遠(yuǎn)紅外輻射對(duì)萎凋葉氧化酶活性及紅茶品質(zhì)的影響

趙 飛，李園莉，楊亦揚(yáng)，李榮林，楊建華，馬圣洲

（1江蘇丘陵地區(qū)鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇鎮(zhèn)江212400；2江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212400；3江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，南京210014；4蘇州新豐現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園，江蘇蘇州215000）

0 引言

萎凋是紅茶加工工藝的關(guān)鍵工序，與紅茶品質(zhì)形成具有密切關(guān)系。萎凋是鮮葉逐漸失水的過(guò)程，細(xì)胞失水，茶葉中的氧化酶、水解酶等酶類活性提高，從而促進(jìn)茶多酚、蛋白質(zhì)、多糖等大分子的酶促氧化反應(yīng)和水解反應(yīng)，同時(shí)鮮葉失水后，葉質(zhì)變軟，更利于后續(xù)揉捻工藝的造型[1-4]，如此為紅茶的色、香、味、形的形成提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

光照在茶葉加工過(guò)程中的應(yīng)用是近年來(lái)的一個(gè)研究熱點(diǎn)，其中多集中在可見(jiàn)光萎凋方面[5-7]。研究表明，黃光萎凋處理的紅茶香氣和滋味品質(zhì)顯著提高[8-9]，紅光、藍(lán)光萎凋?qū)t茶香氣、滋味有促進(jìn)作用[10-13]，紅光、黃光、藍(lán)光萎凋利于改善烏龍茶的滋味品質(zhì)[14]，黃光可以調(diào)控β-葡萄糖苷酶活性及相關(guān)基因的表達(dá)[15-17]。遠(yuǎn)紅外光的利用研究主要集中在茶葉干燥方面[18-19]，只有少數(shù)研究表明，遠(yuǎn)紅外萎凋能加快武夷巖茶萎凋進(jìn)程且成品茶品質(zhì)較為理想[14]，對(duì)秋茶鐵觀音品質(zhì)有影響，可以增加水浸出物含量、茶多酚轉(zhuǎn)化率、氨基酸含量等，遠(yuǎn)紅外地暖加熱萎凋處理的紅茶表現(xiàn)為滋味甜醇無(wú)澀感[20]，但是遠(yuǎn)紅外光照射萎凋在紅茶加工中的應(yīng)用以及對(duì)紅茶生化品質(zhì)和相關(guān)酶活的影響卻鮮有報(bào)道。本項(xiàng)目組前期的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)紅外光可能對(duì)夏秋紅茶的苦澀味降低有重要作用，且效果優(yōu)于可見(jiàn)光萎凋?；诖?，本項(xiàng)目組系統(tǒng)研究不同時(shí)長(zhǎng)、不同強(qiáng)度遠(yuǎn)紅外光萎凋?qū)Χ喾友趸?、過(guò)氧化物酶活性及紅茶生化成分和感官品質(zhì)的影響，并篩選出較合適的遠(yuǎn)紅外光萎凋工藝參數(shù)，以期為遠(yuǎn)紅外光在紅茶生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 試驗(yàn)材料 江蘇省句容市龍山茶場(chǎng)‘龍井43’品種，采摘時(shí)間為春茶（4月下旬）、夏茶（8月上旬），秋茶（10月上旬），采摘標(biāo)準(zhǔn)為一芽二葉為主，試驗(yàn)于2018年3月—2019年10月進(jìn)行。

