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Research progress on influencing factors of characteristic flavor compounds formation in black tea

  • Huang Yunliu ,
  • Cao Lisha ,
  • Li Yanjie
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  • College of Biology and Food Engineering, Chongqing Three Gorges University, Wanzhou 404100, China

Received date: 2025-04-09

  Online published: 2026-02-11

Abstract

This article summarized and analyzed the main factors affecting the formation of flavor compounds in black tea from 3 aspects: tea tree variety, planting environment, and processing technology. In terms of tea varieties, the genetic characteristics of different tea plant cultivars were found to shape the specific aroma profiles and flavor styles of black tea. Regarding the growing environment, altitude influenced tea plant metabolism through diurnal temperature variations, with black tea grown at higher altitudes(above 800 m)generally exhibiting superior flavor. Light quality and photoperiod, were shown to activate specific enzyme systems, promoting the synthesis of theaflavins and the formation of aroma precursors such as esters. Soil pH(optimal range 4.5-5.5), nutrients(e.g., potassium, phosphorus, magnesium), and microbial communities jointly regulated root development and secondary metabolism in tea plants, directly affecting the content and ratio of flavor compounds such as tea polyphenols. In terms of processing techniques, key processing techniques such as withering, rolling, fermentation, and drying are used to synergistically regulate the flavor compounds of black tea. Optimal combination of suitable process parameters (e.g., withering moisture loss rate of 60%-65%, rolling duration of 40-60 min, fermentation temperature of 25 ℃)was found to improve the color, aroma, taste, and storage performance of the tea infusion. The synergistic effect of tea tree variety, planting environment, and processing technology helps to stabilize and improve the flavor compounds of black tea, thereby enhancing its quality.

Cite this article

Huang Yunliu , Cao Lisha , Li Yanjie . Research progress on influencing factors of characteristic flavor compounds formation in black tea[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2026 , 32(4) : 84 -88 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2026.04.020

红茶是全发酵茶类,其加工工艺以“萎凋—揉捻—发酵—干燥”为核心,通过多酚氧化酶催化茶多酚氧化形成茶黄素(Theaflavins)、茶红素(Thearubigins)等特征性色素及芳香物质,赋予红茶“红汤红叶”的感官特质。现代化学分析表明,红茶中茶多酚含量较绿茶低70%~90%,茶黄素类物质占比在0.5%~2.0%,赋予其独特的抗氧化及抗炎活性,深受消费者喜爱[1]
近年来,红茶品质成因相关研究取得一定进展[2]。茶树品种的遗传特性是影响红茶品质的关键因素之一,不同红茶品种的香气和滋味存在差异;其次是种植环境,如海拔、土壤和光照条件等,高海拔富含有机质的土壤有利于提升红茶特征风味物质含量;加工工艺的创新,如优化发酵和萎凋过程有助于改善红茶风味。本文总结了影响红茶特征风味物质的主要因素,为优化红茶生产及加工环节,提升红茶品质提供参考。

1 茶树品种对红茶特征风味物质的影响

茶树品种通过遗传背景差异调控红茶色、香、味、形等感官特征,并影响其生化成分组成与贮藏潜力。

1.1 对红茶感官品质的影响

茶树品种是影响红茶感官品质的核心因素,尤其在香气类型、滋味特征和外形表现上差异显著。雷攀登等[3]通过比较8个无性系茶树品种的红茶适制性发现,‘凫早2号'及‘皖茶4号'的甜香特征与‘祁门香'的经典甜香高度契合,其中‘凫早2号'制备的红茶在外形、香气、滋味及叶底品质上表现最优,且更易形成花香类型特质;而‘皖茶4号'虽外形、香气与之相近,但滋味厚度有所不同。陈秋莲等[4]研究表明,‘川茶2号'的感官品质与本地品种‘槠叶齐'相近,香气甜香持久、滋味鲜醇,聚类分析结果进一步印证了其适制性优势。李晶5通过定量描述分析发现,芽型工夫红茶的整体香气以甜香、花香为主,其中香叶醇、芳樟醇等挥发性物质与花果香呈正相关,且‘金牡丹'和‘福云7号'因其独特的生化组成成为特征品种。上述研究共同表明,品种的遗传特性直接影响红茶的香气轮廓与滋味风格。

