DOI：" 10.13855/j.cnki.lygs.2024.03.004
摘" 要：以湖北青砖茶工厂化渥堆中的茶样为研究对象，探求青砖茶渥堆中不同堆层的理化成分变化及感官品质形成规律。结果表明，青砖茶渥堆过程中理化成分发生了显着的变化，尤其是在渥堆前期，其中水浸出物、游离氨基酸、茶多酚、茶黄素、茶红素的含量均呈下降趋势，茶褐素含量有所上升。从不同堆层来看，上层的水浸出物、游离氨基酸、可溶性糖的含量低于中下层，茶黄素含量在渥堆前期高于中下层，而下层的茶褐素含量高于上中层。发酵中茶样的汤色整体呈橙黄明亮，滋味由青涩转为醇正，叶底由黄绿色转为猪肝色，香气则主要以油膜气为主；上层茶样的感官品质整体上高于中下层。聚类分析显示青砖茶渥堆过程可分为3个时期：第Ⅰ时期为渥堆0 d；第Ⅱ时期为渥堆前期，即3～6 d；第Ⅲ时期为渥堆中后期，即9～24 d。青砖茶渥堆的理化成分在一翻前（9 d）已基本转化完成，且品质基本形成，表明9 d是青砖茶渥堆发酵的适度时间，这为青砖茶渥堆发酵工艺改进提供了理论依据。
关键词：青砖茶；渥堆；不同堆层；理化成分；聚类分析
中图分类号：" S571.1" 文献标识码：" A
文章编号：" 1002-2910（2024）03-0014-07
收稿日期：2023-11-28
基金项目：国家重点研发计划：特色夏秋茶绿色生态生产关键技术研究与应用示范（2022YFD1600800）；博士科研启动基金 （2023BS28）。
作者简介：张欢（1992-），女，山东潍坊人，讲师，从事食品功能微生物和酶技术应用研究工作。E-mail： zhanghuanqnd2014@126.com
Analysis of main chemical components of Qingzhuan tea in different layers during" piling-fermentation
ZHANG Huan1，WANG Jiajia2，HUANG Youyi2，GAO Xin1，ZHAN Wanwan1，BAI Yingxin3
（1.School of Advanced Agricultural Sciences of Weifang University/Key Laboratory of Biochemistry and Molecular Biology in Higher Education Institutions of Shandong Province during the 13th Five Year Plan Period， Weifang， Shandong 261061， China; 2.College of Horticulture and Forestry Science Huazhong Agricultural University/National Key Laboratory for Germplasm Innovation amp; Utilization of Horticultural Crops， Wuhan， Hubei 430070， China; 3.Taishan District Agriculture and Rural Bureau，Taian， Shandong 271000， China）
Abstract： In this study， the piling-fermentation of Hubei Qingzhuan tea in factory scale was studied to explore the changing rules of the chemical components and sensory quality in different layers during piling-fermentation. The results showed that the chemical components were significantly changed during piling-fermentation， especially in the early stage of piling-fermentation， in which the contents of water extract， free amino acids， tea polyphenols， theaflavins （TFs）， and thearubigins （TRs） in Qingzhuan tea all decreased， and the content of theabrownines （TBs） increased. Among different layers， the contents of water extract， free amino acids and soluble sugar in the upper layer both were lower than those in the middle and lower layers. The content of TFs in the upper layer was higher than those in the middle and lower layers during the early stage of piling-fermentation， but the content of TBs in the lower layer was lower than those in the middle and upper layers. The color of tea soup converted from orange-yellow to orange-red， the color of residue leaves was drastically changed from yellow-green to liver color with some mixed color， and the aroma is mainly composed of oil smell in this process; The sensory quality of the upper tea sample is generally higher than that of the middle and lower layers. The piling-fermentation of Qingzhuan tea was classified into three periods by clustering analysis： the first period （I） was at the beginning of piling-fermentation （0 d）， the second period （Ⅱ） was the early stage of piling-fermentation （3～6 d）， and the third period （Ⅲ） was the later stage of piling-fermentation （9～24 d）. It was indicated that 9 d was the proper time for the piling-fermentation of Qingzhuan tea for the chemical components transformation and quality had been basically completed before the first turn （0～9 d）， which provided a theoretical basis for the improvement of the piling-fermentation process of Qingzhuan tea.
