食品辐照是利用电离辐射源为60Co或137Cs放射性核素产生的γ射线、电子加速器产生的能量不高于5 MeV的X射线、电子加速器产生的能量不高于10 MeV的电子束，对目标对象进行辐照处理，以实现在食品中产生的辐射化学与辐射微生物学效应而达到抑制发芽、延迟或促进成熟、杀虫、杀菌和防腐等目的的过程。在现代食品工业中，辐照技术作为一种非热加工技术，应用范围越来越广泛，食品辐照的市场价值也愈发显现。
中国发现和利用茶叶的历史悠久。在古代，制茶方式是简单晾晒或蒸制后晒干，而后才发展出炒制、蒸烘结合、烘炒结合等多种制茶技术。目前使用的茶叶加工技术多为热加工技术，以实现杀青过程散发青气、破坏酶的活性，干燥过程挥发水分、高温提香等目的。但是，食品辐照等非热加工技术在实际茶叶生产加工过程中并没有广泛应用。有研究表明，茶树育种中可以利用辐照技术选育新品种，改良茶树品种特性，也可以在贮藏、保鲜上改善茶叶的某些品质特征或延长成品茶保鲜时间。此外，在茶叶贮藏过程中还可以利用辐照杀灭微生物、降低农药残留等。
文章对近年来辐照技术在茶树育种、茶叶加工贮藏等方面的相关研究进行梳理，为茶叶生产加工技术多元化发展提出建议和展望。
01
辐照技术在茶树育种中的应用
茶树是多年生异花传粉的植物，遗传组成复杂。利用60Co-γ射线对茶树进行诱变育种，即把60Co-γ射线作为诱变剂，使茶树的基因结构发生改变，引起植株性状变化，然后通过比较、筛选可以获得具有目标性状特征的新植株。
茶树辐照育种始于20世纪60年代初日本和中国的部分高等农业院校。研究初期发现，利用60Co-γ射线进行茶树育种的适宜照射剂量是休眠茶籽2~6 Kr、实生苗4~6 Kr、扦插苗0.5~1 Kr。20世纪70年代之后，国内外的研究陆续实现茶树的辐照育种实验，如利用60Co-γ射线培育出适制红碎茶的“辐丰20号”和“辐高136号”，苏联与日本用辐照育种选育了多倍体茶树品种，中国、苏联、日本也有辐照育成不育茶树品种。
杨跃华等通过60Co-γ射线人工诱导茶树和茶苗发生突变，并统计其各项生物学效应，实验发现我国南方乔木型大叶种茶树的辐照敏感度大于一般地区的灌木型中、小叶种，而插穗的辐照敏感度则大于种子的辐照敏感度。在茶树各器官的研究中发现，大部分经辐照后的茶树根部伸长、叶部扩大、茎干增粗增高。茶树经辐照后，体内自由基浓度的累积，引发自由基的产生与清除机制的失调，使细胞膜脂质过氧化作用增强，最终导致细胞膜的损伤。此后的研究中，杨跃华等成功利用60Co-γ射线育成国家茶树品种“中茶108”。该品种较对照品种提前两天萌芽，茶树的高幅度、分枝级数和常规品质成分也有显著差异。
杨跃华等在茶树氮离子束诱变育种的研究中发现，经辐照处理后的M1代茶树叶片中的酯酶同工酶数量发生了改变。这一发现对于物理诱变茶树育种提供了一定的研究思路。物理诱变能够改变茶树叶片中的酯酶同工酶的数量，说明辐照处理可以影响茶叶中的酶的结构和组成变化、基因的表达。
除茶树以外的其他山茶属植物中，也有利用辐照技术进行育种的研究，证实辐照处理可以影响山茶属植物的某些生理特征。查钱慧在研究60Co辐照对越南油茶(Camellia vietnamensis)生长影响的过程中发现，越南油茶种子经60Co-γ单因素低剂量辐照处理后，对发芽率影响较小，但是种子的出苗率、苗高、地径生长情况、叶片生长等会受到抑制。同时研究还发现，60Co-γ单因素低剂量辐照处理也会影响越南油茶叶片中的叶绿素含量、可溶性蛋白含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)的活性。
辐照育种对茶树基因的诱变具有不可控性和难以预测性，对选育具备某个特定性状的新植株有一定困难。随着茶树育种、栽培技术的发展，越来越多新的育种技术被引入。特别是分子育种的出现，可以就茶树某一种或多种特定性状针对性地选育新品种，使以往难以实现的品种选育有了重大的突破，实现茶叶新品种开发的技术升级。但是，茶树分子育种也有一定的难度，必须要先了解茶树基因的功能，才能实现进一步研究。而要搞清楚茶树基因的功能绝非易事，需要很长时间才能逐步实现。因此，当前辐照育种技术仍然有其特殊作用。
随着航天科技的发展，太空育种也是培育茶树新品种的一种方法。利用太空中特有的环境，通过飞船将茶树种子运送到外层空间，经外层空间射线的辐射后产生变异，运回地球后结合分子生物学、杂交等多种技术选育出新的茶树品种。太空育种过程中，茶树种子受到太空环境的影响，染色体断裂的频率会大大增加，非重建性愈合概率提高，进而形成更强的诱导突变能力，使种子有更大机率发生遗传变异。相较于普通的辐照育种研究，太空育种时种子所接受的辐照剂量会更小、更安全，但成本也更高。
02
辐照技术在茶叶加工中的应用