1.2 对生化成分及贮藏品质的影响

茶树品种差异不仅体现在红茶感官品质中,更通过生化成分的动态变化显著影响红茶的贮藏品质。任玲等[6]研究表明,滇红工夫茶的水分、茶多酚及茶黄素在贮藏过程中的含量变化与品种及干燥方式密切相关,‘云茶红'的烘干茶在贮藏12个月后感官品质最佳,其酚氨比、茶黄素含量在贮藏前期显著升高,后期逐渐降低,而水分与茶褐素成为预测品质变化的关键指标。李晶[5]借助高效液相色谱与气相色谱—质谱技术分析得出,不同芽型红茶品种的茶黄素含量变异系数最大(21.63%),且咖啡碱和茶多酚与滋味的回甘、醇度存在显著正相关性。相关研究证明,品种选育需综合考虑内含物质的稳定性与加工、贮藏的交互效应。
综上,茶树品种决定茶叶的外在及内在特性,其主要成分氨基酸、茶多酚、儿茶素、咖啡碱、糖类和果胶物质等含量决定茶叶的色、香、味和形等特征。

2 种植环境对红茶特征风味物质的影响

2.1 海拔

海拔是影响红茶特征风味的重要环境因子之一。高海拔地区昼夜温差大,白天温度适宜光合作用,夜间低温则减缓茶树呼吸作用,有利于光合产物的积累,从而提高茶叶中糖类、氨基酸和芳香物质的含量。

2.1.1 红茶挥发性物质

杨娟等[7]研究发现,不同海拔鲜茶叶中挥发性代谢物总量存在差异,以低海拔茶园红茶的挥发性物质总量高于高海拔茶园。胡双等[8]在夏秋红茶加工试验中发现,海拔效应具有季节响应特性;代谢途径富集分析表明,海拔梯度引发的昼夜温差变化会激活脂氧合酶(LOX)通路,促使亚油酸向己醛等C6化合物转化。

2.1.2 红茶内含物

海拔差异会引发茶树次生代谢网络重构,进而改变关键风味物质的比例。唐颢等[9]通过凤凰单丛茶的研究揭示了海拔与酚氨比的定量关系,800~1 100 m高山茶较300~400 m低山茶的茶多酚/茶氨酸降低27.4%,茶汤鲜爽度评分提升12.6分。在茶色素形成方面,范捷等[10]研究指出,茶黄素合成的最适温度在20~24 ℃,当海拔超过800 m时,昼夜温差扩大延长了多酚氧化酶(PPO)活性窗口期,从而使茶黄素积累量增加。

2.1.3 红茶品质

高山红茶通常具有更浓郁的花香、果香或蜜香。唐颢等[9]研究发现,高山茶(800~1 100 m)的茶多酚、茶色素、咖啡碱、矿质元素(硼、锌、铁、锰、钙等)以及香气组分(脱氢芳樟醇、反-橙花叔醇、顺-茉莉酮等)含量显著高于低山茶(300~400 m)。高山茶树的茶黄素和茶红素含量较高,使红茶的汤色更加红艳明亮。此外,高海拔红茶的叶底通常柔软、均匀、明亮,说明其品质优良。吴潜华等[11]研究了海拔200、300、400、500 m对桂青种红茶品质的影响,结果发现,海拔400 m以上的红茶汤色红艳明亮、香气甜香浓郁、滋味浓厚鲜甜。

2.2 光照

茶树对光照的适应性较强,在漫射光下生长能有效吸收漫射光中的蓝紫光,经光化作用产生较多的叶绿素b,形成多种氨基酸,有利于提升茶叶香气质量。

2.2.1 光质

特定光波段的能量输入可通过激活关键酶系统改变红茶风味物质组分。赵飞等[12]在远红外萎凋工艺研究中发现,15 W/m2辐射强度持续处理3 h,萎凋叶中PPO与过氧化物酶(POD)活性均提升,该条件制备的红茶茶黄素含量为1.86 mg/g,较常规萎凋工艺提高20.5%。在光波精准调控方面,林家正等[13]通过红光萎凋试验发现,630 nm、3 000 lx红光处理使萎凋叶酯类物质总量达87.46 μg/g,较自然光萎凋提升31.2%,其中癸醛的变异系数达133.34%,该物质经气相色谱—嗅味计(GC-O)鉴定具有清新柑橘香特征。周琳等[14]研究表明,红光(660 nm)处理的茶树愈伤组织中茶多酚含量达12.37 mg/g,较黑暗对照组提升28.5%,而蓝光(450 nm)处理则显著抑制苯丙烷代谢通路关键酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性(降幅达41.3%);转录组测序结果发现,红光受体phyB蛋白表达量明显增加,通过COP1-SPA复合体调控HY5转录因子,最终诱导茶多酚合成相关基因(CsPALCsC4H)表达量上调。