Key words：Qingzhuan tea; piling-fermentation; different pile layer; chemical components; cluster analysis
青砖茶是一种有着悠久历史文化的压制型黑茶，由微生物发酵形成具有外形色泽青褐、香气纯正、滋味甘醇的独特品质特征［1-3］，具有降脂［4］、抑制细胞增殖［5］、减肥［6］等功效，是中国边疆人们必不可少的生活饮品［7］。青砖茶主要有以羊楼洞为代表的圆柱形帽盒茶［8］和“川”字牌砖形青砖茶，主产于湖北咸宁赤壁，销往内蒙古、青海等西北地区［9］。渥堆是黑茶品质形成的关键工序。研究表明，青砖茶渥堆过程中水浸出物、茶多酚、儿茶素呈下降趋势，茶褐素、咖啡碱呈上升趋势［9，10］；游离氨基酸含量在渥堆前期略有上升后期则下降，可溶性糖的变化趋势相反［10］。目前湖北青砖茶是将收购的晒青毛茶进行覆水渥堆，控制茶坯的含水量在36%左右，筑成重15 t、堆高2 m左右的长方形，发酵过程中经2～3次翻堆，历时24 d左右，完成渥堆过程。出堆后的茶叶不能立即送入复制压砖，需要经过长达1年左右的堆大堆陈化，才能达到自然干燥和进一步塑造青砖茶色、香、味的目的。这种渥堆工艺生产周期长、劳动强度大、难以稳定品质且易存在有害微生物等安全问题［9］，严重影响了青砖茶产业的可持续发展。目前，已有的青砖茶研究主要集中于功效［4，6，11］、茶多糖［12，13］、酶［14，15］、氟［16］等方面，而关于渥堆工艺的品质转化研究［10，17］较少，尤其是渥堆过程中不同堆层生化成分的变化。笔者通过对青砖茶大生产中不同渥堆层的理化成分变化情况，进行聚类分析，探究青砖茶渥堆过程中的品质形成规律，以促进优化青砖茶的渥堆工艺。
1" 材料与方法
1.1" 材料与试剂
茶叶原料为一芽五、六叶制成的改制晒青毛茶，其含梗量低于20%，于湖北省洞庄茶业有限公司进行工厂化大生产（约15 t）渥堆发酵。所用试剂为水合茚三酮、蒽酮、浓硫酸、甲醇、正丁醇、乙酸乙酯等，均为分析纯，由国药集团化学试剂有限公司生产；福林酚由Biosharp公司生产。
1.2" 试验方法
1.2.1" 渥堆发酵茶样取样方法" 按照湖北青砖茶的现代生产工艺，在大生产的同一批渥堆发酵原料中进行连续取样。其中环境温度30～35 ℃，空气湿度61%～74%。
取样步骤：青砖茶渥堆的初始高度约1.5 m，第3 d时降为约1.0 m后，堆高不再明显变化。在青砖茶渥堆发酵过程中，每隔3 d取一次样，直至渥堆完成，全程耗时24 d。其中一翻时间为第10 d，二翻时间为第21 d。采取5点取样法，即东西南北中五个方位进行取样，每点分别抽取茶堆的上层（离堆表10 cm）、中层（离堆表45 cm）、下层（离堆表70 cm）的样品各1 000 g，并采取四分法缩分至250 g，作为上层、中层、下层的样品供检验用，其中渥堆0 d为晒青毛茶原料。
样品处理：将不同堆层的渥堆样均匀薄摊于托盘中，置于80 ℃烘箱中烘干［18，19］，使其含水量不超过14%，冷却后粉碎分装，置于冰箱保存备用。
1.2.2" 理化成分测定" 水分含量测定：参照GB/T 8304-2013方法。水浸出物含量测定：参照GB/T 8305-2002方法。茶多酚含量测定：参照GB/T 8313-2008方法。氨基酸含量测定：参照GB/T 8314-2013方法。可溶性糖含量测定：蒽酮比色法。茶黄素、茶红素、茶褐素含量测定：系统分析法。
