茶叶在存放中陈化变质的原因很多，归纳起来，有内因、外因两个方面。内因是变化的根据，外因是变化的条件。茶叶具有“后熟”的特点，即贮藏过程中茶叶的许多化学成分发生氧化作用，导致茶叶陈化和劣变。影响品质的化学成分主要是叶绿素、茶多酚、维生素、胡萝卜素、氨基酸以及多种香气成分等。
1.叶绿素的变化叶绿素是形成绿茶色泽的重要成分。叶绿素在嫩芽叶中含量较高。它由呈蓝绿色的叶绿素a和呈黄绿色的叶绿素b两大部分组成。在茶叶中两者比例和保留量决定了成品茶的色泽。然而，它又是一种很不稳定的物质，在光和热的条件下(尤其是紫外线的照射下)，易分解，因失绿而变褐，形成脱镁叶绿素。一般情况下，脱镁叶绿素含量占70%时，茶叶色泽出现显著褐变。
2.茶多酚的氧化和聚变茶多酚与茶叶滋味、汤色的关系最为密切，它的含量多少决定着茶汤的滋味浓度。茶多酚本身无色，但在红茶加工过程中被氧化、聚合形成茶黄素与茶红素，进而成为褐色素(高聚合物)，使红茶汤色加深变暗。在绿茶中，茶多酚的保留量较多，同样在贮藏过程中易发生氧化，生成醌类化合物，导致色泽变褐。同时这些物质还能与氨基酸类物质进一步反应，促使滋味劣变。
3.维生素C减少维生素C是茶叶具有营养价值的重要成分，其含量多少与茶叶品质关系密切。维生素C也是一种易被氧化的物质，越是高级的绿茶，含量越高，也越难以保存。维生素C被氧化后生成脱氧维生素C，它与氨基酸相互作用，生成氨基羰基，既降低了茶叶营养价值，又使颜色变褐，同时滋味也失去了鲜爽味。如果绿茶中维生素C保留量达80%以上，绿茶品质不会发生变化；一旦下降到60%以下，品质就明显变劣。
4.类脂物质的水解与胡萝卜素的氧化
茶叶中约含有8%的脂肪类物质，在贮藏过程中同样会被氧化、水解而成游离脂肪酸、醛类或酮类，进而出现酸臭味。已有研究证明，随着茶叶中的游离脂肪酸含量增加，不仅茶叶香味显陈，而且汤色也会加深，导致商品价值降低。
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