科创中国

行业领域

农、林、牧、渔业

需求背景

茶叶作为一种具有中国特色的饮品，消费者最关注的是其品质特征，尤其是风味品质特征。现阶段，基于茶叶风味品质的定向加工技术体系研究主要集中在四个方面：1. 茶叶加工过程理化特性基础研究。近年来，借助光谱技术、光学响应效应及流体动力学技术等研究了茶叶颗粒在不同加热系统条件下的运动轨迹，探索了设备结构参数对离散场、流场和温度场的影响，以对其进行优化；对茶叶加工过程中在制品的电特性、力特性等展开研究，提出在特征频率下的茶叶介电特性和柔软性、可塑性等。在品质成分方面，深入研究了不同茶类加工过程中儿茶素的转化途径，发现了儿茶素氧化的新途径。针对红绿茶中苦、涩味等主要成分及呈味特性开展了初步研究，对涩味主要物质EGCG、黄酮醇苷等强度特征进行数字化表征，并探索了儿茶素、咖啡碱等苦味物质随浓度的呈味变化规律。2. 优质化、高效化、标准化加工技术研究。茶叶加工主要包括摊放（萎凋）、杀青、做形（揉捻）、发酵（渥堆）、做青、干燥、提香等关键工序，不同茶类均通过上述单项工序组合制作而成。近年来，茶叶加工技术研究中绿茶主要集中于杀青技术，红茶集中于发酵技术，黑茶集中于渥堆技术，研究内容包括规律探讨、精准调控、品质优化等。通过研究，关键工序的工艺特性及在制品理化变化规律日益明确，例如探明了摊放适宜的环境条件为温度23℃-25℃、相对湿度70%左右；摊放叶含水率达到68%-70%时为摊放适度；食品高新技术亦不断被融合，如低温脉动真空干燥、红外热风耦合等干燥新技术应用于足火作业，加工工艺技术得到了多层次、多方位的快速发展。3. 可实现精准化调控的加工装备的研制。随着机械制造水平的提升，部分单台套的制茶机械逐渐实现了工艺参数的精准调控，电磁加热、生物质燃料等新型能源在加工设备上得到应用，热能利用率提高了30-50%，温度浮动范围可控制在±3℃之内，使得制茶更为清洁、低碳、高效。此外，连续化、标准化生产线陆续在各类茶叶中出现，有效解决了劳动力缺乏、标准化程度低等问题。4. 在制品状态监测技术研究。近年来，深入开展了机器视觉和光谱技术等在在制品品质、理化成分调控上的适判研究，以实现对茶叶生产的品质决策和自动化控制，如英国科学家利用电子鼻技术对发酵适度进行判别，其数学模型准确率高达95%以上，但离生产应用还有不小差距。

随着人们生活水平的不断提升，茶产品的优质化、多元化消费需求必将成为未来的发展趋势之一，消费者喜好的风味品质是什么，如何为消费者提供具有该风味特色的茶产品，将成为茶叶加工领域面临的重要课题。现有研究虽已开始借助特征成分筛选、工艺交叉融合等技术手段在品质的定向精准调控方面展开探索，如对绿茶的鲜爽味、板栗香等典型风味的关键特征性成分进行了研究，通过在绿茶中融入乌龙茶的摇青技术研制花香型绿茶等，但总体还较为粗浅，绝大多数研究仍就某一茶类的感官品质的提升而开展工艺参数的优化或技术的改进，只是机械地就茶类而茶类，就品质而品质，未能从品质设计、风味创制和定向制作等角度进行系统研究，难以实现多工艺技术的整体融合和特色风味的跨茶类开发。

需解决的主要技术难题

茶叶品质设计与定向精准加工技术主要存在以下几项难点：

1. 对风味品质特征成分的挖掘和作用机理的研究具有难度。茶叶中品质成分种类庞杂、含量差异大，目前仍有大量未知成分陆续被发现，而仅少量成分可实现定性、定量的精准检测；茶叶品质特色是众多成分在互作效应下的综合体现，该效应同成分种类、含量、阈值等密切相关，由于成分种类非常繁多，其内在效应亦极其复杂，拟厘清其影响规律和作用机理难度很大。

2. 特征成分在加工过程中衍变规律的研究具有难度。由于品质成分的形成是一个复杂的过程，其基质亦较为复杂，内在底物或外在条件的差异会带来完全不同的衍变途径和程度，因此探索其前体物质、形成机制和衍变规律的研究具有难度。

3. 现有加工装备尚难以实现对工艺参数的均匀化、精准化调控。目前大多数加工装备在用材选料、配件选择及结构设计等方面存在缺陷，无法满足精准化要求。

4. 在制品品质成分、状态的在线检测反馈技术还待提升。对于在制品状态的实施检测、快速反馈等技术的研究基础相对较薄弱，且内在成分、外在反应同原料和工艺等联系紧密，影响因子众多，具有较大的研究难度。

期望实现的主要技术目标

该工程技术难题突破后，将可以完成茶叶内质成分最大限度的优化，实现茶产品特色风味的精准调控，其结果不仅能够充实茶叶风味物质的定性及量化研究，完善茶叶特征香气、滋味品质的形成理论系统，进而促进本领域基础理论研究和应用基础研究的显著提升，而且有助于进一步推动交叉领域和高新技术在茶学的融合以及传统制茶工艺自身的融汇，有效提高茶产品的科技含量和附加值，满足消费者和下游端特色品质的个性化定制需求，必将大大地提升茶叶产业的经济效益和社会效益。

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