茶叶的加工需要经过很多步骤。以红茶加工为例，加工过程大致分为鲜叶萎凋、揉捻(或揉切)、发酵、干燥等工序。在传统红茶加工中，通过调节温度和热风促进茶树鲜叶的萎凋，控制温湿度和含氧量来实现发酵，干燥过程则需要利用热加工来实现。茶叶中的酶是一种生物催化剂，在茶叶加工时发挥催化、氧化、水解等一系列作用。目前，制茶过程中与化学变化有关的酶主要为氧化还原酶类和水解酶类，其中多酚氧化酶(PPO)、POD、淀粉酶和糖苷酶等是酶促反应的重要参与者，关系六大茶类的产品质量特征。
60Co辐照在茶叶加工领域的研究，见于黑茶陈化处理中。周树红研究表明，利用60Co辐照对普洱茶进行陈化处理，会增加普洱茶中的氨基酸、可溶性糖、茶多酚总量和多酚氧化产物，而咖啡碱、酯型儿茶素则有所下降。经辐照的茶叶存放45天后，能在一定程度上增加普洱茶的内含物，香气则与自然陈化的品质较为类似，以陈香型为主。相同茶叶存放135天后，以3.5 kGy辐照处理的品质最佳。吴菁箐、何英姿等研究中证实，经过充氧辐照工艺处理的六堡茶，茶汤中水浸出物、可溶性糖、氨基酸、茶多糖、茶红素的含量得到提高，而茶黄素、茶多酚、粗纤维、水分的含量则有所降低。辐照剂量在12 kGy、充氧量为100%处理的六堡茶品质改善明显。
60Co-γ射线对采后鲜叶中酶活性影响的研究暂无发现。根据其他领域的研究发现(如表1所示)，60Co照射食物的确可以影响生物体的内源酶活性，并影响食物的贮存和保鲜效果。0.5 kGy的低剂量辐照α-淀粉酶和葡萄糖苷酶酶液，有利于二者活性的提高。而从其他处理方式来看，超声波、紫外线或特定光源等对食物进行处理后，也能刺激或抑制某些酶的活性。不同的超声功率和频率可以改变过氧化氢酶(CAT)、PPO、脂肪酶、淀粉酶等活力，也对酶促反应有不同的影响，适当的超声功率可以加速酶催化反应速率。经一定程度的紫外照射后，金银花体内的CAT活性出现变动，SOD活性会有所增加。黄瓜子叶经紫外线处理后，其抗氧化酶活性也发生变化。刘振等研究则证明，紫外光辐照后，芥蓝体内的脱镁叶绿素酶(PPH)活性会受影响，并呈下降趋势。使用不同波长(2.4~6.0 μm)红外线照射处理碧螺春鲜叶时，随着处理时间及温度的增加，酶活逐渐降低。
综上，辐照技术处理、超声波处理、紫外线照射等方式可以改变食物的内源酶活性。因此，若用60Co辐照处理茶树采后鲜叶，理论上可以改变茶树采后鲜叶内源酶的活性，如PPO、POD、PPH、糖苷酶等，而这些酶的活性变化必将影响茶叶加工过程中化学变化的速度和程度，最终影响茶叶品质。
03
辐照技术在成品茶质量安全控制方面的应用
茶叶在贮藏、保鲜过程中，易受到环境的影响而使茶叶的水分含量、色素物质、香气物质、滋味物质等发生改变，通常表现为茶叶色泽变暗、香气降低、滋味变差或产生异味等，甚至还可能受到微生物、细菌的污染。常见茶叶贮藏保鲜的方法有低温保鲜贮存、真空保鲜贮存、抽氧或充氮保鲜贮藏、化学保鲜贮藏、微生物保鲜贮藏等。
辐照技术可以应用于茶叶产品的贮藏和保鲜中。如表2所示，茶叶辐照杀菌工艺的农业行业标准(NY/T 1206—2006)中规定，红茶、黄茶、黑茶、青茶和白茶辐照杀菌的有效剂量为4~9 kGy，绿茶辐照保鲜的有效剂量为3~5 kGy，花茶、速溶茶和保健茶辐照杀菌的最低有效剂量为4 kGy，最高耐受剂量为8 kGy。
在茶叶辐照杀菌领域，适当剂量处理的茶叶能够降低茶叶贮藏过程中的微生物含量。绿茶经4~6 kGy辐照处理可以将细菌和霉菌控制在一定范围内，且对茶叶感官指标无明显影响。彭玲等研究发现经4.11~5.93 kGy剂量辐照后，能有效降低安化红茶中微生物的污染程度，使卫生质量达到商检标准，且对茶叶品质无明显影响。研究还发现，经3.6~5 kGy剂量辐照能使普洱茶中微生物的含量降低，且不明显改变普洱茶的主要品质成分。胡蝶研究中，4 kGy辐照剂量处理杀灭了茯砖茶中97.76%的细菌和99.7%的霉菌，2 kGy剂量杀灭了湘尖茶中93.00%的细菌和84.38%霉菌，同时也可以控制千两茶中的细菌和霉菌。钱之江等研究发现，随辐照剂量的增加，杀菌效果越显著，辐照剂量对高档茶色泽变化的影响较显著。
THOMAS等研究发现，在贮存过程中，包装良好但未经处理的对照样品的质量下降，而辐照则可以去除微生物并适当延长红茶的保质期。MISHRA等在γ辐射对茶的微生物净化的研究中证实，γ辐射处理作为一种微生物去除方法在茶叶灭菌中是有效的。在FANARO等的研究中，不同的水活性状态下的红茶和绿茶，经过剂量为0~10 kGy的辐照处理后，可以降低茶叶中微生物的含量且不会显著降低茶叶的总酚含量和抗氧化活性。同时，研究还发现水活性越高，减少微生物污染所需的辐射剂量就越低。辐照处理有效降低茶叶贮存过程中的微生物污染程度，可以延长茶叶的贮存时间和提高茶叶的利用率，提高茶叶的经济效益。同时，降低茶叶的微生物污染程度，可以在一定程度上控制茶叶变质，减少霉变，提高茶叶的质量安全。
