白茶风味品质形成与调控技术研究进展
2024-01-12陈林陈键宋振硕王丽丽张应根项丽慧林清霞
陈林,陈键,宋振硕,王丽丽,张应根,项丽慧,林清霞
(福建省农业科学院茶叶研究所,福建福州 350013)
白茶发源和主产于福建,系中国传统六大茶类中的特色小众茶类。 由于其制法独特、不炒不揉,芽叶外形自然舒展、内质清甜爽口,另因具有潜在的“三降三抗”等保健功效而广为消费者青睐[1-2]。 随着国内外白茶饮用热潮的兴起,大力推动了白茶产区的向外扩张和产销量的逐年攀升。近年贵州、 江西和湖北等省白茶产量日益增加(2011 年~2022 年《中国农村统计年鉴》),并在印度、斯里兰卡和肯尼亚等国均有生产。 2022 年全国白茶产量达9.45 万吨, 其中福建白茶占全国65%以上,且主要集中在福鼎、政和、建阳和松溪等地。 根据茶树品种和芽叶嫩度的不同,现行国家标准GB/T 22291—2017《白茶》[3]将白茶分为白毫银针、白牡丹、贡眉和寿眉4 种产品类型,即以大白茶或水仙茶树品种采制的白茶称之为白毫银针(单芽)和白牡丹(一芽一、二叶),以群体种茶树嫩梢为原料加工而成的白茶谓之为贡眉,而以大白茶、水仙或群体种茶树嫩梢或叶片制成的白茶统称为寿眉。 受鲜叶原料、加工技术、贮藏年份和品饮方式等诸多因素的影响,不同产区白茶产品的风味品质存在一定的地域差异[4-7]。 如闽东地区白牡丹色泽较灰绿,口感清鲜显淡,适销欧美市场;闽北地区白牡丹色泽铁灰,口感较浓厚,主销香港、澳门及东南亚传统市场[8]。 国内其他产区分别应用各自选育品种、地方群体品种及特异叶色品种,结合传统工艺制成多种白茶产品(如贵州瓮安白茶、江西资溪白茶和四川沐川紫芽白茶等),其风味品质各具特色。 随着科学技术的不断进步和多茶类加工技术的融合创新,国内白茶产品的种类日渐丰富而多元。 文章重点介绍了现有白茶产品的主要种类与品质影响因素,并对其风味品质形成的生化基础、加工和贮藏过程生化成分的动态变化、萎凋过程生化成分的代谢机理及主要生产调控技术进行了总结与展望,以期为实现白茶产品的分类评价与风味品质的定向控制提供参考依据。
1 白茶产品主要种类与品质影响因素
茶树种植环境、生育树龄、栽培措施和采摘季节等均为影响白茶品质的重要因素[9-14],但茶树品种特性、鲜叶采摘标准、产品贮藏年份和生产制作工艺, 同时结合同类产品感官品质的等级差异仍为国内白茶产品的主要分类依据。 福建适制白茶的主要茶树品种有 ‘福鼎大毫茶’‘福鼎大白茶’‘政和大白茶’‘福安大白茶’‘福建水仙’‘歌乐茶’‘九龙大白茶’及地方群体种等[15],另由‘福鼎大白茶’(♀)与‘云南大叶种’(♂)自然杂交选育的福云系列品种(如‘福云6 号’等)[16]均可获得较好的白茶品质。在传统白茶生产工艺的基础上,云南茶区亦以‘云南大叶种’茶鲜叶制成了“云白毫”“月光白”和“云寿”等多种与福建相似的白茶产品类型[6,17]。具有不同遗传背景的地方群体品种由于其幼嫩芽叶生化组成复杂而多样,制成白茶(如建阳小白茶[18])外形细秀、滋味清甜甘爽,故在不同茶区广为试制。 天然浓郁的花果香型和醇厚回甘的品种韵味是乌龙茶有别于其他茶类的典型特征。已有研究表明[19-20],以‘茗科1 号’‘黄观音’‘金牡丹’等高香型乌龙茶品种一芽一、二叶制成白茶的滋味浓度有所改善,并带有明显的花香特征。在阴凉、干燥、通风、无异味且相对密封避光的贮存环境条件下,自然陈化五年及以上的老白茶[21]外形黄褐、汤色橙黄或橙红,其特殊的“陈香”“陈韵”等香气特征使其明显有别于当年新制白茶。 传统白茶外形松抛,滋味相较淡薄,且不利于仓贮运输。 福建福鼎等地在鲜叶(一芽二、三叶)萎凋后引入轻揉捻工序, 并结合干燥整形制成的新工艺白茶条索紧卷、汤色橙红、滋味浓醇清甘[22]。此外,为便于白茶包装贮运, 压饼造型被广泛应用于不同规格新老白茶紧压产品的加工制作[23-24]。由于其通常采用蒸压定型和低温慢烘, 在一定程度上促进了茶叶胞内成分的渗出和转化, 故紧压白茶汤色略深、滋味相对醇厚,并能有效改变白茶产品的香气品质和香型特征[25-27]。
2 白茶风味品质形成的基本生化原理
2.1 白茶特征风味品质形成的生化基础
