生物工程技術(shù)在茶學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

陳君君

摘要隨著現(xiàn)代消費的轉(zhuǎn)變,高效生態(tài)茶業(yè)成為了現(xiàn)代茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主攻方向。介紹了基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程和酶工程在茶學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,以推動茶葉科學(xué)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞生物工程技術(shù);茶學(xué);應(yīng)用

中圖分類號S571.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 1007-5739(2009)22-0362-02

ApplicationResearchofBiotechnologyonTeaScience

CHEN Jun-jun

(Horticulture and Gardening Department,Suzhou Polytechnic Institute ofAgriculture,Suzhou Jiangsu 215008)

AbstractWith changing of modern consumption,high-effecient ecological tea industry turns to the main direction of morden tea industry development.In the paper,application of genetic engineering,cell engineering,fermentation engineering and enzyme engineering were introduced,so as to drive the development oftea science.

Key wordsbiotechnology;tea;application

生物工程是生物學(xué)與工程學(xué)的有機結(jié)合,或生物科學(xué)原理在產(chǎn)業(yè)方面的實際應(yīng)用,是現(xiàn)代生物學(xué),特別是微生物學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)和加工工藝學(xué)等綜合應(yīng)用于生物系統(tǒng)的一門交叉科學(xué)技術(shù)。它由基因工程、細(xì)胞工程、微生物發(fā)酵工程、酶工程四大工藝子系統(tǒng)組成。基因工程和細(xì)胞工程使被改造的生物具有人們所期望的新性狀和新功能,它們是生物工程的基礎(chǔ)和技術(shù)源頭;發(fā)酵工程、酶工程則是上述新的生物或其新性狀和新功能企業(yè)化與商品化的工藝技術(shù)。

自20 世紀(jì)70 年代以來,生物工程已在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、畜牧業(yè)、食品、能源開發(fā)、環(huán)境保護等許多領(lǐng)域取得了可喜的研究進(jìn)展,并有躍居于當(dāng)今世界各學(xué)科、各產(chǎn)業(yè)榜首的趨勢。生物工程雖然在茶學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用起步較晚,但近幾年來卻在很大程度上推動了茶葉科學(xué)的發(fā)展。

1基因工程在茶學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

基因工程是在分子水平上對基因進(jìn)行操作的復(fù)雜技術(shù),是將外源基因通過體外重組后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi),使基因能在受體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯表達(dá)的操作?；蚬こ碳夹g(shù)在茶業(yè)上的應(yīng)用較滯后,目前還處于基因組DNA 提純和鑒定階段,其應(yīng)用主要包括:RAPD分子標(biāo)記技術(shù)、茶樹基因的分離和克隆、茶樹遺傳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。DNA分子標(biāo)記技術(shù)能直接反映出茶品種基因組DNA間的差異。目前在茶研究中應(yīng)用比較多的是RAPD、AFLP。目前,一些與茶葉品質(zhì)密切相關(guān)的基因已被克隆。轉(zhuǎn)基因技術(shù)在茶研究中起步較晚。據(jù)報道,用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將Bt 基因、Intron GUS 基因和NPT1 基因轉(zhuǎn)入茶樹中,獲得了GUS 瞬間表達(dá)。通過對根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)茶樹轉(zhuǎn)化研究,報道了茶樹較為適宜的農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。然而由于茶樹原生質(zhì)體培養(yǎng)尚處在研究階段,農(nóng)桿菌介導(dǎo)法等轉(zhuǎn)基因技術(shù)目前難以取得更大的進(jìn)展,還沒有轉(zhuǎn)基因茶樹的報道。

2細(xì)胞工程在茶學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法,通過某種工程學(xué)手段,在細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平上,按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。現(xiàn)今在茶學(xué)領(lǐng)域中主要應(yīng)用的有組織培養(yǎng)快速繁殖技術(shù)、細(xì)胞融合或體細(xì)胞雜交技術(shù)。

2.1組織培養(yǎng)快速繁殖技術(shù)

利用“植物細(xì)胞具有全能性”的組織培養(yǎng)可以快速進(jìn)行植物繁殖,這種微繁殖技術(shù)是在人工無菌條件下的微型扦插技術(shù),其最大特點就是可以用盡可能少的植物材料,在有限的時間內(nèi)獲得大量植株。早在1990 年Sarathchandrs 等就建立了實用的茶樹體外繁殖方法?，F(xiàn)今用茶樹子葉、成熟胚、成熟胚、莖尖、葉片、花粉等培養(yǎng)成植株均有成功的報道。目前對一株優(yōu)異的茶樹無性系利用微繁殖技術(shù)進(jìn)行快速繁殖已經(jīng)成為可能,但由于成本較高,尚未成為茶樹繁殖的主要方法。

2.2細(xì)胞融合或體細(xì)胞雜交技術(shù)

