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  • 微生物發酵與普洱茶的生產

    1974年昆明茶廠吳啟英應用了“普洱熟茶渥堆技術”,極大地改善了普洱茶的品飲品質,產品質量得到了一定保證,將傳統普洱茶漫長的自然發酵時間縮短為45天左右,并為云南省的現代普洱茶生產提供了科學的理論依據,在生產工藝上提出了規范的品質要求,得出了研究結果:普洱茶后發酵的機理是微生物在起主導作用。

    1、普洱茶后發酵的實質

    GB/T 22111-2008《地理標志產品 普洱茶》中對普洱茶的后發酵作了更為科學、簡潔、明了的定義:系普洱茶加工中的獨特工藝。指云南大葉種曬青散茶或普洱茶(生茶)在特定的環境條件下,經微生物、酶和濕熱等綜合氧化作用,其內含物質發生一系列轉化,而形成普洱茶(熟茶)獨有品質特征的過程。

    目前,市場上的普洱茶(熟茶)均是由渥堆發酵而成的。由于其特定的“渥堆”過程,微生物分泌的胞外酶的酶促作用,微生物呼吸代謝產生的熱量和茶葉水分的濕熱協同下,發生茶多酚的氧化、縮合,蛋白質和氨基酸的分解、降解,碳水化合物的分解,以及各產物之間的聚合、縮合等一系列反應,形成普洱茶具有的干茶色澤褐紅,條索肥壯重實,耐貯耐泡,茶湯紅濃明亮,陳香顯著,滋味濃醇回甘,葉底褐色柔軟的特點。

    普洱茶后發酵是多種混合微生物的固態發酵過程。微生物在后發酵過程中所引起的各種化學作用,對茶葉質量影響很大,有利有弊。在此過程中微生物的類群、水分含量和濕度大小、溫度的高低、氧氣的多少等多個因素都會對整個后發酵的好壞起到決定性的作用。

    2、微生物發酵普洱茶的生產工藝控制

    2.1 普洱茶后發酵過程中的微生物

    20世紀70年代后研究重點逐漸轉入普洱熟茶渥堆后發酵技術。很多研究都表明,普洱茶后發酵過程中,存在著共性的微生物類群,但采自不同地區不同時期,不同基質的研究對象中又存在著差異。

    微生物作用于普洱茶后發酵的全過程,主要的微生物種類有:黑曲霉、酵母、青霉、根霉、灰綠曲霉、灰綠曲霉群、細菌、土曲霉、白曲霉、蠟中枝抱霉、曲霉、毛霉、雜色曲霉、聚多曲霉、鏈霉菌屬的灰色和粉紅色球菌。

    普洱茶不同發酵時期主要微生物類群的數量在不同的研究中有所差別,這可能是由于普洱茶發酵工藝和原料來源等的差異所造成的。多數研究表明,普洱茶后發酵過程中,在不同的時期各種微生物進行了種類和數量上的演替,數量較多的微生物類群主要還是霉菌和酵母,而重要的優勢菌是以曲霉菌為主。

    2.2 水分和濕度

    水是微生物細胞的重要組成部分,使原生質保持

    使原生質保持溶膠狀態,保證代謝正常進行;是物質代謝的原料;起到物質溶劑和運輸介質的作用;有效控制細胞內的溫度變化。

    普洱茶后發酵主要微生物生長的最適水活度(aw)是不同的,一般細菌要求水活度0.9-0.99;酵母菌要求水活度0.8-0.9;霉菌要求水活度0.6-0.7。

    曬青散茶水分一般含量在8%-10%左右。不增加水分微生物是很難生長促進茶葉發酵的,同時微生物產生的生物酶的作用也需要水作為介質。根據各種微生物水活度的要求,發酵茶水分含量的多少對特定微生物的生長也有一定篩選作用,從而水的加入也必須視其茶葉老嫩、氣候、季節等不同的實際情況而確定。

