茶的旅程
2018.12.23

从茶叶生产到饮茶的科学

从茶叶生产到饮茶的科学

乌龙茶为台湾人之国饮,至今已有近300年历史,乌龙茶为台湾之重要特产,属于部分发酵茶类。依外型可以区分成文山型(条型包种茶)(图1)与冻顶型(半球型包种茶)(图2),是内外销主要的茶类。目前台湾茶园种植面积11,906公顷,年度产量15,200公吨,虽占全世界茶叶年产量不及1﹪,但却是台湾重要高经济作物之一,年产值约新台币150亿元;所衍生之茶饮料、茶具、茶艺文化等可高达新台币数百亿元。

台湾乌龙茶的制作工序相当繁复,从采摘到制成品,需至少36小时不眠不休的劳力付出,制茶步骤固定,但是力道的拿捏与时间的掌控完全依照经验。在现代科学的研究下,渐渐的揭开经验背后所隐藏的科学道理。


茶叶生产一共需要九个步骤才能完成,包括
采摘
室外萎凋
室内萎凋
炒菁
揉捻
初步干燥
团揉
再次干燥
烘焙



采摘(图3):
台湾乌龙茶讲究一心二叶(图4)采摘方式,有别于大陆或是日本等只采心芽。会有此采摘方式是因为心芽酯型儿茶素含量较高,口感较为苦涩,但是胺基酸含量较高,回甘来源。成熟叶糖分含量高,酯型儿茶素含量低。所以一次采一心二叶,口感,香气,滋味达到平衡,且可以耐的住高温冲泡。如果只采心芽,不可以高温冲泡,因为心芽的酯型儿茶素过度溶出会让茶汤苦涩不已。


室外萎凋(图5):
常见于小叶种乌龙茶的制造,因为小叶种具有双层栅状组织,耐的住高强度的阳光曝晒,反观大叶种为单层栅状组织结构,所以将常拿来做红茶的大叶种不具有室外萎凋的步骤。室外萎凋藉由阳光的能量减少细胞水分含量,减低其活性致细胞膜半透性消失,使位于液胞内的多元酚类能够渗出,引起发酵作用进行。多元酚类是强抗氧化剂,有助于茶对抗环境逆境。


室内萎凋(图6):
此步骤为茶叶发酵,更正确讲法是茶叶多元酚类的氧化作用。因为氧化的程度不同,可分成绿茶、乌龙茶、红茶等三种制茶工艺(图7)。为什么说氧化会是更正确的名词,必须先从发酵谈起。

所谓发酵这一名词的由来,最早用于麦芽汁加入酵母菌产生气泡的现象,也就是制酒的过程,是最早对于发酵的定义。简单来说,就是运用生物体分解有机体产生能量的过程。在生物学上的定义是:在电子传递链当中,以有机物作为电子受体的氧化还原产生能量的反应。但是,在茶叶制造当中,所谓茶叶的发酵应该称为茶叶的氧化(oxidation)会更为适切。因为茶从绿茶转变成为乌龙茶再变成红茶是一连串茶多酚类的聚合反应。

绿茶当中的儿茶素类,在多元酚氧化酵素(PPO)的帮忙下,将儿茶素们氧化,也就是将氧气加到儿茶素上,或者将儿茶素们像拼积木一样拼在一起,产生巨大的化合物,这非常像在拼乐高。多元酚类的氧化,会影响茶汤颜色与滋味,儿茶素本身无色,当氧化聚合成为茶黄质的时候茶汤颜色会变深,在红茶当中,茶黄质(主要)与茶红质就是重要的颜色与滋味来源,如聚合过头就会产生茶褐质,这会使红茶滋味不佳,汤色变暗。那在乌龙茶当中多元酚类被氧化成什么呢?并不是茶黄质,不是字面意思为黄色,而是正在研究的「乌龙茶质」,它独特存在于乌龙茶当中,但因为出现时间短,数量难以判定,种种因素使此物质相当难被侦测,属于一种中间产物。

『今天的手感,成就明天的口感』,所指在制造过程当中(图8),藉由翻动使茶菁进行氧化,也就是藉由外力提高多元酚类与PPO接触的机会,翻动茶叶时必须温柔,如果翻动的太大力,会造成氧化聚合速度过快(乐高乱乱拼),产生滋味不佳的香气与口感。一般来说,当翻动完后会产生强烈菁味与淡淡花香,这表示氧化反应正在进行。当茶菁味道变淡时,代表着氧化反应趋缓,需再藉由外力,使多元分类与PPO再次相遇。重复此步骤约4~5次且力道轻盈,当茶菁味变淡,花香变强,代表着氧化已达到乌龙茶标准,在化学上为儿茶素含量已经降低至乌龙茶制做标准。儿茶素含量最高为绿茶,带有强烈海苔香。


茶叶水份含量的控制与蒸散(俗称走水)是室内萎凋的另一个重点,如果水份蒸散得宜,茶自然会香,就像是衣服洗好充分晒干一样。造成水份蒸散出障碍的原因常见于采摘时捏伤,折伤。室内萎凋时摔伤,浪菁时力量过猛造成内伤,使水份无法藉由如水管般的叶脉流至气孔蒸散而继续留在细胞内,也俗称『积水』。当水份蒸散得宜,细胞内空间会越来越小,使得多元酚类与PPO越来越靠近,氧化反应将继续顺利进行。

