渥堆过程中黑茶生化成分变化及其影响因子研究进展

邵静娜 葛国平 何卫中 郑生宏 严 芳 缪叶旻子

(1.浙江省丽水市农业科学研究院，浙江丽水323000;2.浙江省遂昌县大柘镇农业推广服务中心，浙江遂昌323309)

茶树鲜叶由于制作工艺的不同划分为六大茶类，黑茶是六大茶类之一。黑茶的加工工序一般是杀青后揉捻，再渥堆，最后干燥。黑茶与其它茶类在制作工艺和品质特征上有较大的差异。红茶要求红茶红汤红叶，注重发酵工序;绿茶要求绿茶清汤绿叶，注重杀青工序;青茶要求香气浓郁，汤色金黄，注重做青工序;黄茶要求黄叶黄汤，注重闷黄工序;白茶则要求汤色浅淡，干茶茸毛呈白色，注重萎凋工序;黑茶注重渥堆工序，要求叶色棕褐油润，汤色橙黄或红浓［1］。黑茶是我国边疆少数民族生活中必不可少的饮料，主产于四川、云南、湖北、湖南等地。我国黑茶具有丰富的种类，分为获砖茶、青砖茶、普洱茶、六堡茶等，渥堆技术参数每个种类采用的也不同，但制作原理均是促使茶青通过一定的发酵作用，最终形成黑茶。渥堆是黑茶品质形成的关键工序，其原理是渥堆过程中的胞外酶、微生物呼吸热以及微生物自身体内代谢的综合作用，具体表现在叶绿素被破坏、多酚类氧化、果胶、糖类的水解，香气物质的形成等，最后形成了黑茶外形色泽棕褐油润，内质汤色红浓或橙黄，香气纯正的品质风格［2-3］。近些年来前人对黑茶渥堆工序进行了较为系统的研究，本文就对渥堆过程中黑茶生化成分的变化以及渥堆主要影响因子进行分析综述，并对渥堆工艺研究趋势作了展望。

1 渥堆过程中生化成分变化

1.1 水浸出物的变化

水浸出物是茶叶冲泡过程中能溶入茶汤的全部无机和有机化合物，是茶汤中的重要呈味性物质，其含量的高低可反映出茶叶品质的优劣。在渥堆过程中，水浸出物的动态变化，目前尚无定论，谢序宾等研究发现渥堆过程中水浸出物含量上升［4］。陈应娟等发现四川黑茶渥堆过程水浸出物含量是减少的［1］，林朝赐等利用鲜叶加工的红茶、绿茶为原料进行黑茶加工工艺试验，发现各处理在渥堆过程中水浸出物含量均下降［5］，而吴桢研究认为水浸出物含量在渥堆过程中虽有变化，但最终含量变化不大［6］。

1.2 多酚类及儿茶素类的变化

茶多酚在茶汤中呈苦涩有较强的刺激性。茶多酚是形成黑茶品质的重要活性物质，其含量的变化对黑茶品质的形成具有非常重要的作用。吴桢研究发现，在渥堆过程中，茶多酚含量呈显著下降［6］。林朝赐等利用鲜叶加工的红茶、绿茶为原料进行黑茶加工工艺试验，发现各处理在渥堆过程中茶多酚含量均下降［5］。陈应娟等也发现渥堆工序茶多酚含量减少，且其中堆表、堆中、堆底均呈下降趋势，堆表降幅最大［1］。王增盛认为茶多酚含量下降是因为在传统渥堆中茶多酚和儿茶素发生了氧化聚合反应，且与渥堆过程中微生物释放的多酚氧化酶PPO有很大关系。茶多酚含量减少，利于黑茶滋味醇和的形成［7］。