1.2.3" 感官品质审评" 参照国标GB/T 23776-2018审评方法，称取茶样3 g，加150 mL沸水，冲泡2 min，审评汤色、香气与滋味。再加沸水冲泡5 min，先汤色、香气，后滋味、叶底的顺序逐项审评。汤色结果以2 min为主，香气、滋味以5 min为主。满分为100分，其中加权得分按汤色20%、香气30%、滋味35%、叶底15%进行计算。
1.3" 数据处理
试验数据均采用Excel 2016和SPSS Statistics 17.0进行方差分析和聚类分析。
2" 结果与分析
2.1" 青砖茶渥堆中不同堆层的水浸出物含量变化
水浸出物是茶汤的主要呈味物质，决定着茶汤的厚薄、滋味的浓强程度［19］。由图1a可知，在青砖茶渥堆过程中水浸出物含量整体呈现下降趋势。渥堆24 d后，与原料中水浸出物含量254.19 g/kg相比，青砖茶上中下层的水浸出物含量分别下降至202.36 g/kg、213.47 g/kg、239.35 g/kg，下降了5.8%～20.4%，这与李银花的研究结果一致［9］。从不同堆层来看，青砖茶上层的变化幅度相对较大，且其水浸出物含量相对低于中层和下层，这与普洱茶发酵过程中不同堆层的水浸出物变化情况相一致［20］。此外，青砖茶中层的水浸出物含量在第6 d骤然升高，达到最大值259.32 g/kg。
2.2" 青砖茶渥堆中不同堆层的游离氨基酸含量变化
游离氨基酸既是茶汤滋味物质，又是茶叶香气基质［18］。由图1b可知，青砖茶由于原料较为粗老，游离氨基酸总含量相对较低。在渥堆过程中，游离氨基酸含量整体上呈下降趋势，这与普洱茶［19，21］渥堆发酵后氨基酸含量下降相一致，也与李银花等的结果一致［9］。渥堆24 d后，与原料中游离氨基酸含量14.73 g/kg相比，青砖茶上中下层的游离氨基酸含量分别下降至7.64 g/kg、8.34 g/kg、8.21 g/kg，下降了43.4%～48.1%。从不同堆层来看，渥堆前期各堆层间的游离氨基酸含量差异较大，上层的游离氨基酸含量低于中层和下层，这与普洱茶渥堆中上层游离氨基酸含量最低相一致［20］。此外，青砖茶中层的游离氨基酸含量在第9 d急剧下降，下降了30.35%。
2.3" 青砖茶渥堆中不同堆层的可溶性糖含量变化
可溶性糖是茶汤甜味的主要成分，也是香气前体物质，能够与氨基酸等物质相互作用产生板栗香、焦糖香、甜香［22］。由图1c所示，在青砖茶渥堆过程中，可溶性糖含量整体呈下降趋势。渥堆24 d后，与原料中可溶性糖含量4.69%相比，青砖茶上中下层的可溶性糖含量分别降至38.93 g/kg、37.89 g/kg、41.02 g/kg，下降了12.6%～19.3%。从不同堆层来看，青砖茶上层的可溶性糖含量低于中层和下层，且二翻后中层和下层的可溶性糖含量降低，但上层的可溶性糖含量升高。这与普洱茶渥堆时上层含量先减少而后增加相一致［20］。此外，青砖茶中层和下层的可溶性糖含量分别在第6 d与9 d骤然升高，分别达到52.05 g/kg、63.16 g/kg。
2.4" 青砖茶渥堆中不同堆层的茶多酚含量变化
多酚类物质是一类存在于茶树中的多元酚混合物，以占70%-80%多酚类物质的儿茶素为主体［19］。茶多酚容易氧化聚合，有利于醇和风味的形成，对黑茶品质的形成起着重要作用。如图1d所示，青砖茶渥堆过程中茶多酚含量整体上显着下降，且下降时期主要是在一翻前，这与其它黑茶渥堆中茶多酚的含量变化相一致［19，22-24］。渥堆24 d后，与原料中茶多酚含量64.72 g/kg相比，青砖茶上中下层的茶多酚含量分别下降至36.51 g/kg、38.99 g/kg、39.86 g/kg，下降了38.4%～43.6%。从不同堆层来看，青砖茶各堆层的茶多酚含量差异较小。此外，青砖茶中层的茶多酚变化幅度小于上层与下层，但在第9 d急剧下降，下降达49.71%。
