价值和品质属性等,从而满足市场对茶产品品质的多样化需求,有效提升茶产品的市场竞争力和消费者的品饮体验。

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01 茶鲜叶原料的品质提升

茶鲜叶原料是决定茶叶品质的首要基础,在茶叶实际生产过程中,选择适宜的茶树品种鲜叶,以及应用一些提高茶鲜叶品质的处理方法,对后续实现茶叶加工品质的有效调控至关重要。

《中国茶叶》编辑部摄

 // 适宜茶树品种的选择

2023年在白茶和红茶的研发方面,有较多关于适宜茶树品种选择的研究报道。

利用福建茶区5个不同茶树品种制作的白牡丹茶在生化成分和感官品质上存在显著差异,其中政和大白茶品种制作的白牡丹茶在香气和滋味上表现最佳

利用贵州8个不同品种夏秋季鲜叶加工白茶,发现黔湄601、黔湄809、白叶1号和朵贝适宜加工白茶,金观音和金牡丹因特殊花香不适合制白茶

利用湖北恩施9个不同茶树品种鲜叶加工利川红茶,发现茶树品种是对茶叶滋味和香气质量影响最大的因素,尤其是甜味、鲜味,以及甜香和花香等;白芽奇兰、梅占和鄂茶10号3个茶树品种鲜叶加工的红茶样品具有显著的花香,其中鄂茶10号还具有强烈的甜香。

利川红

(图源:中国农业科学院茶叶研究所制茶师班学员)

黄/白化品种所制扁形绿茶的酚氨比低于龙井43品种,滋味更鲜爽、鲜醇且有回甘;白叶1号和中黄系列品种所制扁形绿茶在特定黄酮糖苷和非酯型儿茶素含量上有显著差异,这些成分对茶汤滋味和色泽有重要影响

// 提高茶鲜叶品质的方法

茶叶生产实践表明,选择适宜的种植区域、海拔高度、采摘季节等,结合光温处理、外源诱导等可以有效提高茶鲜叶的品质。

(1)海拔高度

不同的海拔高度也能影响茶叶的感官品质及生化成分。海拔1400~1800 m的云南大叶种晒青茶茶汤色泽浅而亮度高海拔1800~2000 m的晒青茶涩味减轻而鲜爽味增强,且两个海拔段的晒青茶在水浸出物含量、茶多酚含量、儿茶素总量、氨基酸总量及挥发性成分上也存在显著差异。

《中国茶叶》编辑部摄

斯里兰卡不同海拔高度红茶中果糖、葡萄糖和蔗糖的含量水平,发现不同海拔红茶在固有糖分含量上存在显著差异。

(2)不同季节

不同季节生产的英红9号红茶在品质上存在显著差异,春茶的滋味和色泽优于夏茶,这可能与春季鲜叶中较低含量的儿茶素和较高含量的咖啡碱、氨基酸总量(尤其是谷氨酸) 等有关。

(3)光照和温度

在茶鲜叶的萎凋过程中,加入适当强度的红光可以改善绿茶的香气,增强其新鲜感和甜味,同时不影响茶叶的香气品质;在中等和低强度的红光下,一些关键香气化合物显著增加,而这些化合物对绿茶的栗香品质有重要影响,是呈香品质的主要来源和贡献成分。

适当的遮阴可以显著增加茶叶中的叶绿素含量,从而改善茶叶色泽,并调节游离氨基酸、黄酮类和香气化合物的合成。遮阴不当会降低茶叶产量,因为它会导致茶树叶片变薄、节间缩短,并降低光合速率。外源性油菜素内酯的应用不仅可以恢复部分因遮阴而损失的产量,还能增加茶鲜叶中的总氨基酸、香叶醇、叶绿素和类胡萝卜素含量,降低酚氨比,有望成为一种可以减少因遮阴带来的产量损失、具有开发潜力的新措施。

有研究表明,低温(15 °C)和室温(25 °C)条件下茶枝释放的挥发性化合物组成存在差异,虽然挥发性物质生物合成途径中的基因在两种条件下有相似的表达趋势,但在低温环境下有些变化发生延迟。

(3)外源诱导

在外源诱导方面,研究发现外源茉莉酸甲酯诱导茶树鲜叶能显著提高类胡萝卜素含量,从而可有效提升成品茶的香气品质,这些发现为利用外源诱导提升茶树鲜叶品质提供了理论基础。