辐照技术可以在一定程度降低茶叶中的农药残留。红茶经30 kGy辐照能降解红茶中拟除虫菊酯类、氰戊菊酯、氯氰菊酯、甲氰菊酯的残留量，但感官指标略有降低。伍玲等研究表明，在10 kGy吸收剂量下辐照，菊酯类农药含量基本不变。50 kGy吸收剂量处理后，限量标准1.4~1.7倍的农药残留量可以降解至接近欧盟农残限量标准。李焱在研究中也发现，当间断时间达到20 min时，γ射线对茶叶中溴氰菊酯的降解率可以达到25%左右，间隔120 min时，降解率能达50%以上。同时，茶叶中含水量增加，也有利于溴氰菊酯的辐照降解。胡祎芳研究表明，在同一浓度下，甲氰菊酯和溴氰菊酯的降解率随辐照剂量的增大而增高，而同一辐照剂量下，二者的降解率随浓度的增加而降低。同时，不同农药的辐照降解率受茶叶中的水分含量影响，但经辐照处理后茶鲜叶中，甲氰菊酯和溴氰菊酯的平均降解率都不高。尽管目前的研究发现辐照处理的确可以降低茶叶中的农药残留，但从大量研究结果来看，辐照的剂量高于食品辐照的安全剂量范围(不超过10 kGy)。过高剂量的辐照处理是否会引起茶叶中某些物质发生变化，产生有害物质，研究中并未明确提及。
茶叶品质在销售之前保持在正常的范围内，是茶叶进行贸易的必要前提之一。辐照技术在食品中可以用来改善和提高食品的品质，如改变谷类某些特定物质的结构和特性、提升食品的香气等。利用辐照技术改善茶叶品质，可以提高对茶叶价值的利用，增加一定的经济效益。如表3，有研究表明，经过一定剂量的辐照处理，茶叶中的部分化学成分和感官品质会有所影响。同时，研究还发现同一茶叶中的不同组分耐受剂量不同，不同茶叶中的同一组分受影响的剂量程度也不同。
研究发现，辐照过程可以产生一定量的自由基，直接或间接地使茶叶中某些成分产生氧化反应，对茶叶的品质特征产生影响。陈亮等在辐照处理茯砖茶的过程中发现，4 kGy辐照处理的茯砖茶，90%以上的霉菌能被杀灭，同时，茯砖茶中香气和滋味较对照组更纯，随着辐照剂量的提高，茶汤颜色也会变深。ZHANG等在电子束辐照处理茯砖茶时，发现4 kGy或7 kGy辐照后，茯砖茶的综合感官质量均得到改善，但与老茶不同的是，辐照后茯砖茶中的咖啡碱和总黄酮类化合物含量下降。同时该研究发现，茶汤的色度与辐射剂量呈正相关，即辐照处理的茯砖茶和未处理的样品相比，颜色更深，从橙黄色变为橙红色。另有研究表明，γ射线辐照处理绿茶时，适当的剂量可以使绿茶产生新的挥发性物质，但过高的剂量反而又会使茶叶产生不愉悦的味道。
04
总结和展望
辐照技术在茶叶中的应用涉及茶树的育种，茶叶的加工和贮藏，但主要研究的是茶叶贮藏过程中杀菌、保鲜和品质改善。在茶树育种领域，辐照作为物理诱变育种的一种方式，为茶树育种做出贡献。而在加工领域，辐照可以改进黑茶的陈化工艺，缩短陈化时间或改善黑茶感官品质特征。同时，辐照还可以延长茶叶的贮存保鲜时长，并能抑制细菌、霉菌或真菌感染以及降解一定量的农药残留，提高茶叶品质。辐照技术能够改善茶叶的感官品质特征，使茶汤颜色加深、滋味更纯，甚至能够增加新的香气物质。部分研究中提到，经辐照后的茶叶，咖啡碱、总酚类物质等的含量下降，则是否可以利用辐照处理研发低咖啡碱或低多酚物质的饮品，使对咖啡碱敏感或者不喜欢茶叶苦涩味的人群也能更好地饮用茶饮品。
已有研究证实，低剂量的辐照能够改变POD、SOD、CAT、PPO等酶的活性，并能利用酶活性的变化改变食物的保鲜时长。在制茶过程中，PPO、POD、糖苷酶、淀粉酶等酶的活性关系到茶叶的色香味品质。因此，如何利用低剂量辐照处理增强或抑制茶鲜叶的内源酶活性，调节茶叶加工过程中的生物化学反应方向和程度，使茶叶品质符合市场需求，从而扩大茶叶的销售规模，提高销售价格，为茶产业带来更高的经济效益，还有待研究。对于上述过程涉及的辐照剂量和辐照时长，以及与之对应的辐照方法和检测技术，也值得进一步研究和应用。另一方面，利用辐照及其他非热加工技术，是否能够提高夏、秋茶的利用率，以实现茶农和茶叶企业经济收入的提高，也需要在研究中进行证明。
辐照技术的一大特点是被辐照样品的变化具有不确定性，用于食品加工领域需要谨慎对待，过高的剂量会诱发有害物质产生。辐照茶鲜叶的过程中，会产生大量自由基，这部分自由基可能会与茶叶中的化学物质发生反应，这一过程是否会生成新的物质，这些物质是否又会对人体产生危害，也需要进一步研究。
来源：中国茶叶加工
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红茶是目前世界上生产和贸易量最大的茶类，近年来随着对红茶保健功能研究的深入，红茶逐渐成为深受消费者欢迎的天然健康的无酒精饮料。作为世界上最早加工和饮用红茶的国家，我国的红茶在国际茶叶市场上具有重要影响力。条形红茶作为我国红茶市场上的主流，其在加工过程中由鲜叶经萎凋、揉捻、发酵、干燥四个基本工序逐步形成“红汤红叶”的品质特征。文章主要综述了条形红茶加工过程中，萎凋和发酵两个重要工序技术的研究进展，以期为提高红茶加工品质提供参考依据。