1.1.2 試驗(yàn)設(shè)備 雙芯220 V/300 W遠(yuǎn)紅外燈，LS127紅外線強(qiáng)度測(cè)試儀（德信精密儀器），MB90水分測(cè)定儀（奧豪斯儀器有限公司），T6紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限公司），自制電熱風(fēng)萎凋槽，CR-25型揉捻機(jī)（浙江春江茶葉機(jī)械有限公司），YF-6CHF-5B紅茶發(fā)酵機(jī)（浙江上洋機(jī)械有限公司），6CHZ-9B茶葉烘焙機(jī)（福建佳友茶葉機(jī)械智能科技股份有限公司）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 不同強(qiáng)度遠(yuǎn)紅外光萎凋?qū)t茶感官審評(píng)、生化成分及相關(guān)酶活的影響 設(shè)置4個(gè)強(qiáng)度處理，將鮮葉先分別在20、15、10、5 W/m2遠(yuǎn)紅外燈下萎凋3 h，然后關(guān)閉燈光繼續(xù)自然萎凋至適度，萎凋葉取樣用于PPO和POD酶活測(cè)定，然后按照揉捻、發(fā)酵、干燥等工序制成成品茶用于生化成分檢測(cè)及感官審評(píng)，同時(shí)以自然萎凋?yàn)閷?duì)照CK（遠(yuǎn)紅外光照強(qiáng)度和時(shí)間均為0）同步取樣檢測(cè)，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.2.2 不同時(shí)長(zhǎng)遠(yuǎn)紅外光萎凋?qū)t茶感官審評(píng)、生化成分及相關(guān)酶活的影響 設(shè)置5個(gè)時(shí)長(zhǎng)處理，將鮮葉在15 W/m2遠(yuǎn)紅外燈下先分別照射1、2、3、4、5 h，然后繼續(xù)自然萎凋至適度，萎凋葉取樣用于PPO和POD酶活測(cè)定，然后按照揉捻、發(fā)酵、干燥等工序制成成品茶用于生化成分檢測(cè)和感官審評(píng)，同時(shí)以自然萎凋?yàn)閷?duì)照CK（遠(yuǎn)紅外光照強(qiáng)度和時(shí)間均為0）同步取樣檢測(cè)，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.2.3 遠(yuǎn)紅外光照萎凋過(guò)程中酶活變化趨勢(shì) 以15 W/m2遠(yuǎn)紅外燈照射處理鮮葉至萎凋適度，并每隔1 h取一次樣用于酶活測(cè)定，分析萎凋過(guò)程PPO和POD酶活變化趨勢(shì)，同時(shí)以室內(nèi)萎凋?yàn)閷?duì)照同步取樣檢測(cè)，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.3 多酚氧化酶、過(guò)氧化物酶及生化成分測(cè)定方法

多酚氧化酶(PPO)和過(guò)氧化物酶(POD)采用酶聯(lián)免疫法檢測(cè)，PPO酶活定義為在25℃恒溫條件下，以鄰苯二酚為底物，每分鐘在410 nm處使體系的吸光度值降低0.01定義為一個(gè)酶活力單位U，POD酶活定義為每分鐘內(nèi)A470變化0.01為1個(gè)過(guò)氧化物酶活性單位U；氨基酸含量采用茚三酮顯色法；茶多酚含量采用福林酚法；可溶性糖含量采用蒽酮比色法；茶色素檢測(cè)采用系統(tǒng)分析方法。

1.4 茶樣感官品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法

參照茶葉感官審評(píng)方法GB/T 23776—2018和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)審評(píng)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行茶葉品質(zhì)評(píng)價(jià)。由5名具有評(píng)茶資格的審評(píng)人員密碼審評(píng)試驗(yàn)茶樣，評(píng)分項(xiàng)目有干茶色澤、香氣、湯色、滋味和葉底，賦予對(duì)照春茶和秋茶各指標(biāo)90分的基礎(chǔ)分，夏茶各指標(biāo)85分的基礎(chǔ)分，其他處理與對(duì)照比較優(yōu)劣并在基礎(chǔ)分上進(jìn)行加減打分。

2 結(jié)果與分析

2.1 遠(yuǎn)紅外光萎凋?qū)Χ喾友趸?PPO)和過(guò)氧化物酶(POD)的影響

2.1.1 不同強(qiáng)度遠(yuǎn)紅外光處理對(duì)PPO和POD活性的影響 不同強(qiáng)度的遠(yuǎn)紅外光處理后，萎凋葉中的PPO活性發(fā)生顯著變化，在一定范圍內(nèi)光照強(qiáng)度越大酶活性越高，但當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到15 W/m2時(shí)，繼續(xù)提高光照強(qiáng)度對(duì)PPO酶活影響不大（圖1）。POD活性與PPO變化一致，也是隨光照強(qiáng)度的增加而增加，當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到10 W/m2時(shí)，POD活性趨于平穩(wěn)（圖2）。