为探明白茶特征滋味品质形成的生化基础,TAN 等[28]对58 只不同年份商品白茶(白毫银针、白牡丹、寿眉和紧压白茶)中的儿茶素、水解单宁、酚酸、黄酮醇苷、生物碱、茶氨酸和4 种主要茶黄素进行了分析测定, 结果表明各类型白茶中的这些化学组分存在显著差异。 白毫银针(早春生产)中的儿茶素、水解单宁、酚酸、茶氨酸和咖啡碱含量高于白牡丹(晚春生产)和寿眉(秋季生产)。 由于茶叶中游离氨基酸直接影响了白茶的鲜爽滋味,张丹丹等[29]对46 只福建白茶(白毫银针、白牡丹和贡眉)进行检测分析,结果显示3 种类型白茶的氨基酸总量高低依次为贡眉、 白毫银针和白牡丹,其中基于赖氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸和亮氨酸建立的Fisher 线性判别模型可对27 只市售白茶进行较好的类别预测;陈思肜等[30]亦对3 种不同等级(特级、一级和二级)白牡丹进行了游离氨基酸组成分析, 结果发现游离氨基酸组分与白牡丹品质等级密切相关, 并通过协同作用对白牡丹质量等级产生整体性的品质贡献。 此外,YANG 等[31]结合味觉等效定量和滋味强度值(DoT)测定对白毫银针、白牡丹、寿眉的化学成分进行了非靶向代谢组学分析,结果表明儿茶素、二聚儿茶素、氨基酸、 酚酸、 黄酮醇/黄酮苷和香气前体的含量在3种类型白茶中均存在显著差异; 茶氨酸、 天冬氨酸、天冬酰胺和单磷酸腺苷(AMP)与白茶的鲜味呈正相关,黄烷-3-醇、聚酯型儿茶素类、原花青素B3 和可可碱与白茶的苦味和涩味呈正相关;茶汤中的 (-)-表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、(-)-表儿茶素没食子酸酯(ECG)、3-没食子酰基奎宁酸、咖啡碱和γ-氨基丁酸(GABA)为白茶关键滋味化合物。
在白茶特征香气成分筛选和鉴定方面,刘琳燕等[32]对不同年份白茶(白毫银针、白牡丹和寿眉)的香气成分检测结果显示,芳樟醇及其氧化物、香叶醇、水杨酸甲酯、苯甲醛、苯乙醇是白茶清鲜毫香的物质基础。 芳樟醇、香叶醇等醇类化合物在白毫银针中的含量较高,α-紫罗酮、β-紫罗酮、香叶基丙酮等在寿眉中的含量较高。 陈年白茶中的芳樟醇及其氧化物、香叶醇、水杨酸甲酯、苯乙醇、橙花叔醇、香叶醛等花果香型香气成分减少,雪松醇、二氢猕猴桃内酯、2-甲基萘、柏木烯、β-柏木烯等含量增加,并与苯甲醛、α-紫罗酮、β-紫罗酮、 香叶基丙酮等协同形成陈年白茶特殊的陈香带有枣香、梅子香的香型特征。 此外,CHEN 等[33]从白毫银针、白牡丹和寿眉中共鉴定出238 种挥发性化合物,其中103 种挥发性化合物为3 种类型白茶的极显著差异化合物;从供试茶样中共鉴定出25 种主要呈现为清(青)香、花果香和甜香的香气活性化合物,其中包括9 种醇类、6 种醛类、5 种酮类和5 种其他化合物。 FENG等[34]通过分子感官组学分析表明,在4 种类型白茶(白毫银针、白牡丹、贡眉和寿眉)茶汤中鉴定出179 种挥发性成分, 但仅15 种成分被认为是白茶主要特征香气成分,其中源自氨基酸反应产生的二甲硫、3-甲基丁醛、 苯乙醛等为白茶果香和清香风味奠定了物质基础,而来自糖苷和类胡萝卜素降解的香叶醇、芳樟醇和紫罗兰酮有助于形成白茶甜花香特征。
2.2 白茶加工过程生化成分的动态变化
白茶制作主要包括萎凋和干燥2 道工序,其中萎凋是形成白茶风味品质的关键工序。 在此过程,茶鲜叶伴随水分的不断散失,叶色由鲜绿、翠绿转为暗绿,叶质韧性和可塑性增强,与此同时其内质发生了较为复杂的代谢变化[35-38]。 通过对14个茶树品种春茶鲜叶在控温控湿环境[20~22 ℃、相对湿度(RH)35%~45%]条件下萎凋失水变化的跟踪监测结果表明, 茶树鲜叶失水速率总体呈现为“先快后慢”的变化趋势,且茶树新梢萎凋失水速率存在明显的品种差异[39]。 不同茶树品种鲜叶在失水过程中的主要品质成分(水浸出物、 咖啡碱、可溶性糖和游离氨基酸)随失水程度的增加呈升高趋势,茶多酚和儿茶素总量在萎凋后期(鲜叶减重率≥45%)明显减少[40-42]。 为阐明白茶加工过程生化成分的动态变化规律,DAI 等[37]研究了‘福鼎大白茶’ 一芽三叶在加温除湿萎凋过程中代谢物的变化趋势,结果表明萎凋叶(36 h)中的氨基酸(酪氨酸、缬氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、脯氨酸和异亮氨酸)以及儿茶素二聚体(茶黄素、茶黄素-3-没食子酸酯、 茶黄素-3,3'-双没食子酸酯、聚酯型儿茶素A 和聚酯型儿茶素B)含量相较鲜叶增加了5 倍以上, 而儿茶素类(没食子儿茶素、没食子儿茶素没食子酸酯和儿茶素)和香气前体物质(苯甲醇樱草糖苷、芳樟醇及其氧化物樱草糖苷)均有显著降低。ZHAO 等[43-44]分析了‘福建水仙’一芽二叶萎凋过程中碱基、核苷、核苷酸和寡肽的动态变化,结果显示腺嘌呤、尿嘧啶、胸腺嘧啶、胞苷、单磷酸腺苷和鸟苷酸等6 种化合物表现出不同程度的下降; 蛋白质降解分为0~12 h 和30~42 h 两个活性阶段,且表现为同时而非逐步切割降解模式。