儿茶素占多酚类物质总量的70%-80%，是多酚类物质的主要成分。儿茶素一般分为酯型儿茶素(复杂儿茶素)和非酯型儿茶素(简单儿茶素)。酯型儿茶素是一类收敛性、苦涩味较重的物质;而简单儿茶素滋味醇和不苦涩，收敛性较弱，是茶汤滋味的重要构成物质。吴桢研究发现普洱茶在渥堆过程中酯型儿茶素 EGCG、GCG、CG、ECG含量降幅达90%以上，呈显著下降趋势。而C含量前期下降，后期则显著增加。EC、GC、EGC的含量变化不定，但总体呈下降［6］。而罗龙新等研究发现酯型儿茶素(EGCG、ECG)无论是堆内或堆表，在渥堆过程中，均剧烈地减少，EGC含量虽然在渥堆初期呈增加的趋势，但后期也显著下降。而简单儿茶素(EC和C)的含量在渥堆初期有增加的趋势，但后期则逐渐下降，至渥堆完成时，下降幅度达70%和33%［8］。王增盛认为儿茶素总量下降，微生物的酶促氧化占主导地位，其次主要因为儿茶素的非酶促作用转化(如湿热作用下的酯型儿茶素水解等)［7］。

1.3 氨基酸的变化

氨基酸是茶叶中的主要化学成分之一，其含量的多少可反映出茶汤滋味的鲜爽味，是茶汤滋味的重要化学成分。谢序宾、林朝赐等研究发现渥堆过程中氨基酸含量下降［4-5］。吴桢研究发现在普洱茶渥堆过程中氨基酸含量由原料的1.28%降为0.54%和0.41%，降幅分别为58%和68%［6］。陈应娟等发现四川黑茶渥堆过程中一翻是氨基酸含量下降最多的阶段，其中堆表变化幅度最大，减少最多［1］。苏小明、吴桢等认为氨基酸下降主要由于氨基酸在黑茶渥堆过程氧化、降解和转化，与多酚类反应生成褐色色素。其次氨基酸被微生物消耗，并发生脱氨、脱羧，形成芳香物质［9］。

1.4 水溶性色素的变化

茶黄素(TF)、茶红素(TR)、茶褐素(TB)是黑茶中主要的水溶性色素物质，黑茶渥堆过程，TF、TR氧化聚合成TB，使得TF、TR在黑茶中积累的较红茶少，同时茶黄素、茶红素和茶褐素等氧化产物的形成对形成黑茶品质风味则是必不可少的，也是黑茶“渥堆”与黄茶“闷黄”的根本区别所在［7］。

林朝赐等研究发现红茶原料在渥堆过程中茶黄素含量持续下降，绿茶原料在渥堆过程中茶黄素含量持续提高。并发现各处理在渥堆过程中茶红素含量均下降，茶褐素含量均升高［5］。吴桢研究结果发现在普洱茶渥堆发酵过程中，随着翻堆茶红素含量下降明显，茶黄素略上升，茶褐素急剧上升［6］。陈应娟等发现随着翻堆茶红素含量先升后降，降幅9.48%，茶黄素、茶褐素含量上升，茶褐素增幅较大，达72.5%，与吴桢研究结果较为相似。黑茶制作过程，茶多酚氧化深，茶黄素、茶红素进一步氧化聚合成茶褐素，是造成这些变化的主要原因。同时陈应娟等还发现由于上层茶坯与空气接触及滋生大量微生物，使上层茶色素氧化最深，茶褐素含量最高［1］。柴硕等认为色素变化与黑茶渥堆过程中微生物胞外多酚氧化酶(PPO)的活性密切相关，并且认为这些变化与儿茶素组分与总量的消长是同步的。具体表现为一方面微生物代谢旺盛提高了茶坯的温度，加剧了儿茶素的氧化，另一方面在PPO的催化作用下，发生酶促氧化聚合生成茶黄素、茶红素、茶褐素［10］。

