論黑茶品質及風味形成機理
發布時間：2024-07-19 點擊：73
湖南省茶葉學會2007年學術年會論文集
論黑茶品質及風味形成機理
施兆鵬 劉仲華 黃建安 施齡
（湖南農業大學茶學系·長沙·410128）
摘要：根據大量試驗，揭示了黑茶初制中渥堆和品質形成的實質。在渥堆這一關鍵工序中，通過微生物的作用(包括自身的增殖與更替),提供了物質轉化的動力分泌的胞外酶和釋放的生物熱及物質轉化的條件——水分和酸性介質，促使茶葉中內含物質發生復雜的變化，并形成一些新的轉化或代謝產物，構成了黑茶特有的品質風味。
關鍵詞：黑茶，渥堆，品質風味，微生物，胞外酶，濕熱作用
黑茶一詞，始見于明嘉慶三年(1524年)，距今已有400余年歷史。黑茶制品有緊壓茶和散裝茶兩種。緊壓茶有茯磚、黑磚、花磚、青磚、康磚、金尖、方包等，散裝茶有天尖、貢尖、生尖、六堡茶等。目前中國年產5萬噸，主產湖南、湖北、四川、貴州、云南、廣西等省，其中湖南產量最多，約占總產一半[1]。主銷中國西北、西部邊疆地區的，素稱“邊茶”，尚有部分出口蘇聯、蒙古等國，亦有少量僑銷新、馬、港、澳等地。黑茶是中國六大茶類之一，是國內少數民族日常生活必不可少的飲料，具有重要的政治經濟意義。
黑茶品質形成問題，一直為茶學界所關注，并曾作過許多研究[2-10]，這些研究已為黑茶品質形成引入了理論范疇。
本文在前人研究的基礎上，通過對比試驗，對主要含氮化合物（含氦基酸、嘌呤堿等），碳水化合物，茶多酚及兒茶素，色素物質（含葉綠素及其降解物酚、類胡羅卜素和茶多酚氧化產物），揮發性香氣物質，以及相關酶類（含多酚氧化酶、過氧化物酶的同工酶、蛋白質酶、果膠酶和纖維素分解酶活性），微生物（包括數量及優勢菌群）等在各工序的變化進行了分析，在此基礎上，闡述黑茶品質風味的形成，探討其形成機理，旨在對黑茶品質風味形成的實質獲得進一步的認識，這對提高黑茶品質，澄清過去對渥堆實質的理論爭議，不無裨益。
1、關于黑茶品質及風味的形成
黑茶有著與粗老綠茶同嫩度的原料，但黑毛茶香味醇和不青澀，湯色橙黃不綠，底黃褐不青。其品質既不同于綠茶，亦不同于黃茶，有其特殊的色、香、味，這種特有的品質及風味是怎樣形成的？
1.1色澤品質的形成
色澤泛指干茶色澤，湯色及葉底色澤，是茶葉中脂溶性色素和水溶性色素的綜合反映。色澤是衡量品質的首要直觀因子。毛茶的色澤是由鮮葉的內含色素及色素源物質，經氧化、分解、轉化、聚合而成（見圖1）。
圖1黑茶色澤品質形成示意圖
圖1表明，鮮葉中含有多種色素物質，如葉綠素（chlorophylls，縮寫chl）、葉黃素（xanthophylls，縮寫xan）、胡羅卜素（carotenoids，縮寫car）、黃酮類（flavone，縮寫fla）、花青素（anthocyanidin，縮寫ant），以及色素源物質如茶多酚、兒茶素、氨基酸、醣類等。經過殺青后，鮮葉中的酶活性全部被鈍化，在高溫高濕作用下，脂溶性色素損失近30%[11]，綠色部分損失最多，深色降解產物積累也最多。脂溶性色素降解最甚的是渥堆工序，至渥堆結束，chla只剩痕跡，chlb只剩微量[11]，致使整個色調中無綠色出現。而黃色色素（如β-胡蘿卜素、葉黃素等）及橙黃色素（如被氧化的黃酮類物質等），盡管也有較大的損失，但其氧化產物只是黃色的加深，形成橙黃、橙紅色澤，參與外形、葉底黃褐及湯色橙黃的組成。作為色素源的茶多酚，其中兒茶素在微生物胞外酶——多酚氧化酶（polyphenoloxidase，縮寫ppo）[11]的作用下，完成初級氧化生成淡黃色的雙黃烷醇的中間產物，再經次級氧化聚合生成黃色的茶黃素（theaflain，縮寫tf）、紅色的茶紅素（thearubigin，縮寫tr）以及褐色的茶褐素（theabrown，縮寫tb）等物質[11]，它們既組成湯色的黃、橙、棕等色澤，也參與外形黃褐色澤的組成。
1.2香氣品質的形成
圖2黑茶香氣形成示意圖
采用色-質聯用，在通過傳統渥堆制成的毛茶中，檢出68種香氣組分，無菌渥堆毛茶中，檢出70種香氣組分[12]。黑毛茶香氣主要由萜烯類、芳環醇類、酮醛類、酚類、酸酯類及碳氫化合物、雜環化合物組成[12]。這些類別的組分，都是來自碳、氮化合物、萜烯類和色素物質。這些物質間的變化關系，如圖2所示，分析表明，傳統渥堆中，以芳樟醇、苯甲醇、α-苯乙酸、橙花叔醇等芳香物質為主[12]。
這類物質可以來自單萜配糖體的水解，而這種水解作用，常常是由水解酶來完成，形成單萜烯醇化合物。水解酶則是來自微生物的代謝產物。無菌渥堆毛茶香氣組分中酮醛類較高，如（e，e）-2，4-庚二烯醛、香葉醇、間苯三酚、1-戊烯-3-醇、二苯并呋喃、芳樟醇及其氧化物的含量均較高[12]。這些化合物多來自脂質的自動氧化降解，這與沒有微生物參與的渥堆，即沒有外源酶作用的濕熱條件下的自動氧化環境相吻合。
