承啟下一個台灣茶道百年志業的 「熷烏龍茶」

 
2016/09/19 廖英凱 | 特約文字編輯
中興大學曾志正教授與設置於中興大學生物科技研究所的「熷烏龍茶製程展示場」 曾志正教授(前排中)與實驗室學生成員 曾志正教授研究團隊,利用質譜儀分析茶湯中的成分,來解析茶葉品質與製程的改良方向。 「熷烏龍茶」製程關鍵之一為找到合適的烘焙溫度與時間,降低澀味來源的兒             茶素衍生物與黃酮醇配糖體,但又避免其他物質揮發與過高溫而炭化。 「熷烏龍茶」製程另一關鍵為陳放,曾志正教授特別選定透氣性良好的陶甕, 並適宜控制存放地點條件,讓茶葉中的直鍊與支鏈碳氫化合物得以降解。
  • 中興大學曾志正教授與設置於中興大學生物科技研究所的「熷烏龍茶製程展示場」
  • 曾志正教授(前排中)與實驗室學生成員
  • 曾志正教授研究團隊,利用質譜儀分析茶湯中的成分,來解析茶葉品質與製程的改良方向。
  • 「熷烏龍茶」製程關鍵之一為找到合適的烘焙溫度與時間,降低澀味來源的兒             茶素衍生物與黃酮醇配糖體,但又避免其他物質揮發與過高溫而炭化。
  • 「熷烏龍茶」製程另一關鍵為陳放,曾志正教授特別選定透氣性良好的陶甕, 並適宜控制存放地點條件,讓茶葉中的直鍊與支鏈碳氫化合物得以降解。
 
丘陵上林立的茶園、旅客熙攘的精品茶坊、民族特色的採茶音樂,店家琳瑯滿目的瓶裝茶和手搖杯,茶葉、茶道、茶產業伴隨著台灣歷史,走過了上百個年頭。茶飲乘載著文化與歷史深植於我們的生活中。

你一定聽過「回甘、不澀、養生解毒」的廣告詞,也可能看過一些能讓茶變得更好喝的茶道技法。以科學的角度來看,這些感覺與功效,代表可能存在有某種化學反應或物質參與其中。目前,中興大學生物科技研究所曾志正教授的團隊,正陸續以科學方法解析其中機制,並設計出風味獨特的「熷烏龍茶」,從原分子的尺度一窺茶道千年的奧秘。

好茶三要素:回甘、不澀、養生

 回甘的滋味與程度,是判定茶的重要指標。無須加糖,也無法用任何的糖來取代回甘的感覺。究其原因,是因為甘味是一種味覺,但與甜味有不一樣的機制。研究發現,舌頭的味蕾上,含有可辨識酸、鹹、苦、甜、甘等五種味覺的接受器。當熬煮魚、貝、鹹肉、大骨與蔬菜等食材時,釋放出來的谷胺酸鹽與核苷酸會分別扮演啟動分子與增強分子的角色,這兩種分子與味蕾上的甘味接受器T1T1/T1R3結合後,使甘味接受器的結構改變,而傳送訊息至大腦引發甘味感覺。

具有回甘滋味的綠茶與烏龍茶也有著豐富的游離胺基酸(free amino acids)來引發甘味,以烏龍茶來說,茶湯內含有谷胺酸(glutamate)與茶胺酸(theanine),可做為啟動分子。雖然在茶湯內,扮演增強分子的核苷酸含量極低,但茶湯內仍有豐富的茶倍素(theogallin)與沒食子酸(gallic acid)可發揮類似的功效,共同活化了味蕾上的甘味接受器。

如何提升茶的甘味?

曾志正教授在開發「熷烏龍茶」時發現,由於熷烏龍茶需要經過反覆烘焙。烘焙過程會使有甘味的游離胺基酸因高溫而裂解,理論上會降低茶的回甘滋味。但是在烏龍茶被轉化為熷烏龍茶的烘焙過程中,由於茶葉原有的兒茶素與黃酮醇配醣體等多酚化合物被大量降解成沒食子酸、楊梅黃酮(myricetin)與槲皮素(quercetin)。此時的熷烏龍茶湯,是以楊梅黃酮為主要啟動分子,槲皮素為次要啟動分子,以沒食子酸為增強分子。這一個新的回甘分子組合,所引發的甘味接受器緊縮程度,比起一般烏龍茶湯的緊縮變化更佳。這代表若想要提升茶的回甘滋味,並非只能藉育種方式栽種出有更多胺基酸與茶倍素的烏龍茶,更可藉由合適的烘焙製程,降解出完全不同的回甘分子組合,來達到更強的回甘滋味。

澀度,捉弄舌尖的觸覺

 相較於回甘的美好,澀味在茶飲中是個不受歡迎的因子。事實上,澀味並不是一種味覺,而是觸覺。食物中常見有多酚類,當這類物質接觸到唾液中的唾澀蛋白群(PRPs)時,會形成不溶於水的沉澱物,而降低唾液潤滑口腔的效果,使得口腔內的神經細胞感受到壓力與觸覺而形成皺縮,這一個拉扯或縮攏的感覺,就被認知成是「澀味」。