在茶叶中氟含量的调控方面,通过优化青砖茶原料的采收方式如增加采割轮次、缩短生长期、提高采割嫩度等,有助于降低茶叶中的氟含量,并改善青砖茶的品质。

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02 茶叶加工品质调控技术

在茶叶加工生产实践中,通过不同加工工艺的组合,结合关键加工工艺参数如温度、湿度、时间等条件的探索优化等措施来调控关键色、香、味品质成分的含量,有望实现茶叶品质的加工调控,研发出特定香型、滋味或色泽的茶叶产品以及以功能成分为特色的茶叶新产品等。

// 不同香型茶叶的加工调控技术

研究发现在一些典型兰花香的茶叶(如安溪铁观音和太平猴魁)的加工过程中,顺式表茉莉酸甲酯(epi-MeJA)是主要的香气成分,其含量在加工阶段逐渐合成和积累,并与酶活性阶段(杀青前)的处理时间正相关。

(图源:CCTV-1综合频道《农耕探文明》

红茶的加工过程中加入摇青工艺也会显著影响其花香品质,早期萎凋阶段(萎凋4 h后)的摇青能增强花香强度,而晚期(萎凋1 h后)则可能导致花香减弱。摇青参数为20 r/min持续5 min、室内温度23~26 °C、相对湿度60%~70%。

《中国茶叶》编辑部摄

通过感官组学技术已经确认了吲哚和甲基茉莉酸是湖南红茶花香的关键成分,其含量的变化能直接影响花香强度。

在发酵过程中进行再揉捻处理可以提升小叶种工夫红茶的香气品质,赋予其花香和果香气息,具体处理为揉捻1.0 h,发酵2.5 h,再次揉捻0.5 h,最后发酵2.0 h。

《中国茶叶》编辑部摄

奶香白茶主要通过两次特定条件下的萎凋并结合理条做形制作而成,第一次在20~25 °C、65%湿度下萎凋50 h,第二次在28~30 °C、75%湿度下萎凋30 h,最后以80~85°C 干燥 40 min。分析表明一些关键的挥发性化合物对奶香味的形成贡献显著,所制成茶品质与传统白茶有显著差异。

// 滋味品质定向调控技术

通过调节茶叶加工过程中的杀青程度、揉捻压力、发酵湿度等条件参数,可以有效调节茶叶的滋味品质,有助于形成茶叶不同的滋味品质特征。

(1)调节杀青程度

不同杀青程度对安溪铁观音的滋味品质有重要影响,中度杀青(4.25 min)能够显著降低茶多酚、茶红素和茶褐素的含量,同时提高游离氨基酸和茶黄素的含量,从而提升清香型铁观音的感官品质;而轻度杀青(3.5 min)适合浓香型铁观音的生,茶多酚、咖啡碱和水浸出物含量更高,滋味更浓郁;重度杀青(5 min)处理的整体表现较差

(图源:安溪铁观音制作工艺科教片《芳香是怎样炼成的——安溪铁观音36小时制作工艺流程》)

(2)调节揉捻程度

揉捻是形成茶叶形状和促进茶叶内含物转化的重要工序,有研究将茶叶揉捻过程分为3种不同压力和时间的程序,中等揉捻压力的红茶呈现出更高的甜度、更低的苦味和更高的品质指数

《中国茶叶》编辑部摄

(3)调节发酵程度

发酵是形成红茶特有的色香味品质的关键工艺,有研究发现发酵湿度显著影响茶叶的外观、香气和滋味;在较低湿度(75%或以下)下发酵,茶叶紧结度、均匀性和湿润度下降,带有草味和青气,滋味偏生青且苦涩;而在较高湿度(85%或以上)下发酵,茶叶香气更甜美纯净,滋味更加醇厚、甜度和鲜味提升,因此工夫红茶的理想发酵湿度应为85%或以上

红茶发酵间

《中国茶叶》编辑部摄


(4)干热后处理技术

干热后处理技术的应用可以促进茶黄素进一步氧化聚合形成聚酯型儿茶素从而降低苦涩味,还能增强特有的甜香与柠檬香,同时减少了具有新鲜、青气的醇、醛和酮类化合物的丰度,因此从总体上可以显著改善单丛茶的口感和香气特征。

// 以功能成分为特色的茶叶产品的加工调控技术

茶叶富含多种生物活性成分,长期以来新型功能型茶产品的研究备受关注。

采用一些特殊的加工技术或工艺,可以有效调控(富集或降低)茶叶中的特定活性成分的含量水平,如甲基化儿茶素、γ-氨基丁酸(GABA)和咖啡碱等,进而开发出一些特色的功能型茶叶新产品,例如GABA茶和高花青素茶等。

