茶叶加工中光照萎凋技术研究进展

柯茜 倪德江（华中农业大学茶学系，武汉 430070）

茶叶加工中光照萎凋技术研究进展

柯茜 倪德江*
（华中农业大学茶学系，武汉 430070）

萎凋是红茶、乌龙茶、白茶等品质形成的关键工序之一。光是一种能源物质和信号因子，对萎凋叶的品质形成有重要作用。文章通过对不同光质萎凋对鲜叶的物理特性和生化成分的影响，以及目前光照萎凋技术进行系统综述，为茶叶萎凋工艺的发展提供方向。

萎凋；不同光质；物理特性；生化成分

近年来很多学者对茶叶萎凋进行不同光源照射处理，发现光源照射萎凋比自然萎凋更有利于茶叶生理生化变化，具有显著的优越性［1］；茶叶对不同光质反应不同，不同光质对茶叶内含成分变化起着不同的作用，例如：红色光有利于形成碳水化合物，蓝、紫色光促进了N代谢的进行，有利于含氮化合物含量的提高，还有利于芳香物质的合成，因而可以提高茶叶品质［2-7］。红茶、乌龙茶、白茶制作过程中，以人工光源照射茶叶叶片时，投射到叶面的辐射能一部分被叶面反射，大部分进入叶内，进入叶内的辐射一部分反射出叶外，一部分折射出叶外，一部分为叶绿体及其他组成吸收，鲜叶对照射的辐射能有选择性吸收［8］。

茶树鲜叶采摘后仍是活体，在萎凋过程中具有呼吸作用、光合作用、蒸腾作用等一系列生命活动，光照产生的“光效应”和“热效应”，调节气孔开闭、叶片的物理特性及生化物质的变化。

1 不同光质萎凋对茶叶物理特性的影响

1.1 对萎凋叶含水量的影响

光照使叶温升高，水分蒸发。早有研究表明，乌龙茶萎凋程度以失水率7%-10%时能获得较高的品质［2，8］。吴秋儿［9］在控制萎凋温度、湿度等条件下，用蓝紫光、紫外光、红外光、混合光、日光进行萎凋，结果显示红外光和紫外光萎凋的失水率较高，这可能是由于光量子进入叶内组织，光能转化为热能，使叶子表里均匀受热，从而加速了蒸发作用，这与张艳丽［10］的研究结果一致。

1.2 对萎凋叶叶温的影响

为了筛选出合适的人工萎凋光源组合，张艳丽［10］将萎凋叶置于不同光波、不同功率的光源条件下，叶温从高到低排序为：远红外光＞中红外光＞混合光＞蓝光＞红光，可见光的叶温差异不显著，而不可见光的叶温差异显著；在相同光波和功率，不同辐照时间下，红光的叶温变化显著，且在辐照距离大于0.1m时，辐照距离越小，辐射强度越大。

1.3 对萎凋叶容重、弹性、塑性的影响

不同光照强度萎凋对不同等级的茶鲜叶品质的影响不同。随着鲜叶水分散失（约30%左右）叶表附着水和粗孔隙水（属非结合水）减少，使叶质柔软，弹性加大［11］。滑金杰等［12］研究了萎凋光照强度对萎凋叶容重、弹性、塑性等物理特性进行研究，结果表明当光强为6000lx时鲜叶容重、柔软性最优，持绿性最好，CO2释放量最大。

2 不同光质萎凋对茶叶品质成分的影响

萎凋是茶叶品质形成的重要工序。在逐步失水的萎凋过程中，叶子因失水使叶细胞汁相对浓度提高，为促使叶子内部的生化反应创造条件。叶细胞内各种酶系的代谢旺盛，蛋白质、碳水化合物水解，小分子物质增加，为后续制茶工艺奠定了物质基础。

2.1 对萎凋叶水浸出物含量的影响

制茶过程易受天气影响，品质不稳定，尤以萎凋工序为甚。不同光质萎凋处理茶鲜叶时，混合光处理水浸出物含量最高（41.07%），日光处理次之（40.13%），无光照吹风处理最低（39.13%）；人工光照晒青叶的水浸出物与鲜叶比，呈下降趋势，但减少量不大［13，14］。混合光处理下，多种光质共同作用提高了水解酶活性，加速细胞质流动，提高细胞内含物质与水解酶的碰撞几率，加剧了三大物质的水解作用，因此大分子物质降解形成的可溶性物质得到了较多积累；日光散射为多种光质，但受天气影响较大，成茶品质不稳定；而红光处理，仅以热效应为主导，因此其作用效果不及混合光显著［15，16］。

