黑茶王国的元勋(连载二):破解黑茶品质风味形成机理之迷

发布时间:2019-12-10 9:32:49    点击次数:196


 黑茶王国的元勋(连载二)
  破解黑茶品质风味形成机理之迷

  茶叶据说是神农氏发现的。他发现茶叶,开创了茶的原始文化先河。
  唐朝陆羽《茶经》问世之后,茶开始形成一门学科,不但在自然科学上有着系统和深入的发展,在人文科学上同样有着空前的繁荣。湖南这块历史文化厚重的热土,也是茶文化演绎的重要舞台,更是茶叶科学研究的重要基地。
  安化产茶有千年的历史记载,是湖南著名的茶乡,也是湖南黑茶的主产地。黑茶一词最早出现于明代万历年间,指的就是主产于安化的湖南黑茶。
  安化黑茶的制法与工艺有别于其他茶类,一片叶子由绿色变成黄色最后变成黑褐色,这就是黑茶在加工中的表象演变过程,这个过程也是黑茶的初制工艺。
  我们把这个过程梳理和具体化,可分为五个步骤,即杀青、初揉、渥堆、复揉和干燥,通过这五个步骤制作出来的黑茶,我们称之为黑毛茶。黑毛茶通过精制后的产品分为千两茶、天尖茶、茯砖茶、黑砖茶、花砖茶等种类。其中安化千两茶制作技艺和茯砖茶制作技艺双双被列为国家级非物质文化遗产。
  安化黑茶生产工艺独特,经过这种工艺生产出来的茶外形条索肥壮,茶色黑润,汤色橙红或橙黄,鲜艳明亮,形似琥珀,如陈年老酒,极具观赏价值,且香味醇厚。
  这种黑茶的制作工艺沿袭了几百年,期间技术不断创新,生产工具与设备不断改进,目前已实现大规模的机械化生产,处理能力和生产效率大幅跃升,与往日不可同日而语。不过,不管怎样改变,生产工艺的五个步骤始终没有变,千百年来由历代茶人摸索出来的生产原理也没有人试图颠覆。
  然而,长期以来,人们对黑茶的认知一直是肤浅的,加工工艺方面的研究也多局限于初制工艺技术层面,很少涉及生物化学范畴及其理论实质,换句话说,人们只注重了加工时茶叶表面的变化,很少有人深究茶叶在加工过程中内在品质究竟发生了哪些改变。
  由于对黑茶缺乏真正的认知,导致一些人对黑茶存在不少偏见,以致产生了种种误解,有人怀疑茯砖茶长出的“金花”是有害霉菌,甚至危言耸听说是黄曲霉毒素……
  黑茶在制作过程中形成了哪些独具特色的风味?茯砖茶“金花”的生成及对黑茶品质影响是怎样的?这些问题长期以来没有人给出合理、权威的解释。
  施兆鹏曾经认真地研究过黑茶发展史,他发现黑茶品质的最初形成很大程度竟然是在船舱中与马背上。
  安化黑茶作为边销茶主销区是大西北,历史上交通十分落后,黑茶运输至大西北,必须用篾篓包装后船运武汉,然后沿汉水北上,再用驼、马沿丝绸之路转运,水运气候潮湿,篓包防水性能差,茶吸水,引起内含化学成份的变化,驼、马转运时,气候又十分干燥,运输途中经过一湿一干的环境变化,逐步形成了与绿茶完全不同的香味,随着人们消费习惯的形成,这一特殊色香味也渐渐被饮茶人所接受,并被固定下来。

  黑毛茶

  为什么原始的包装,恶劣的运输条件和环境却反而造就了安化黑茶这种特殊的品质呢?
  这是黑茶科学发展史上久悬未决之“迷”,施兆鹏教授对这个“迷”产生了浓厚的兴趣,并萌发了解开这个“迷”的强烈冲动。
  此时,恰逢他接受了学校编写茶学教材的任务,解释这一现象也成了他编写教材的迫切需要。
  他花了大量时间泡在图书馆里,查阅了海量文献资料,但结果令人失望,没有找到满意的答案。国内虽然有人对黑茶的研究做过一些工作,但很肤浅,得出的结论争议颇多,国际上对黑茶的研究更是处于空白,看来从现成的书本上找到答案是不现实的。
  解开这个“迷”必须弄清楚黑茶品质的形成机理,进而建立起一套科学的黑茶制造理论体系。
  世界上所有的科学研究都没有捷径可走,都必须用大量数据来证明,而数据的取得均来源于大量的科学实验。
  施兆鹏选择的这条道路充满荆棘,但他却义无反顾!自从他踏入黑茶王国,就在这个迷宫里搏击了近三十年。