类胡萝卜素、脂质、糖苷和糖/氨基酸等均是茶叶香气成分的重要先质来源[45]。 FENG 等[46]比较了同一种植区域的‘龙井43’春季一芽三叶加工成6 大茶类(绿茶、白茶、黄茶、乌龙茶、红茶和黑茶)的香气组成差异,结果发现脂肪酸氧化和糖苷水解是白茶香气成分的主要来源。 陈维等[47]分析了不同萎凋时间‘英红九号’白茶香气化合物的组成及含量, 结果表明不同萎凋时间白茶的香气化合物组成较为相似,其中芳樟醇、水杨酸甲酯等多数化合物含量随着萎凋进行先升后降, 而苯甲醛和β-香叶烯含量在萎凋(30 h)过程中总体持续上升。 陈勤操[48]研究了‘福鼎大毫茶’一芽一叶在白茶加工过程中挥发性成分的变化规律, 结果显示萎凋过程中大部分非酯类脂肪酸来源的挥发物(FADVs)含量增加,酯类FADVs 含量先增加后下降,或后期大量增加;绝大部分氨基酸来源的挥发物含量在中后期大量增加; 挥发性萜类化合物呈多样性变化,单萜中醇类、倍半萜中的烯烃类成分含量增加,而单萜中烯烃类、倍半萜中的醇类成分含量下降或保持稳定; 干燥后大部分烯烃类、醇类、部分酯类物质含量显著降低;部分烷烃类、醛类、 大部分酮类、 部分酯类物质含量显著上升。WANG 等[49]研究发现秋季‘鄂茶1 号’一芽一叶的香气成分数量和种类在萎凋过程中不断增加,其中2-己烯醛及其衍生物在12 h 含量最高,芳樟醇及其氧化物、香叶醇、橙花醛、β-罗勒烯等萜烯类挥发物和挥发性的苯丙素类/苯类化合物 (苯乙醇、苯甲醛、苯甲醇)、β-紫罗酮、水杨酸甲酯和香叶酸甲酯含量显著增加,而反式-橙花叔醇含量则在萎凋3 h 后达到最高。 由于鲜叶原料、 加工环境、茶样制备和检测方法等方面的差异,选用某一茶树品种鲜叶原料并通过单批次白茶工艺试验所呈现出的香气成分动态变化趋势并非完全一致。为此,陈林等[50]对茗科1 号等10 个适制乌龙茶品种鲜叶的萎凋在制品及其成品茶(简称花香白茶)进行了香气成分检测分析, 结果表明鲜叶萎凋减重率达30%~60%时,为影响白茶香气品质形成的关键发展阶段, 并在萎凋后期 (鲜叶减重率≥45%) 和干燥工序对花香白茶香气品质形成具有较为明显的促成作用。
2.3 白茶贮藏过程生化成分的动态变化
在白茶贮藏过程非挥发性成分的动态变化方面,NING 等[51]对4 批不同贮存年份(1993 年~2013年)白茶中的没食子酸、咖啡碱、儿茶素和氨基酸进行了测定,结果表明贡眉的氨基酸含量最高、寿眉的氨基酸含量最低; 儿茶素和氨基酸含量随贮藏时间的增加呈下降趋势, 没食子酸含量随贮藏时间的增加呈上升趋势。 FAN 等[52]通过对5 批不同年份(2007 年~2019 年)白牡丹的广靶向代谢组学和茶汤感官特征分析结果显示,茶汤涩味、鲜味降低和褐变增加与大量黄酮类化合物、 单宁和氨基酸的减少和转化有关,而酚酸、有机酸、糖类和醇类总量在长期贮藏过程中有显著增加。 ZHAO等[53]将同一栽培茶园、茶树品种、加工参数及相同采摘标准(一芽二叶)制备的不同批次(30 天内)白茶视为生物学重复, 分析了10 批不同年份(2005 年~2017 年)白茶中主要品质成分的化学变化, 结果表明多酚总量随着贮藏年限的增加而逐渐减少,而总黄酮、茶红素和茶褐素含量则有所增加; 分别对贮藏1 年、7 年和13 年的3 组代表性年份白茶进行非靶向代谢组学分析, 结果发现大多数差异代谢产物与黄酮醇苷和黄酮苷代谢有关, 由此表明酚类物质在贮藏过程中的动态变化至关重要。 DAI 等[54]对来自2 个不同厂家贮藏1年、2~4 年和>4 年的3 组白茶 (白毫银针和白牡丹) 进行了检测分析, 结果表明白茶中的儿茶素类、原花青素类、聚酯型儿茶素类、茶黄素类、黄酮醇-O-苷、黄酮-C-苷及绝大部分氨基酸等均在长时间贮藏后(>4 年)呈下降趋势;尤其值得关注的是源自茶氨酸Strecker 降解和环化并与儿茶素键合生成8-C-N-乙基-2-吡咯烷酮取代的儿茶素类化合物(EPSFs)[55]在白茶贮藏过程中显著增加,且与贮藏年份呈正相关关系。 在此基础上,XIE 等[56]进一步对来自3 个不同厂家贮藏1 年、3 年、7年和≥10 年的4 组白茶(白毫银针、白牡丹和寿眉)进行了类似的非靶向代谢组学分析,结果发现白茶中的儿茶素、黄酮(醇)苷、氨基酸、核苷、有机酸、香气前体、脂质和碳水化合物等大多数代谢物随着贮藏时间的增加而减少, 但EPSFs 和焦谷氨酸有所增加;另通过对24 种与贮藏有关的化合物的绝对定量与线性回归分析结果显示, 基于EPSFs 的5 个组合指标对白茶的贮藏年份具有良好的预测能力。
在白茶贮藏过程挥发性成分的动态变化方面,WU 等[57]对4 组不同年份(1 年、3 年、5 年和8年)白茶样品的挥发性成分进行了检测分析,结果显示除3-甲基丁酸、乙酸乙酯、丁酸乙酯渐有增加外,绝大多数(18/26)作为区分4 组年份白茶的差异性化合物均随贮藏年份的增加而趋向减少。ZHU 等[58]分析了4 组不同年份(1 年、4 年、6 年和8 年)白毫银针、白牡丹和寿眉中内酯和萜类的对映体分布,结果表明(2S,5S)-氧化芳樟醇A、(2S,5R)-氧化芳樟醇B、(2R,5S)-茶香螺烷B 和S-芳樟醇在3 种类型白茶中的对映体比值(ERs) 与贮藏时间呈负相关, 而 (1R, 2S)-表茉莉酸甲酯的ERs 则与贮藏时间呈相反的分布趋势; 二氢猕猴桃内酯2 种对映体和S-芳樟醇在3 种类型白茶中分别表现出相似的增减变化趋势。