中国农业科学院茶叶研究所研发的γ-氨基丁酸(GABA)茶

与传统茶相比,这些特色功能型新产品在风味品质或保健功效方面具有一些独特的优势,能满足不同消费者的多种需求,具备较好的市场开发潜力。

 // 微生物参与的茶叶加工品质调控技术

微生物在茶叶尤其是黑茶类产品的后发酵过程中发挥着极其重要的作用,是黑茶类产品品质形成的关键因素。

(1)微生物发酵技术

采用不同微生物进行数控发酵不仅能够缩短发酵时间,还能减少杂菌污染,使得发酵后的茶叶中挥发性成分的组成比例发生变化,能显著提升普洱熟茶的风味品质。

渥堆发酵

(图源:中国农业科学院茶叶研究所制茶师班学员)

针对六堡茶在渥堆和蒸压工艺过程中的真菌多样性研究表明,曲霉属和青霉属是六堡毛茶及渥堆阶段的主要优势菌属,而蒸压后篮状菌属成为主要优势菌属,特别是黑曲霉菌和腺嘌呤食酸菌在所有茶样中占主导地位,这些发现为六堡茶风味品质的加工调控提供了重要的微生物学基础。

有研究优化了贵州茯茶散茶发花的工艺参数,具体为含水量30%、温度24 ℃、发酵时间9 d及接种量 1∶100;在此条件发酵3 d 后,曲霉属相对丰度达到98.8%。

(2)微生物调控技术

固态发酵使用的茶源真菌能够改善夏季绿茶的口感,降低苦涩味,并增加鲜味;特定的真菌菌株,如芒青霉、曲霉菌和阿姆斯特丹散囊菌能有效减少与苦涩味相关的化学成分(如表儿茶素没食子酸酯、表儿茶素、(+)-儿茶素)含量,同时增加与鲜味相关的茶褐素含量,这为改善夏季绿茶的口感提供了有效途径。

采用代谢组学和转录组学分析表明,接种来自茯砖茶的曲霉菌进行液态发酵,能够显著改变不同茶叶(普洱茶、绿茶和白茶)中的化学成分,可为提升茶叶品质提供新的调控手段。
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03 其他调控技术

2023年的研究中也报道了如厌氧处理技术、外源酶技术及新型复合茶加工技术等其他加工品质调控技术。

 // 厌氧处理技术

在茶叶厌氧处理加工方面,在优化云南大叶种茶树夏秋季鲜叶加工GABA白茶的工艺中,发现34 ℃厌氧处理20 h并以50 ℃烘干后,白茶中GABA含量显著增加至1.52 mg/g,同时茶多酚、儿茶素、咖啡碱和游离氨基酸含量降低,有效提升了白茶的风味特征。

另有报道指出,对于GABA白茶,结合日晒萎凋比自然萎凋更有利于形成花香和酸果香气,其中2-庚醇、芳樟醇和香叶醇是其潜在的香气标志物。

《中国茶叶》编辑部摄

厌氧处理同样有助于提升紫叶茶中某些挥发性成分的积累,形成较为刺激的辛辣香气品质特征。

厌氧处理还显著提升了紫叶茶中GABA的含量,并增强了其体外血管紧张素转换酶(ACE)抑制活性,说明厌氧处理与特定加工工艺能够提升紫叶茶的健康功效,特别是在潜在治疗高血压方面。

 // 外源酶技术

在外源酶技术研发方面,研究发现,通过添加特定的外源酶,可以促进茶叶中生化物质的转化,改善茶叶的风味和品质。

特定比例的纤维素酶、果胶酶、漆酶和β-葡萄糖苷酶能显著提升陈年武夷岩茶的香气品质,复合酶处理效果尤为突出,增强了花香、甜香和木香,降低了己醛和2-己烯醛等关键香气化合物的含量。

茶叶炭疽菌衍生的尿酸氧化酶(CcUOX)处理能显著改善秋季黄变英红9号红茶的香气成分,增加苯甲酸/苯丙酸、脂肪酸代谢和氨基酸途径的挥发性化合物含量,降低萜烯醇和类胡萝卜素途径化合物的水平,优化香气特征。

 // 新型复合茶加工技术

2023年蜜桃乌龙茶、柑普茶、茉莉花茶等新型复合茶加工品质调控技术方面也有一些报道。

从14个市售蜜桃乌龙复合茶样本中鉴定出多种化合物,发现(E)-β-紫罗兰酮、大马士酮和芳樟醇是蜜桃乌龙复合茶的关键风味贡献化合物,通过与桃香精油的比对,进一步揭示了这些成分对桃香的贡献。