2.2.2 光照强度与光谱组成

光照参数的空间异质性直接影响茶树光合碳分配与次生代谢物积累。鄢智等[15]在铅山县气候区划研究中建立重要关联模型,年太阳辐射量≥4 500 MJ/m2的茶叶产区,茶叶游离氨基酸总量达3.21%,茶多酚/氨基酸提高(18.7);该模型揭示光强与光质的协同效应,紫外波段(UV-B,280~315 nm)占比提升0.1%可使表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)含量增加9.8 mg/g(r=0.827),与董春阳[16]提出的UV-B诱导类黄酮合成机制形成理论互证。在茶树新梢生长期交替使用红光(6:00—10:00)与蓝光(14:00—18:00),可使叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性达到489.6 U/g(普通光照组的1.3倍),过氧化氢酶(CAT)活性提升至64.3 U/g;代谢组学分析表明,该光周期设计促使苯乙醛(具蜂蜜香)在成品红茶中的含量提高至2.14 μg/g,较单色光处理高53.8%,证明光质组合调控具有显著的香气协同增益效应[14]

2.3 土壤

土壤是影响茶树生长及茶叶风味物质的主要因素之一。土壤中丰富的有机质有助于改善土壤的物理性状;pH、微生物群落会影响茶树的根系发育及对营养的吸收,从而影响红茶的品质[17-18]

2.3.1 土壤pH

茶树是喜酸忌碱植物,土壤适宜pH 4.50~5.5。茶多酚、氨基酸、咖啡碱等成分是构成红茶风味的基础,在适宜pH条件下,此类成分的含量和比例较高,进而影响红茶的滋味和香气[19-20]。若土壤pH过高,可能导致土壤中的营养元素被固定,茶树难以吸收;而pH过低可能会使土壤中的铝、锰等微量元素过多,对茶树造成毒害作用[21]。氨基酸在红茶风味中起到增加鲜味、调节苦涩味的作用,适宜的土壤pH可促进茶树合成氨基酸,使红茶的苦涩味降低,鲜味相对凸显。

2.3.2 土壤养分

茶园土壤中的钾、磷、镁和锌等离子的含量会影响茶树生长,进而影响茶叶中香气物质、呈色物质、呈味物质的含量[22]。李嘉欣[23]研究表明,适当增施有机肥、钾肥、锰肥等能提高茶树香气物质含量;还可以改善土壤结构,增强土壤酶活性,提高茶叶产量和品质。茶树的生长状态受土壤疏松透气性和保水性的影响。茶叶挥发性香气成分的形成还受土壤中部分元素含量的影响,如钾会影响茶叶挥发性物质的含量,磷、镁元素会通过影响芳香物质的合成来改善茶叶品质[24]

2.3.3 土壤微生物

微生物会促进土壤有机质分解,释放氮、磷等元素及氨基酸、维生素等代谢产物;这些代谢产物通过茶树根系吸收后参与茶多酚、咖啡碱等关键成分的合成;芽孢杆菌、木霉等根际菌群能诱导茶树产生防御性物质(茉莉酸类化合物),间接影响茶叶中芳香物质和呈味物质的积累;通过调节土壤微生物群落结构,可使茶多酚含量提升,芳香物质种类增加。
海拔、光照与土壤是决定红茶特征风味物质的核心环境因子。高海拔具有昼夜温差大的特点,有利于促进茶树积累糖类、氨基酸与芳香物质,降低酚氨比以提升鲜爽度。光照方面,通过光质与光强的精准调控能提升关键酶活性,增加茶黄素和酯类等香气物质含量。土壤方面,适宜的pH、有机质及钾、磷、镁等养分有利于茶树吸收与物质合成;土壤微生物通过分解有机物和诱导茶树产生防御性物质,进一步增加了芳香物质的种类与含量。相关因素共同决定红茶特征风味物质含量,合理的茶园管理和土壤改良措施对于改善茶叶品质至关重要。