此外,石碧滢等[59]对‘福鼎大毫茶’‘政和大白茶’和‘福建水仙’制成的不同年份(2 年、4 年、6 年、8 年和12 年)白牡丹进行了感官品质评定和非挥发性成分与挥发性成分检测分析, 结果发现白牡丹在贮藏过程中滋味由清甜爽口向甘甜、陈醇转变,这一变化与茶多酚、游离氨基酸含量的下降以及酚氨比值、可溶性糖、黄酮、茶红素含量的增长正相关;香气由清香、花香向陈香转变,其与醇类挥发物的下降以及不同年份间的12 种关键差异成分(芳樟醇、异丁醛、α-法尼烯、正己醛、芳樟醇氧化物Ⅱ、4-异丙基甲苯、橙花醚、顺式芳樟醇氧化物、顺-2-戊烯-1-醇、水杨酸甲酯、苯乙醇和青叶醇)的变化密切相关。 滋味和香型由于茶树品种的不同而存在差异, 而同一非挥发物或挥发物在不同品种中的风味贡献也有所差异。
2.4 白茶萎凋过程生化成分的代谢机理
为探明白茶萎凋过程生化成分的代谢机理,XU 等[60]分析了‘龙井43’一芽二叶在萎凋(0~24 h)过程中脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)及儿茶素、茶氨酸、咖啡碱等关键代谢产物的动态变化,结果表明ABA 含量在0~9 h 呈上升趋势, 后呈下降趋势,JA 持续上升,SA 含量无显著变化;除没食子儿茶素(GC)和表儿茶素(EC)外, 其他关键成分的数量在24 h 时显著减少,且在萎凋过程中ABA 可能参与了茶氨酸的代谢调节。 ZHOU 等[61]通过植物化学分析检测发现,‘福云6 号’一芽二叶在萎凋(0~48 h)过程中总儿茶素和淀粉含量持续下降,茶黄素、GABA、麦芽糖和可溶性糖含量显著升高;α-淀粉酶 (AMY)、β-淀粉酶(BAM)、总淀粉酶和谷氨酸脱羧酶(GAD)活性的升高可能与GABA 和麦芽糖的积累有关。转录组测序分析结果显示,参与儿茶素生物合成的大多数差异表达基因(DEGs)的转录水平被明显抑制,而参与儿茶素氧化的DEGs 则明显上调,这可能与儿茶素含量的减少和茶黄素含量的增加有关; 参与GABA 生物合成的DEGs 被大幅上调,且精胺合成酶(SPMS)基因的下调可以减少将亚精胺转化为GABA 的竞争;AMY 和BAM 基因的上调可触发淀粉的降解,导致可溶性糖含量的增加。 CHEN 等[62]采用非靶向代谢组学和非标记(Label free)蛋白质组学技术对‘福鼎大毫茶’一芽一叶在白茶加工过程中的滋味成分进行综合分析,结果表明失水胁迫改变了采后鲜叶的生理平衡,从而引发了鲜叶蛋白质组和风味化合物的显著变化,其中游离氨基酸、茶黄素类和核苷酸显著增加与儿茶素类、原花青素类、聚酯型儿茶素和酚酸类物质的显著降低有助于白茶清甜鲜爽滋味品质的形成。 NI 等[63]对在室内自然萎凋(0~15 h)过程中的‘农抗早’一芽二叶进行了非靶向代谢组学和串联质谱标记(TMT)蛋白质组学联合分析,结果显示茶鲜叶因失水胁迫发生了淀粉和蔗糖代谢的上调及轻微单调的代谢转化,其中蛋白质降解引起多种氨基酸含量增加,儿茶素和黄酮类化合物的生物合成受到抑制,而糖苷键合态挥发物随其代谢的增强而减少。 DENG 等[64]应用广靶向代谢组学和TMT 蛋白质组学技术研究了‘福鼎大毫茶’一芽二叶在白茶加工过程中的黄酮苷类变化机理,结果发现随着萎凋时间的延长,主要黄酮苷类化合物含量显著下降,黄酮苷元和水溶性糖类含量增加。 然而这些化合物的变化趋势与相关生物合成途径蛋白的表达模式并不一致,推测认为黄酮苷的降解可能与茶叶在萎凋过程中的抗氧化作用有关。
在白茶萎凋过程挥发性成分的代谢调控研究方面,CHEN 等[38]检测分析了‘福鼎大毫茶’一芽一叶在白茶加工过程中香气成分的形成与动态变化, 结果表明挥发性成分的前体氨基酸和糖苷键合态挥发物参与了白茶香气品质的形成, 且相应挥发物和糖苷键合态挥发物在萎凋24 h 过程中的变化趋势与香气相关关键基因的差异表达分析结果基本一致。然而,WANG 等[49]研究认为‘鄂茶1号’ 一芽一叶萎凋过程中挥发物总量和数量的增加并非完全依赖于糖苷键合态香气成分的水解,且萜类化合物和α-亚麻酸代谢相关基因的上调表达可促进挥发物的从头生物合成。DENG 等[65]基于挥发物与转录组学分析结果显示,‘福鼎大毫茶’ 一芽二叶在白茶萎凋过程中随着萎凋时间的延长,主要香气成分含量显著增加,感官评价得分和Owuor 风味指数(OFI)也有所增加。白茶萎凋过程中积累的芳香物质主要是挥发性萜烯和酯类,变化趋势在很大程度上与α-亚麻酸代谢途径的基因表达一致, 而挥发物的变化趋势与萜类生物合成途径基因表达之间的相关性更为复杂, 并由JA 信号通路诱导。
3 白茶风味品质调控技术
3.1 基于鲜叶原料的风味品质调控
