院士团队说2024年茶叶加工理论与技术研究进展(一)
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一头大象-普洱茶

院士团队说2024年茶叶加工理论与技术研究进展(一)

2024年中国经济社会发展“成绩单”中,科技创新的分项尤为亮眼,无论是整体实力,还是结构性指标都稳步提升,“科技范儿”越来越足,“创新味儿”越来越浓。

世界知识产权组织发布的《2024年全球创新指数报告》显示,中国在全球的创新力排名跃升至第11位,是10年来创新力上升最快的经济体之一。2024年,国内发明专利有效量达475.6万件,成为世界上首个突破400万件的国家。一串串鲜活的数据,反映出我国正向着科技强国的目标稳步迈进。

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图源:2024全球创新指数报告

在这股科技创新浪潮中,茶叶作为乡村振兴的重要抓手和农业现代化的生动缩影,正经历着深刻的产业变革。

2024年,茶叶加工技术领域的科研人员在传统工艺的基础上持续探索创新,以满足消费者日益多元且严苛的需求,应对全球茶叶市场的激烈竞争。

院士团队说2024年茶叶加工理论与技术研究进展(一)

本期综述2024年我国绿茶、红茶、白茶的加工理论与技术的最新研究进展,为茶叶加工技术的后续研究提供有益参考。

下期将综述2024年我国黑茶、青茶、黄茶和花茶的加工理论与技术的最新研究进展,分析当前我国茶叶加工技术发展面临的挑战,并结合时代发展趋势预测茶叶加工技术的未来发展方向,敬请期待~

01绿茶加工理论与技术研究进展

2024年我国绿茶加工技术的发展主要体现在工艺提升与设备创新等方面。

//绿茶加工关键技术参数进一步明确

(1)摊放

摊放是绿茶加工的重要工序之一,摊放过程中的鲜叶含水量、摊放厚度、摊放环境、摊放时间等是影响鲜叶内含成分含量和摊放速率的关键因素。

在17~21℃的摊放温度下,摊放6h的鲜叶所制蒸青绿茶品质较好。

都匀毛尖和湄潭翠芽在21~25℃的摊放温度下,较适摊放时间为4h。

在25℃的环境温度下将鲜叶摊放至含水量为62%时制成的蒸青绿茶品质较优。

将夏暑茶鲜叶在28℃左右的环境温度下摊放1.5h左右,含水量降低15%,所制绿茶品质较优。

在摊放过程中引入黄光、LED光源等有利于提高鲜叶摊放质量。

以上研究结果说明,摊放环境温度的适度升高在一定程度上提高了鲜叶摊放效率,且各技术因子对茶叶品质的影响是相互协同的,根据茶鲜叶质量和产品需求调整摊放技术有利于塑造绿茶风味特征。

(2)杀青、揉捻、干燥

高温蒸汽杀青用时短、对细胞的破坏较少,加工的绿茶色泽翠绿、香气清新、滋味甜醇。

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蒸汽杀青

《中国茶叶》编辑部摄

复揉、变频揉捻等揉捻方式的进一步优化有利于绿茶香气和滋味品质的提升。

干燥技术影响绿茶品质,低温干燥有利于绿茶中芳樟醇、香叶醇、β-离子酮等花香标志化合物和茶多酚、儿茶素等滋味成分的保持,进而对绿茶品质的提升具有重要意义;而真空冷冻微波干燥技术由于具有更低的温度优势在绿茶保色、保香方面发挥着积极作用。

//绿茶保鲜技术研究与创新

绿茶耐贮性差,随着贮藏时间的延长,绿茶整体风味质量下降。因此,绿茶贮藏保鲜保质一直是行业亟需解决的热点问题。

聚谷氨酸绿茶保鲜技术奠定了生物保鲜剂在茶叶保鲜中的应用基础。

高阻氧高阻湿的茶叶专用复合保鲜袋的研制和常温协同脱氧控湿保鲜技术的集成为绿茶贮藏保鲜保质技术的开发提供了新路径。

//特征风味绿茶定向加工技术多元化发展

花香型绿茶因其迷人的“花香”备受青睐,除特殊茶树品种外,低温摊放、低温烘焙、引入做青技术、优化杀青条件等措施均能在一定程度上促进绿茶“花香”香气的呈现。

高香型绿茶加工方式实现新突破。膨化处理技术通过美拉德反应产物(如吡嗪、吡咯、呋喃及其衍生物)含量的增加,提高了绿茶足火香的呈现,为定向生产高香型、足火香型绿茶提供了新的加工方式。