2.2 对萎凋叶氨基酸的影响

不同光质萎凋对叶片的各个氨基酸组分的影响是不同的。早有研究表明，红光照射萎凋与不照光处理的萎凋叶相比，鲜叶体内的蛋白质降解水平较高，氨基酸积累量也高；这是由于红光的热效应使得萎凋叶内外均匀受热，促使叶温提高，从而导致蛋白质变性，变性蛋白质分子各肽键之间的横向联系结合键被拆开，使得部分肽键展开，蛋白质分子松散，生化作用的接触面增大，增加了与酶的接触机会，加速蛋白质降解形成氨基酸［15，17］。随后，黄藩等［17， 18］采用蓝光、红光和无光对工夫红茶萎凋过程中的氨基酸含量及组分进行分析，发现红光处理的天冬氨酸和茶氨酸含量降低程度最大，异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、赖氨酸、组氨酸含量增加明显，而丝氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸在无光处理组增加明显，其余氨基酸在蓝光处理组增加明显。

张灵枝等［19］采用不同光照强度进行单丛茶鲜叶晒青，发现毛茶品质与光照强度呈极显著相关，以日光中波长大于520nm、光照强度为13725～16774lx的光波进行单丛茶鲜叶晒青30min，制得的毛茶品质较佳；光强越大，氨基酸含量越高（变化范围为31.35～29.41mg/g）。张贝贝的研究表明，经三种不同光照强度（500lx、1000lx、1500lx）萎凋处理的茶叶鲜叶品质均有提高，但1000lx和1500lx处理的茶多酚、氨基酸差异较小，说明一定的光照强度有利于提高茶叶茶多酚、氨基酸的含量，但超过一定强度后增加量较小；延长光照时间同样影响茶多酚、氨基酸的含量，光照萎凋时间达到6h以上即可提高茶叶品质［20］。

2.3 对萎凋叶儿茶素、茶多酚含量的影响

鲜叶经过一段时间的光照，叶温升高水分散失，细胞液浓度增大，促使各儿茶素组分的相互转化，增加其与酶类的碰撞机会。

黄国资等［13］将鲜叶置于不同光照及日光照射下，对茶多酚和儿茶素总量进行分析，结果呈下降趋势；红外光、蓝光、红光、混合光（碘钨光）及日光照射晒青，红光作用最强，茶多酚下降达14%。光照晒青后，鲜叶茶多酚含量下降，有利于减低茶汤的苦涩味，改善茶汤醇度。这与早前的研究结果一致［15，21］。在白茶萎凋过程中，采用日光连续萎凋的茶多酚保留量相比非日光萎凋显著减少［1］。张艳丽［10］采用不同功率的中红外光源和远红外光源进行鲜叶萎凋，中红外光光源萎凋叶茶多酚含量随功率的增加而降低，远红外光光源萎凋叶却为先下降后上升，推断可能与萎凋后期叶片失水严重、细胞液浓度增加有关。罗丽的研究表明，随着萎凋时间的延长，黄光光照6h时，各儿茶素组分含量呈先上升后下降的趋势，且与暗萎凋相比变化速度更快［22］。

2.4 对萎凋叶香气的影响

茶叶挥发性香气组分又称芳香物质，是茶叶中易挥发性物质的总称，是决定茶叶品质的重要因子之一。萎凋是奠定茶叶香气形成的基础，芳樟醇、香叶醇及顺-3-己烯醇等以葡萄糖苷形式蓄积于细胞中，萎凋过程中由内源葡萄糖苷酶水解而释放形成游离态香气［21、23-24］。

范仕胜等采用250w碘钨灯进行光照萎凋处理，人工光照萎凋叶香气得分均明显高于室内自然萎凋叶［26］。不同光质条件下，混合光和红光处理的茶叶香气较日光处理好，混合光最优［27］。因为在混合光、红光作用下水分快速失去，促进了顺-青叶醇等挥发性物质散发，提高成茶香气。随着光强增加，不同等级茶鲜叶的氨基酸总量基本随光强增大而上升，尤以中高档茶最明显，但超过一定光强，高档茶氨基酸总量下降；在中高档茶中，萜烯醇类、脂肪族醇等随光强增强而增加，而脂肪族醛酸、吡嗪类等有下降趋势，在高档茶中有11种香气成分只有经光照后才能检出［15］。张贝贝［28］等采用黄光照射萎凋叶，发现一些主要香气成分如2-甲基环戊醇、己醛、α-甲基-α［4-甲基-3戊烯］缩水甘油酯、2，2，6-三甲基-6-乙烯基四氢-2H-呋喃-3-醇、水杨酸甲酯、香叶醇、橙花醇、（E）-4-（2，6，6-三甲基-醇、顺式-3-己烯醇苯甲酸酯、橙化叔醇相对含量都有明显升高，而增加的主要是一些具有花（果）香的成分，尤其是含量最高的香叶醇，黄光照射后增加69%，这些花香成分的增加极大地提高了红茶的香气；另一方面，经过黄光处理后，一些微量的具有青气或不良气味的成分相对含量下降，甚至消失。