一、萎凋工序与红茶品质
萎凋作为红茶加工中的第一道工序，是红茶品质形成的基础工序。萎凋是在一定的温、湿度条件下，将采下的鲜叶进行薄摊，适当散失水分以降低鲜叶张力的工艺处理过程。鲜叶经过萎凋，含水率下降，叶质变软，叶色变暗，青草气逐渐减弱，清香和花香味开始显现。适度萎凋以萎凋叶含水率在60%左右为宜，遵循“嫩叶适度重萎凋，老叶适度轻萎凋”的原则。在加工过程中，不同的萎凋方式（如自然萎凋、萎凋槽萎凋、日光萎凋等）和萎凋环境（如温度、湿度等）均会对红茶品质产生较大影响。
1、萎凋工序原理
萎凋过程中，鲜叶因失水而柔软，便于揉捻和成型。另外伴随着水分的散失，细胞液相对浓度提高，细胞膜透性随之增强，各种水解酶的活性提高，引起了内含物质的一系列变化，为茶叶香气和滋味的形成与发展奠定了物质基础。
在水解酶的作用下，鲜叶中一些高分子有机化合物转化为简单的水溶性物质，如淀粉和蔗糖分别在淀粉酶、蔗糖转化酶的作用下，被水解成可溶性糖；蛋白质在蛋白酶的作用下水解生成游离氨基酸；在果胶酶的作用下，不溶性的原果胶物质转化为具有粘稠性的水溶性果胶，并能进一步分解形成半乳糖、阿拉伯糖等物质。这些水溶性成分有助于提高茶汤的甜醇味和鲜爽度。水解酶也能促进香气物质的转化，如在糖苷水解酶（β-葡萄糖酶、β-樱草糖苷酶、半乳糖苷酶）的作用下，糖苷键合态香气物质水解产生单萜、倍半萜、降倍半萜等游离态香气组分。
与此同时，氨基酸和类脂物质（如类胡萝卜素等）开始降解，长链脂肪酸发生氧化裂解转化为醇、醛、酸，醇、醛进一步发生氧化和酯化形成芳香类物质，从而使鲜叶中低沸点的青味物质（如青叶醇等）大量挥发，高沸点的芳香物质（如苯甲醇、苯乙醇、芳樟醇、香叶醇、橙花叔醇等）含量增加，香气成分的总量（尤其是醇类、酯类、芳香族类）可增至鲜叶原料的10倍以上。
2、萎凋方式对红茶品质的影响
红茶加工过程中常见的萎凋方式有室内自然萎凋、萎凋槽萎凋、日光萎凋等。室内自然萎凋是在通风的萎凋室内，利用空气流通，通过控制温、湿度等条件来实现萎凋；日光萎凋是利用太阳光照射进行萎凋；萎凋槽萎凋也称为萎凋槽热风萎凋，是通过电热作用，让适度的热风通过鲜叶表面，加速水分蒸发的萎凋方式。不同萎凋方式的工艺条件如表1所示。日光萎凋能明显缩短萎凋时间，并有助于提高红茶的香气，但日光萎凋时间不宜太长，否则会导致鲜叶失水过快，影响红茶的滋味。
在实际生产过程中，为了提高红茶香气，多采用先日光萎凋后自然萎凋的“复式萎凋”方式。曹藩荣等指出人工光源（12000~13000LX）兼自然萎凋加工获得的成品茶感官品质最好。曹冰冰等采用室外日光萎凋0.5h（温度≤30℃），中间轻翻1次，再置室内自然萎凋1h，得到的红茶茶黄素含量高，香气比例协调。
此外，有研究表明冷冻萎凋也能缩短萎凋时间。所谓冷冻萎凋，即冷冻辅助萎凋，是将鲜叶或萎凋叶置于低温环境中冷冻处理（一般为-20℃环境条件下冷冻2h），然后再恢复自然萎凋（融冻）的处理过程。冷冻萎凋能够实现在短时间内增加叶细胞的膜透性，从而降低茶叶水浸出物和茶黄素等的消耗，使成茶汤色红亮、滋味醇厚爽口。黄建琴等发现冷冻萎凋能明显缩短工夫红茶的萎凋和发酵时间，增加茶黄素和茶红素含量，提高成茶的品质。张雁飞等研究指出冷冻萎凋制得的祁门红茶除可溶性糖略低外，其余成分含量均高于传统萎凋，但特征香气组分的含量低于传统萎凋，这与冷冻作用下香气形成关键酶（β-葡萄糖苷酶）的活性受抑制有关。
3、萎凋环境对红茶品质的影响
影响红茶品质的萎凋环境因素有温度、空气相对湿度、通风条件等。
高温会降低空气相对湿度，加速萎凋叶水分蒸发，提高萎凋叶失水速率，缩短萎凋时间；同时随着温度的升高，萎凋叶内的酶促反应速率加快，能够在短时间内实现鲜叶内含成分的转化，提高萎凋效率和质量。萎凋温度一般控制在25~35℃，温度过高，酶活性迅速增强从而缩短了活化时间，甚至可能造成酶失活，均不利于揉捻发酵过程中多酚类物质的酶促氧化。金心怡认为室内自然萎凋温度宜控制在20~24℃，刘德荣等指出室温以23℃为宜；陈成基认为萎凋槽槽温从高到低，温度控制在28~33℃，余成法建议热空气温度28~32℃。夏涛等研究指出，萎凋期间葡萄糖苷酶的活性逐渐增强，低温（26℃）时，酶活性上升较慢，约12h达到最大值，而高温（35℃）条件下，酶活性增加较快，约5h即达峰值。