特定造型绿茶加工技术进一步优化。做形工序在塑造和提高颗粒形绿茶品质方面发挥关键作用,适度炒制做形有利于绿茶外形圆紧、色泽绿润特征的形成;直条形绿茶的加工技术进一步优化,工艺参数为摊青8h、干燥温度65℃、干燥3h;扁形绿茶190℃杀青5~9min后以150℃烘焙30min,其抗氧化活性更强。

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夏秋绿茶提质技术进一步发展。引入乌龙茶晒青技术加工夏秋绿茶能够在一定程度上改善其茶汤涩味。

利用恒温远红外提香技术可以改善夏秋绿茶香气和滋味品质的缺陷。

探索超临界二氧化碳萃取技术选择性分离夏秋茶中苦涩味物质,可提升夏秋绿茶品质。

另外,绿茶的用量和冲泡时间对茶汤中化合物的数量有显著影响,结合茶包浸泡和再赋香技术可以进一步提高夏季茶原料的利用和中低等级绿茶的感官品质。

最近的研究发现,茶汤中添加纤维素酶-单宁酶,可能通过产生呈甜味、甜香的物质来改善夏季绿茶茶汤苦涩味,为夏秋茶品质提升提供新思路。

此外,手工绿茶虽然生产效率较低,但富含抗氧化剂和酚类物质,也被越来越多的科研工作者关注,提倡茶叶生产商根据实际情况生产部分手工绿茶,为该地区的经济作出贡献。

//绿茶品质形成机理进一步解析

随着转录组学和代谢组学技术的发展,绿茶品质形成机理被进一步解析。

转录组学分析结果表明,茶树中与激素信号传导和类黄酮生物合成相关的途径可能在茶叶摊放过程中起关键作用,且摊放和摇青工艺增强了茶叶中(Z)-3-己烯醇相关基因(CsCXE3和CsCXE6)的表达,从而提高了己烯醇化合物的含量,影响绿茶“清香”香气的呈现。

杀青过程不饱和脂肪酸、亚油酸、苯丙素和类黄酮代谢途径是影响绿茶香气、滋味和色泽形成的关键途径。

绿茶“嫩香”品质的表达与苯丙氨酸氨化酶、过氧化物酶、莽草酸-O-羟基肉桂酰转移酶等大多数参与VPBs途径的酶相关,而脂质的降解和糖苷的水解则是“鲜香”绿茶香气形成的主要途径,通过影响绿茶中芳樟醇、戊醛、1-辛烯-3-醇等关键香气成分的表达进而影响绿茶“鲜香”香气的综合呈现。

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//绿茶加工装备持续创新

鲜叶采摘是绿茶加工的第一步,基于分割算法和颜色特征,构建了优质绿茶嫩叶鉴定及机械感知方法,为开发智能嫩叶拔叶机器人奠定了基础。

萎凋装置在绿茶摊放过程中的应用能够有效提高鲜叶内含物质的转化效率。

新型隧道式高效杀青机采用蒸汽杀青技术,提高杀青速率,最大程度地保留茶叶中的营养成分和原有风味。

自动送料杀青生产线则进一步简化了加工步骤。

新型揉捻机能根据加工需要对茶叶进行不同程度的揉捻加工,并且可以在加工的同时对茶叶进行有效的除杂,节约了劳动时间。

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揉捻设备

《中国茶叶》编辑部摄

多功能绿茶揉捻工艺智能优化系统的研发,实现了对绿茶揉捻盘类型的智慧推荐与揉捻工艺方案的智能制定,为茶企实现数字化转型提供了新方向。

多功能干燥设备的创新为绿茶智能控温控湿,增香保鲜提供支持。

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多功能烘干机

《中国茶叶》编辑部摄

创新绿茶原料筛分设备,以便对加工中的绿茶进行分级、除杂。

绿茶加工生产线向连续化、自动化发展。

运用数字孪生技术,设计并构建了绿茶加工产线数字孪生系统,实现了生产线设备运动仿真和绿茶加工过程仿真。

基于可编程逻辑控制器控制技术研制的大型连续绿茶加工自动化生产线,实现对茶叶初制、精制过程的温湿度等参数的精确控制。

杭州市富阳区扁形绿茶全自动机制流水线、桐城小花茶数字化生产线、十八洞黄金茶绿茶数字化柔性生产线的研发与应用,进一步推动绿茶加工从经验导向向数据驱动转变,为数字化环境下的茶机技术集成、工艺持续优化提供新思路。