在黑茶制造過程中，一些特殊香氣的產生，是渥堆的一個主要特征。渥堆適度，往往由有無酒糟氣來判斷。渥堆過度則會出現酸辣氣乃至腐臭氣味（見圖3）這些特殊氣味，在干燥過程中會被揮發，但有時亦有少量殘留，也能構成黑茶的風味香。大生產的黑茶干燥，分層累加濕坯，松柴明火，時間長達3小時20至4分鐘；焙簾中心溫度高達120-150℃，干茶吸附松煙，能形成特有的松煙香味[3]。
圖3渥堆期間特異香氣的產生示意圖
總之，黑毛茶香氣來自3個方面，其一是茶葉本身的芳香物質的轉化、異構、降解、聚合形成黑茶的基本茶香；其二是來自微生物及其分泌的胞外酶，在渥堆中對各種底物作用而產生的一些風味香氣；其三是烘焙中形成和吸附的一些特殊香氣。
1.3滋味品質的形成
黑茶滋味仍然是以黃烷醇為主要組分的一種多味的綜合體。有兒茶素的澀味，咖啡堿的苦味，也有氨基酸的鮮甜味。在這個綜合體系中，各種呈味物之間，存在消殺、變調、相乘和阻礙等作用，使其味既不同于黃茶，更不同于綠茶，醇中有澀，苦中有甜，有濃度但無刺激性，無粗青感，無木質味。常簡描為“醇和微澀”。
圖4黑茶滋味形成示意圖
黑茶的這種特殊滋味，主要是堆工序中形成的。殺青和揉捻與粗老綠茶的制法相同。渥堆中，趁熱揉捻的余熱，成團堆壘，適當筑緊，溫度在40℃左右，相對濕度為95%-100%，有氧供應卻又通氣不良，這時的茶多酚、色素物質在濕熱作用及爾后的酶促作用下，發生了急劇的變化[11-13]。苦澀、濃烈型滋味成分被氧化降解，醇和或純和型的呈味物質增加（見圖4）。含量較多的茶氨酸（theanine，縮寫the）、谷氨（glutamicacid，縮寫glu)、天門冬氨酸（aspartoicacid，縮寫asp）逐漸減少，而人體必須的氨基酸為賴氨酸（lysine，縮寫lys，甜味）、苯丙氨酸（phenylalanine，縮寫phe）、蛋氨酸（methianine，縮寫met）、纈氨酸（valine，縮寫val）、異亮氨酸（isoleucine，縮寫iso；以上均屬苦味氨基酸）增加[14]，在滋味類型上有所變調，但增加了黑茶的營養價值。苦味的嘌呤堿中咖啡堿（caffeine，縮寫caf）占總量的90%以上，在渥堆中略有減少，但可可堿（theobromine，縮寫thb）、茶堿（theophylline，縮寫thp）則有所增加，渥堆后期及干燥期間，嘌呤堿有增加趨勢[14]。嘌呤堿的這些變化，是由于曲霉分泌的胞外酶中，有一種銅酶——酪氨酸酶可以形成激素和生物堿[15]，以及某些微生物的次級代謝中也含有生物堿[16]；此外，還存在甲基轉移作用[14]。這些苦味物質的微增與茶多酚中酯型兒茶素苦澀味的大量減少，在味感上消殺會感到苦味的減弱。這些成分的增減，卻給黑茶的風味化學添增了新的內容；無疑對黑茶滋味的品質形成帶來深刻的影響。
2、關于渥堆的實質
40年來，在黑茶渥堆的理論實質上有三種不同的學說：其一是酶的再生學說。該學說把渥堆中出現的酶活性，看成是鮮葉內源酶的簡單的復活。但實驗證實，內源酶經高溫殺青已經鈍化，不可能復活。其二是微生物學說，認為黑茶品質的形成，是微生物作用的結果，微生物是一切變化的動力。其三是濕熱作用學說，認為黑茶初制各工序，始終處于高溫高濕的環境中，品質的形成是各種成分自動氧化的結果。本文根據大量的材料，對渥堆實質歸結如下：
2.1微生物的作用
原鮮葉上沾附的微生物，如酵母菌（yeast）、霉菌（mold）、和細菌（bacteria）等經過殺青，幾乎全被殺死。在以后的揉捻、渥堆（初期）過程中又重新沾染微生物。渥堆3小時，在培養基上微生物開始出現，爾后逐漸增多。渥堆中起主導作用的是假絲酵母菌（candida），中后期霉菌有所上升，其中以黑曲霉（aspergillusniger）為主，還有少量青霉（penicillium）和芽枝霉（blastocladia）。初期還有大量的細菌參與，主要是無芽孢細菌（nonsporebacteria）及少量的芽孢細菌（beaillus），還有金黃色的葡萄球菌（staphylococcusaureus）[17]。這些化能營養型微生物，都是以渥堆葉為基質，獲取其含碳、含氮化合物、礦質元素和水分，利用殺青的余熱和本身釋放的生物熱作為能量，在體內酶系統的作用下，進行分解與合成代謝，開始自身的發育周期，同時分泌各種胞外酶。這些胞外酶的產生對茶葉中各種相應物質進行酶促作用，使大多數化學反應的速度、效率乃至作用的方向均發生較大的變化，分解速度加快，一些簡單的分解產物又被微生物作為營養汲取，以加速其生長發育，而微生物呼吸作用產生的co2和熱能聚積，又使堆溫升高，ph值降低[17]，渥堆環境的不斷變化，有些胞外酶受到激發，有些受到抑制，各種香味物質逐步形成。