2.5 对萎凋叶其他生化成分的影响

不同光质处理对鲜叶内含成分的消长有一定影响。有研究表明，乌龙茶萎凋工序采用日光萎凋、混合光处理的TR/TF值低，说明日光、混合光对提高乌龙茶品质有利［15］。经人工光照萎凋，叶绿素有不同程度的降解，混合光萎凋的叶绿素降解较多，红外光、紫外光萎凋的叶绿素含量较少，这是由于红外线和紫外线引起的光能氧化作用，加速了叶绿素的破坏，经日光晒青的叶色较其它光照萎凋的叶色浅亮，正是这个原因［9］；茶叶可溶性糖含量持续下降［26］。相同光源功率条件下红光和蓝光萎凋，有利于降低萎凋叶中黄酮类物质的含量，从而降低茶汤中的苦涩味；可见光范围内蓝光光源萎凋叶中咖啡碱含量较高，而红光光源萎凋叶较低，且光照萎凋叶咖啡碱含量均比鲜叶有所增加［10］。

有研究表明，运用响应面设计对萎凋工艺参数进行优化，以萎凋末期高相关性的品质生化组分和成茶感官总分为考察指标，获得的最优工艺参数中显示，光照度为5700～6400lx制成的成茶品质较优［29］。

3 不同光质萎凋对萎凋相关酶的影响

光照可以促进萎凋，明显提高茶叶品质。光照可能诱导了鲜叶中某些酶的活性得到增强，促进了糖苷类、脂类等香气前体物质发生酶促氧化降解，从而形成香气；同时影响茶多酚、氨基酸、可溶性糖、咖啡碱含量的变化，为茶叶品质的提高奠定了物质基础［30-32］。

研究认为，经人工光照处理的萎凋叶的β-葡萄糖苷酶活性在3h最高，蛋白酶和多酚氧化酶活性均呈现增加后降低的趋势；蛋白酶在人工光照萎凋处理1h时最大，达4.93U/g（FW），此时室内自然萎凋叶为4.33U/g（FW）；多酚氧化酶活性在4h时达最大值7.94U/g（FW），此时室内自然萎凋叶为5.05 U/g（FW）［26］。随后，项丽慧等［33］采用LED黄光萎凋茶叶鲜叶，β-葡萄糖苷酶基因表达量明显提高，且在6h时达到最高，显著高于室内萎凋的鲜叶，β-樱草糖苷酶基因在全过程呈上调表达。这说明黄光萎凋促使萎凋叶香气相关酶基因上调表达，在萎凋后期调控β-葡萄糖苷酶活性提高，最终使得茶叶花香显，品质提升。光质萎凋不仅影响香气代谢相关酶的活性，也会引起儿茶素相关转化酶基因差异表达。罗丽采用荧光定量PCR测定儿茶素转化酶基因表达量的变化，发现F3’H、DFR、F3’5’H等基因表达量变化与儿茶素HPLC测定结果吻合，说明光质可以促进儿茶素转化酶的表达［22］。

4 萎凋技术的发展

光照可诱导提高鲜叶中水解酶的活性，促进糖类、蛋白质类及糖苷类等大分子物质发生酶促氧化降解，从而形成良好的滋味和向其品质［34］。人们对光照萎凋技术进行了一系列的研究，从之前的日光萎凋发展到人工光照萎凋，包括可见光光照萎凋、红外线萎凋、紫外线萎凋等，并对萎凋机械进行改进，以制出品质优异的干茶。

4.1 日光萎凋

日光萎凋是使茶鲜叶直接接受日光热能，带动“光效应”与“热效应”，鲜叶内含物质发生转变。由于日光照射，周围气温较高，湿度低，空气流通，鲜叶水分容易散失，萎凋速度快；同时设备简单，不耗煤、电，费用省，成本低。但由于受天气条件制约，雨天没法使用，盛夏季节的晴天，气候条件不易控制，往往会使萎凋不匀，质量难以保证［35-37］。