 從茶的成分來看,其可溶性物質剛好以多酚類含量最高,雖然這些茶多酚在近年來有許多以抗氧化效用為主的保健功效陸續被發現,但在烏龍茶與綠茶中,占茶多酚含量七成的兒茶素類,以及總量雖只有兒茶素百分之一至千分之一,但引起澀味程度也是兒茶素百倍至千倍的黃酮醇配醣體,或是紅茶中的茶黃素與茶紅素等,都是導致喝茶時口腔感受到粗糙和皺縮等澀味感覺的主因。

高山茶,越高越甘甜不澀?

若想降低茶葉的澀味,除了藉沖泡時合適的溫度與時間等技巧來控制茶葉的物質溶出外,也會受到茶葉種植時日照、紫外線、溫溼度等環境因子與發酵、烘焙和陳放等製茶方式的影響。曾志正教授的團隊,在2012年以種植於不同海拔的青心烏龍茶為標的,利用儀器進行分析,發現無論是新鮮葉片,或是初製茶(毛茶),兒茶素總含量均隨著種植海拔增加而遞減。這個關聯性很可能是因為不同海拔的溫度差異,影響了茶葉內特化酵素ECGT的活性。據研究,當溫度低於20℃時,ECGT的活性會下降,減少了茶葉中澀度較高的酯性兒茶素生成,茶的澀度因之降低。這與人們印象中越是高山的茶,品質則越好的印象吻合。

如何判斷誰比較澀?

澀味的多寡是評比茶葉品質的關鍵指標。然而澀味的感受機制與其他味覺不同,口腔狀態也會隨著個人飢餓、飽足、疲勞等有所差距。在茶業評比或競賽時,評審評分時往往需要喝下相當多的茶湯樣品。但是當唾澀蛋白與茶多酚物質結合沉澱於口腔時,人體無法在短時間內清除吸附於舌頭與口腔的沉澱物,導致澀味會持續累積而難以做到連續評比時的一致性。

為解決這個狀況,曾志正教授團隊發明了利用人造油體的技術作為澀度鑑定的方式。研究團隊利用一個已知的基因序列來合成唾澀蛋白質,並利用芝麻油與磷脂質DSPC做成帶有唾澀蛋白的人造油體。這些人造油體均勻地懸浮在溶液中。當人造油體溶液與茶湯混合時,油體上的唾澀蛋白會與茶湯中導致澀味的茶多酚結合並互相牽引。若是茶多酚的濃度越高,油體之間的聚集程度會越強,上浮速率也越快,在溶液頂層產生可視的乳狀層也越厚。研究團隊相信此項科學技術,應能有效輔助茶葉的評比,並提供茶農作茶質判斷時量化的分析。

體歸靈,青心烏龍獨有的養生秘方

喝茶,除了好喝以外,更有「養生」的好處。茶裡有多種能促進身體健康的物質,自古以來也被視為是重要的中草藥。目前種植於台灣較高海拔地區的「青心烏龍」,更有著獨一無二的養生保健成分。青心烏龍在台灣,起源於1855年舉人林鳳池先生自福建武夷山引進南投縣鹿谷鄉凍頂地區,目前在台灣海拔七百公尺以上的茶園,多以栽種青心烏龍茶種為主。

許多飲用者發現,喝青心烏龍茶後會比飲用其他茶種有更明顯的飢餓感。一些茶行業者與茶農,也因大量飲茶之故而有食慾大增以及排便次數更頻繁的經驗。這代表青心烏龍茶中,可能含有能產生飢餓感並促進腸胃蠕動的物質。在1999年,日本科學家Masayasu Kojima,找到了一個能傳遞飢餓訊息的激素分子,並命名為飢餓素(ghrelin)。飢餓素除了會引發飢餓促進食慾外,也能有效刺激生長激素的分泌,調節新陳代謝與心血管和腸胃的功能,還具有神經營養與保護中樞神經系統的效果。

這些關於飢餓素的描述,與青心烏龍茶的飲用效果非常類似。自2002至2014年間,曾志正教授團隊利用高效液相層析儀分析了青心烏龍與其他常見烏龍茶種,他發現:在青心烏龍中有兩個特殊的微量成分含量明顯高於其他烏龍茶種,而這兩種微量成分的分子結構非常相似,僅有一個OH基之差。再經動物實驗確認這種微量成分確可引發飢餓感;曾教授將其命名為「體歸靈 (teaghrelin)」,亦稱為「茶飢素」,取其來自於茶(tea),又具有飢餓素(ghrelin)特性之故。由於體歸靈是目前已知在天然化合物中,唯一具有類似飢餓素效果的物質,這或許可以解釋,為什麼喝茶有促進食慾、頭腦清晰、活動力旺盛且抗老化的功效。

