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剛采下的芽葉由于水分含量高（含水量75-80%），細胞呈飽水狀態，芽葉鮮活膨硬，在萎凋過程中，由于芽葉水分大量消散，使其彈性、硬度、重量和體積大幅降低和減少，這就是所謂物理性的萎凋，準確說法是攤青。
由于細胞的水分大量消散，導致細胞膜的半透性消失，致使原本在細胞中被細胞膜分隔的成分滲入細胞質內而有機會相互接觸，藉著酵素的催化作用，進行復雜的化學變化，形成茶葉特有的香氣、滋味及水色的成分或其先驅物質，這就是所謂生化性萎凋。
部分發酵茶的萎凋分為日光萎凋和室內萎凋（靜置）；前者是以太陽的熱能加速生葉水分的消散，而后者不僅在室內靜置萎凋，使生葉水分緩慢持續消散，并配以攪拌促使茶葉進行發酵作用，因此萎凋前期主要目的是使茶青的水分迅速消散具有引發茶葉發酵的作用，萎凋后期的主要目的是藉攪拌作用調節茶葉發酵程度，發揮茶葉的香氣與滋味。
萎凋及發酵過程中的化學變化為︰
1.蛋白質分解生成胺基酸，可做為其他化學反應的基質，與茶葉香氣、滋味、水色形成有關。
2.醣類被消化做為能源，推動其他生化反應，產生與色、香、味有關的成分。
3.有機酸含量增加，影響茶湯水色、滋味及口感。
4.多元酚氧化酵素活性增高，促進茶葉發酵作用的進行。
5.葉綠素被分解破壞，影響成茶色澤。
6.產生揮發性成分，為茶葉香氣的主要來源之一。
7.兒茶素類氧化縮合生成茶黃質、茶紅質，與茶湯水色及滋味的形成有關。
談到「發酵」兩個字，自然而然使人聯想到微生物，例如淀粉或糖經由微生物的作用，轉變為酒精稱為「酒精發酵」；牛奶經由乳酸菌作用，轉為帶有酸味的奶製品稱為「發酵乳」。茶葉發酵在早期也很自然的被認為是由微生物作用引起，但在十九世紀末至二十世紀初科學家們發現茶葉在無菌狀態下，仍能進行發酵作用，因此認為茶葉發酵系由茶葉中的酵素（即酶）所控制而與微生物無關。
在一九六0年代科學家們成功的自茶葉中分離出參與茶葉發酵的酵素叫「多元酚氧化酵素」，這種酵素的功能就是催化多元酚類的氧化作用使產生褐色物質。蘋果或梨子削皮后，其表面會發生褐變；茶葉發酵基本上有如蘋果與梨子的褐變，但茶葉發酵所發生的化學變化較為復雜，除了茶多酚類的氧化外，茶葉中的其他化學成分如胺基酸、還原糖、果膠質、脂肪酸等也相伴發生一連串的化學變化而產生各種茶類的滋味與香氣，香氣的生成與發酵的控制有密切的關係。
一般而言，發酵程度較輕者呈飄逸的花香，較深者呈熟果香、糖炒栗香或蜜糖香；而完全發酵係指茶葉中的多元酚類（以兒茶素類為主）經酵素氧化作用，產生一連串化學變化過程。在部分發酵茶（包種茶、烏龍茶）的制造上，制茶師傅藉控制萎凋程度及攪拌的輕重來控制發酵作用的進行而產生茶葉特有的香氣、滋味及水色。香郁甘醇的茶葉仍是制茶師傅智慧與靈巧手藝的結晶，與其說制茶是一種科學，毋寧說制茶是科學與藝術的結合。
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