萎凋环境的空气相对湿度是影响萎凋叶含水率变化最直接的因素，空气湿度相对较低时，萎凋叶表面的水分蒸发速率加快，从而间接影响萎凋叶内含成分的转化过程。仇方方等对比了55%、65%、75%、85%四个湿度条件对红茶品质的影响，结果表明65%的湿度条件下，红茶感官审评综合得分最高，湿度超过75%，红茶香气闷，缺乏甜香；滋味青涩，缺乏鲜醇，且萎凋湿度与茶多酚的含量变化呈正相关，与可溶性糖含量变化呈负相关，对氨基酸含量影响则不明显。王伟伟指出在70%的相对湿度下进行萎凋的工夫红茶，茶黄素含量最高，但在高湿条件下茶黄素和茶红素的形成量较少。
通风条件会改变萎凋环境的温、湿度，进而对萎凋叶产生影响。研究表明，萎凋风速的增大会加快鲜叶水分散发，特别是表层水分的散失，缩短萎凋时间。丁勇等、仇方方等均比较了不同风速对红茶品质的影响，结果显示，风速对红茶内含成分和香气的影响较小，但对红茶滋味的影响较大，风速超过4.89m/s，红茶滋味略涩，缺乏鲜醇。因此，在红茶萎凋过程中，不宜使用太高的风速。
此外，不同光质也会对萎凋叶的品质产生影响。已有研究表明，红光有助于多酚类物质的积累，蓝紫光能够促进氨基酸等物质的合成，黄光则有利于成茶香气的提升。项丽慧等发现黄光在萎凋前期能够促使CsBG1、CsBG2和CsBP上调表达，并在萎凋后期提高β-葡萄糖苷酶的催化活性，进而提升红茶的香气品质。也有研究指出，黄光萎凋的原理可能是叶绿体能够强烈吸收黄光，使光合作用增强，间接促进了茶叶内含物质的积累。黄藩等发现经蓝光处理的鲜叶氨基酸总量较红光和白光高，推测可能是由于蓝光照射提高了植物体内谷氨酸合成酶的活性，促进了氮循环，从而提高了氨基酸含量。周颖等指出，紫外光穿透力强，可以破坏叶肉细胞，促使细胞质内的各种酶与其底物充分接触，增强了物质转化能力，可有效调节红茶的各种品质成分。
二、发酵工序与红茶品质
发酵是红茶制作的关键工序，对红茶品质的形成起着极其重要的作用。萎凋叶经揉捻后，细胞破碎，在氧气的参与下，多酚类等物质与多酚氧化酶充分接触，并伴随其他一系列酶促反应。儿茶素的氧化聚合和缩合形成茶黄素（TFs）、茶红素（TRs）和茶褐素（TBs）等高聚物，同时引起芳香物质、糖类、蛋白质、氨基酸等品质成分发生剧烈变化，为形成红茶特有的色、香、味奠定了基础。
1、发酵工序原理
发酵是以多酚类化合物的酶促氧化为核心的化学反应过程。发酵期间，以儿茶素为主的多酚类物质，在多酚氧化酶的作用下被氧化成邻醌，随后聚合形成极不稳定的联苯酚醌类中间产物，进一步还原为双黄烷醇类，并氧化形成茶黄素；茶黄素进一步偶联氧化形成茶红素，而茶红素又可转化为茶褐素。邻苯二酚、联苯三酚以及没食子酸等物质也可氧化生成邻醌；邻醌通过配对聚合，也可生成茶黄素和没食子酸酯，反应途径如图1所示。茶黄素、茶红素、茶褐素在茶汤中分别呈现橙黄色、红色和暗褐色，是不同发酵阶段红茶外形和汤色的重要呈色物质。
发酵过程中，茶多酚、儿茶素总量随发酵时间的延长而逐渐减少。发酵初期，茶黄素的形成速度大于聚合转化速度，且茶黄素形成后便偶联氧化为茶红素，因此在发酵初期茶黄素和茶红素含量均逐渐上升。之后随着多酚等底物浓度的降低，酶活性下降，茶黄素的形成小于转化的速率，茶黄素和茶红素含量开始下降，发酵期间茶褐素含量逐步增加。
随着发酵时间的延长，氨基酸含量呈先增后降趋势。蛋白质在发酵前期部分水解为氨基酸，氨基酸积累大于消耗，含量增加；伴随发酵的深入，游离氨基酸在脱氨和脱羧作用下形成相应的醇、醛、酸等芳香物质，也会与邻醌或其它物质结合形成一些色素和芳香物质，该过程氨基酸积累小于转化消耗，含量减少。随着发酵的进行，β-葡萄糖苷酶活性降低，芳香物质中酸类、酯类、酚类等的含量逐渐减少，游离态醇类、醛类等含量逐渐上升，香气由青草气逐渐变为花果香。叶绿素在发酵过程中发生部分水解，胡萝卜素和叶黄素等色素也伴随一定程度的降解，使发酵叶呈现出青绿→黄绿→黄→黄红→红黄→红→紫红→暗红的颜色变化。
2、发酵温度
温度是影响红茶发酵的主要因素之一。温度的高低，对酶活性的强弱有直接影响，发酵温度过低，酶活性弱，多酚类物质和其它内含成分的转化慢，造成成茶内含物不丰富，茶汤淡薄、香低、色暗；发酵温度过高，多酚类物质的酶促氧化过于激烈，易形成较多暗褐色的茶褐素，并且高温也会加速酶蛋白与氧化的多酚类物质结合形成不溶性复合物，影响红茶品质。在实际生产中，发酵温度宜适当偏低，发酵程度遵循“适度偏轻，宁轻勿重”的原则，这将有助于红茶香气的提高和TFS和TRS的积累，减少茶褐素的生成，从而提高红茶的品质。
方世辉等、OBANDA等、ASIL等的研究表明，在一定的温度范围内，较低温度发酵有利于提高红茶中TFs的含量。宋晓东等比较了三种发酵温度（24℃、27℃、30℃）对宜红品质的影响，结果表明，24℃处理制得的宜红游离氨基酸的含量相对较高，茶黄素和茶红素比例适宜，茶褐素生成较少，花香浓郁，滋味鲜甜，品质最佳。余成法、郭桂义等指出，发酵气温以24~26℃为宜。陈以义等指出，发酵过程中采用先高温再通冷风散热形成低温的变温发酵方式，有利于TFS的形成和积累，提高红茶品质。曹冰冰等比较了22℃、27℃、32℃三种发酵叶温及变温发酵（先27℃发酵1.5h再降温至22℃）对红茶品质的影响，结果表明22℃的发酵叶温和变温发酵获得的成品茶，茶黄素含量更高，茶汤品质更好。