2.2酶與黑茶品質的關系
鮮葉內源酶經殺青基本鈍化，本研究設置的無菌渥堆處理中酶的活性測定[18]證實了這點。而對傳統渥堆葉的ppo、pod（peroxidase，過氧化物酶）的同工酶測定和對cel（cellulase，纖維素酶）、pec（pectase，果膠酶）、pro（proteinase，蛋白酶）的活性測定，發現渥堆6小時對上述各種酶的活性均不明顯，12小時后有所增強，24小時和42小時形成兩個活性高峰[18]，這一趨勢與微生物中真菌數量[17]多少完全一致。這期間優勢菌種為黑曲霉。已有大量的報道，該霉的不同菌株以及在不同環境條件下，能產生多種胞外酶，諸如糖化酶、纖維素酶、果膠酶、蛋白酶，脂肪酶等[19-21]。把黑曲霉產生的胞外酶用于速溶茶制造中，能有效地切斷沒食子酸酯鍵，促進大分子茶乳酪解體，增進茶湯的澄清度[21]。
圖5微生物在我對工序中的作用
由于渥堆中胞外酶的介入，給業已復雜的化學變化注入了生物酶的機制，使難予進行的反應得以進行或加速，許多新的產物應運而生，構成了黑茶特有的品質風味。試驗證實了pod是一種耐熱性強的酶，鮮葉的pod同工酶譜有9條譜帶，經殺青尚剩4條，又隨揉捻、渥堆逐漸減弱，渥堆18小時僅剩2條，然后消失[18]。在渥堆的胞外酶中，未發現pod。已有報道，pod可以導致更復雜的tr形成[22]，因此，在渥堆前期（18小時以前）pod可能產生一定作用。
cel、pec活性有相似之處，cel在渥堆結束時，其活性為6小時的265%，pec為323%，這兩種酶均屬水解酶，它們作用的底物分別為纖維素和果膠。生產實踐證明，在大生產中，黑毛茶常見“絲瓜絡”的缺點茶，即渥堆時間過久，翻堆不及時，造成堆內局部茶團泥滑，一經復揉，葉肉脫落，留下脈絡筋網，酷似“絲瓜絡”一般。這種茶茶湯渾濁，滋味泛酸，葉底泥滑，即為cel和pec作用的結果。在一般情況下，cel和pec的作用可導致葉底柔軟，水浸出物略有增加。
3、黑茶渥堆的實質
從黑茶色香味的形成，微生物、酶的消長以及在制茶中的變化可以看出，在初制的幾個工序中，渥堆是品質形成的關鍵工序，也稱品質工序，它與紅茶的“發酵”、綠茶的“殺青”、黃茶的“悶黃”等工序一樣，塑造了其品質特色，賦予了黑茶的品質風味。
渥堆品質形成的作用已經清楚，但其作用動力來自何方，癥結何在？圖6所示，殺青前鮮葉需灑水灌漿，灑噴約占鮮葉重1/10的水分，以增加殺青時水蒸汽的穿透力、鈍化鮮葉內源酶的活性，微生物也同時被殺死。趁熱揉捻，溫度有所下降，葉溫一般保持在40℃左右。渥堆時茶從揉桶中成團取出，適當筑緊，一般仍有30-35℃。渥堆開始后，由于在揉捻和渥堆操作中沾染的微生物開始繁殖，呼吸以及分解物質所產生的大量熱能在堆內積累，堆溫逐漸升高，至渥堆中后期，堆溫可達45-50℃。干燥工序更是處于高溫高濕（前期）和高溫干燥（后期）的條件下，濕熱作用強度更大，可見高溫高濕條件，伴隨著黑茶初制的始終。
然而，在無菌渥堆處理中，除渥堆工序外，其他工序濕熱作用強度與傳統渥堆處理基本相同。盡管所加工的黑毛茶無粗青氣味，湯色黃亮，但缺乏黑茶特征性的品質風味。這一方面說明，濕熱作用下發生的理化變化，為黑茶品質形成打下了一定的基礎，另一方面說明傳統與無菌處理中，渥堆期間在物質轉化動力上的差異是決定品質風味的關鍵。首先，常規渥堆條件下，微生物大量繁殖，體內的物質代謝旺盛，同時分泌出各種胞外酶，作為有效的生化動力，作用于渥堆葉內的各種相應底物，使整個渥堆體系的物質代謝的速度和方向有別于無菌渥堆的純熱物理化學作用，如蛋白質、果膠的水解，纖維素的分解，兒茶素的酶促氧化，以及各種香氣先質在酶系的作用下發生復雜的生化變化，形成特有的香氣組分及配比，以及微生物代謝釋放的有機酸等等，這些變化是形成黑茶特有色、香、味品質的關鍵，也正是無菌渥堆條件下所不具有的。因此，黑茶渥堆中，微生物胞外酶是黑茶品質風味形成的主要動力。其次，渥堆過程中，無菌處理，由于微生物數目甚少，呼吸代謝放熱甚微，葉溫幾乎與室溫一致；而常規渥堆因微生物代謝旺盛，堆溫常高出室溫15-20℃，這種溫度又促使胞外酶作用效率的提高，加速了品質風味形成的速度。由此可見，黑茶渥堆的實質是以微生物的活動為中心，它通過生化動力——胞外酶、物化動力——微生物熱以及微生物自身代謝的綜合作用，塑造了黑茶色、香、味的品質風味。
圖6黑茶初制各工序中的微生物、酶、濕熱作用及其內部關系