    掌握的原則是:“高檔茶宜少,低檔茶稍多”。二級以上高檔原料毛茶補水量為26%-31%;三級以下中低檔原料毛茶補水量為36%-42%。起堆后在茶的表面蓋上濕潤的發酵布,發酵布干時,可揭開發酵布,在面層茶上適當灑些水后,仍將發酵布蓋好發酵,保證表面茶的濕度,防止過于干燥而抑制微生物的生長。操作中,應注意空氣溫度對渥堆茶的影響,雨季宜少,旱季宜多;高溫量多,低溫量少。發堆過程中,如遇干熱風或大風天氣,使茶堆表面走水過快的,在每次翻堆時,可適當補充水分,量的多少,酌情而定。

    發酵室的濕度在發酵前期、中期可高一些,控制在85%左右,后期濕度逐步下降至70%以下;濕度的保持有利于保證發酵茶堆內的水分不至于過多喪失,影響發酵進程。在生產過程中可以通過噴灑水、安裝噴濕器、開窗透氣等方法來控制空間的濕度。

    2.3 溫度

    溫度影響微生物的生長、代謝;影響酶活性,最終影響細胞物質合成;影響細胞質膜的流動性,從而影響營養物質的吸收;影響物質的溶解度。

    不同的微生物其適宜生長溫度也是不同的,一般霉菌在28℃-35℃,酵母菌25℃-35℃,細菌35℃-45℃。普洱茶后發酵過程中溫度的高低影響著微生物的種類和數量,對微生物來說,起到了一定選擇的作用,使用一些喜高溫或耐高溫的微生物生長良好;同時也會影響酶的活性和物質變化的速度。

    微生物的發育和繁殖對溫度的要求是有一定規律的。通常,對于普洱茶發酵所需要的微生物來說,在40℃-50℃微生物發育繁殖最為有利,此溫度范圍,茶葉多酚氧化酶的活性也是最強的。過高,將大量致死微生物或抑制其生長,茶葉多酚氧化酶的活性也會鈍化;過低,普洱茶發酵有益的微生物繁殖速度慢,無用或有害微生物過度生長,茶葉多酚氧化酶的活性不足,物質轉化慢,不利于普洱茶品質形成。

    普洱茶后發酵經2-9天后,堆溫不低于40℃,但亦不高于60℃。溫度太低;不利于茶多酚類物質的變化,溫度太高,抑制了微生物的生長和生物酶的活性,導致品質下降。所以當溫度低于40℃時,要采用暖氣管或蒸汽加溫。當溫度高于60℃時,要立即翻堆,通風降溫。因此,普洱茶的發酵溫度,最宜控制50℃-60℃的范圍內。最低不宜低于40℃,最高,不過超時65℃。

    2.4 氧氣

    普洱茶后發酵時,微生物直接從空氣中汲取氧,很多因素(曬青散茶老嫩程度、茶堆高度、加水量、空氣濕度等)都會影響氧的傳遞速率。由于微生物的生長,在茶堆表面形成菌膜并使之結塊,而茶堆的中、低部又處于缺氧狀態,厭氧微生物的生長而進行著厭氧發酵。工藝上可通過翻堆來增加氧含量,促使茶葉中物質的氧化和微生物的生長,現在有通過主動通風設備進行發酵茶堆換氣工藝,但需要注意水分的喪失較多問題。因此,普洱茶后發酵是同時經歷了多次的好氧發酵和厭氧發酵過程。

    2.5 翻堆

    翻堆在普洱茶后發酵過程中是一個非常重要的操作工藝,對茶堆溫度、水分和濕度、微生物的類群、氧化程度等方面起到了控制作用,是控制發酵進程的重要措施。

    一般一、二級茶翻堆7-8次,五、六級茶翻4-5次,翻堆時將塊狀茶抖散后擺在茶堆面層上繼續發酵;每次翻堆應先將上層和四周的面層茶翻開另堆,然后擺放在新翻堆茶的中層,從而使茶堆各層都有機會在上層得到充分生長(和供氧有關),有利于發酵均勻;另一方面也使其處于中下層后,可以使生長好的微生物細胞在相對厭氧環境下裂解,釋放出相關生物酶,有利于發酵的進行;如此進行“生長-裂解-轉化”循環反復,使渥堆茶葉的微生物作用、濕熱作用和氧化作用交替進行。

