茶叶摊放过程中的光振协同处理与干燥温度调控提升机采饮料用绿茶香气品质

近日，我所科创中心茶叶加工与装备研发团队在Nature旗下国际食品科学期刊《npj- Science of Food》（中科院农林科学一区，Q1，IF=9.7）发表题为“Light-vibration synergy during spreading and optimized drying temperature improve machine-harvested beverage-grade green tea quality”的研究论文。我所科创中心的肖志鹏助理研究员为第一作者，范起业高级工程师为通讯作者。

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研究背景

机采饮料用绿茶凭借高效率和低成本，正占据日益扩张的市场份额。然而，机械采摘的鲜叶通常含有较高比例的成熟叶片和茎梗，传统加工方式难以激发和保留茶叶中贡献花香、果香的低沸点挥发性物质，导致茶汤香气薄弱、青草味明显，且涩味与鲜味比例失衡。实现该微妙风味平衡的精准调控是高香气饮料用绿茶工业化生产中持续存在的瓶颈。研究团队通过在茶叶摊放过程中加上LED光照与微振动的协同预处理，再优化干燥温度，有效破解机采饮料用绿茶品质瓶颈，为塑造饮料用绿茶风味提供新范式。

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研究内容

摊放是启动茶叶内含物质转化的关键阶段，通过鲜叶失水，促进糖苷类香气前体水解并散失青草气。烘干则通过热反应，实现对香气组分的固定与进一步提升。

为了系统探究光振协同处理与干燥温度对品质的实际效果与内在机制，研究设置了5组实验：

• CK：对照组，传统摊放，75℃烘干

• LS：LED光照+阶段性微振动，75℃烘干

• S1/S2/S3：仅施加阶段性微振动，分别在60℃、75℃和90℃下烘干

图1 不同加工工艺机采饮料用绿茶加工流程图

1、感官品质特征的变化

图2 不同加工工艺机采饮料用绿茶汤色叶底特征图及感官得分雷达图

感官结果表明，LS样品呈现出最为均衡且浓郁的香气，在花香和清新香型上获得最高评分。S1样品呈现出明显的甜香和青草香，这可能归因于低温干燥条件下挥发性前体得到较好保留，未发生明显降解有关。相比之下，S3样品表现出以烘焙香为主导的特征，该特征通常由高温热反应诱导产生，同时其花香较弱。CK和S2样品在所有香气属性上均呈现中等强度。

2、香气轮廓的变化

本研究共检测出101种挥发性化合物，其中萜烯类始终是所有样品中占比最高的类别（>38%），构成了绿茶基础香气轮廓。光振协同处理显著重塑了这一香气图谱：LS组的总挥发物浓度高达20301.17 μg/kg，远超CK组的12661.51 μg/kg。相比之下，仅施加阶段性微振动预处理的样品（S1、S2、S3）浓度明显更低（7128.57–12139.88 μg/kg）。这些结果表明，在摊放过程中整合光照处理产生了协同效应，比单独机械振动更有效地刺激了挥发物的生物合成。这种增强主要由酯类（8344.97 μg/kg）和萜烯类（7725.63 μg/kg）的显著增加所驱动，这两类物质与花香和清新香气特征密切相关。

对不同干燥温度的比较分析表明：S1（60℃）虽然保留了较多前体物质，但香气转化不够充分；S2（75℃）适度热反应较为充分，香气物质转化良好，口感醇厚；S3（90℃）温度过高导致氨基酸和酯型儿茶素大量降解，虽然产生了烘炒香，但花香明显减弱，且苦涩味物质转化不充分。其中S1和S3表现出相对较高的醇类及杂环化合物比例，这些化合物与青草、甜香或烘焙香特征密切相关，推测是不同干燥温度下斯特雷克降解和美拉德反应等热驱动反应存在差异所导致。

图3 不同加工工艺机采饮料用绿茶挥发性化合物差异分析

3、关键香气化合物及其潜在形成途径分析

关键挥发性成分的精准鉴定是揭示绿茶风味形成的核心，在具体的香气贡献上，LS组中赋予花果香的萜烯类（如芳樟醇、顺式茉莉酮）和芳香酯类（如水杨酸甲酯、苯甲酸苄酯）含量显著升高，而与不良青草气息相关的己醛等脂质氧化产物则被大幅削减。

图4 不同加工工艺机采饮料用绿茶关键香气化合物含量

相对香气活度值（rOAV）分析进一步锁定了18个关键香气化合物。其中与CK组相比，LS组有9个挥发性化合物的rOAV倍变大于1，包括邻氨基苯甲酸甲酯6.42倍（甜香）、α-法尼烯3.88 倍（甜花香）、芳樟醇2.39倍（花香）、水杨酸甲酯2.26倍（薄荷）、β-环柠檬醛1.85倍（柑橘）、吲哚1.74倍（茉莉）、茉莉酸甲酯1.54 倍（花香）、二甲基硫醚1.39倍（熟玉米）、顺式茉莉酮1.02倍（花香）。这些挥发性化合物共同构成了机采饮料用绿茶花香和甜香特征的关键香气基础。上述发现与定量描述性感官评价的结果总体一致，从香气活性角度进一步印证了不同处理对茶叶风味特征的显著影响。

图5 LS/CK组机采饮料用绿茶中rOAV≥10的挥发性化合物倍数变化

基于上述发现，本研究提出光振协同处理增强差异挥发物形成的潜在代谢通路。在该通路中，光照可能激活MYB、bHLH、WRKY等关键转录因子，这些转录因子直接调控萜类和苯丙素香气生物合成相关基因的表达，从而启动香气化合物的合成。与此同时，振动诱导的机械胁迫可能促进活性氧（ROS）和茉莉酸（JA）等信号分子的积累。ROS/JA或能增强关键香气相关基因的表达并提高启动子活性，与光信号通路发生串扰，进而产生协同放大效应。该双重调控机制被认为能确保鲜叶中香气化合物的高效合成与积累。

为验证上述调控机制的生理效应，研究进一步定量测定了鲜叶中MEP和MVA两条关键萜类生物合成途径的产物浓度。结果显示，MEP通路在该过程中受到抑制，有效减少了与清新柑橘香、清凉树脂香及某些青草香相关化合物的合成。相比之下，MVA通路显著增强，其产物浓度在LS组中达到峰值，明显高于其他处理组。该代谢再分配与拟南芥和葡萄中的报道一致，即联合非生物刺激使类异戊二烯通量从质体MEP途径转向胞质MVA途径。该代谢重定向表明，光振处理有力地促进了倍半萜的合成，使最终茶叶产品呈现出以丰富果香和花香为主、辅以更深沉木质底香的优质香气特征，从而显著提升了整体香气品质和复杂度。未来研究将采用代谢组学或蛋白质组学方法，重点分析关键酶活性和中间代谢产物，验证该调控机制的生理效应，并进一步揭示该协同效应的精确调控节点。

图6 关键香气化合物的潜在合成途径

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结论

本研究确定了适宜的机采饮料用绿茶加工工艺参数：摊放期间连续光照约8小时，并在前期施加30Hz频率微振动处理3小时，干燥阶段采用75℃温度干燥。

该研究不仅阐明了光振协同作用所激活的代谢通路，在保留低沸点挥发性物质与推进热反应之间取得精细平衡，还为工业化生产高香气机采饮料用绿茶提供了一套可规模化、可落地的技术方案。

（来源：科创中心 茶叶加工与装备研究团队）