值得指出的是，黑茶品質形成的實質與黑茶渥堆的實質是有區分的，前者可以說是微生物參與下的酶促作用與濕熱作用的綜合結果，這里的熱，包括殺青、揉捻、干燥的外源環境熱和渥堆中微生物代謝釋放的生物熱，后者則應是以微生物分泌的胞外酶的酶促反應為主、微生物呼吸代謝熱與茶坯水分相結合的濕熱作用為輔，推動了一系列復雜的生化變化，形成黑化茶特有的風味品質。
盡管渥堆在品質形成中占有十分重要的地位，而干燥亦在很大程度上影響著黑茶的品質，從這一意義出發，討論黑茶品質形成的實質，似比專論渥堆實質更為重要。
4、結論
（1）黑茶初制中，在殺青、揉捻、干燥的高溫高濕條件下，以及渥堆期間微生物胞外酶系與濕熱條件的交互作用下，葉綠素幾乎全部降解為pya、pyb及少量poa、pob，類胡蘿卜素中的β-car、xan、neo、vio等也有較多降解。渥堆期間茶多酚在微生物胞外酶ppo的作用下，部分氧化聚合形成了水溶性的有色產物tf、tr、tb。殘余的葉綠素、類胡蘿卜素及其降解產物、兒茶素的氧化產物等與未氧化的黃酮類及氨基酸和糖類的縮合產物綜合作用，形成了黑茶黃褐的外形、葉底色澤和橙黃的湯色特征。
（2）鮮葉中固有的揮發性香氣成分及各種香氣先質（如糖類、氨基酸、脂肪，類胡蘿卜素、萜烯甙類、兒茶素及其氧化產物等），在強烈的濕熱作用及渥堆中微生物分泌的各種胞外酶作用下，發生轉化、異構、降解、聚合、偶聯等反應，形成了以萜烯醇類和酚類為主體的香氣組分配比，其中檢出了11種一般綠茶尚未檢出的對黑茶特征性香氣有重要作用的香氣成分。
（3）以茶多酚、氨基酸、糖、嘌呤堿為主體的茶葉滋味物質，在黑茶初制中，以微生物分泌的胞外酶的酶促作用和濕熱作用為主要動力，在微生物體內代謝的協同作用下，發生氧化、聚合、降解、分解、轉化，使得兒茶素（尤其是酯型兒茶素）和氨基酸總量的減少及內部配比的改變（尤其是人體必需氨基酸增加），可溶性糖減少且單雙糖配比改變，嘌呤堿內部相互轉化，有機酸增加，這些鮮、甜、酸、澀、苦、醇味物質，通過消殺、變調、相乘、阻礙等作用，綜合協調形成了黑茶醇和微澀的口感。
（4）黑茶渥堆的實質是以微生物的活動為中心，通過生化動力——胞外酶、物化動力一一微生物熱以及微生物自身物質代謝的協同作用，使茶葉內含物質發生極為復雜的變化，塑造了黑茶特征性的品質風味。
致謝
本文承蒙中國農業科學院茶葉研究所李名君、阮宇成、程啟坤研究員提出許多寶貴的修改意見，謹致謝意！
參考文獻
[1]施兆鵬，黃建安：湖南黑茶史話，《茶歷史與文化》，浙江攝影出版社，1990(1)：88—93
[2]朱先明等：黑茶初制過程中主要生化成分變化的研究，《園藝學報》，1963,2(1)：7582
[3]陸松候等：黑茶傳統初制技術的研究，《茶葉通訊》，1964(3)：39—46
[4]方永圭等：安化黑茶傳統初制和審評技術調查，《茶葉通訊》，1965(5)：52-55
[5]邵傳惠等：黑茶渥堆與溫度關系的研究，《茶葉科學》，1965(1)：2934
[6]將積祝子等(陳瑞鋒譯):黑茶制造過程中化學成分的變化，《茶葉研究報告》，1984(59)：41-43
[7]楊偉麗：黑茶渥堆的理論研究，《茶葉通訊》，1985(3)：1419
[8]唐明德：黑茶渥堆中過氧化氫酶的研究，《園藝學報》，1964(1)：113-115
[9]李德梅等：安化黑茶初制技術經驗調查，《茶葉通訊》，1962(4)：44—57
[10]溫瓊英：黑茶堆的微生物學研究，《湖南農學院學報》，1985(3)：67-72
[11]劉仲華等，黑茶初制中色素物質的變化與色澤品質的形成，《茶葉科學》，1991,11(增刊)：34-41
[12]王華夫等：黑毛茶香氣組分的研究，《茶葉科學》，1991,11(增刊)：42-47
[13]王增盛等：黑茶初制中茶多酚和碳水化合物的變化《茶葉科學》，1991,11(增刊)：23-28
[14]王增盛等：黑茶初制中主要含氮化合物的變化，《茶葉科學》，1991,11(增刊)：29-33
[15]吳顯榮著：《氨基酸》，北京，北京農業大學出版社，1988：81
[16]武漢大學，復旦大學編：《微生物學》,第二版，北京，高等教育出版社，1987:161,176
[17]溫瓊英等：黑茶渥堆（堆積發酵）過程中微生物種群的變化，《茶葉科學》，1991,11(增刊)：10—16
[18]劉仲華等：黑茶初制中主要酶類的變化，《茶葉科學》，1991,11(增刊)：17-22
[19]加藤久明：酶在果蔬加工中的應用，《應用微生物》，1886(2)：19
[20]日本國內酶的研究動向，《應用微生物》，1989(1)：16-20
[21]李名君：茶葉酶學研究進展，《國外農學一茶葉》，1983(2)：1-5
[22]肖偉：紅茶中茶紅素的研究進屜，《國外農學一茶葉》，1987(1)：1-6