  1995年安化茶场褒家冲茶园基地

  1962年,春茶采摘的季节,已是湖南农学院茶学专业老师的他与他的老师朱先明、陆松候教授以及方永圭等同事带着几名学生,一头扎进安化褒家冲茶叶试验场。
  陆松候教授是湖南农学院茶叶制造与茶叶评审的权威专家,作为施兆鹏的大学老师,对施兆鹏的一生影响很大,可以说是他将施兆鹏带到了塑造茶叶品质的王国之中。

  1986年,施兆鹏(左)与陆松候教授(右)

  制茶厂的车间里,热气腾腾,他们与工人们一道炒茶、揉茶、渥堆、烘茶,参与整个黑毛茶的制作过程。
  他们一方面仔细观察茶叶在制作过程中外观的变化,另一方面采用不同的方法对鲜叶及毛茶水分、鞣质、水浸出物、叶绿素含量及各种酶的活性进行测定,实验过程记载工艺技术要点与生化测定数据,最后以感官评审黑毛茶品质。
  一个多月过去,对黑茶加工过程中各种生化成分的变化有了初步的认知:黑茶初制过程中的一切理化变化,均以温度和水分的变化为基础,它们左右着各种变化的轻重缓急;鞣质在黑茶初制工艺中变化剧烈,对茶叶的色、香、味的形成具有重要作用;在整个黑茶初制过程中,酶的活性受高温影响而受到抑制;叶绿素的变化,对黑茶的色泽有影响;一切可溶性物质在茶汤中的混合体决定茶汤滋味和水色,其中变化以渥堆及干燥两过程表现最大。
  实验结束后,施兆鹏与参加实验的人员合作写下了《黑茶初制过程中几种生化成分的变化研究》一文,发表在1962年的国家一级期刊《园艺学报》上,该文以湿热作用的理论解释黑茶变色的主要原因,成为国内第一篇黑茶品质形成的理论性文章,奠定了黑茶制造理论的基础,后被安徽农学院主编的全国通用教材《制茶学》采用。
  这次实验虽然对黑毛茶初制过程中各种生化成分的变化有了初步的了解,但仅仅是对黑茶加工初级阶段的认知。显然,仅仅停留在这个层面是远远不够的,探明黑茶王国制造理论的奥秘还有很远的路要走。
  六十年代初,国内经济处于三年暂时困难时期,那时连填饱肚子都成了问题,更不用说有钱搞科研了。另外,湖南农学院茶学专业刚刚设立不久,各方面的条件都无法满足开展进一步研究的需要。而且开展这方面的研究还必须借助现代的生物化学、医药学、食品学等多学科多方面的协同。因此,施兆鹏的研究刚刚起步,就不得不暂时搁浅。
  谁知,这一搁就搁了二十余年。
  历史的车轮驶进八十年代末,改革开放也已经进行了近十个年头。这个时候,学校各方面的条件有了很大的改善。
  湖南农学院园艺系茶学专业得到了空前的发展,已跻身全国大学茶学专业前列,人才济济,刘仲华、黄建安、温琼英、王增盛、萧力争、周跃斌……,云集了一大批茶学精英,坚实的人才储备,形成了强大的科研团队,学校研究设备也已今非昔比,无论是软件还是硬件均已具备了开展深入研究的有利条件。
  湖南农学院黑茶科学研究活动逐步形成了以四人为核心的研究小组,并建立了全国茶学领域的首个重点实验室。

  1999年,施兆鹏(左)与陈国本教授(右)

  陈国本,比施兆鹏大两岁的同学,大学毕业后留校,长期在学校茶叶研究室工作,为人敦厚老实,能吃大苦耐大劳,做实验,搞生化分析是把好手,有过硬的研究能力,与施兆鹏配合极为默契。