    2.6 發酵時間

    現今,傳統的普洱茶“渥堆”發酵的時間長短,主要是靠經驗和最終的發酵程度來進行控制;此過程會受到一些地域、季節、環境、翻堆次數等諸多因素的影響,所以也沒有一個統一的標準可以遵循,一般在45-60天結束發酵。針對此情況,許多科技工作者和廠家都在進行研究,通過一定的技術手段,來縮短發酵時間,使發酵時間固定,保證產品品質的一致。本課題組經過多年研究,通過特定的微生物接種發酵及生長條件控制的優化,形成一定生產工藝控制技術,可以使發酵時間縮短至12-15天。

    3、普洱茶優勢菌種混菌發酵工藝開發

    近幾年來,一些研究人員對微生物在普洱茶發酵中的重要作用有了更深的認識,在微生物的菌種分離、篩選、鑒定及發酵應用等方面進行了較多的研究,并獲得一定的應用性成果。

    云南六大茶山茶業股份有限公司經過五年多的研究、實踐,在普洱茶發酵微生物的分離、篩選、工藝研究,生產設備的設計、生產中試等方面做了大量的工作。

    利用此項技術對多種來源的優質普洱茶進行了菌種的分離,共分離得到霉菌、酵母菌、細菌等菌株100多株,并進行了形態學方面的觀察研究,利用自行設計的方法和篩選流程對其發酵性能進行了有針對性考察和比較研究,從中篩選出有利于發酵的菌種多株。

    根據普洱茶現有渥堆發酵的工藝流程及原理,決定采用多菌種混菌發酵技術,通過上百批次發酵的實驗,對菌種的組合配比、水分含量、溫度控制及翻堆時間等進行了詳細的研究,使發酵時間控制在12-15天左右,成品的色澤、口感、滋味得到了大幅度的提高,多批次實驗的結果表明發酵過程穩定、成品質量穩定。

    通過生產中試的實踐觀察及操作控制、定時取留樣品、最終產品的感官品質品評,其品質特征具有湯色:紅濃明亮,滋味:醇厚回甘潤滑,香氣:陳香濃純,無霉嗆味。

    接種優勢菌種進行普洱茶的后發酵生產,可抑制雜菌和有害菌群的生長,縮短發酵時間,提高效率,使生產過程不受季節、環境條件等外界因素的影響,保證產品質量的穩定性。

    4、展望

    國內外學者已開始更多地關注有益微生物進行普洱茶的發酵生產,并通過控制微生物種類和數量、水分和濕度、溫度、氧含量、發酵時間等工藝條件,保障普洱茶后發酵的順利進行,保證產品質量的穩定性。

    通過近年來的研究結果,針對普洱茶發酵研究最終要立足于應用,完善生產控制工藝,使普洱茶品質得到保證。今后的研究將基于以下幾點:

    發酵過程中有益微生物的篩選,尤其要重視發酵各個階段有益微生物篩選、搭配應用。

    結合微生物生長規律,完善工藝控制,讓對發酵有益微生物得到充分生長,從而抑制有害或不利于發酵的微生物的生長。

    針對發酵過程的階段性,要對各階段有益微生物的發酵作用及發酵產物變化進行深入細致的研究,為微生物用于普洱茶的發酵生產提供理論依據,使人工接種優勢菌種進行普洱茶的后發酵生產的工藝更加完善,從而保證普洱茶產品質量的穩定性。

    原文刊載《普洱》雜志

    2017年9月刊

    作者|阮殿蓉 蔡昌敏/段末

    攝影|李一波 趙汀

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