注：文轉自中國黑茶網，貴在分享，如涉及版權問題請聯系刪除
論黑茶品質及風味形成機理
施兆鵬 劉仲華 黃建安 施齡
（湖南農業大學茶學系·長沙·410128）
摘要：根據大量試驗，揭示了黑茶初制中渥堆和品質形成的實質。在渥堆這一關鍵工序中，通過微生物的作用(包括自身的增殖與更替),提供了物質轉化的動力分泌的胞外酶和釋放的生物熱及物質轉化的條件——水分和酸性介質，促使茶葉中內含物質發生復雜的變化，并形成一些新的轉化或代謝產物，構成了黑茶特有的品質風味。
關鍵詞：黑茶，渥堆，品質風味，微生物，胞外酶，濕熱作用
黑茶一詞，始見于明嘉慶三年(1524年)，距今已有400余年歷史。黑茶制品有緊壓茶和散裝茶兩種。緊壓茶有茯磚、黑磚、花磚、青磚、康磚、金尖、方包等，散裝茶有天尖、貢尖、生尖、六堡茶等。目前中國年產5萬噸，主產湖南、湖北、四川、貴州、云南、廣西等省，其中湖南產量最多，約占總產一半[1]。主銷中國西北、西部邊疆地區的，素稱“邊茶”，尚有部分出口蘇聯、蒙古等國，亦有少量僑銷新、馬、港、澳等地。黑茶是中國六大茶類之一，是國內少數民族日常生活必不可少的飲料，具有重要的政治經濟意義。
黑茶品質形成問題，一直為茶學界所關注，并曾作過許多研究[2-10]，這些研究已為黑茶品質形成引入了理論范疇。
本文在前人研究的基礎上，通過對比試驗，對主要含氮化合物（含氦基酸、嘌呤堿等），碳水化合物，茶多酚及兒茶素，色素物質（含葉綠素及其降解物酚、類胡羅卜素和茶多酚氧化產物），揮發性香氣物質，以及相關酶類（含多酚氧化酶、過氧化物酶的同工酶、蛋白質酶、果膠酶和纖維素分解酶活性），微生物（包括數量及優勢菌群）等在各工序的變化進行了分析，在此基礎上，闡述黑茶品質風味的形成，探討其形成機理，旨在對黑茶品質風味形成的實質獲得進一步的認識，這對提高黑茶品質，澄清過去對渥堆實質的理論爭議，不無裨益。
1、關于黑茶品質及風味的形成
黑茶有著與粗老綠茶同嫩度的原料，但黑毛茶香味醇和不青澀，湯色橙黃不綠，底黃褐不青。其品質既不同于綠茶，亦不同于黃茶，有其特殊的色、香、味，這種特有的品質及風味是怎樣形成的？
1.1色澤品質的形成
色澤泛指干茶色澤，湯色及葉底色澤，是茶葉中脂溶性色素和水溶性色素的綜合反映。色澤是衡量品質的首要直觀因子。毛茶的色澤是由鮮葉的內含色素及色素源物質，經氧化、分解、轉化、聚合而成（見圖1）。
圖1黑茶色澤品質形成示意圖
圖1表明，鮮葉中含有多種色素物質，如葉綠素（chlorophylls，縮寫chl）、葉黃素（xanthophylls，縮寫xan）、胡羅卜素（carotenoids，縮寫car）、黃酮類（flavone，縮寫fla）、花青素（anthocyanidin，縮寫ant），以及色素源物質如茶多酚、兒茶素、氨基酸、醣類等。經過殺青后，鮮葉中的酶活性全部被鈍化，在高溫高濕作用下，脂溶性色素損失近30%[11]，綠色部分損失最多，深色降解產物積累也最多。脂溶性色素降解最甚的是渥堆工序，至渥堆結束，chla只剩痕跡，chlb只剩微量[11]，致使整個色調中無綠色出現。而黃色色素（如β-胡蘿卜素、葉黃素等）及橙黃色素（如被氧化的黃酮類物質等），盡管也有較大的損失，但其氧化產物只是黃色的加深，形成橙黃、橙紅色澤，參與外形、葉底黃褐及湯色橙黃的組成。作為色素源的茶多酚，其中兒茶素在微生物胞外酶——多酚氧化酶（polyphenoloxidase，縮寫ppo）[11]的作用下，完成初級氧化生成淡黃色的雙黃烷醇的中間產物，再經次級氧化聚合生成黃色的茶黃素（theaflain，縮寫tf）、紅色的茶紅素（thearubigin，縮寫tr）以及褐色的茶褐素（theabrown，縮寫tb）等物質[11]，它們既組成湯色的黃、橙、棕等色澤，也參與外形黃褐色澤的組成。
1.2香氣品質的形成
圖2黑茶香氣形成示意圖
采用色-質聯用，在通過傳統渥堆制成的毛茶中，檢出68種香氣組分，無菌渥堆毛茶中，檢出70種香氣組分[12]。黑毛茶香氣主要由萜烯類、芳環醇類、酮醛類、酚類、酸酯類及碳氫化合物、雜環化合物組成[12]。這些類別的組分，都是來自碳、氮化合物、萜烯類和色素物質。這些物質間的變化關系，如圖2所示，分析表明，傳統渥堆中，以芳樟醇、苯甲醇、α-苯乙酸、橙花叔醇等芳香物質為主[12]。
這類物質可以來自單萜配糖體的水解，而這種水解作用，常常是由水解酶來完成，形成單萜烯醇化合物。水解酶則是來自微生物的代謝產物。無菌渥堆毛茶香氣組分中酮醛類較高，如（e，e）-2，4-庚二烯醛、香葉醇、間苯三酚、1-戊烯-3-醇、二苯并呋喃、芳樟醇及其氧化物的含量均較高[12]。這些化合物多來自脂質的自動氧化降解，這與沒有微生物參與的渥堆，即沒有外源酶作用的濕熱條件下的自動氧化環境相吻合。