通过改变鲜花添加量,研究建立了描述茉莉花茶茶汤中关键挥发性化合物与品质之间关系的方程,并得出80%的鲜花添加量在生产成本和口感上更为适宜。

利用UPLC-ESI-MS/MS分析了柑普茶加工过程中非挥发性代谢物动态变化,发现柑普茶的杀青阶段是关键加工调控环节。
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04 现代分析检测技术在茶叶加工品质调控技术方面的应用

随着科技的不断进步,现代光谱技术和计算机视觉技术等诸多先进的分析检测技术逐步应用于茶叶加工技术领域。这些先进技术的应用,提高了茶叶加工控制的精度和效率,有助于实现茶叶加工品质的稳定和提升。

在茶叶在制品水分和主要品质成分的含量分析检测方面,采用计算机视觉技术、近红外光谱技术、电特性参数检测技术和数据融合技术等4种技术开展了茶鲜叶摊放/萎凋过程中水分的数字化表征方法研究。

《中国茶叶》编辑部摄

通过机器视觉捕捉茶叶图像,并在线计算RGB、Lab等指标,结合遗传算法和反向传播神经网络预测水分含量,实现了绿茶杀青过程的自动终止。

通过近红外光谱和化学计量学方法监测了红茶干燥过程中儿茶素的动态变化,为控制红茶感官品质提供了方法借鉴。

利用计算机视觉系统和电子鼻监测红茶发酵质量,实现了对红茶发酵阶段的高效分类,提高了对茶多酚含量预测的准确性。

《中国茶叶》编辑部摄

一种基于深度学习模型压缩的高效茶芽检测方法,可以实现快速准确的茶芽检测,适用于低算力茶叶采摘机器人。

在茶鲜叶和茶产品的品质判别技术方面,多种先进的分析检测方法被应用于茶叶的质量评估与分选,基于机器视觉、高光谱成像和化学计量学分析等技术的应用显著提升了茶叶分级、品质检测的效率与准确性。

在鲜叶方面,有研究设计了一个基于机器视觉的气流分选平台,用于对名优茶鲜叶进行分选,在高等级鲜叶分选中达到了100%的识别率和纯度。

在红茶产地和等级的分析方面,有研究开发了一种基于逐层纳米结构材料的多传感阻抗电子舌,用于区分不同产地的红茶。

在绿茶品质分析方面,通过高光谱成像技术等对不同等级的绿茶品质进行了无损检测,发现高光谱成像技术非常适合识别绿茶的品质。此外,还开发出了一种新颖的指示剂置换测定(IDA)传感器,用于监测绿茶在储存期间的新鲜度,为绿茶新鲜度的定性和定量监测提供了新的选择。

在白茶品质分析方面,有研究利用近红外光谱和气相离子迁移谱数据等,初步构建了白茶等级快速判别模型,发现近红外光谱和挥发性化合物特征数据能有效应用于白茶等级评价。此外,还有研究发现了太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)有潜力作为判别白茶氧化程度的科学工具。
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05 总结与展望

目前,我国茶叶加工品质调控领域的研发仍面临诸多问题和挑战,未来的研究方向应该至少包括以下几个方面。

 // 关键品质成分分析鉴定及其形成机理仍需深入研究

未来的研究可以进一步利用代谢组学数据,结合生物技术手段,如基因编辑和微生物发酵技术,调控茶叶中关键品质成分的代谢途径。多学科交叉的研究技术将为茶叶加工品质调控提供新的思路。

中国农业科学院茶叶研究所主编的英文专著《茶树基因组》

// 定向加工技术研发是未来研究重要方向

针对茶叶不同香型、滋味、色泽品质以及功能成分的定向加工技术研发仍是未来研究的重要方向。

鉴于茶树品种是决定茶叶品质的关键核心因素,因此应从市场需求角度出发,筛选或培育适宜的品种,提升茶鲜叶品质,并配套特定的加工调控技术来实现多元化产品研发和集成技术创新。

此外,微生物参与的茶叶加工品质调控技术具有广阔的市场潜力,不仅能够提升茶叶的营养价值和健康功能,还可以影响其风味特性。

// 现代光谱技术、人工智能等先进技术的应用研究还有广阔空间

现代光谱技术和人工智能等先进技术的应用,将有效助推茶叶加工品质调控技术研发的深入,未来研究这些先进技术在茶叶加工品质调控领域中有更广阔的应用空间。

茶叶生产智能化关键技术和装备研发近年来虽然取得了重要的研究进展,但要在生产实践中实现茶叶智能化加工还有比较长的路要走。

本文节选自《中国茶叶》2024年第11期,P7-22,2023年茶叶加工品质调控研究进展》作者杨高中,赵燕,朱荫,张悦,彭群华,施江,吕海鹏*,林智*。部分图片来源于网络。

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