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02红茶加工理论与技术研究进展

//鲜叶质量影响红茶品质

金黄色氧化型腺毛对红茶茶汤亮度和色调有显著贡献,通过调节茶树表皮毛的比例或筛选表皮毛丰富或缺乏的品种可以有效调节红茶的汤色。

收获季节也对红茶品质有较大影响,相较于夏季鲜叶,春季鲜叶中有较丰富的香气前体物质、鲜味物质和呈色物质,赋予春季红茶更优的品质。

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相比于幼龄茶树,老龄茶树鲜叶制成的红茶滋味更丰富,且具有更强的花香和甜香。

//红茶加工工艺改进与融合

萎凋方式影响红茶品质,45℃热风萎凋工艺制作的红茶综合感官品质更好。

基于谱图特征融合的萎凋含水率检测方法为红茶萎凋环节的精准控制提供了更为智能科学的思路。

揉捻时间80~100min有利于红茶特征香气成分的积累。

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红茶揉捻

《中国茶叶》编辑部摄

大叶红茶最佳发酵时间为5h,而工夫红茶为4h;发酵过程中加入复揉处理能降低涩味,提高汤色的红亮度;变温发酵则能使红茶香气物质种类和含量更丰富。

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传统红茶发酵间

《中国茶叶》编辑部摄

干燥工序能增强红茶的花香、果香和甜香成分,100~110℃的干燥温度有助于生产风味更理想、抗氧化和降血糖能力更高的红茶。

//红茶品质特征研究及定向加工技术进一步发展

研究者对不同类型的红茶风味形成机制开展了深入研究,明确了江华苦茶树种所制红茶的关键香气成分,揭示了祁门工夫红茶的呈色物质,探究了正山小种松烟香形成的物质基础。

为进一步丰富红茶风味类型,红茶定向加工技术被重点关注。

揉捻与厌氧处理多次交替技术能够有效提升γ-氨基丁酸红茶品质。

加工花香型红茶的最优加工工艺为萎凋时间12h、发酵时间2h、足火温度80℃。

摇青工艺的引入则加速了红茶的酶促氧化、酶促降解和谷氨酸的脱羧等化学反应,使红茶的花香成分增加、汤色亮度提高、滋味更加醇厚。

微生物会显著影响红茶成分变化,并通过茶叶加工过程中的代谢过程和酶分泌促进红茶品质的形成。对具有单个Eurotiumcristatum菌株的散叶红茶进行了固态发酵,得到口感醇厚、菌花香浓郁的红茶。

//红茶质量监测、评价和监管技术提升

随着高光谱成像技术、质谱技术、电子鼻技术的发展,红茶发酵程度通过在线测量挥发性成分实现有效判别,并进一步结合计算机学习技术构建了有效预测红茶发酵质量的评价模型,为红茶加工智能化发展提供了理论数据。

基于计算机视觉结合图像处理和深度学习的新方法有利于准确、高效地评价红茶外观品质。

采用气相色谱、电子鼻、电子舌和电子眼相结合的方法可以对工夫红茶的香气、滋味、汤色等综合品质进行评价。

通过集成计算机视觉和近红外光谱技术对红茶的外观和滋味进行了有效的判别。

红茶质量安全影响红茶消费。着色剂掺假是红茶安全控制中普遍存在的问题,表面增强拉曼光谱技术、离子迁移谱技术与机器学习技术、紫外-可见光吸收光谱技术等的应用使红茶合成着色剂的检测更快速、精准、高效;同时借助紫外-可见光谱法、非靶向代谢组学技术、比色传感器阵列等技术与机器学习算法结合构建的溯源模型可以有效追溯红茶产地来源,为保障消费者权益及完善市场监管提供了有力的技术支撑。