在黑茶制造過程中，一些特殊香氣的產生，是渥堆的一個主要特征。渥堆適度，往往由有無酒糟氣來判斷。渥堆過度則會出現酸辣氣乃至腐臭氣味（見圖3）這些特殊氣味，在干燥過程中會被揮發，但有時亦有少量殘留，也能構成黑茶的風味香。大生產的黑茶干燥，分層累加濕坯，松柴明火，時間長達3小時20至4分鐘；焙簾中心溫度高達120-150℃，干茶吸附松煙，能形成特有的松煙香味[3]。
圖3渥堆期間特異香氣的產生示意圖
總之，黑毛茶香氣來自3個方面，其一是茶葉本身的芳香物質的轉化、異構、降解、聚合形成黑茶的基本茶香；其二是來自微生物及其分泌的胞外酶，在渥堆中對各種底物作用而產生的一些風味香氣；其三是烘焙中形成和吸附的一些特殊香氣。
1.3滋味品質的形成
黑茶滋味仍然是以黃烷醇為主要組分的一種多味的綜合體。有兒茶素的澀味，咖啡堿的苦味，也有氨基酸的鮮甜味。在這個綜合體系中，各種呈味物之間，存在消殺、變調、相乘和阻礙等作用，使其味既不同于黃茶，更不同于綠茶，醇中有澀，苦中有甜，有濃度但無刺激性，無粗青感，無木質味。常簡描為“醇和微澀”。
圖4黑茶滋味形成示意圖
黑茶的這種特殊滋味，主要是堆工序中形成的。殺青和揉捻與粗老綠茶的制法相同。渥堆中，趁熱揉捻的余熱，成團堆壘，適當筑緊，溫度在40℃左右，相對濕度為95%-100%，有氧供應卻又通氣不良，這時的茶多酚、色素物質在濕熱作用及爾后的酶促作用下，發生了急劇的變化[11-13]。苦澀、濃烈型滋味成分被氧化降解，醇和或純和型的呈味物質增加（見圖4）。含量較多的茶氨酸（theanine，縮寫the）、谷氨（glutamicacid，縮寫glu)、天門冬氨酸（aspartoicacid，縮寫asp）逐漸減少，而人體必須的氨基酸為賴氨酸（lysine，縮寫lys，甜味）、苯丙氨酸（phenylalanine，縮寫phe）、蛋氨酸（methianine，縮寫met）、纈氨酸（valine，縮寫val）、異亮氨酸（isoleucine，縮寫iso；以上均屬苦味氨基酸）增加[14]，在滋味類型上有所變調，但增加了黑茶的營養價值。苦味的嘌呤堿中咖啡堿（caffeine，縮寫caf）占總量的90%以上，在渥堆中略有減少，但可可堿（theobromine，縮寫thb）、茶堿（theophylline，縮寫thp）則有所增加，渥堆后期及干燥期間，嘌呤堿有增加趨勢[14]。嘌呤堿的這些變化，是由于曲霉分泌的胞外酶中，有一種銅酶——酪氨酸酶可以形成激素和生物堿[15]，以及某些微生物的次級代謝中也含有生物堿[16]；此外，還存在甲基轉移作用[14]。這些苦味物質的微增與茶多酚中酯型兒茶素苦澀味的大量減少，在味感上消殺會感到苦味的減弱。這些成分的增減，卻給黑茶的風味化學添增了新的內容；無疑對黑茶滋味的品質形成帶來深刻的影響。
2、關于渥堆的實質
40年來，在黑茶渥堆的理論實質上有三種不同的學說：其一是酶的再生學說。該學說把渥堆中出現的酶活性，看成是鮮葉內源酶的簡單的復活。但實驗證實，內源酶經高溫殺青已經鈍化，不可能復活。其二是微生物學說，認為黑茶品質的形成，是微生物作用的結果，微生物是一切變化的動力。其三是濕熱作用學說，認為黑茶初制各工序，始終處于高溫高濕的環境中，品質的形成是各種成分自動氧化的結果。本文根據大量的材料，對渥堆實質歸結如下：
2.1微生物的作用
原鮮葉上沾附的微生物，如酵母菌（yeast）、霉菌（mold）、和細菌（bacteria）等經過殺青，幾乎全被殺死。在以后的揉捻、渥堆（初期）過程中又重新沾染微生物。渥堆3小時，在培養基上微生物開始出現，爾后逐漸增多。渥堆中起主導作用的是假絲酵母菌（candida），中后期霉菌有所上升，其中以黑曲霉（aspergillusniger）為主，還有少量青霉（penicillium）和芽枝霉（blastocladia）。初期還有大量的細菌參與，主要是無芽孢細菌（nonsporebacteria）及少量的芽孢細菌（beaillus），還有金黃色的葡萄球菌（staphylococcusaureus）[17]。這些化能營養型微生物，都是以渥堆葉為基質，獲取其含碳、含氮化合物、礦質元素和水分，利用殺青的余熱和本身釋放的生物熱作為能量，在體內酶系統的作用下，進行分解與合成代謝，開始自身的發育周期，同時分泌各種胞外酶。這些胞外酶的產生對茶葉中各種相應物質進行酶促作用，使大多數化學反應的速度、效率乃至作用的方向均發生較大的變化，分解速度加快，一些簡單的分解產物又被微生物作為營養汲取，以加速其生長發育，而微生物呼吸作用產生的co2和熱能聚積，又使堆溫升高，ph值降低[17]，渥堆環境的不斷變化，有些胞外酶受到激發，有些受到抑制，各種香味物質逐步形成。