3 加工工艺对红茶特征风味物质的影响

红茶加工工艺通过萎凋—揉捻—发酵—干燥多步骤协同,调控茶多酚氧化路径、香气物质合成及贮藏稳定性。

3.1 萎凋与揉捻工艺

萎凋作为红茶加工的首个环节,通过促进叶片水分散失与酶促氧化反应的启动,直接影响茶多酚、氨基酸、咖啡碱等物质的动态转化[25]。萎凋过程中,细胞液酸度的降低及PPO、POD活性的提升,驱动茶多酚氧化生成邻醌类中间产物,进而形成茶黄素、茶红素等呈色物质。李晶[5]研究发现,当萎凋温度在25~30 ℃、湿度在70%~80%时,茶氨酸、谷氨酸等游离氨基酸含量显著升高;但过度萎凋(湿度低于60%)易造成氨基酸过度降解,鲜爽度下降。揉捻工艺通过机械力破坏叶细胞结构,加速多酚类物质与氧化酶接触,同步促使咖啡碱与蛋白质结合形成“冷后浑”复合物,影响茶汤滋味与“冷后浑”浊度。

3.2 发酵与干燥工艺

发酵是红茶品质形成的关键阶段,涉及多酚类物质的持续氧化及香气前体物质的挥发。发酵过程中温度、湿度条件影响茶黄素与茶红素的比例,当温度维持在25~28 ℃、湿度在90%以上时,茶黄素积累量占干物质的0.5%~2.0%,赋予茶汤金黄明亮色泽与鲜爽口感;而温度过高(>35 ℃)会加速氧化反应,促使茶红素进一步聚合为茶褐素,导致汤色暗红、滋味淡薄。发酵阶段脂类物质(亚油酸等)的氧化裂解、类胡萝卜素降解及糖苷水解,共同促进了挥发性香气成分(如香叶醇、芳樟醇、苯乙醇)的生成,其中香叶醇含量与甜香强度呈显著正相关。干燥工序通过高温(80~120 ℃)钝化酶活、固定品质,不同干燥方式对成分的稳定作用存在差异。任玲等[6]对比晒干与烘干茶叶发现,晒干茶在贮藏期间水分波动更大,酚氨比下降速率快于烘干茶,导致滋味加速劣变;而烘干茶因热风快速脱水可保留更多茶黄素与氨基酸,贮藏12个月后感官综合评分仍稳定在85分以上。

3.3 工艺组合的协同作用

红茶加工的全程动态调控对各环节工艺参数的协同性要求较高。萎凋失水率(60%~65%)、揉捻时间(40~60 min)与发酵温度(25 ℃)的最佳组合可将茶黄素含量提升至1.8%~2.1%,同时将茶褐素比例控制在12%以下,显著改善茶汤的鲜活度[3]。此外,杨霁虹等[26]研究发现,干燥方式与初制工艺的衔接影响后期贮藏品质,热泵干燥结合低温长时(65 ℃,150 min)的工艺可减少咖啡碱(保留率>95%)、可溶性糖(损失率<10%)的热分解,通过减缓脂质氧化来抑制陈味产生。

4 结语与展望

红茶作为全发酵茶,因具有独特的风味、香气和营养价值,在茶叶市场中占据重要地位。本文综合分析了茶树品种、种植环境及加工工艺对红茶特征风味物质的影响,发现高海拔地区昼夜温差大,有利于香气物质的合成;红茶的风味涉及众多因素,其相互作用机制仍需进一步深入研究。未来研究可进一步探讨不同土壤改良、品种筛选及栽培管理措施等对红茶品质的影响,通过调节土壤有机质含量、优化施肥方案或引入有益微生物群落,提升茶叶的香气和滋味。此外,可以结合代谢组学和转录组学技术,深入解析茶叶中关键风味物质的合成途径及其调控机制。同时,针对不同茶树品种和种植区域,建立更为精准的茶叶品质预测模型,为茶叶生产的标准化和品质提升提供科学支持。相关研究还可扩展到绿茶、乌龙茶等其他茶类上,以全面揭示土壤—微生物—茶叶品质之间的相互作用机制,为茶产业的可持续发展提供参考。
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