植物體細(xì)胞雜交是用2個來自于不同植物的體細(xì)胞融合成一個雜種細(xì)胞,并且把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的方法。茶樹因為結(jié)實率太低,常常得不到雜交種子,而給育種研究帶來很大困難,因而茶樹育種至今仍以單株選育為主。將2個不同品種來源的細(xì)胞融合而成為一個具有2個品種各自優(yōu)良性狀的新品種的體細(xì)胞雜交技術(shù)則是克服此困難的最佳手段。由于其諸多優(yōu)點在茶學(xué)領(lǐng)域中已引起重視,但這項技術(shù)還遠(yuǎn)未成熟,因此未能投入生產(chǎn)實踐。

3發(fā)酵工程在茶學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

發(fā)酵工程是指采用工程技術(shù)手段,利用生物(主要是微生物)和有活性的離體酶的某些功能,為人類生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品,或直接用微生物參與控制某些工業(yè)生產(chǎn)過程的一種技術(shù)。發(fā)酵工程是最先用在茶學(xué)上的生物技術(shù),也是形成紅茶特有品質(zhì)風(fēng)味的關(guān)鍵。我國傳統(tǒng)黑茶加工中渥堆過程就利用了微生物分泌胞外酶及釋放的生物熱,促使茶葉中的內(nèi)含物質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的變化,從而形成黑茶特有的品質(zhì)風(fēng)味。近年來,茶葉深加工急劇升溫,利用食用菌及有益微生物發(fā)酵開發(fā)具有特殊風(fēng)味及營養(yǎng)保健功效的新型茶葉制品受到人們的重視。

4酶工程在茶學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

主要是利用酶的高效生物催化功能,促進(jìn)茶葉內(nèi)不利成分及無效成分的有益轉(zhuǎn)化,改善茶葉綜合品質(zhì)。目前,用于茶學(xué)領(lǐng)域的酶類主要有多酚氧化酶、單寧酶、β-葡萄糖苷酶、多糖水解酶和蛋白酶。多酚氧化酶主要用于催化茶葉中多酚類氧化生成茶黃素和茶紅素,同時使香氣前體物質(zhì)發(fā)生偶聯(lián)氧化,產(chǎn)生各種香氣成分形成紅茶基本風(fēng)味;單寧酶是一種水解酶,可促使茶葉多酚類化合物中的沒食子類水解,主要用于處理在速溶茶和液體茶飲料生產(chǎn)中出現(xiàn)的“冷后渾”現(xiàn)象;多糖水解酶用于水解茶葉中多糖類物質(zhì),而生成各種單糖和寡糖;β-葡萄糖苷酶主要用于釋放香氣,是將茶鮮葉中香氣前體物質(zhì)轉(zhuǎn)化成游離態(tài)香氣的關(guān)鍵酶,是烏龍茶花果香氣物質(zhì)形成的基礎(chǔ);蛋白酶主要用于降解茶葉中蛋白質(zhì)而生成各種氨基酸,從而改善茶葉的香氣和鮮爽度。

生物技術(shù)在茶學(xué)中的應(yīng)用起步較晚,但是在茶學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用前景是非常廣闊的。隨著消費者消費水平的提高,我國的傳統(tǒng)技術(shù)已很難滿足需要,應(yīng)充分利用生物技術(shù),提高茶葉品質(zhì),促進(jìn)我國傳統(tǒng)茶業(yè)的改革及產(chǎn)業(yè)化,鞏固和提高我國茶葉的國際地位及市場競爭力。

5參考文獻(xiàn)

[1] 譚振初,毛清黎,賈海云,等.利用天然外源酶提高紅碎茶品質(zhì)研究初報[J].福建茶葉,1990(2):18-21.

[2] 毛清黎.外源多糖水解酶提高紅碎茶品質(zhì)技術(shù)研究Ⅲ:多糖水解酶液發(fā)酵技術(shù)及制茶效應(yīng)研究[J].茶葉通訊,1991(4):14-18.

[3] 游小清,王華夫.茶葉中萜烯醇配糖體的釋放作用[J].茶葉科學(xué),1994,14(1):70-73.

[5] 金惠淑.茶樹生物技術(shù)研究進(jìn)展[J].茶葉科學(xué)技術(shù),1998(2):1-4.

[6] 張秀云,李葉云,余有本.我國茶樹育種的研究進(jìn)展[J].茶業(yè)通報,2002,24(2):20—22.

[7] 余凌子,趙正惠.酶制劑在茶葉加工中的應(yīng)用[J].中國茶葉,1999(4):8-10.

[8] 寧井銘,方世輝.茶飲料防沉淀技術(shù)研究進(jìn)展[J].茶業(yè)通報,2004,26(1):41-44.

[9] 屠幼英,童啟慶,駱耀平.茶葉香氣釋放機理研究——龍井茶炒制過程β-葡萄糖苷酶和醇系香氣的關(guān)系[J].茶葉,1999,2(51):20-21.

[10] 張瑩,施兆鵬,施玲.茶氨酸的研究進(jìn)展[J].產(chǎn)物研究與開發(fā),2003,1(54):369-372.