除地方群体品种外, 多数适制白茶的品种芽头肥壮、茸毛较多,且具有高氨基酸含量特征,另辅以自然成形的生产工艺,芽心肥壮、茸毛洁白、芽叶连枝、 清甜显毫香等审评术语常被用于白茶产品风味品质的感官评价[66]。叶乃兴等[67]分别测定了‘福鼎大毫茶’‘福安大白茶’等适制白茶品种嫩梢茸毛和茶身、白茶茶毫和茶身的生化成分,结果表明茶树嫩梢茸毛具有高氨基酸含量和低酚氨比特性, 对白茶风味品质的形成具有重要作用。 LI等[68]通过代谢谱分析结果显示,‘福鼎大白茶’茸毛中的儿茶素、黄酮醇、咖啡碱、茶氨酸和香气组分对白茶品质均有不同程度的贡献, 且在白茶茶毫和鲜叶茸毛均存在一些在茶身中没有发现或含量较低的挥发性化合物和黄酮醇类, 其中包括苯甲酸衍生物、脂质氧化衍生物和单萜衍生物。由此可见, 茶树嫩梢的多茸毛特征及在加工过程中的保留对白茶品质的形成具有积极的调控作用。
白茶相对其他茶类进行了较少的加工处理,其鲜叶原料的特性在很大程度上决定了成品白茶的品质等级。为探明乌龙茶品种鲜叶原料的白茶适制特性,陈林等[19]综合比较了‘茗科1 号’等5 个福建乌龙茶品种和‘福鼎大毫茶’等3 个传统白茶品种在相同采摘标准和工艺条件下制成白茶的风味品质,结果表明适制乌龙茶品种制成白茶虽然外形色泽不及传统白茶品种, 但将其应用于开发花香型白茶具有较为明显的内质优势。传统白茶加工用种鲜叶及其采制白茶以碳氢化合物为其主要特征或较高含量香气成分,而适制乌龙茶品种鲜叶及其制成白茶则富含醇类、醛类、 酮类及酯类等多种花香成分。 值得关注的是,由于不同嫩度鲜叶(如一芽二、三叶和中、小开面二至四叶)有着明显不同的品质化学轮廓[69-71], 选用顶端优势明显且持嫩性好的大白茶春季新梢(一芽四、五叶)按传统工艺制成的白茶经沸水冲泡具有明显的奶香风味[72-73],其可为基于茶树鲜叶原料采摘差异的新型白茶产品开发提供思路[67]。
3.2 基于萎凋工艺的风味品质调控
3.2.1 萎凋方式对白茶品质的影响
白茶加工常见萎凋(晾青)方式主要有日光萎凋、室内自然萎凋、热风萎凋及复式萎凋等[74]。 然而无论采用何种萎凋方式, 其本质均为通过改变光照、温度、相对湿度和通气状况等外界环境因子实现茶鲜叶水分的逐步散失(物理萎凋),并促使在制品内含成分向既定的产品风味发生目标转化(化学萎凋)。 王子浩等[75]以信阳群体种一芽二叶鲜叶为原料,探讨了3 种不同萎凋方式(室内自然萎凋、24 ℃恒温萎凋和复式萎凋) 对白茶感官品质和生化成分的影响,分析认为复式萎凋32 h 是信阳群体种加工白茶相对最佳的萎凋方法。 WU等[76]考察了室内自然萎凋、萎凋槽热风萎凋和日光萎凋对白茶香气品质的影响, 结果表明日光萎凋白茶具有更为明显的花香, 萎凋槽热风萎凋较显青气。通过挥发性成分检测结果显示,日光萎凋白茶的花香主要来源于香叶醇和芳樟醇的增加,而萎凋槽热风萎凋白茶的强烈青草气主要归因于己醛的增加。 ZOU 等[77]使用非靶向代谢组学和转录组学分析了日光萎凋对白茶非挥发性成分的影响, 结果发现日光萎凋处理的白茶比室内自然萎凋处理的白茶略显苦涩,且其与莽草酸、苯丙烷和类黄酮生物合成途径中关键基因的上调表达而引起白茶中黄酮类和黄酮苷类化合物含量显著增加有关。
3.2.2 光照条件对白茶品质的影响
在光照(光质和光强)对白茶品质调控方面,罗玲娜等[78]以无光萎凋为对照,采用红光、黄光、绿光、蓝光和白光5 种发光二极管(LED)光源开展白茶光照萎凋试验,结果表明LED 光照萎凋对白茶外形、香气和滋味均有明显影响;光照萎凋品质均优于无光萎凋, 且以黄光萎凋的白茶感官综合品质最佳。 黄藩等[79]以四川群体种一芽二叶为原料,比较了无光(对照组)、日光、红光、黄光和蓝光萎凋对贡眉白茶感官品质和生化成分的影响,结果发现4 个光照组均优于对照组的白茶品质,且以红光萎凋的可溶性糖、 水浸出物、 咖啡碱、EGCG 和游离氨基酸总量最高,更有益于形成“醇厚鲜甜”的滋味特征。 以‘福鼎大白茶’单芽、一芽一叶和一芽三叶为原料, 采用红光和黄光萎凋均可提高白毫银针、白牡丹、寿眉白茶的感官品质,且以红光萎凋效果最优[80-81]。 由此可见,红光和黄光萎凋均可提高白茶风味品质, 但其较适光强和辐照时长仍有待进一步探究。
3.2.3 控温控湿对白茶品质的影响