4.2 单色光源萎凋

相对于日光萎凋，人工可见光光源萎凋的光照强度和光照波长范围较为稳定，萎凋前后的鲜叶质量较均一，且成茶品质较好。光辐射只有在其发射的波长与鲜叶的吸收波长相匹配时，才能被鲜叶最大的吸收。

有研究表明，在阴天或雨天可采用混合光替代自然日光进行萎凋，有利于氨基酸的积累，降低茶多酚和儿茶素含量，提高茶汤鲜爽度，降低苦涩味［13］。随后有研究者采用不同光质萎凋，综合萎凋叶生化成分测定结果，发现蓝光与红光萎凋有利于提高成茶鲜爽度，降低茶汤苦涩味；红光光源功率为300w，辐照时间为30min，辐照距离为0.3m时，茶叶品质较佳［10］。经红光和蓝光处理的萎凋叶感官审评得分高于无光处理，且红光组香气因子得分高，综合品质较优［17］。

4.3 可控光源萎凋

红外线具有热效应，引起叶内分子共振，转化为热能，使叶温升高，酶活性提高，促使多酚类化合物氧化和芳香物质形成，三大物质降解。紫外线具有光化学效应，使水浸出物、氨基酸含量提高，萎凋叶中丰富的水溶性物质和氨基酸为后续工序中进一步转化降解，形成滋味和香气物质［12］。

吴秋儿等［9］采用紫外灯萎凋、红外灯萎凋、传统日光萎凋，对采摘后的鲜叶进行光照处理，结果表明紫外光、红外光萎凋处理的样品优于日光萎凋。金心怡等［38］以传统日光萎凋为对照，对远红外萎凋工艺进行对比试验，远红外萎凋叶温升高和水分蒸发较快，促进酶活性、水浸出物含量、茶多酚转化量、氨基酸含量均有增加，品质较优。

4.4 萎凋机械的发展

萎凋是形成白茶特有品质的关键工序，白茶特有的干茶色泽、叶态及香气，主要是在萎凋过程中形成的。黄礼灼等发明了一种白茶加温萎凋机械，用筛子将萎凋温室分层，这种萎凋机械的优点在于可以控制萎凋室的温度和湿度［39］。目前，远红外线碳纤维板（茶叶专用板）正处于推广应用阶段，利用远红外线碳纤维板为萎凋室提供热源，这种方式最大的优点就是能使萎凋室温湿度保持均匀一致［40］。

萎凋是一种茶叶失水过程，因此，萎凋室的湿度控制就变得十分重要。江锦其［41］发明了一种茶叶萎凋机，包括透气的输送带、摊料装置、抽湿装置和换气装置，对输送带上的茶叶依次进行处理，快速蒸发茶叶水分，加热均匀。为了能够实时监测萎凋叶情况，赵章风等［42］在萎凋腔室顶部设置光谱探测器，研制了一种能够在线监测和反馈调节的茶叶萎凋机械。

红茶在萎凋过程中会产生高温高湿气体，徐国华等［43］为了循环利用这种高温高湿气体，发明了一种自动连续红茶萎凋机，这种萎凋机提高了机械处理高温高湿气体的效率，使得红茶萎凋工序可以在萎凋箱里连续自动进行，有利于保持红茶的品质均匀稳定。余志、倪德江等［44］在此基础上，将光质萎凋法与萎凋机械结合，研制出了一种红茶光照萎凋机，采用黄光、橙光或红光单色光照射萎凋至少6h，萎凋温度控制在25-35℃，使其叶片含水量在58-62%，得到的萎凋叶经揉捻、发酵、干燥后，香气高浓持久，滋味甜醇鲜爽。

5 小结

从目前国内外的文献来看，目前针对不同光质萎凋技术的研究多集中在不同波长、不同光照强度对萎凋叶生化成分的影响，对实际生产具有指导作用，但在萎凋叶的物理特性（如含水率、弹性、塑性等）与萎凋技术相关性的研究方面较浅显。在实际生产中，光照强度的控制比较容易，但在控制萎凋程度方面，因机械性能弱、设备功能差、缺乏连续化生产线，仍需依靠制茶人员的经验。随着人们对制茶工艺的了解逐渐加深，将萎凋叶的物理特性、化学特性、呼吸特性等融入萎凋工序中，并以此作为萎凋程度的判定依据是以后萎凋工艺优化方面的必经之路，对控制萎凋工序的机械发明创造方面还有待深入。

（略）