红茶和黑茶的发酵原理

一、红茶发酵的原理
红茶属于全发酵茶类，是以茶树的芽叶为原料,经过萎凋、揉捻（切）、发酵、干燥等典型工艺过程精制而成。因其干茶色泽和冲泡的茶汤以红色为主调，故名红茶。
红茶在加工过程中发生了以茶多酚酶促氧化为中心的化学反应，鲜叶中的化学成分变化较大，茶多酚减少90%以上，产生了茶黄素、茶红素等新成分。香气物质比鲜叶明显增加。所以红茶具有红茶、红汤、红叶和香甜味醇的特征。各种红茶色香味的形成都有类似的化学变化过程，只是变化的条件、程度上存在差异，从而产生了不同的口感区别。红茶的发酵工艺是内源性酶促氧化发酵工艺。
红茶的发酵，也就是茶叶本身的多酚氧化酶和过氧化酶对茶叶中的多酚类物质，主要的儿茶素的催化、氧化而形成邻醌，邻锟是中间产物，再由邻锟进一步聚合成为茶黄素和茶红素，这就是红茶发酵的机制。 也就是说，红茶发酵从鲜叶揉切开始，叶组织遭受损伤，细胞揉破，茶汁外溢，使底物与酶充分接触，儿茶素氧化大大加速产生邻醌，在正常的情况下，邻醌碰到水份，又会还原变成儿茶素，只是水源一旦被截断，发酵就进行。邻醌产生剧度增加而不能及时还原，邻醌便聚合成有色物质，这是红茶发酵中引起叶色变红的主要原因。 
红茶发酵中茶色素的形成主要是以儿茶素的二聚物和低聚合物为主体。红茶色素的成分主要的是茶红素和茶黄素。茶红素是主体组分，其含量占茶色素总量的百分之八十以上，是一类酚性氧化聚合的异质类群，从中已检出儿茶素二聚物、低聚合物和少量聚合体。 
茶红素的形成过程，主要是儿茶素在多酚氧化酶催化下氧化形成邻醌，邻醌再聚合成联苯酚醌，联苯酚醌经歧化作用产生了茶黄素和双黄烷醇，茶黄素与双黄烷醇再由过氧化酶的催化下氧化形成茶红素。但是，在缺氧的状态下，过氧化酶也可以将儿茶素直接氧化聚合成茶红素，只是必须要有水分。
二、黑茶发酵的原理
现行国标《GB/T32719.1-2016黑茶 》第一部分《基本要求》中规定：“黑茶 darktea以茶树[Cameiiia sinensts ( L. ) 0.Kuntze]鲜叶和嫩梢为原料,经杀青、揉捻、渥堆、干燥等加工工艺制成的产品 。”“渥堆 pile-fermentation在一定的温、湿度条件下,通过茶叶堆积促使其内含物质缓慢变化的过程 。”
黑茶的渥堆发酵工艺是黑茶毛茶原料在酶、微生物、湿热三种动力综合作用，引起叶内物质的相互转化，特别是多酚类的自动氧化的结果，从而形成普黑茶特有风味的工艺过程。渥堆发酵的实质是微生物的作用和酶的作用：是通过微生物代谢形成的胞外酶和热以及微生物自身的物质代谢等的共同作用，使茶叶内的内含物质发生的极为复杂的变化，形成黑茶特有的品质和口感。黑茶的渥堆发酵是以微生物的活动为中心。渥堆起始，渥堆毛茶适宜的含水量为细菌的的生长提供了最基本的条件；渥堆初期，渥堆毛茶的含水量很高，而此时的堆温却并不太高，这样的条件为细菌的生长提供了有利的条件，细菌大量繁殖；随渥堆时间的变化，细菌大量增加的同时，细菌的呼吸强度亦随之增加，堆温迅速增加，同时通过细菌的水解作用为霉菌的生长提供了丰富的呼吸基质；当堆温达到一定程度时，霉菌得以大量的迅速繁殖，这时渥堆毛茶的各种物理化学变化达到高潮，细菌由于温度的升高繁殖逐渐减慢，而霉菌则保持着增长的势头，特别是优势种类的黑曲霉；渥堆末期，随渥堆毛茶温度、湿度和酸度的变化，逐渐抑制了细菌和霉菌的生长发育，数量呈明显的下降趋势；因而在整个黑茶的渥堆过程中，细菌的生长和大量繁殖为霉菌的的生长创造了温度、生长基质等条件，这是整个渥堆发酵的基础。
微生物是细菌与真菌的总称。真菌有酵母菌和霉菌。所以细菌、酵母菌、霉菌构成微生物。微生物是一切变化的动力。渥堆叶的适宜水分含量启动微生物，微生物具有自热作用，堆温升高主要来自微生物新陈代谢中的呼吸热。但高温(85℃以上)可杀死微生物，酶的活性也在此温度钝化。所以当堆温升至65℃时，一定要翻堆降温。如此不断反复，这就是渥堆发酵的根本原理和要求。
在渥堆前期，霉菌的数量上升很快，其优势种类是黑曲霉，此外还有少数青霉及芽枝霉等，渥堆中一直占优势的微生物是真菌中的假丝酵母菌属中的种群，在渥堆叶中嗅到的甜酒香味就是酵母菌作用的结果。同时PH值在不断降低，这主要由于微生物在物质代谢中分泌的有机酸使环境发生了酸化。堆叶酸度的增加又为茶叶生化成分的转化创造了条件。
渥堆过程中有许多酶类存在，其来源是由微生物分泌的胞外酶和毛茶中的存活酶(酶源)。黑茶渥堆发酵过程中微生物种群的更迭及数量的消长，决定了整个体系中酶系的种类与活性水平，从而为茶叶内含成分的氧化、聚合、水解、裂解与转化提供了有效的生化动力。湿热作用在整个渥堆发酵中居于次要地位。

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