3、发酵湿度
影响发酵的湿度包括室内空气相对湿度和发酵叶含水率。发酵叶中的水分作为发酵过程中各种反应的底物和介质，将直接受到发酵湿度的影响。相对湿度过低，发酵叶表面水分蒸发太快，导致叶片失水干硬，影响发酵的进行；相对湿度过高，导致发酵叶的通气性能变差，同样会阻碍发酵的正常进行。
研究结果和生产实践表明，高湿环境有助于红茶发酵的进行，并以90%以上的相对湿度为宜，甚至要求在95%以上。生产中为了达到高湿的发酵条件，常采用喷水雾、加盖湿布等方式。
4、通氧状况
氧气作为多酚类酶促氧化反应的底物，对茶色素类物质的形成具有直接影响。红茶发酵过程中，如果供氧不足会导致PPO酶活性中心呈脱氧态形式，影响多酚类物质的正常氧化和TFs的正常形成，促使TRs生成。因此，红茶发酵必须在供氧充足的环境下才能顺利进行。
有研究表明，生产1kg红茶，平均耗氧量为4~5L，同时释放0.3L二氧化碳，因此，红茶发酵过程中需及时排除二氧化碳，保持发酵环境具有充足的氧气。较之自然发酵，通氧发酵能明显加快工夫红茶发酵过程中叶面色泽的红变，促进红茶特征香气的形成，缩短发酵时间，还能提高红茶汤色的红度和亮度。潘科等研究发现，在发酵前期，通氧发酵能较快地形成茶黄素和茶红素，且含量高于自然发酵；发酵后期继续通氧则会引起茶黄素和茶红素含量的下降，且降低速度大于自然发酵。冯林采用外接氧气瓶以5.32L/min速率供氧的方式，比较了通氧发酵与自然发酵对工夫红茶品质的影响，结果也证实在通氧发酵过程中，TFs和TRs呈先增后降趋势，TBs则缓慢增加，且三种茶色素的增加速率均大于传统自然发酵。
5、发酵时间
对发酵时间长短的掌握是保证红茶品质的重要条件。发酵时间不足，多酚类物质的酶促氧化不充分，TFS和TRS形成较少，成茶色泽欠乌润，香气不纯带青气，滋味青涩，汤色欠红亮，叶底花青；发酵时间过长，会导致多酚类物质过度氧化，茶褐素积累较多，干茶色泽灰枯，香气低下，滋味淡薄，汤色暗红。
蒲国涛等研究表明，夏、秋季揉捻叶在最适温湿度条件下，发酵时间以3.0h为最宜；李霖林等在发酵温度30℃，湿度80%~90%的条件下，选用奇兰品种制红茶，以发酵4.5h的成茶品质最优，刘玉芳等在温度25~28℃、湿度75%~85%的条件下，用春兰品种鲜叶加工红茶，以发酵时间在3~3.5h最为适宜。宋晓东等研究发现，发酵时间对氨基酸、儿茶素含量的影响差异不大，但对TFS和TBS含量的影响差异显著。在温度24℃、湿度95%的条件下发酵3.0h，制得的宜红感官评分最高，酯型儿茶素保留量适宜并与氨基酸、茶黄素、茶红素等水溶性物质相协调，茶汤品质最好。郭桂义等指出在22℃的发酵温度下，发酵100min的红茶TFs、TRs含量较高。由于发酵时间的长短与鲜叶的嫩匀度、揉捻方式、揉捻程度以及发酵的环境条件等因素都密切相关，因此要根据不同的茶叶品种和发酵条件，灵活掌握发酵时间，适时停止发酵。
三、总结与展望
在实际生产过程中，红茶萎凋和发酵工序中的诸多影响因素并不孤立存在，只有充分了解红茶的工艺原理，恰到好处地把握各工序的关键影响因子，才能生产出高品质的红茶。近年来随着“红茶热”的兴起，国内红茶的品质和制作工艺受到挑战，如何运用先进技术理念，创新和改善传统工艺，提高红茶的感官品质和生产效率，成为国内研究人员亟待解决的难题。目前研究者们在萎凋和发酵新技术领域取得了一定成效，主要集中在以下两个方面：
一是借鉴其他茶类的生产工艺改善红茶的品质，如将乌龙茶摇青工序与红茶萎凋相结合，生产出香气馥郁持久的红茶。摇青工序加大了萎凋叶细胞的机械损伤程度，增强细胞膜的渗透性，促使多酚类酶促氧化的进行，提高TFs的含量，同时有利于己烯酯类、倍半烯类、茉莉内酯等香气物质的合成。运用摇青工序，周颖等生产出了具有浓郁栀子花香的工夫红茶，陈凤月等加工出了高香型的坦洋工夫红茶。此类工艺创新的方式便于在生产实践中应用推广，且易获得消费者认可。
二是运用高新技术改良红茶加工生产条件，实现红茶生产高效率和高品质的完美结合，如萎凋过程中采用紫外照射技术、发酵过程中借助超高压和外源酶（如多酚氧化酶、单宁酶、多糖水解酶、蛋白酶）添加技术等。此类技术在红茶生产过程中表现出一定的优越性，对红茶机械化生产具有积极的指导意义，但这类技术多停留在试验研究阶段，且生产成本较高、操作难度较大，难以在实际生产中进行推广，还有待进一步探究。