白茶加工过程中的萎凋工序历时较长,在20~25 ℃、RH 70%的环境条件下, 其萎凋历时长达50~60 h[82]。 在环境温湿度对白茶品质调控方面,郭丽等[83]考察了低(25 ℃,RH 55%)、中(30℃,RH 65%)和高(35 ℃,RH 75%)3 种萎凋温湿度对白茶感官品质及其主要化学成分的影响,结果表明中等程度温湿度下萎凋26 h 处理的白茶品质最优,但各处理水浸出物、茶多酚、游离氨基酸和咖啡碱等品质成分并无显著差异。 潘玉华等[84]研究显示,在保持RH 70%±5%条件下,室温22℃与其他处理(18 ℃或26 ℃)相比,白茶在制品的失水速度和理化变化较为协调, 其游离氨基酸和可溶性糖总量显著增高,茶多酚总量显著降低,有利于加工高品质白茶。 林清霞等[85]比较了在控湿(RH 60%~80%)条件下,3 种环境温度(20 ℃、25℃和30 ℃) 对15 个茶树品种鲜叶萎凋失水和白茶品质的影响, 结果表明温度升高能明显缩短萎凋历时,25 ℃下获得白茶品质最优。 张应根等[86]以茶鲜叶萎凋减重率达45%为环境调控节点, 研究了持续低温除湿(20±2 ℃,RH 55%±5%)、持续高温除湿(30±2 ℃,RH 35%±5%)、先高温除湿后低温除湿和先低温除湿后高温除湿4 种不同控温除湿萎凋方式对‘福安大白茶’等6 个茶树品种鲜叶所制白茶风味品质的影响, 结果发现采用持续高温除湿和先低温除湿后高温除湿萎凋处理的同一茶树品种白茶的外形和汤色等较为相近; 持续低温除湿萎凋处理的白茶滋味略淡、稍带青气,且与先高温除湿后低温除湿萎凋加工的白茶具有较为类似的品质特征。 此外,周有良[87]比较了自然萎凋(18~25 ℃,RH 67%~80%)与控温萎凋(29~35 ℃,RH 65%~75%)对白茶香气总量的影响,结果表明与自然萎凋相比,控温萎凋的白茶香气总量较高,香气化合物种类较多。 李凤娟[88]研究表明,控温萎凋(20 ℃)能有效改善夏季白茶的香气品质,且比室内自然萎凋(25~30 ℃)具有更为丰富的醇类和醛类等香气成分。
3.2.4 摊青工艺对白茶品质的影响
在茶鲜叶萎凋过程中除可直接改变外界环境因子外,采用不同摊青工艺(“并筛”和“堆青”)间接改变在制品局域加工环境以实现白茶风味品质目标转化为生产上较为普遍的加工技术措施。 目前国内学者考察了堆青起始含水率、堆青温度、堆青历时及其部分复合因子对白茶品质的影响,而基于摊青工艺(并筛或堆青起始时间、摊青厚度和摊青历时) 的白茶风味品质耦合调控却鲜有见报[89-91]。 为此,项丽慧等[92]在控温除湿环境(20~22℃,RH 55%~65%)中以基于静态摊晾于水筛加工而成的白茶为对照,在不同茶鲜叶减重率(65%、70%和75%)时对在制品进行并筛或堆青处理。 结果发现各处理制成的白茶呈现出较为相似的感官品质特征, 但堆青处理相较并筛处理及对照茶样的香气鲜度下降而滋味甜度提高。 堆青处理可通过促进脂肪酸代谢,增加烷烃类、降甲异戊二烯类和醛类化合物含量来有效调节白茶样品的生化组成;橙花醇、柠檬醛和香草醛等23 种化合物可视为其与对照/并筛工艺组茶样相互区分的主要特征标识物(群)。
3.3 基于干燥技术的风味品质调控
3.3.1 干燥方式对白茶品质的影响
干燥是白茶风味品质发展和形成的定型阶段,其中烘干、晒干或阴干等为白茶干燥的几种常见方式。 张玉琴[93]对4 种不同干燥方式(阴干、烘干、晒干和阴晒结合)制成的福鼎地方群体种白茶进行了非靶向代谢组学分析, 结果表明相比于阴干白茶样,烘干样中的樱黄素、根皮素等20 种代谢物显著上调,1,2,3,6-四-O-没食子酰-D-葡萄糖、2α-羟基熊果酸等25 种代谢物显著下调;晒干样中的短叶苏木酚酸甲酯、L-甲硫氨酸等9 种代谢物显著上调,十九碳三烯-5, 14-二醇、二十碳二烯酸等10 种代谢物显著下调;阴晒结合样中的2, 4, 6-三羟基苯甲酸甲酯、5-羟基-3, 7, 4'-三甲氧基黄酮等10 种代谢物显著上调,二十碳二烯酸、 槲皮素-3-O-阿拉伯糖苷等5 种代谢物显著下调。 黄刚骅等[94]比较分析了上述4 种烘干方式制成云南白茶的香气品质, 结果发现阴干白茶具清香带毫香, 晒干与阴晒结合白茶呈清香带花香并有日晒味,烘干白茶显花香;4 种白茶中的茶香螺烷、 反式青叶醇、 己醇、2, 2, 3-三甲基-环丁酮、1-辛烯-3-醇、3, 5-辛二烯-2-酮、 苯甲酸甲酯、(E)-2-辛烯醇、 苯甲醇的相对含量存在明显差异。
3.3.2 干燥条件对白茶品质的影响
热源、 温度和时间等均是影响白茶风味品质的重要干燥因子。 林章文等[95]分析了白牡丹经电焙(75 ℃,2 h)与炭焙(55~65 ℃或70 ℃,2 h)后的主要滋味与香气成分, 结果显示电焙与炭焙白茶的游离氨基酸、咖啡碱、茶多酚和可溶性糖含量无显著差异, 但电焙白茶有较高的水浸出物和儿茶素总量。炭焙白茶的二十烷、香叶醇与苯乙醇等相对含量高于电焙白茶, 而电焙白茶的β-紫罗兰酮、β-环柠檬醛与香叶基丙酮等相对含量高于炭焙白茶。相较低温炭焙白茶,高温炭焙白茶中与炭火、 木质香气有关的α-柏木烯、δ-杜松烯等成分含量较高,而与花果香有关的苯乙醛、橙花醇、芳樟醇和二氢猕猴桃内酯等成分含量较低。 吴全金等[96]比较了电焙(50~70 ℃,80~90 min)和炭焙(60~70 ℃,7~8 h)白毫银针、白牡丹和寿眉的感官品质及其主要滋味与香气成分差异, 结果发现炭焙白茶的品质均优于电焙白茶。 