2.2酶與黑茶品質的關系
鮮葉內源酶經殺青基本鈍化，本研究設置的無菌渥堆處理中酶的活性測定[18]證實了這點。而對傳統渥堆葉的ppo、pod（peroxidase，過氧化物酶）的同工酶測定和對cel（cellulase，纖維素酶）、pec（pectase，果膠酶）、pro（proteinase，蛋白酶）的活性測定，發現渥堆6小時對上述各種酶的活性均不明顯，12小時后有所增強，24小時和42小時形成兩個活性高峰[18]，這一趨勢與微生物中真菌數量[17]多少完全一致。這期間優勢菌種為黑曲霉。已有大量的報道，該霉的不同菌株以及在不同環境條件下，能產生多種胞外酶，諸如糖化酶、纖維素酶、果膠酶、蛋白酶，脂肪酶等[19-21]。把黑曲霉產生的胞外酶用于速溶茶制造中，能有效地切斷沒食子酸酯鍵，促進大分子茶乳酪解體，增進茶湯的澄清度[21]。
圖5微生物在我對工序中的作用
由于渥堆中胞外酶的介入，給業已復雜的化學變化注入了生物酶的機制，使難予進行的反應得以進行或加速，許多新的產物應運而生，構成了黑茶特有的品質風味。試驗證實了pod是一種耐熱性強的酶，鮮葉的pod同工酶譜有9條譜帶，經殺青尚剩4條，又隨揉捻、渥堆逐漸減弱，渥堆18小時僅剩2條，然后消失[18]。在渥堆的胞外酶中，未發現pod。已有報道，pod可以導致更復雜的tr形成[22]，因此，在渥堆前期（18小時以前）pod可能產生一定作用。
cel、pec活性有相似之處，cel在渥堆結束時，其活性為6小時的265%，pec為323%，這兩種酶均屬水解酶，它們作用的底物分別為纖維素和果膠。生產實踐證明，在大生產中，黑毛茶常見“絲瓜絡”的缺點茶，即渥堆時間過久，翻堆不及時，造成堆內局部茶團泥滑，一經復揉，葉肉脫落，留下脈絡筋網，酷似“絲瓜絡”一般。這種茶茶湯渾濁，滋味泛酸，葉底泥滑，即為cel和pec作用的結果。在一般情況下，cel和pec的作用可導致葉底柔軟，水浸出物略有增加。
3、黑茶渥堆的實質
從黑茶色香味的形成，微生物、酶的消長以及在制茶中的變化可以看出，在初制的幾個工序中，渥堆是品質形成的關鍵工序，也稱品質工序，它與紅茶的“發酵”、綠茶的“殺青”、黃茶的“悶黃”等工序一樣，塑造了其品質特色，賦予了黑茶的品質風味。
渥堆品質形成的作用已經清楚，但其作用動力來自何方，癥結何在？圖6所示，殺青前鮮葉需灑水灌漿，灑噴約占鮮葉重1/10的水分，以增加殺青時水蒸汽的穿透力、鈍化鮮葉內源酶的活性，微生物也同時被殺死。趁熱揉捻，溫度有所下降，葉溫一般保持在40℃左右。渥堆時茶從揉桶中成團取出，適當筑緊，一般仍有30-35℃。渥堆開始后，由于在揉捻和渥堆操作中沾染的微生物開始繁殖，呼吸以及分解物質所產生的大量熱能在堆內積累，堆溫逐漸升高，至渥堆中后期，堆溫可達45-50℃。干燥工序更是處于高溫高濕（前期）和高溫干燥（后期）的條件下，濕熱作用強度更大，可見高溫高濕條件，伴隨著黑茶初制的始終。
然而，在無菌渥堆處理中，除渥堆工序外，其他工序濕熱作用強度與傳統渥堆處理基本相同。盡管所加工的黑毛茶無粗青氣味，湯色黃亮，但缺乏黑茶特征性的品質風味。這一方面說明，濕熱作用下發生的理化變化，為黑茶品質形成打下了一定的基礎，另一方面說明傳統與無菌處理中，渥堆期間在物質轉化動力上的差異是決定品質風味的關鍵。首先，常規渥堆條件下，微生物大量繁殖，體內的物質代謝旺盛，同時分泌出各種胞外酶，作為有效的生化動力，作用于渥堆葉內的各種相應底物，使整個渥堆體系的物質代謝的速度和方向有別于無菌渥堆的純熱物理化學作用，如蛋白質、果膠的水解，纖維素的分解，兒茶素的酶促氧化，以及各種香氣先質在酶系的作用下發生復雜的生化變化，形成特有的香氣組分及配比，以及微生物代謝釋放的有機酸等等，這些變化是形成黑茶特有色、香、味品質的關鍵，也正是無菌渥堆條件下所不具有的。因此，黑茶渥堆中，微生物胞外酶是黑茶品質風味形成的主要動力。其次，渥堆過程中，無菌處理，由于微生物數目甚少，呼吸代謝放熱甚微，葉溫幾乎與室溫一致；而常規渥堆因微生物代謝旺盛，堆溫常高出室溫15-20℃，這種溫度又促使胞外酶作用效率的提高，加速了品質風味形成的速度。由此可見，黑茶渥堆的實質是以微生物的活動為中心，它通過生化動力——胞外酶、物化動力——微生物熱以及微生物自身代謝的綜合作用，塑造了黑茶色、香、味的品質風味。
圖6黑茶初制各工序中的微生物、酶、濕熱作用及其內部關系