2.5" 青砖茶渥堆过程中不同堆层的茶黄素、茶红素、茶褐素含量变化
茶叶中水溶性色素主要有茶黄素、茶红素和茶褐素，是构成黄、橙、棕色茶汤的主体，直接影响黑茶的品质特征［25］。如图2所示，青砖茶渥堆过程中茶黄素、茶红素的含量整体呈下降趋势，茶褐素整体呈波动性的上升趋势。这与黑茶在渥堆中茶黄素［20］、茶红素［19，22，23，26］、茶褐素［18，19，23，24，26，27］含量变化相一致。经过渥堆24 d后，青砖茶中上中下层的茶黄素含量与原料中0.70 g/kg相比分别下降了44.3%、45.7%、32.9%；上中下层的茶红素含量与原料10.08 g/kg相比分别下降了41.2%、27.9%、31.7%；而下层的茶褐素含量与原料17.80 g/kg相比上升了18.5%，但上中层的茶褐素含量变化不明显。从不同堆层来看，青砖茶中茶色素含量在各堆层之间差异较大。其中，渥堆前期上层的茶黄素含量相对高于中层和下层，这与普洱茶各堆层茶黄素含量差异相一致［20］；而下层的茶褐素含量高于中层和上层，区别于普洱茶渥堆中茶褐素上层变化幅度最大［20］。此外，青砖茶中层的茶红素含量在第6 d急剧升高，达到10.45 g/kg。
2.6" 青砖茶渥堆中不同堆层的理化成分聚类分析
本试验将青砖茶渥堆0～24 d的不同堆层的理化成分变化，利用组间联接法和平方欧式距离区间度量标准进行聚类分析。如图3显示，依据聚类分析的结果可以将青砖茶渥堆过程分为3个时期。第Ⅰ时期为：1（0 d），即晒青毛茶原料，此时茶样并未开始转化，游离氨基酸、茶多酚、茶黄素、茶红素含量最高，而茶褐素含量较低。第Ⅱ时期为：2（3 d）、3（6 d），即渥堆一翻前样品，此时茶样中的理化成分开始发生剧烈转化，游离氨基酸、茶多酚、茶黄素、茶红素含量急剧下降，而茶褐色显着上升；其中，水浸出物、可溶性糖含量下降趋势较平缓。第Ⅲ时期为：4（9 d）、5（12 d）、6（15 d）、7（18 d）、8（21 d）、9（24 d），即渥堆中后期样品，此时茶叶中品质已发生过剧烈转化，水浸出物、游离氨基酸、可溶性糖、茶多酚、茶黄素、茶红素含量已降至较低水平，变化平缓，而只有茶褐素含量继续升高，这说明渥堆9～24 d期间的青砖茶在理化成分上差异较小。因此，在青砖茶渥堆过程中，其品质指标变化在一翻前（0～9 d）已发生深刻转化，与陈应娟推测四川黑茶一翻后其品质成分已基本完成［18］相一致。
2.7" 青砖茶渥堆发酵过程中不同堆层的感官品质变化
对青砖茶渥堆过程中不同堆层的感官品质进行了评审，结果见表1。青砖茶渥堆过程中，各堆层的汤色整体为橙黄明亮。一翻前，上层样的青气已逐渐消失，滋味变醇正，中层样由青臭变甜香，下层样由青、腥味变焦糖香；各堆层的叶底颜色均已由青褐色转变为猪肝色。一翻后，各堆层的香气主要以油膜气为主，略带霉味或陈香；上层样的滋味已由青味变甘醇、醇正，中层样在中后期青味才逐渐消失，下层样在渥堆后期滋味才变醇正。渥堆3 d时，叶底颜色已发生重大转变，由黄绿向红转变，渥堆9 d之后，基本都是以猪肝色为主。从不同堆层来看，上层品质整体高于中下层，这可能是因为在渥堆过程中，中下层的水分难以散发，温度较高，不利于微生物活动，难以有效推动茶叶品质成分的形成。因此，在渥堆过程中，需要及时翻堆调控堆温，以促进发酵均匀。
3" 小结与讨论
3.1" 青砖茶渥堆过程中理化成分的变化规律