顺带一提,喝茶的人常常听到绿叶镶红边(图9),这指的是乌龙茶的氧化所造成的结果,绿叶镶红边的茶叶代表发酵足够的乌龙茶,在现在的制茶技术来说,绿叶红点镶边更是发酵技术控制精良的茶品。为什么会这样呢?因为在早期的时候,并没有任何环境控制机械辅助生产,如空调或是湿度控制系统,只能任由环境来决定茶叶的发酵程度。在冻顶山制茶时,因为海拔介于600~800公尺,温度并不寒冷,反而温暖,所以发酵程度容易过快且不易控制,这才会产生绿叶镶红边的结果。在许多教科书都有写道,这是因为叶缘细胞被破坏后所造成的结果。不过更精确的解释是叶缘细胞相较于叶中细胞比较小,所以发酵(氧化)程度会比较快。通常从肉眼几乎看不出叶缘有被破坏过的迹象,如同树叶落到地上,都是从叶缘开始变色与干枯,如果能用显微镜确认便会知道结果。如果红边越粗,代表发酵越重,完全变红那就是红茶了。现代在空调环境的控制之下,可以让茶叶发酵控制的刚刚好,只见绿叶红点镶边的适当发酵。有人称为此发酵程度为『行腹内』(图10),行:指发酵。腹内:指叶内。解释为用肉眼并不可以从叶片见到茶叶发酵的情况,只可以靠喝才能够体验。

总结来说,发酵有如一段旅程,起点是绿茶,终点是红茶,旅途当中处处皆是风景,停靠在哪边,这凭经验也凭想像。就因为乌龙茶属于部分发酵茶,那有多部分?在哪部分?因为这个原因,乌龙茶制造工艺相当具有艺术性,也相当不容易研究。


炒菁(图11):

当氧化完成后,必须抑制PPO作用,会使用大约300摄氏度的高温锅炉翻炒茶菁(图12),使大部分PPO失去活性,少量存活下来的PPO将有助于茶叶制做完成之后存放的后氧化作用,也就是我们常听的老茶风味来源的其中一个原因。如果是红茶不会进行杀菁此步骤,必须留下PPO尽量将儿茶素氧化透彻。


揉捻(图13):
因为茶叶表面具有蜡质,必须经过机械力道进行蜡质与组织破坏(图14),使茶叶汁液流出黏附在茶叶表面,经干燥凝固,当在冲泡时热水才能够将滋味溶出。揉捻过程中忌讳接触到铁的物质,因为铁会与茶中的没食子酸结合产生黑色沉淀,所以在制茶场内的揉捻机多为黄铜制底盘(图15)。

初步干燥(图16):
揉捻后的茶叶必须经过干燥,以免接下来因为水份含量太高造成茶叶大量沾粘。

团揉(图17):
藉由重复将茶叶聚集成团(图18),使其外观紧结美丽(图19)。属于闽南式乌龙茶制造工艺,闽北式乌龙茶制造工艺不具此步骤。经过团揉步骤的茶叶,因为压力使的茶叶能够再进一步进行后氧化作用与茶内物质再度挤出,茶滋味与口感都会比较重,在台湾明显的例子就是条型的文山包种茶与球型的乌龙茶,两茶的制茶工艺仅差在于团揉步骤的有无。

再次干燥(图20):

将茶叶含水量降至5%以下以防质变与发霉。此时完成的茶可称为毛茶或是清香型乌龙茶。


烘焙(图21):

茶叶烘焙属于乌龙茶精致工艺,在台湾的烘焙技术可以溯源自大陆福建安溪铁观音焙法。使用竹制篓子加上龙眼木炭(图22)烘焙是最传统的工艺,现代工艺包含箱式烘被机与电焙笼烘焙方法。但不变的是烘焙空间都相当炎热,为了使烘焙品质能够稳定,烘焙室不会有窗户,以维持稳定气流,最高温度可以达50度。在炭火不断燃烧的情况下,烘焙师傅不能休息,正常来说,一个炭坑的木炭量足够烧上半个月,过程没有任何喊停的机会。

只要稍不留神,就会出现《阴阳茶》的瑕疵。阴阳茶指的是部分茶烧焦,部分茶依然未熟的瑕疵。在传统的烘焙工艺当中,为什么选择龙眼木炭而不选择其他炭呢?是因为烘焙完后会具有龙眼香气吗?龙眼木炭完全炭化之后,并不会留下任何芳香物质,只留下炭元素,炭元素不具有任何味道。会挑选龙眼木炭的主要原因是《质地》。因为龙眼木炭质地相当均匀,点燃后所产生的热源大小稳定,如此才能烘焙出品质稳定的茶叶。并没有说哪种工艺特别好,而是依照茶的特性选择适合的烘焙工具,如同因材施教(图23)。
球型乌龙茶烘焙相当不易,除了极具技巧性之外,也须具有耐心。因为当茶叶相当紧结,一开始进行烘焙的时候,只有外层熟,内部还是生的状态并带有青味(青味指新鲜叶片味道,此青味有些人不喜爱),过一段时间之后青味会扩散出来,俗称吐青(图24),必须再次进行烘焙,使青味不见,如此反覆多次,才可以将茶叶烘焙熟透。不可着急一次大火烘焙,只会造成烤焦与热水冲叶片泡打不开的情况(图25),此茶已经失去活性,也可以说《死掉了》。