1.5 挥发性香气化合物的变化

黑茶特有的香味的形成主要是茶叶自身香气物质在渥堆过程中，其种类、含量及其配比发生较大变化，形成大量的香气物质［11-12］。吕才有等［13］研究发现，在整个普洱茶发酵过程中，醛类、酸类、酮类、酯类等物质的相对含量总体上均呈上升趋势，醇类化合物和其他类香气组分化合物相对含量则总体上逐渐下降，而随着后发酵的进行甲基化物质的种类和数量均增加。吕海鹏等［14］研究发现，酯类和杂氧化合物在渥堆过程中大幅增加，尤其是1，2，3-三甲氧基苯。而随着发酵的进行醇类和碳氢化合物骤减。谷勋刚等研究发现，1，2，3-及 1，2，4-三甲氧基苯在渥堆期间由于酵母菌和霉菌的联合作用，其含量总体上升，二翻和三翻分别出现极大值;同时发现芳樟醇在二翻中含量达到最高，高挥发性香气成分随渥堆时间延长，含量总体下降。主要因为渥堆促进糖苷分解，以此为基础的香气随着时间延长释放潜力逐渐减弱，酶解和湿热作用是潜在的驱动力［15-16］。氨基酸与糖类等物质发生美拉德反应，生成呈焦糖香的物质，儿茶素自身氧化、降解，生成香气化合物，均与黑茶香气的塑造有关，但最重要的是微生物代谢，单萜烯醇配糖体被分泌的水解酶水解生成单萜烯醇，该物质的生成使经微生物渥堆的黑毛茶具有醇和愉悦的独特香气［10］。

1.6 咖啡碱的变化

茶叶中的嘌呤碱主要有咖啡碱、可可碱、茶碱，其中以咖啡碱含量最多。咖啡碱是构成茶汤滋味的重要成分，且与黑茶的品质优劣呈正相关关系［17］。吴桢研究认为咖啡碱在普洱茶渥堆期间含量上升，增幅达130%和137%［6］。陈应娟等也发现咖啡碱含量在四川黑茶整个加工过程中是增加的，而渥堆工序则是咖啡碱含量增加较多的阶段［1］。而谢序宾等研究发现咖啡碱则在渥堆过程无明显变化，主要原因是嘌呤碱物质难于分解［4］。

1.7 其他化合物的变化

可溶性糖可缓解茶汤中苦涩味，其含量越高，滋味越甘醇。周洪杰等研究认为在普洱茶的渥堆过程中可溶性糖含量上升［18］;而罗龙新、吴桢［6，8］等研究认为在渥堆过程中可溶性糖的变化虽有波动，但总体含量减少。陈应娟等发现黑茶渥堆期间堆中的可溶性糖含量是先降后升，而堆表和堆底的可溶性糖含量均先升后降［1］。王增盛认为微生物吸收可溶性糖与胞外酶分解纤维素产生可溶性糖是渥堆期间可溶性糖含量变化波动的原因［7］。

茶叶中的粗纤维主要有纤维素、木质素等。吴桢研究结果发现粗纤维含量在渥堆过程中略有下降［6］。陈应娟等研究发现渥堆工序粗纤维含量下降明显，降幅达12.54%，且堆中变化最大［1］。王增盛认为微生物产生的胞外纤维素酶促进纤维素分解是粗纤维在渥堆期间含量显著下降的主要原因［7］。顾谦等［19］发现纤维素酶在渥堆初递增，这与纤维素含量下降有很大关系。

原果胶由果胶素与多缩阿拉伯醛糖结合而成，是构成茶树叶细胞中胶层的物质，在原果胶酶作用下可分解为水化果胶素，在稀酸作用下可分解为水化果胶素。果胶是茶汤具有“味厚”感和茶汤浓稠度的主要物质，其粘稠性，可增加茶汤滋味。吴桢研究结果发现原果胶在普洱茶渥堆过程中呈波动变化，但总体趋势呈减少，较原料的减幅分别为47%，55%。水溶性果胶在普洱茶渥堆过程中呈波动变化，但总体趋势呈增加之势，增幅分别为142%，183%［6］。陈应娟等研究发现四川黑茶渥堆过程中原果胶和水溶性果胶含量均呈波动变化，其中堆中部位变化幅度最大［1］。