此外，有研究指出，对具有风味弊病的初制红毛茶进行湿热后处理，可使原有的青草气消失，转变为甜香，汤色由橙红转变为红亮，苦涩味则转变为醇厚鲜爽的风格。湿热后处理即利用湿热作用，促使茶叶内含成分发生非酶性氧化和分解反应，形成独特的品质特征，是茶叶加工过程中仅次于酶促作用的主要推动力。贾玲燕等研究表明，初制红毛茶经后湿热处理可引起茶叶内含成分的非酶性氧化反应，使得内含成分含量及比例发生变化，从而改善香气，增加鲜爽度，形成红茶特有的鲜爽、浓醇和收敛性强的滋味风格。湿热作用在黑茶的渥堆发酵工序和黄茶的闷黄工序中体现得最为明显，而在红茶萎凋和发酵过程中也伴随着缓慢的湿热作用，如果能够结合红茶的工艺特点，将湿热处理合理运用到红茶的加工过程中，以弥补传统工艺难以达到的红茶特有的品质要求，特别是针对原料粗老、酶活性较差的大宗红茶，将为提高红茶品质及经济效益提供新的思路。
来源于中国茶叶加工，作者吴学进
茶叶中主要化学成分对人体的保健功能是茶叶作为人类重要饮料的决定因素，这些功能是人类一贯重视的，它的表现是多方面的。唐《本草拾遗》上说到："诸药为各病之药，茶为万病之药。"明顾元庆《茶谱》有"人饮真茶能止渴、消食、除痰、少睡、利尿道、明目、易思、除烦、去腻，人固不可一日无茶。"
茶语
小桥小店沽洒，
初火新烟煮茶。
化 学 成 分
在茶的鲜叶中，水分约占75%，干物质为25%左右。茶叶的化学成分是由3.5-7%的无机物和93-96.5%的有机物组成。到目前为止，茶叶中经过分离和鉴定的已知化合物有700多种，其中包括初级代谢产物蛋白质、糖类、脂肪及茶树中的二级代谢产物---多酚类、色素、茶氨酸、生物碱、芳香物质等。茶叶中的无机化合物自称灰分，茶叶灰分中主要是矿质元素及其氧化物，其中大量元素有氮、磷、钾、钙、镁、钠、硫等，其它元素含量很少，称微量元素。
茶叶中可溶于热水的成分多，代谢二级产物多，对人体有生理活性的成分多，这就是茶树物质代谢特殊性的反映，也是茶作为人类重要饮料的决定因素。
❖多酚类（又名"茶多酚"或"茶单宁"）
这是一类以儿茶素为主体的生物氧化作用的酚性化合物，含量占鲜叶干物重18-35%左右，是决定茶汤滋味、颜色的主体成分，它们与茶树的生长发育、新陈代谢和茶叶品质关系非常密切，对人体也具有重要的生理活性，是形成毛茶品质的关键性物质，因而受到人们的广泛重视。
❖氨基酸和蛋白质
这是两类近缘含氮化合物。他们在茶叶品质上（滋味和香气）即物质代谢上的作用是十分重要的。
茶叶中已发现的氨基酸有26种，占茶叶干物重1%--4%，其中以茶氨酸含量最高，在茶树的氮素代谢或决定茶汤滋味品质上，都有特殊的作用。氨基酸在茶叶加工中参与茶叶香气的形成，它所转化而成的挥发性醛或其它产物，都是茶叶香气的成分。茶树幼嫩芽叶一般含有0.5-2%浓度的茶氨酸。
茶叶中蛋白质是以难溶于水的谷蛋白为组分的主体，约为总蛋白质量的80%，还有20%左右是白蛋白、球蛋白和精蛋白，其中约40%左右的白蛋白是能溶于水的。对增进茶汤滋味品质是有作用的。
❖芳香物质
茶叶中的芳香物质亦称"挥发性香气组分（VFC）"，是茶叶中易挥发性物质的总称。茶叶香气是决定茶叶品质的重要因子之一，所谓茶香实际上是不同芳香物质以不同浓度组合，并对嗅觉神经综合作用所形成的茶叶特有的香型。其来源，部分是物质代谢自然产物；另有很大一部分是制茶工艺过程的产物。有醇、醛、酚、酮、酸、酯及内酯，含氮化合物、碳氢化合物、硫化物以及酚酸类化合物等。
红、绿茶香型的差别，由不同制造工艺所决定。红茶含有较多的由酶促氧化产生的芳香成分，绿茶则含有较多的热转化芳香产物。前者往往似天然成分的甜香，后者则带典型的烘炒香，分析证明：红茶芳香成分中醛、酮、酸、酯（包括内酯）等氧化产物占绝对优势，绿茶则富含氮化合物和硫化物。
❖嘌呤碱
茶叶中含有多种嘌呤碱，其中主要成分是咖啡碱、茶叶碱、可可碱，它们占茶叶干物重的3%--5%。四甲基尿酸、鸟嘌呤、黄嘌呤及腺嘌呤等化合物少量存在。咖啡碱对人体的生理效应有强心、兴奋、利尿等药理功效。咖啡碱在红茶汤的"冷后浑"现象中有积极作用，对绿茶汤味品质有影响，绿茶中苦味往往与咖啡碱含量有关。
❖糖类化合物
茶叶中单糖有葡萄糖、果糖、核糖、甘露糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖；双糖类有蔗糖、麦芽糖、乳糖；叁糖类有棉子糖；多糖类有淀粉、维生素等。此外还有果胶物质。能溶于水的糖类物质是构成茶汤甜味成分之一。
❖茶叶色素
茶叶中含有叶绿素、胡萝卜素、叶黄素、黄酮醇和花青素等。这些色素与茶树的物质代谢光能利用有关，也关系毛茶的外形色泽和茶汤的颜色。
叶绿素是主要的色素，平均含量在幼嫩鲜叶中均为干物重的０.６％左右。绿茶的外观色泽同叶绿素总含量以及叶绿素ａ和ｂ的比例有关。
胡萝卜素、叶黄素是一类黄色素，这类色素对绿茶汤的颜色有一定的作用。