炭焙银针和寿眉花香较显、滋味更为醇和润滑,且炭焙与电焙白茶的儿茶素组分及总量、茶多酚、咖啡碱、水浸出物含量存在显著差异,并认为呈天然清香、花果香或甜香的芳樟醇、香叶醇、2-苯乙醇和月桂烯是炭焙白茶的重要香气物质。 此外,干燥温度(50 ℃、80℃与100 ℃)对白茶品质存在不同程度的影响,如低温干燥有利于白茶清鲜特点的保留, 而高温干燥则有利于白茶滋味甘醇度的提升[97]。乔小燕等[98]以‘丹霞2 号’夏季萎凋叶(单芽)初烘毛茶为原料,分析了11 个温度梯度复烘干燥(45~120 ℃,2 h)对白茶挥发性成分的影响,结果表明醇类、酯类相对含量随干燥温度升高呈降低趋势; 酮类、醛类、碳氢化合物、呋喃类相对含量则呈增加趋势。60 ℃、100 ℃和120 ℃是白茶香气轮廓发生变化的临界点,且低温组酯类、芳香烃和单萜烯含量较低,中温组酯类含量高、芳香烃和单萜烯含量较低而高温组则相反。 叶靖平等[99]以‘凌云白毫茶’秋季一芽二叶为原料进行白茶试制, 结果发现将萎凋叶含水量控制在25%左右(历时36~48 h)时,烘干温度控制在70~80 ℃可获得较好的白茶品质。
3.4 基于压饼造型的风味品质调控
白茶饼主要以散茶为原料,经蒸湿压制、低温慢烘而成, 与散茶相比在风味品质上发生明显变化。 林宏政等[26]分析了压饼工艺对白牡丹风味品质的影响,结果表明散茶色泽鲜绿、滋味浓、香气以嫩香为主,而茶饼色泽发黄、滋味浓醇、香气以果香与甜香为主。与散茶相比,叶绿素、水浸出物、茶多酚、黄酮与“茶三素”含量显著降低,而氨基酸、可溶性糖含量显著增加;茶饼的醇类香气总量和香叶醇相对含量明显减少,而芳樟醇氧化物、烯类、酮类、酯类和杂氧化合物相对含量均有大幅增加。 为探明压饼过程各关键点对白茶风味品质的影响,李鑫磊等[100]对白茶压饼过程的原料样(白牡丹和寿眉)、蒸汽样、湿闷样、压饼打散样和压饼烘干样进行了感官品质比较和主要生化成分检测,结果发现茶多酚、茶红素经压饼后有所提高,且紧压后的长时烘干固定作用是形成白茶饼风味品质的关键工序。 张丹等[101]亦探讨了茶饼压制过程的湿热处理、 湿热压制和烘干工序对白茶饼品质的影响,结果显示4 种类型白茶(白毫银针、白牡丹、贡眉和寿眉) 经湿热处理后的茶汤内含成分更为丰富,且更有利于提升贡眉和寿眉的风味品质。寿眉经压饼(尤其是湿热压制)后除可溶性糖、茶多糖和氨基酸含量显著降低外,水浸出物、茶多酚、儿茶素、可溶性蛋白质、黄酮类和没食子酸含量均有显著增加。
为避免直接以萎凋叶压制成饼后引起原有白茶风味特征的改变,张应根等[102]以‘福鼎大毫茶’一芽二、 三叶鲜叶为原料, 对其进行恒温恒湿(25~30 ℃、RH 65%~75%)萎凋,而后将减重率达60%的萎凋叶直接压制成小块茶饼(5 cm×5 cm),结果表明该小块茶饼外观紧实平整、 色泽鲜亮,花香明显且略带甜香、味浓醇鲜爽,其风味特征与散茶无显著性差异。 林冬纯等[25]对萎凋叶松压茶饼进行了5 个不同温度梯度(60~100 ℃)的烘干试验,结果发现80 ℃干燥能提高萎凋叶松压茶饼的鲜甜度及愉悦香气物质的含量,并可获得最佳的风味品质。 此外,压饼处理对陈化白茶香气种类和含量均有较大影响。 傅海峰等[27,103]分析比较了3 个不同年份(2016 年~2018 年)陈年寿眉散茶、 当年压制陈年寿眉饼茶和2019 年压制陈年寿眉饼茶的风味品质差异,结果表明随贮藏年份的增加,“先压后藏”与“先藏后压”寿眉饼茶均优于寿眉散茶的香气品质,且“先压后藏”更有利于提升寿眉白茶的内质风味。 为探明压饼处理对陈化白茶香气的影响,陈志达等[104]对贮藏陈化3年后的3 种类型白茶(白毫银针、白牡丹和寿眉)散茶和茶饼进行了挥发性成分检测,结果显示陈化茶饼的芳樟醇及其氧化物、己酸甲酯与β-紫罗酮等花果香物质明显减少,而雪松醇、雪松烯、酸龙脑酯与α-蒎烯等具有木香、 药香物质大幅增加,且陈化后的白牡丹和寿眉相较白毫银针茶饼香气品质更佳。
3.5 基于创新工艺的风味品质调控
为进一步丰富白茶产品市场种类, 除通过引入轻揉捻和干燥整形工序制作新工艺白茶外,近年相关茶企在原有白茶加工技术基础上进行了局部工艺调整与再加工技术创新, 并生产出花香白茶、γ-氨基丁酸白茶、做形白茶、金花白茶、香花白茶等独具特色的白茶产品(见表1)[105]。
表1 特色白茶主要工艺特点与产品特征Table 1 Main process characteristics and product features of specialty white tea
3.6 基于仓贮陈化的风味品质调控
白茶通常要求在无味、 避光且温湿度适宜(<25 ℃、RH<50%)的环境条件下进行贮藏[117]。 受水分、温度、光线、氧气和微生物等外界环境因素的影响, 白茶风味品质在贮藏过程中将发生明显变化,主要表现为苦涩味减弱,甜度、厚度、顺滑度和酸味增强,并能产生一些令人愉悦的花蜜香、梅子香、枣香和药香等“陈香”特征[21,24]。 为满足市场对老白茶的消费需求,紫外线照射、加温控湿以及供氧处理等多种处理技术被尝试应用于实现白茶的快速陈化,并已取得较好的研究成果[118-120]。
