《Food Research International》：Water stress influences aroma fate: The critical role of Zuoqing environmental relative humidity in oolong tea processing
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本研究系统探究了制茶工序中萎凋环境相对湿度（ZERH）对乌龙茶香气品质的影响机制，通过低场核磁共振（LF-NMR）和气相色谱-飞行时间质谱联用技术（GC-TOF-MS），揭示了70%-ZERH条件下茶叶水分分布最优，促进苯丙氨酸和萜烯类挥发性物质积累，相关基因（如CsNES、CsCYP）表达上调，从而形成优质香气，为传统工艺提供科学依据。
孔伟毅|陈倩莲|张玉萍|赵家科|张芳婷|叶淑萍|吴俊阳|冯娇|林洪政|郝志龙|黄向翔
福建农林大学园艺学院，中国福建省福州市350002
摘要
“做青”过程是塑造乌龙茶优雅香气品质的关键步骤，其中叶水起着重要作用，并受到环境相对湿度的显著影响。然而，做青过程中的环境相对湿度（ZERH）与乌龙茶香气品质之间的内在关系尚未得到充分理解。本研究系统地探讨了ZERH对叶水生理、挥发性代谢网络、转录谱以及乌龙茶香气品质的影响。结果表明，70%的ZERH条件最有利于乌龙茶香气品质的形成。在“做青”过程中，处于70% ZERH下的茶叶表现出更优的叶水空间分布和最佳的水分状态。同时，在这种条件下，苯丙氨酸和萜类化合物的积累量增加，相关代谢途径中的基因（如CsNES、CsCYP、CsGOT、CsTAT）的表达水平也有所提升。相比之下，低ZERH条件下处理的乌龙茶具有发酵气味，而高ZERH条件下的最终产品香气品质较差。本研究系统阐明了ZERH通过多种途径影响乌龙茶香气形成的机制，为环境湿度管理提供了实践指导，并为茶叶加工过程中水分传输的传统经验知识提供了理论依据。
引言
茶（Camellia sinensis）是全球最受欢迎的非酒精饮料之一，分为六大类：乌龙茶、绿茶、白茶、红茶、黑茶和黄茶。其中，乌龙茶因其优雅且持久的香气而日益受到市场关注。乌龙茶的加工流程包括萎凋、做青、定型、揉捻和干燥，“做青”是香气形成的关键环节（Zeng等人，2024年）。在此过程中，茶叶经历机械应力和水分的动态相互作用，共同影响生物化学变化，从而产生挥发性化合物（Lin等人，2024b年）。传统上，制茶师一直强调环境相对湿度对水分应力强度的影响，认为其对香气品质尤为重要。然而，这种经验知识背后的生理和化学机制仍不甚明了，限制了对“做青”条件的科学优化。
其他茶叶类型的研究表明，环境相对湿度在塑造香气特征方面起着重要作用。例如，在黄茶的非酶促黄化过程中，高环境相对湿度会增加己醛的含量，增强其特有的甜味和花香（Dong等人，2023年）。在红茶发酵过程中，高环境相对湿度有助于芳醇醇和橙花醇的积累，从而形成甜美纯净的香气（Chen等人，2020b年）。在白茶加工中，堆叠技术通过提高叶片微环境中的相对湿度来提升香气品质（Lin等人，2024a年）。尽管环境相对湿度对挥发性化合物的形成有显著影响，但在乌龙茶生产中的作用仍不清晰。
环境相对湿度在“做青”过程中对乌龙茶香气的影响主要体现在水分应力与机械应力之间的协同作用上。其中，水分应力是影响茶叶中挥发性化合物生物合成的关键因素，对采前和采后挥发性化合物的形成都起着调节作用。研究表明，采前水分应力会促进茶叶中挥发性化合物的释放，作为一种适应不良环境条件的策略（Jin等人，2021年；Jin等人，2023年）。然而，一旦茶叶被采摘，采后水分应力就不再具有适应性作用，而是成为塑造香气品质的主要物理化学因素。严重的水分应力会改变细胞膜通透性，增强酶与底物之间的相互作用，从而提高挥发性化合物的含量（Qi等人，2024年）。例如，亚油酸和亚麻酸在茶叶中逐渐被LOX和HPL等酶降解，释放出具有青草气味的2-己烯醛（Hu等人，2023年）。此外，水分流失还会增加叶片的柔韧性和可塑性，为后续加工过程奠定物理和化学基础。这些发现共同表明，水分应力显著影响茶叶中挥发性化合物的形成。“做青”过程在萎凋过程中开始的水分流失基础上进一步加剧水分应力，并结合机械损伤促进茶叶中挥发性化合物的转化。然而，“做青”过程中不同水分应力水平对乌龙茶挥发物的影响仍不甚明确。