茶叶为什么要进行烘焙呢?
因为烘焙后能够再次降低茶叶含水量,除去不好的滋味,并稳定茶叶中的化学物质。经过烘焙后的茶叶能够且容易长时间存放。烘焙茶叶必须有明确的原因,不可一昧的因为烘焙而烘焙,就像是新鲜生鱼片本来就应该生吃,不可用火而毁了鱼本身的鲜味。当茶叶经过烘焙之后,除了咖啡因会降低之外,有时候还会闻到一股酸溜的果香。这个味道是来自于茶叶中的脂肪,包括雅麻仁油与棕梠油,当脂肪经过高温烘焙之后,会裂解成小片段的脂肪酸,这也就是酸味的来源。

当在喝茶的时候,常常听到几个问题:


1.用什么水泡比较好?
影响茶汤口感主要在于水中的矿物质含量,钙与镁会协助多元酚类溶出在水中,使茶汤滋味较为苦涩,科学上定义了软水与硬水的矿物质含量,依照经验来说,更容易的方法是看市售矿泉水瓶子上的矿物质含量表,当钙与镁的含量在20mg/liter以下最适合泡茶(图26),如果超过90mg/liter,茶滋味苦涩,且煮水壶经过几次煮水后会见到相当惊人的矿物质沉淀(图27)。矿物质含量高的水适合纯饮(图28),口感相当好,但是不适合泡茶。如果使用逆渗透水呢?理论上茶滋味会最好,但是在茶汤含有少量的多元酚类,能使丰富茶汤滋味的层次,使茶喝起来更加精采。

2.有冷泡专用的茶吗?
茶为什么要冷泡?因为茶汤中的苦涩物质,有如茶多元分类与咖酚因,分子量较大,在低温下冲泡不易溶出。冷泡的茶通常甘甜且不苦涩,但是香气成分较少。香气成分必须在高温下才容易挥发让我们闻到。所有茶类都适合冷泡,差别在于冷泡时间的长短,在冷泡时茶一定要放冰箱,不然会因为天气太热造成细菌在茶汤内滋生,使茶汤混浊,此茶已经不适合饮用。

3.什么茶的咖啡因比较低?
茶与咖啡因有如酒与酒精,如果茶无咖啡因,喝起来欠缺滋味。
什么样的茶咖啡因比较低,这背后的答案相当复杂。影响茶叶中咖啡因的因素整理后有以下几点:
a. 茶叶的老嫩度:越嫩咖啡因越高。
b. 制造过程:咖啡因不参与发酵反应,所以制茶过程中不大影响咖啡因含量,只有烘焙过程中因为温度造成咖啡因从茶叶升华出来而降低含量。 (图29)
c. 茶树品种:这是大家最常忽略的问题,在茶的家族当中,分成C. Sinensis 与C. Assamica. 俗称小叶种与大叶种,小叶种通常咖啡因含量较低,大叶种则较高。 (图30)
所以下次喝茶时可以依照这样的条件找寻自己喜好的茶叶,依照经验来说,咖啡因会造成睡不着可以说是体质的关系,有些人真的咖啡因敏感,但是少数,我还曾遇过有人喝茶睡不着,喝咖啡没事呢。

焙茶时我们常说会焙到起‘狗毛’,这是指茶叶在长时间或是高温烘焙下会让茶叶内的咖啡因升华,而附着在茶叶表面会是茶叶外的物体上。那白白的结晶就是纯度相当高的咖啡因。

4.清香乌龙茶是否可以存放成为老茶?

清香型烏龍茶可以存放為老茶,但是烏龍茶本身發酵度一定要足夠,有如傳統凍頂烏龍茶製法,生茶狀態下茶湯呈現深金黃色,香氣為濃濃熟透黃金桂花香,更可以說是一股相當熟成的果香,如此成熟的清香的烏龍茶及具有存放成老茶的條件,因為兒茶素氧化已經趨於穩定,茶葉香氣也穩定,經過長時間的存放(後發酵)會使烏龍茶口感更加飽和與滑順,如果是高山清香型烏龍茶,大多數發酵度較輕,而茶素含量較高且因是抗氧化劑,非常容易與氧氣結合造成品質劣變,所以建議盡快喝掉,不建議存放成老茶。
清香高山茶有如吃生魚片,趁新鮮。
如是發酵度足夠的烏龍茶,兒茶素大多已氧化成烏龍茶質,品質不會再劣變,可慢慢享受時間所帶著來熟成滋味。
什麼是好茶?好茶的定義是,農藥殘留符合國家標準,不傷身,經濟可負擔,喝了會懷念。當符合以上條件時,就是『好茶』。