「熷烏龍茶」- 經歷反覆烘焙與陳放的精製烏龍茶

結合了對於回甘、澀味與體歸靈(茶飢素)的了解。曾志正教授選用發酵足的青心烏龍茶葉,以運用反覆烘培與陳放兩大工序,設計出主要以一至三年為期的「熷烏龍茶」製程,並以科學儀器來分析茶葉成分在各個階段的變化。

在過去的研究中,我們已經知道青心烏龍擁有獨特的體歸靈成分;而充分的發酵,意味著茶葉經過適度的氧化而轉化出更豐富的天然活性分子,適當的烘焙溫度與時間則可以降低茶葉中的水分增加保存期限;又高溫下的梅納反應(Maillard reaction)和熱裂解反應(pyrolysis)會產生褐色的類黑素而改變茶葉與茶湯的色澤,更會轉化出多種不同氣味的分子增加茶葉的風味;而烘焙過程中又會使咖啡因揮發而明顯減少,帶有澀味的兒茶素與黃酮醇配醣體等多酚化合物也被大量降解成能提升甘味的沒食子酸、楊梅黃酮與槲皮素。茶葉因為透過了上述加溫烘焙的化學反應平台,有了溫潤渾厚又回甘的韻味。

除了原料選擇、發酵程度與烘焙以外,曾教授也特別訂製了透氣良好的陶甕來陳放熷烏龍茶。「陳放」又稱「藏茶」,在數百年來茶品的保存的經驗上,人們已知道陳放的時間、環境,甚至是容器都會影響到茶葉的品質,甚至是改變茶葉的風味。曾教授的研究也發現,新鮮茶葉的成分在烘焙時並無明顯改變,但長時間陳放過程緩慢的氧化或聚合變化卻能使影響氣味的揮發性分子遞減,而給予茶更溫和的香味表現。

台灣茶製程技術產學聯盟

 雖然累積有十幾年對於茶葉的科學研究,也推出了具有獨特風味的優質茶品「熷烏龍茶」。但是,這並不代表就能讓茶農一以貫之地技轉利用。曾教授認為台灣的茶產業,正面臨著鑑別度不夠,以及技術外流的困境。國內業者過去因採用相同的製程,或過分依賴經驗法則,導致各家所推出的茶品差異度並不大,在低鑑別度的狀況下,又受到進口廉價茶的衝擊,導致市場陷入了削價競爭的惡性循環。儘管偶有推出盛極一時的茶種或製茶方式,也會迅速地外流到大陸與東南亞而失去競爭力。曾教授認為由學界投入資源研發製成再技轉給業者的方式,僅能帶來短期的榮景,並無法有效地解決產業的困境。

目前,曾教授與一些製茶業者組成了「台灣茶製程技術產學聯盟」。他們的重點不僅是研發更好的茶葉製程。而是教導茶農製程步驟的原理,讓每一個製茶者,可以根據自己茶園作物的特性,再依照顧客的口味,開發出自己獨一無二的產品。聯盟中的製茶者,可以將製茶過程中的半成品或完成品,送至中興大學分析茶品成分,並與曾教授討論其與製程的關聯性,再回頭去修改製程細節,期以能能找到最符合自己特色的茶葉製程。

「我的願景是,台灣百年的茶產業要怎麼走下去。」思索台灣茶產業未來的發展,結合著茶農們世代傳承的土地經驗,曾教授以其累積數十載的科學基礎研究,正輔佐著我國的茶產業,承啟著下一個台灣茶道的百年志業。

註:曾志正教授研究團隊獲科技部105年度「產學技術聯盟合作計畫」補助(計畫名稱:台灣茶製程技術產學聯盟(2/3),執行期間:2016/02/01~2017/01/31)。科技部推動「產學技術聯盟合作計畫」之目的,係為促使大專校院及學術研究機構有效運用研發能量,以其已建立之核心技術與相關之上中下游業界建構技術合作聯盟,以協助產業界提昇競爭能力及產品價值。
 
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  • 延伸閱讀:
     
    • 謝聖國, et al. "體歸靈 (茶飢素)-喝烏龍茶會肚子餓的活性成分." Jour nal of Agriculture and Forestry 63.2 (2014): 75-82.
    • 王美琪, 陳盈潔, and 曾志正. "熷烏龍茶-經反覆烘焙與陳放轉化出的精製烏龍茶." Jour nal of Agriculture and Forestry 63.2 (2014): 83-90.
    • 鍾澤裕, and 曾志正. "喝茶回甘的分子機制." Jour nal of Agriculture and Forestry 63.2 (2014): 91-97.
    • 施毓恩, et al. "喝茶澀味的分子機制與科學檢測茶澀度的技術發展." Jour nal of Agriculture and Forestry 63.2 (2014): 99-106.
     
 
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