2 渥堆工序影响因子研究进展

渥堆是形成黑茶色、香、味品质的关键工序，渥堆工艺受环境、茶坯含水率和渥堆过程的时间、温度、供氧量等因素影响。

2.1 茶坯含水量

水分是黑毛茶制作过程中决定茶叶理化成分变化的主要物质条件，它的含量高低，直接影响着其它成分的变化。茶坯水分在渥堆中先降后升，主要是微生物从环境吸水与代谢释水［20］。为使待渥堆发酵的茶叶有足够的含水量，在渥堆前需对普洱晒青茶进行洒水，一般是制作高档茶洒水少，低档茶洒水多，气候干燥则洒水适当增加，具体应根据茶叶的级别及做茶环境气候来决定［21］。

水分多的叶子，渥堆进程快，渥堆时间可以大大缩短。苏联试验资料［22］得出老青茶渥堆，含水量18%的，要14天才能达到55℃叶温;含水量20%的12天;含水量22%的10天;含水量23%的8天;含水量27%的6天。含水量每增1%，渥堆时间几乎可缩短1天。在我国生产实践中也可看到这种规律。老茶青渥堆叶含水量25-35%，一般要7天左右;黑茶渥堆叶含水量60%左右，渥堆时间20 h左右。闫列娟［23］试验得出45.3%渥堆发酵较缓慢，堆内升温较慢，耗时较长，叶子容易腐败变霉，达不到预期效果。49.8%渥堆发酵快，堆内升温快，耗时32小时，渥堆效果好。55.4%渥堆含水量过高，堆内升温太快，叶子腐烂、长毛。可见在黑毛茶初制过程中，渥堆时叶子含水量在50%左右，渥堆发酵效果最好。

2.2 渥堆温度

堆温是普洱茶生产过程中的主要控制因子，渥堆叶温与环境温度、堆垛形态和大小、加水量、茶叶品质等有关。传统渥堆的叶温是随着渥堆时间的延长而逐渐上升的，湿热作用的“热”来源主要是微生物的呼吸放热。渥堆中叶温的升高，可进一步促进湿热作用和微生物酶促反应［20］。

一般自然渥堆发酵的堆温可达60-70℃，而通常控制中心温度一般在在50-65℃，最高温度最好不要高于65℃，最低温度不要低于40℃。目前生产中一般翻堆4-5次，来防止渥堆温度过高［24-25］。

邹傅惠［26］等人通过最高温渥堆(堆外温度控制在60-65℃)、高温渥堆(堆外温度55-60℃)、中温渥堆(堆外温度45-50℃)和低温渥堆(堆外温度35-40℃)四种不同渥堆温度试验，得出:黑毛茶叶色和香气变化的速度与堆外温度、堆内叶温的高低呈正相关;随渥堆温度的升高，茶汤色度趋向深化;在一定范围内(60℃以下)，温度对黑毛茶品质的影响，是随着温度的升高而提高，其中以高温渥堆最好，最高温渥堆次之，中温渥堆第三，低温渥堆较差。

2.3 渥堆时间

渥堆时间长短与黑茶茶叶品质关系密切，如果采用传统的杀青、揉捻再渥堆的工艺制作黑茶，适宜的渥堆时间通常为24小时，若少于16小时，滋味带青、微涩;若超过32小时，茶汤浑浊，香气、滋味变酸，茶叶品质表现差。黄国滋等采用做青工艺处理试验结果得出:采用做青工艺经杀青、揉捻、渥堆制作黑茶，渥堆时间8小时的黑茶品质最好，汤色杏黄明亮清、香气高锐有花蜜香、滋味醇爽有花蜜味。其次是16小时，而渥堆时间超过24小时茶叶香及味呈酸，品质欠佳［27］。

渥堆时间长短具体应根据茶坯含水量和堆温而定。黄千麒通过在渥堆过程添加不同加水量，得出:加水多的，始温低，叶温上升快，渥堆时问短;反之，未加水的虽始温较高，但叶温上升较慢，渥堆时间较长。以加水20%的叶温上升最快，渥堆时间最短;其次为加水10%和5%，而以不加水的渥堆时间最长，叶温上升最慢［11］。邹傅惠等研究湖南黑茶渥堆试验发现:渥堆时间与渥堆温度紧密相连，渥堆温度较高，渥堆时间可相应缩短。如60-65℃的渥堆温度一般至适度只需9小时，与大生产相比，缩短了9-15小时，就低温渥堆处理(35-40℃)来看，也只需16小时，较其大生产也可缩短2-8小时。但以品质来讲，高温渥堆处理(55-60℃)最佳，其渥堆时间以10小时为适度［28］。