  1994年,施兆鹏(左)与王增盛教授(右)

  王增盛,1960年毕业于湖南师范大学化学系,先后担任湖南农学院基础课部无机化学教研室老师、湖南农学院中心分析室主任,与施兆鹏在科学研究上结盟,搭档30余年,是一对“宝贝”兄弟。
  黄建安,湖南农学院博士生导师,茶叶品质化学方面的专家,在团队组织管理方面很有一套,是团队的核心成员之一。

  施兆鹏(右)与学生刘仲华(左)

  刘仲华,施兆鹏引以为骄傲的得意门生。施兆鹏一直很喜欢这个学生,也很看好这个学生,刘仲华在读硕期间,在许多博士生都没有配备计算机的情况下,施兆鹏就专门为他配备了计算机。他在学业上出类拔萃,很有造诣;进入施兆鹏的研究团队后,一直在团队中担负重要角色;施兆鹏退下来后,刘仲华就成了茶学专业学科的领衔人。他这样评价刘仲华:人品、人缘、能力、水平诸方面都大大超过了自己。
  如果说陆松候是施兆鹏的恩师,那么施兆鹏则是刘仲华登上茶叶科学研究高峰的引路人。正是陆松候慧眼识兆鹏,施兆鹏睿目识仲华。
  施兆鹏团队还并聘请了中国农业科学院茶叶研究所生理生化室主任李名君为顾问。李名君是兰州大学化学系研究生中的佼佼者,精通多国语言,是业内公认的仪器分析方面的专家。
  此时的黑茶产业在湖南也有了良好的发展势头,有益阳茶厂、白沙溪茶厂、安化茶厂、临湘茶厂等一批骨干企业。在安化,基本上每个乡镇都建起了茶厂,村村有茶场。湖南益阳、桃江、桃源、临湘等县市的黑茶发展势头也很不错,黑茶产业的发展方兴未艾,开展黑茶相关方面的科学研究有着十分重要的现实意义。
  基于这些因素,施兆鹏决定带领他的团队重启黑茶试验,这艘搁浅了二十余年之久的黑茶探秘诀之船又重新启航了。
  从事科学研究虽然是一项充满挑战的事业,但施兆鹏乐此不疲,孜孜不倦的投身茶叶科学研究之中,其间充满乐趣。茶叶科学研究已然成为他生命中的一部分。在他的日程安排上,一辈子没有星期天和节假日,没有退休与不退休之分,直到年事已高。
  在从事黑茶理论探索的那些日子,他整天泡在实验室里,有时为了取得一个数据,除了吃饭、睡觉,几乎忘记了周边的一切,到了一种痴迷状态。
  他们从黑茶品质形成的生化物质的动态变化及其原动力研究入手,从微生物学、酶学、色素、香气和生物化学的动态角度,对黑茶制造工艺化学进行系统和全面的研究,探明黑茶渥堆的机理,揭示茯砖茶“发花”工艺与砖茶品质形成的化学实质等等。
  科研以湖南农业大学速溶食品研究中心为核心,以金农公司、茶学系、校微生物研究所、校中心分析室、益阳茶厂、白沙溪茶厂、安化茶厂等为基地,并深入新疆、青海、甘肃、宁夏等销区开展研究与调研,参与研究人员上百人,参加协作的部门和单位达数十家,研究在崎岖的道路上艰难跋涉。
  他们运用高效液相色谱测定法、高效液相色谱分离测定法等高科技手段,对各工序的变化进行分析,在前人研究的基础上,经过上万次测定与对比试验,得出了一系列科学的结论。
  黑茶制作的关键工艺之一是渥堆,渥堆的实质是以微生物的活动为中心,通过生化动力——胞外酶、物化动力——微生物热以及微生物自身物质代谢的协同作用,使茶叶内含物质发生极为复杂的变化。他们观察到黑茶渥堆过程中微生物种群的变化,黑茶初制过程中主要酶类、茶多酚和碳水化合物、主要含氮化合物、主要色素物质、维生素E含量的变化,对黑茶品质风味形成的实质获得了进一步的认识,澄清了过去对黑茶渥堆实质的理论争议,在揭示黑茶色泽、香气、滋味等品质的形成机理方面取得了实质性的突破。