4 研究展望
21 世纪以来,白茶产业切入了“稳固脱贫基础、助力乡村振兴”发展的快车道,并呈现出“产销两旺”的良好发展态势,同时与其风味品质、生化成分、健康功效、加工技术、生产装备、饮用方式、精深加工等为主题的相关研究大幅涌现。 从茶园鲜叶培育、工厂加工存贮,再到市场流通饮用,其中任一环节均有多种因素在协同影响消费者对白茶产品风味品质和保健属性的终端体验。在白茶风味品质研究方面,科研人员借助分子感官组学、代谢组学、转录组学和蛋白组学等技术平台剖析了白茶的品质化学特征、在加工和贮藏过程中生化成分的动态变化及茶鲜叶萎凋过程中生化成分的代谢机理。 在生产调控技术方面,基于鲜叶原料选用(茶树品种和采摘标准等)、萎凋环境控制(光照、温度、湿度和通风状况等)、制茶工艺(初加工和再加工)和仓贮陈化技术等的创新应用,有力推动了白茶产业的转型升级和提质增效。 尽管如此,在白茶风味品质与生产调控的理论研究与技术应用方面仍有许多尚待解决的问题:
1) 白茶加工过程的工艺技术条件相对温和,其相对鲜叶主要品质成分持有丰度的增减变幅较为有限[121-122]。白茶通常具有明显的耐泡特性[123],推测在很大程度上与其不炒不揉从而保持了细胞壁和质膜结构的相对完整密切相关。 随着白茶产品的多元化发展, 关注茶叶品质成分在加工过程变化的同时,要更加聚焦到那些增减变幅较大、感官阈值较低的风味化学成分, 尤其是那些易于冲泡浸出或能呈现特定产品品质特征的挥发性成分。
2)分子感官组学是一门在分子水平上研究食品感官质量的新兴多学科交叉技术, 并被逐步应用于多种茶类产品关键特征风味物质的筛选与鉴定[124-125]。 尽管FENG 等[34]已经通过分子感官组学明确了4 种传统白茶(白毫银针、白牡丹、贡眉和寿眉)主要特征香气成分,然而考虑到白茶产品种类的多样性和复杂性, 仍有必要运用该方法研究并绘制出与各类白茶产品特征成分相关的白茶感官品质风味轮[126-127],从而为白茶产品标准制定、质量评价与品质控制及其向深加工领域的延升提供更加客观的可视化参考依据。
3)为探明茶鲜叶(离体茶树新梢)组织细胞在损伤、光照、失水和“饥饿”等多重胁迫条件下的特殊凋亡与品质调控机制[128-129],多种组学平台技术被单独或联合应用于白茶风味品质形成的萎凋机理研究,并在微观视角较好地呈现出初级和次级代谢物在茶鲜叶萎凋过程的增减变化。 茶树鲜叶原料中代谢物的含量与比例受茶树品种、芽叶嫩度、生育树龄、农艺措施、产地环境和收获季节等诸多因素影响,但现有研究多基于单批次茶鲜叶在萎凋过程的重复取样和检测分析,且因生物系统的复杂性和各组学技术的自身局限(如代谢物覆盖范围有限、代谢通路不完整或组学注释信息缺失等), 仍有很大部分生化成分的变化规律及其因果关系尚属未知并有待挖掘与机理验证。
4) 白茶加工在某种意义上可视为在特定生产环境条件下,对茶鲜叶进行低温缓慢失水(萎凋)和加热快速干燥的过程,且后者对前者具有一定的品质补偿作用[130]。 因此,在制品失水速率是影响和调控白茶特征风味品质形成的关键技术指标。 已有研究表明茶鲜叶萎凋过程中主要表现为儿茶素、碳水化合物、叶绿素、类胡萝卜素、脂类和脂肪酸的减少,游离氨基酸、咖啡碱和有机酸的增加,以及可溶性糖、香气挥发物和多酚氧活酶活性的改变[37-38,131]。在此过程,如何选择合适的光源及协同“控温控湿”等技术措施以缩短萎凋历时并实现白茶风味品质的靶向控制尚待进一步探究[132]。
5)白茶制作工艺流程相较简单,其加工环境与配套装备更易实现机械化、 连续化和自动化控制[133-136]。 随着茶叶品质理化检测设备逐步向便携式发展[137],尤其是近红外光谱作为一种操作简单、样品无损的茶叶水分和品质成分快速分析检测技术, 其将为白茶在加工过程中的理化状态提供必要的实时监测信息[138]。 然而由于鲜叶原料理化状态的客观异质性, 该技术检测灵敏度有限且仍较难实现在制品的高覆盖监测。此外,在制品关键理化品质指标与白茶加工装备的工艺参数间尚未建成良好的在线反馈控制数学模型[139-140]。 这些问题均对未来白茶智能化加工和高质量无人工厂建设提出了新的挑战[141]。
白茶风味品质的形成与生产调控技术是一项复杂而错综的系统工程。除了选择专用茶树品种和培育优质鲜叶原料外,还可通过鲜叶低温处理[142-143]、喷洒外源酶[144]等其他加工技术措施来有效调节白茶的风味品质。 实现白茶产品加工品质的目标转化和定向调控,通常需要结合多个学科知识,如生命科学、食品科学、工业科学和信息科学等。 随着科技的不断发展, 白茶风味品质特征及相关化学成分的形成途径将更为明晰, 通过借助加工品质在线实时监测与自动化反馈控制的精准应用,必将有力推动多元化白茶产品加工制造的高效化和智能化。