❖茶叶游离有机酸
茶的鲜芽叶含有多种游离的有机酸。一类是二羧酸和三羧酸，如苹果酸、柠檬酸等；另一类是脂肪酸，如乙烯酸、棕榈酸、亚油酸等。脂肪酸在茶叶中虽有微量存在，却是茶香形成的重要成分。
❖维生素类
茶叶中含有维生素Ａ、Ｂ1、Ｂ2、Ｃ、Ｈ、Ｐ、泛酸、烟碱酸等。其中维生素Ｂ1、Ｃ、烟碱酸及泛酸，在茶叶中含量比一般食品高。维生素Ｂ2、Ｃ、Ｐ都能溶于茶汤中，能充分利用。故饮茶能提供一定数量的维生素。
❖茶叶无机成分
茶叶经灼烧后剩留下约为干物重5-6%的各种元素氧化物，灼烧后因含碳素等杂质，通常叫它"粗灰分"，是外贸中必检项目之一。
这些氧化物是茶树从土壤吸收的矿物营养元素。粗灰分以50%的钾盐和15%的磷酸盐为主要成分，其次是钙、镁、铁、锰、铅等金属元素，微量成分有铜、锌、钒、硫等。
茶语
叹息老来交旧尽，
睡来谁共午瓯茶。
具 体 作 用
❖多酚类（又名"茶多酚"或"茶单宁"）
黄酮类及其苷类化合物：
1、起维生素P作用，促进维生素C的吸收，防止坏血病
2、利尿作用
儿茶素：
1、具有维生素P作用
2、抗放射性伤害
3、治偏头痛
多酚类及其复合物质（单宁物质）：
1、对病源菌的生长发育起抑制作用和灭菌作用
2、收敛剂治疗烧伤
3、重金属盐和生物碱中毒的抗解剂
4、缓和肠胃紧张，消炎止泻
5、增加微血管强韧性，防治高血压
6、治疗糖尿病
❖氨基酸类
半胱氨酸：
1、治疗放射性伤害
2、参与肌体的氧化还原生化过程
3、调整脂肪代谢
4、防止动物实验性肝坏死
蛋氨酸：
1、调整脂肪代谢
2、参与肌体内物质的甲基转运过程
3、防止动物实验性营养缺乏所导致的肝坏死
谷氨酸：
1、降低血氨
2、治疗肝昏迷
❖芳香物质
萜烯类：
1、祛痰药物
2、治疗气管炎
酚类（如甲酚）：
1、杀灭病原菌
2、对皮肤粘膜有刺激、麻醉和坏死作用
3、对神经中枢起先兴奋后抑制走用，有镇痛作用
醇类（如乙、丙醇）：
1、对心脏起抑制作用
2、杀灭病原菌
醛类：
1、有灭菌作用
2、对呼吸道粘膜有温和刺激，清咽祛痰药物
酯类：
1、消炎镇痛
2、治疗急性风湿性关节炎
3、使肾上腺皮质中维生素C和胆固醇含量减少
4、使血液中嗜酸性白血球数目减少
5、抑制透明质酸酶和纤维蛋白溶酶，对炎症有治疗作用
6、促进尿酸排泄，有治疗痛风的作用
7、对糖代谢起良好作用，减轻糖尿病
❖嘌呤碱
咖啡碱：
1、兴奋神经中枢，消除疲劳，提高劳动效率
2、抵抗酒精、烟碱、吗啡等毒害作用
3、对中枢性和末梢性血管系统及心脏有兴奋作用和强心作用
4、增加肾脏血流量，提高肾小球过滤率、有利尿作用
5、对平滑肌有弛缓作用，能消除支气管和胆管的痉挛
6、控制下视丘的体温中枢，有调节体温作用
7、直接兴奋呼吸中枢，急救呼吸衰竭
茶叶碱：
功能与咖啡碱相似，兴奋神经中枢较咖啡碱弱，强化血管和强心作用，利尿、弛缓平滑肌等比咖啡碱强
可可碱：
功能与咖啡碱、茶叶碱相似，兴奋神经中枢比前两者都弱，强心作用较茶叶碱强，利尿作用比前两者都差，但持久性强
❖维生素类
维生素A（包括胡萝卜素）：
1、维持上皮组织正常机能状态，防治角化
2、防止干眼病症
3、增强视网膜感光性，防止夜盲症
维生素D：
1、帮助骨骼发育和治疗骨骼创伤
2、抗佝偻病、软骨病
3、调节脂肪代谢
4、能抑制动脉粥样硬化
维生素B1：
1、维持神经、心脏及消化系统正常机能
2、参加肌体内糖代谢过程
3、防治脚气病，治疗多发性神经炎、心脏活动失调、胃机能障碍
维生素B2：
1、参与体内氧化还原反应
2、维持视网膜正常机能，维持眼的正常视觉功能
3、治疗角膜炎、结膜炎、唇损伤、口角炎、舌炎、脂溢性皮炎
维生素PP：
1、实现组织呼吸中的脱氢作用
2、治疗癞皮病所导致的皮炎、腹泻、痴呆、舌炎、口炎
维生素B6：
1、参与氨基酸代谢
2、参与脂肪代谢
3、治疗婴儿中枢兴奋惊厥症
4、治疗放射性呕吐和孕妇呕吐
泛酸：
1、参与代谢的多种生物合成和降解，加强脂肪代谢功能
2、防止缺乏泛酸所导致的皮肤炎、毛发脱色、肾上腺病变
肌酸：
1、参与磷酸的代谢贮积过程
2、加强脂肪代谢的功能
叶酸：
1、参与核苷酸的生物合成
2、防治叶酸缺乏所导致细胞分裂和成熟的障碍、白血球缺乏症、巨细胞贫血、幼儿发育障碍、腹泻、龈炎
3、加强脂肪代谢功能
6，8-二硫辛酸：
1、参与糖代谢过程，并加强脂肪代谢功能
2、抗脂肪肝和降低血胆固醇的作用
3、解除砷汞中毒
4、利尿镇吐，治疗肝性和心脏性水肿和妊娠呕吐
维生素C：
1、增加微血管的致密性，减少其渗透性和脆性
2、增加肌体对感染的抵抗力
3、防治坏血病
4、治疗瘀点性出血、齿龈出血、肌肉关节囊、浆膜腔等出血症
5、促进创口愈合
6、防治缺乏维生素C所导致的骨膜分裂，骨裂龋齿
7、增强肌体对慢性传染病的抵抗力
8、提高肌体对工业化学毒物及放射性伤害的抵抗力。