//红茶加工设备不断创新

随着科学技术的不断发展,越来越多的智能化监测和控制仪器被开发并逐渐投入到红茶的高质量和标准化生产加工中。

一种可以同时处理不同类型或批次的茶叶萎凋槽可以进行大规模的红茶生产。

一种红茶加工用高效揉捻装置可以使每批茶叶揉捻时的力度基本一致。

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一种红茶加工用高效揉捻装置

(图源:白河益农服务)

连续发酵机的最佳发酵条件为温度25℃,发酵叶厚度为11.937cm,发酵时间为65.629min时,机器发酵红茶品质较稳定。发酵机翻转装置、发酵盒等设备能使发酵更均匀,提升发酵效果。

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中国农业科学院茶叶研究所工夫红茶可视化连续富氧发酵技术及设备

新型烘干装置可以在茶叶烘干时被转动的翻料板翻炒,提高烘干的均匀性。

此外,还有均匀摊凉装置、杀菌设备、切茶筛分装置等新设备均用于红茶的生产加工中。

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03白茶加工理论与技术研究进展

//白茶加工关键技术参数进一步明确

萎凋是白茶品质形成的关键环节,日光萎凋有助于花香的形成,萎凋罐萎凋则增强了白茶清香。

白茶常见的萎凋方式还有室内自然萎凋,加温萎凋和复式萎凋,有研究表明自然萎凋的最佳时间为60h,加温萎凋最佳时间为36h,复式萎凋最佳时间为60~70h。

采用黄光处理能使白茶品质明显提高,进一步研究表明黄光强度为5000lx时白茶品质最佳。

堆积是萎凋工艺的延续与补充,最新研究表明堆积厚度为15cm时白茶综合风味品质最佳。

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干燥是白茶加工的最后一步,60℃的干燥温度可以适当降低黄酮糖苷的含量,减轻茶汤中的苦涩味。

不同成型技术赋予白茶独特的外观,还可以改善其风味。

//白茶定向加工技术多样化发展

茶类加工工艺的融合使白茶风味更多样化。

在萎凋阶段适时轻度揉捻对白茶品质有一定提升。

陈年白茶经发花处理后不仅能恢复白茶鲜味,还可以增加其陈年风味。

经冠突散囊菌发酵的白茶苦涩味物质含量减少,形成类似陈年白茶的陈香、枣香和甜香。

高温灭菌炉下125℃处理30min能高效增强白茶中的新型功能成分EPSFs,为白茶的深加工和品质提升提供了新的技术路径。

//白茶陈化与品质评价技术提升

结合可见光-近红外高光谱成像技术,将外形、滋味和香气数据整合到一个模型中,实现了对白茶年份的无损鉴定。

建立了一种基于比色指示剂置换分析(IDA)传感器的新方法,能够对白茶进行产地和类型的准确区分,为白茶的产地溯源,以及品种分类工作提供了强有力的技术支撑。

代谢组学技术被有效地用于茶叶精确分级,为白茶的分级和质量控制提供了科学依据。

//白茶加工装备持续更新

传统的白茶加工环境温湿度难以控制,茶叶品质稳定性低,通过引入净化设备和精确控制仪器构建清洁化复式萎凋技术可以大幅提高白茶加工环境洁净度,并实现精确控制温湿度,提高白茶生产效率。

红光萎凋装置和萎凋槽的应用,为白茶萎凋技术的升级进一步奠定了基础。在此基础上,研制了一套全自动白茶加工流水线设备,实现了白茶的自动化萎凋,同时能够调节萎凋温度及湿度,更加省时省力,进一步提高了白茶的加工效率。

本文节选自《中国茶叶》2025年第1期,P1-20,《2024年茶叶加工理论与技术研究进展》,作者:陈圆,安会敏,陈宏宇,许皓,应佳淇,江游仓,薛亚杰,赵亮亮,朱光美,郑雪雪,王志霞,黄建安*,刘仲华*。图片来源于网络。

来源:中国茶叶 陈圆,安会敏等 ,信息贵在分享,如涉及版权问题请联系删除