渥堆发酵是青砖茶形成外形色泽青褐、汤色橙黄、滋味甘醇、香气醇正的品质特征的关键步骤。在黑茶渥堆过程中，关于水浸出物、可溶性糖含量增减变化报道不一。普洱茶渥堆过程中，可溶性糖含量变化虽有波动，但总的趋势是减少的［28］。而四川黑茶中可溶性糖含量随着渥堆进程略呈上升趋势，但增幅很小［18］。吴祯的研究表明，在不同发酵条件下进行普洱茶渥堆，各成分的含量变化略有不同；当发水量为25%时，水浸出物含量上升13.4%，可溶性糖含量减少70.8%；而当发水量为35%时，水浸出物含量下降4%，可溶性糖含量减少33.8%，这说明在普洱茶渥堆中水浸出物、可溶性糖的含量变化与发水量有密切联系［20］。本研究表明，经过渥堆作用后青砖茶中水浸出物、可溶性糖的含量有所下降，减幅在20%以内。此外，青砖茶中游离氨基酸、茶多酚、茶黄素、茶红素的含量下降明显；仅茶褐素的含量有所上升，这与黑茶中茶褐素含量的增加有利于黑茶品质的形成相对应［25］。青砖茶渥堆过程中常规成分的下降，应该是由于微生物生长消耗所致，同时还会形成其他成分［29］。陈杰等研究表明厌氧发酵可以形成大量对人体具有保健功能的化合物［30］，青砖茶在渥堆过程中大批量的茶坯堆积在一起，导致中部容易缺氧而进行厌氧发酵，而这种条件对青砖茶内含成分的影响还有待深入研究。
3.2" 青砖茶渥堆过程中不同堆层的理化成分变化的差异
从不同堆层来看，中上层的青砖茶水浸出物、游离氨基酸、可溶性糖含量低于中下层，但茶黄素含量在渥堆前期高于中下层，而下层的青砖茶茶褐素含量高于上中层。其中，渥堆3 d、6 d、9 d时理化成分变化巨大，这可能是由于青砖茶原料较粗老，渥堆前期青砖茶发酵程度不一致，导致取样难以均匀。但随着翻堆的进行，上中下层的茶坯重新上下翻拌混合均匀，明显降低了各堆层品质转化程度的差异，但仍有差异，这可能是由于青砖茶渥堆生产实践过程中堆翻次数较少（仅2～3次）［31］，且人工堆翻不够均匀，各堆层茶坯所处的环境条件不同，导致上中下层茶坯发酵不均匀，品质转化不一致，为此传统生产实践中则采取堆大堆长时间陈化来完成其品质的均匀转化。因此可见，解决青砖茶渥堆过程中各堆层的品质均匀转化是缩短渥堆时间的关键。此外，青砖茶理化成分的转折点主要集中在6 d、9 d，即渥堆前期对青砖茶品质影响较大，这几个关键时间点的控制在生产过程中需重点关注。如在渥堆开始时，先对原料洒水均匀，充分回潮后再渥堆；其次，在渥堆前期3～6 d时，可进行小规模翻堆或挖洞，以便防止长时间的高温使得茶叶烧心碳化；此外，每次翻堆时间可以提前2～3 d，并在翻堆后加盖竹席或布，四周踩紧，起到保温效果。
3.3" 结合感官审评探究青砖茶渥堆发酵适度周期
理化成分的聚类分析将青砖茶渥堆进程分为3个时期，即晒青毛茶原料期（0 d）、渥堆前期（3 d、6 d）、渥堆中后期（9 d、12 d、15 d、18 d、21 d、24 d）。其中，渥堆前期的理化成分发生剧烈变化，这与渥堆前期堆温、茶坯含水率均维持在较高水平有关，即处于高温高湿环境条件，微生物大量繁殖，产生一系列的酶促、湿热等生物化学反应，进而促使品质快速转化。而渥堆后期堆温与茶坯含水率维持在较低水平，不利于微生物生长活动，酶活性降低［25］，使得酶促反应和湿热反应均受到抑制，理化成分无明显变化［32］。这表明青砖茶渥堆品质指标在一翻前（0～9 d）已发生深刻变化，其渥堆理化成分转化实则已基本完成，这与青砖茶的某些品质形成规律一致。例如在感官审评结果中发现，渥堆前期（前6 d）青气较明显，中后期（9～27 d）的茶样油膜气明显，滋味呈现醇正略带有霉味，特别是中后期，汤色和叶底的品质基本稳定。据此提出9 d是青砖茶渥堆发酵的适度周期，这与目前一般渥堆发酵24 d左右相比可以节约62%的发酵时间，显着降低了生产成本，但实践操作上还需尽可能保证不同堆层之间的品质转化均匀。
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