  黑茶外观色泽呈黄褐色,汤如琥珀,极具观赏价值的色泽品质的形成不是偶然的,施兆鹏研究团队经过大量实验证实,黑茶初制过程中,在杀青、揉捻、干燥的高温高湿条件下,茶叶中叶绿素几乎全部降解,类胡萝卜素中的某些物质也有较多的降解。渥堆期间茶多酚在微生物胞外酶PPO的作用下,部分氧化聚合形成了多种水溶性的有色产物。残余的叶绿素、类胡萝卜素及其降解产物、儿茶素的氧化产物等与未氧化的黄酮类及氨基酸和糖类的缩合产物综合作用,形成了黑茶黄褐的外观、叶底色泽和橙黄的汤色特征。
  黑茶具有独到的发酵香,茯茶则有典型的菌花香。施兆鹏团队经过科学验证黑茶的香气形成主要是三个方面。一是茶叶本身的芳香物质的转化、异构、降解、聚合形成黑茶的基本茶香;二是来自微生物及其分泌的胞外酶,在渥堆中对各种底物作用而产生的一些风味香气;三是烘焙中形成和吸附的一些特殊香气。其中最重要的是鲜叶中固有的挥发性香气成分及各种香气物质在强烈的湿热作用及渥堆中微生物分泌的各种胞外酶的作用下发生转化、异构、降解、聚合、偶联等反应,形成了以萜烯醇类和酚类为主体的香气组分配比。
  黑茶口感滋味“醇和微涩”,茶汤甘醇浓稠。施兆鹏研究团队研究发现这是以黄烷醇为主要组分的一种多味的综合体。以茶多酚、氨基酸、糖、嘌呤碱为主体的茶叶滋味物质,在黑茶制作中以微生物分泌的胞外酶的作用和湿热作用为主要动力,在微生物体内代谢的协同作用下,发生氧化、聚合、降解、分解、转化,使得儿茶素和氨基酸总量减少及内部配比改变,可溶性糖减少且单糖配比改变,嘌呤碱内部相互转化,有机酸增加,这些鲜、甜、酸、涩、苦、醇味物质,综合协调形成了黑茶醇和微涩的口感。

  在茯茶品质形成机理研究中,首次探究了茯砖茶发花中优势菌的演变规律。团队中温琼英等人研究发现茯茶中的“金花”主要是散囊菌属中某些种类产生的黄色闭囊壳。在对安化、益阳、临湘等几家茶厂生产的茯砖茶“金花”按照相关方法进行培养及有性孢子的电镜扫描之后,发现研究的优势菌特征与英联邦真菌研究所发现的模式菌株冠突曲霉的特征相一致,但冠突曲霉的命名与国际植物命名法规某些条款相抵触,他们首次将其正式命名为冠突散囊菌。
  进一步的研究发现,冠突散囊菌是一种微生物优势菌种,无毒副作用,在生长繁殖中分泌的各种胞外酶,降低了能量的壁垒,辅之以外部环境热和微生物代谢热,在一定的水分参与下,定向地完成了茯砖茶特有的品质风味物质的转化。由此可见,“发花”是茯茶风味形成的关键工序。
  黑茶具有“后发酵”的制造特征,如果说黑茶品质的形成最初是在“船舱中、马背上”的话,那么现在用黑茶风味形成理论来解释这一现象,就不难理解其中的奥秘了,运输途中的气候、温度、湿度变化促成了黑茶的“后发酵”,导致黑茶品质的进一步完善。
  黑茶制造理论技术成果于1991年通过国家级鉴定,来自全国茶叶加工与生化领域的权威专家一致认为,该项成果居国际领先水平。该项研究共形成研究论文17篇,在我国茶叶学术最高期刊《茶叶科学》出版了《黑茶制造化学》专辑,形成了全新的黑茶制造理论与技术体系。这一结论写进了由施兆鹏主编的全国高等院校通用教材《茶叶加工学》,奠定了我国黑茶加工理论基础。这一成果在国内外学术界也引起了强烈反响,尤其是激发了日本茶叶专家开发茯砖茶的浓厚兴趣。

  原载《安化黑茶》2019年第4期总第28期

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