值得指出的是，黑茶品質形成的實質與黑茶渥堆的實質是有區分的，前者可以說是微生物參與下的酶促作用與濕熱作用的綜合結果，這里的熱，包括殺青、揉捻、干燥的外源環境熱和渥堆中微生物代謝釋放的生物熱，后者則應是以微生物分泌的胞外酶的酶促反應為主、微生物呼吸代謝熱與茶坯水分相結合的濕熱作用為輔，推動了一系列復雜的生化變化，形成黑化茶特有的風味品質。
盡管渥堆在品質形成中占有十分重要的地位，而干燥亦在很大程度上影響著黑茶的品質，從這一意義出發，討論黑茶品質形成的實質，似比專論渥堆實質更為重要。
4、結論
（1）黑茶初制中，在殺青、揉捻、干燥的高溫高濕條件下，以及渥堆期間微生物胞外酶系與濕熱條件的交互作用下，葉綠素幾乎全部降解為pya、pyb及少量poa、pob，類胡蘿卜素中的β-car、xan、neo、vio等也有較多降解。渥堆期間茶多酚在微生物胞外酶ppo的作用下，部分氧化聚合形成了水溶性的有色產物tf、tr、tb。殘余的葉綠素、類胡蘿卜素及其降解產物、兒茶素的氧化產物等與未氧化的黃酮類及氨基酸和糖類的縮合產物綜合作用，形成了黑茶黃褐的外形、葉底色澤和橙黃的湯色特征。
（2）鮮葉中固有的揮發性香氣成分及各種香氣先質（如糖類、氨基酸、脂肪，類胡蘿卜素、萜烯甙類、兒茶素及其氧化產物等），在強烈的濕熱作用及渥堆中微生物分泌的各種胞外酶作用下，發生轉化、異構、降解、聚合、偶聯等反應，形成了以萜烯醇類和酚類為主體的香氣組分配比，其中檢出了11種一般綠茶尚未檢出的對黑茶特征性香氣有重要作用的香氣成分。
（3）以茶多酚、氨基酸、糖、嘌呤堿為主體的茶葉滋味物質，在黑茶初制中，以微生物分泌的胞外酶的酶促作用和濕熱作用為主要動力，在微生物體內代謝的協同作用下，發生氧化、聚合、降解、分解、轉化，使得兒茶素（尤其是酯型兒茶素）和氨基酸總量的減少及內部配比的改變（尤其是人體必需氨基酸增加），可溶性糖減少且單雙糖配比改變，嘌呤堿內部相互轉化，有機酸增加，這些鮮、甜、酸、澀、苦、醇味物質，通過消殺、變調、相乘、阻礙等作用，綜合協調形成了黑茶醇和微澀的口感。
（4）黑茶渥堆的實質是以微生物的活動為中心，通過生化動力——胞外酶、物化動力一一微生物熱以及微生物自身物質代謝的協同作用，使茶葉內含物質發生極為復雜的變化，塑造了黑茶特征性的品質風味。
致謝
本文承蒙中國農業科學院茶葉研究所李名君、阮宇成、程啟坤研究員提出許多寶貴的修改意見，謹致謝意！
參考文獻
[1]施兆鵬，黃建安：湖南黑茶史話，《茶歷史與文化》，浙江攝影出版社，1990(1)：88—93
[2]朱先明等：黑茶初制過程中主要生化成分變化的研究，《園藝學報》，1963,2(1)：7582
[3]陸松候等：黑茶傳統初制技術的研究，《茶葉通訊》，1964(3)：39—46
[4]方永圭等：安化黑茶傳統初制和審評技術調查，《茶葉通訊》，1965(5)：52-55
[5]邵傳惠等：黑茶渥堆與溫度關系的研究，《茶葉科學》，1965(1)：2934
[6]將積祝子等(陳瑞鋒譯):黑茶制造過程中化學成分的變化，《茶葉研究報告》，1984(59)：41-43
[7]楊偉麗：黑茶渥堆的理論研究，《茶葉通訊》，1985(3)：1419
[8]唐明德：黑茶渥堆中過氧化氫酶的研究，《園藝學報》，1964(1)：113-115
[9]李德梅等：安化黑茶初制技術經驗調查，《茶葉通訊》，1962(4)：44—57
[10]溫瓊英：黑茶堆的微生物學研究，《湖南農學院學報》，1985(3)：67-72
[11]劉仲華等，黑茶初制中色素物質的變化與色澤品質的形成，《茶葉科學》，1991,11(增刊)：34-41
[12]王華夫等：黑毛茶香氣組分的研究，《茶葉科學》，1991,11(增刊)：42-47
[13]王增盛等：黑茶初制中茶多酚和碳水化合物的變化《茶葉科學》，1991,11(增刊)：23-28
[14]王增盛等：黑茶初制中主要含氮化合物的變化，《茶葉科學》，1991,11(增刊)：29-33
[15]吳顯榮著：《氨基酸》，北京，北京農業大學出版社，1988：81
[16]武漢大學，復旦大學編：《微生物學》,第二版，北京，高等教育出版社，1987:161,176
[17]溫瓊英等：黑茶渥堆（堆積發酵）過程中微生物種群的變化，《茶葉科學》，1991,11(增刊)：10—16
[18]劉仲華等：黑茶初制中主要酶類的變化，《茶葉科學》，1991,11(增刊)：17-22
[19]加藤久明：酶在果蔬加工中的應用，《應用微生物》，1886(2)：19
[20]日本國內酶的研究動向，《應用微生物》，1989(1)：16-20
[21]李名君：茶葉酶學研究進展，《國外農學一茶葉》，1983(2)：1-5
[22]肖偉：紅茶中茶紅素的研究進屜，《國外農學一茶葉》，1987(1)：1-6
注：文轉自中國黑茶網，貴在分享，如涉及版權問題請聯系刪除