2.4 渥堆湿度

黑茶渥堆过程主要是湿热作用，如渥堆初，茶坯水分高堆温不高，为喜湿的细菌类创造了有利条件，使之得以大量繁殖，造成黑茶渥堆过程细菌数量骤增，微生物代谢旺盛，呼吸放热使得堆温剧增，恰好适宜喜温喜湿的霉菌 (主要是黑曲霉)生存，另外细菌的水解作用为其提供了丰富的呼吸基质使之大量滋生，促进堆内各种理化变化进入高峰［20］。

在生产中，渥堆应趁热揉捻的余热，成团堆垒，适当筑紧，温度在40℃左右，相对湿度为95%-100%［29］。

2.5 氧气

黑茶的酶作用学说、微生物学说、湿热作用学说都说明了在渥堆过程中主要发生了氧化作用，也说明在除了水分、温度等影响因子外，也需要氧引起茶叶内含物质的相互转化，尤其是多酚类化合物的自动氧化。王增盛也提出:渥堆中氧气状况应是有氧供应却又通气不良，这时的茶多酚、色素物质在湿热作用及酶促作用下，发生了急剧的变化［29］。湖南农学院资料(1961年)［22］，试验结果显示在渥堆叶充满CO2，而缺O2的情况下，渥堆化学反应几乎停止。从生产实际情况，几百斤叶子堆积起来，堆内的叶子间仍保留氧分，但不多，而渥堆作用照样进行，说明渥堆过程所需要的氧气量是不大的。

在生产中传统黑茶后发酵一般采用具有透气性的篾篮、笋叶加上气孔，能够具有足够的氧分，使好气性微生物得以繁殖和促进茶坯内含物的有氧氧化，塑造其良好品质的形成。翻堆是渥堆过程必不可少的程序，翻堆可以打破温度和氧气浓度的层次效应、减少湿度的空间梯度、使茶堆的优势菌群能混合均匀促进发酵［21，24-25］。

3 小结与展望

黑茶中的生化成分在渥堆过程中发生剧烈变化，如茶多酚因多酚氧化酶引起的氧化聚合反应而含量锐减;儿茶素因微生物的酶促氧化与非酶促作用转化，其组分及比例发生明显改变;氨基酸和可溶性糖含量亦有所变化等。这些变化为形成黑茶外形棕褐油润，汤色橙黄或红浓，滋味醇和等独特品质奠定了重要的物质基础。

渥堆工艺的影响因子主要是茶坯含水量、温度、时间、湿度、氧气。水分是化学反应的介质，氧气是多酚类物质氧化的必要条件，温度、水分和氧气构成的湿热作用是渥堆转色变味的主导因子，三者相互联系，互为矛盾［2］。在渥堆过程中，茶坯水分影响温度的升降和茶堆氧气的减少，茶堆温度影响水分的散失和化学反应的速度，堆内氧气量影响着水分的散失和茶坯温度的降低。一般通过翻堆来缓解三者之间的矛盾，减少堆内的差异。

一般气温低、雨天，叶质较老，渥堆时间略长，反之，则较短。在实践生产上渥堆叶堆积的厚度应依气温高低和天气、环境湿度、叶质老嫩、产品设计而定。随着黑茶迅速发展，知名度的提高，茶产区多茶类的发展需求和高端原料制作规模量少的渥堆制作需要，如何开发黑茶智能化创新渥堆加工设备和适合小型黑茶渥堆的新型设备以及实现黑茶初制过程的渥堆工序机械化与自动化、黑茶全程机械化加工，或许是黑茶加工技术下一步突破性发展的研究方向。

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