通过对乌龙茶“做青”过程的长期观察，人们形成了“做青”环境相对湿度（ZERH）主要影响茶叶中水分迁移和分布的传统认识，但这尚未得到理论分析。本研究采用低场核磁共振（LF-NMR）技术探讨了ZERH对茶叶中水分状态和分布的影响，并通过气相色谱-飞行时间质谱（GC-TOF-MS）检测挥发性化合物。这项研究将阐明ZERH的作用机制，为优化“做青”环境提供理论依据，并为提升乌龙茶品质提供指导。
样本采集
样本采集
2022年10月，在福建省福州市（北纬26°08′，东经119°23′）的福建农林大学，采集了新鲜茶叶（Camellia sinensis var. sinensis cv. Rougui品种，每个芽带两到三片叶子）。乌龙茶的加工遵循中国国家标准GB/T 35863–2018。加工流程包括萎凋、做青、定型、揉捻和干燥，“做青”是香气形成的关键步骤（Zeng等人，2024年）。加工过程中，茶叶经历了机械应力和水分应力的相互作用，共同影响生物化学变化，产生挥发性化合物（Lin等人，2024b年）。传统上，制茶师一直强调环境相对湿度对水分应力强度的影响，认为其对香气品质尤为重要。然而，这种经验知识背后的生理和化学机制仍不甚明了，限制了对“做青”条件的科学优化。
感官分析
为了研究环境相对湿度对乌龙茶品质的影响，茶叶在三种不同的ZERH条件下进行加工（图1a），随后对干茶进行了全面感官评估。结果显示，70% ZERH条件下处理的干茶呈亮棕色，冲泡后的茶汤呈淡黄色；而50% ZERH条件下处理的干茶颜色更深
70% ZERH：茶叶抵抗水分应力的理想环境条件
水分含量动态是茶叶加工过程中的关键因素。传统监测方法依赖于视觉检查和触觉评估（Zeng等人，2020年），缺乏快速、无损的方法来评估水分的空间分布。本研究利用MRI技术可视化了“做青”过程中叶片内部的水分差异和迁移模式。结果表明，顶部叶片的水分流失率显著高于其他部分
结论
本研究表明，“做青”过程中的环境相对湿度（ZERH）显著影响叶水生理和挥发性代谢网络，尤其是在后期“做青”阶段。90% ZERH条件下的叶片表现出过高的自由水比例、较少的红色边缘区域以及较低的挥发性化合物积累；50% ZERH条件下则出现快速的水分流失和明显的红色边缘，同时结合较高的结合水比例以及不良香气的产生
CRediT作者贡献声明
孔伟毅：撰写初稿、研究设计、数据分析、概念构建。陈倩莲：研究设计、数据分析。张玉萍：方法论指导、研究协助。赵家科：方法论设计、研究协助。张芳婷：软件操作、研究协助。叶淑萍：软件操作、研究协助。吴俊阳：研究协助、数据分析。冯娇：研究协助、数据分析。林洪政：数据可视化、监督、概念构建。郝志龙：
伦理声明
作者确认本研究遵循世界医学协会制定的《赫尔辛基宣言》中的伦理原则，涉及人类受试者的研究。根据国家规定，感官评估研究无需伦理审批，因此无需正式的伦理委员会或文件流程。作者进一步声明已采取一切必要措施保护受试者的权益
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了国家重点研发计划（编号2022YFD2101101）、中国农业研究系统专项基金（CARS-19）、福建省现代农业（茶叶）产业技术体系（[2025]编号593）以及福建省张天福茶叶发展基金会科技创新专项基金（FJZTF01）的支持。感谢福建农林大学海夏科技学院的于晓敏教授和王 Xiaxia 博士在技术上的支持