圖1 不同強(qiáng)度遠(yuǎn)紅外光處理萎凋葉中PPO酶活性

圖2 不同強(qiáng)度遠(yuǎn)紅外光處理萎凋葉中POD酶活性

2.1.2 不同時(shí)長(zhǎng)遠(yuǎn)紅外光處理對(duì)PPO和POD活性的影響 圖3結(jié)果發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)紅外光處理小于2 h對(duì)PPO酶活影響不顯著，當(dāng)遠(yuǎn)紅外光處理達(dá)到3 h時(shí)PPO活性較對(duì)照有顯著提高，繼續(xù)增加處理時(shí)長(zhǎng)PPO活性開(kāi)始降低，到達(dá)6 h后PPO活性反而顯著低于對(duì)照；如圖4所示，POD活性與PPO變化規(guī)律相似，也以處理3 h時(shí)酶活性最高。

圖3 不同時(shí)長(zhǎng)遠(yuǎn)紅外光處理萎凋葉中PPO酶活性

圖4 不同時(shí)長(zhǎng)遠(yuǎn)紅外光處理萎凋葉中POD酶活性

2.1.3 遠(yuǎn)紅外萎凋過(guò)程中酶活性變化趨勢(shì) 分析萎凋過(guò)程中多酚氧化酶(PPO)和過(guò)氧化物酶(POD)活性的變化趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)，同時(shí)段內(nèi)對(duì)照組的PPO活性呈緩慢上升趨勢(shì)，遠(yuǎn)紅外光處理組的PPO活性呈先上升后下降再上升再下降的變化趨勢(shì)，其中在光照處理2 h時(shí)達(dá)到第一個(gè)峰值，然后有所下降，處理4 h時(shí)達(dá)到第2個(gè)峰值，但低于第1個(gè)峰值，在5 h內(nèi)處理組的酶活均高于對(duì)照組且有顯著差異，5 h后處理組的酶活低于對(duì)照組（圖5）。同時(shí)段內(nèi)對(duì)照組POD活性呈單峰變化并在萎凋4 h時(shí)達(dá)到峰值，處理組的POD活性也呈單峰變化，峰值提前到3 h并與對(duì)照差異顯著，其他時(shí)間段差異不顯著（圖6）。

圖5 對(duì)照和遠(yuǎn)紅外光處理萎凋過(guò)程中PPO活性變化趨勢(shì)

圖6 對(duì)照和遠(yuǎn)紅外光處理萎凋過(guò)程中POD活性變化趨勢(shì)

2.2 遠(yuǎn)紅外光萎凋?qū)t茶生化成分的影響

由表1可以看出，隨著遠(yuǎn)紅外光照強(qiáng)度的增加，不同處理下的紅茶樣品中茶多酚含量均呈降低趨勢(shì)，且光照強(qiáng)度越大茶多酚含量降低越多，光照強(qiáng)度大于15 W/m2處理的紅茶樣品中茶多酚含量顯著低于對(duì)照(P＜0.01)，茶黃素、茶紅素顯著高于對(duì)照(P＜0.05)，茶褐素含量上升但差異不明顯，而其他成分如氨基酸、咖啡堿、可溶性糖等含量各處理及對(duì)照之間差異不顯著。這可能是因?yàn)楦邚?qiáng)度遠(yuǎn)紅外光萎凋處理更有利于茶多酚的酶促氧化反應(yīng)，催化其向茶黃素轉(zhuǎn)化，而對(duì)茶黃素、茶紅素向茶褐素的轉(zhuǎn)化以及氨基酸、咖啡堿、可溶性糖等相關(guān)反應(yīng)的影響不大。

表1 不同遠(yuǎn)紅外光照強(qiáng)度對(duì)紅茶中各組分的影響 %

如表2所示，隨著遠(yuǎn)紅外光照時(shí)間的延長(zhǎng)，茶多酚含量先下降后趨于平穩(wěn)，光照處理時(shí)間大于2 h的樣品與對(duì)照均有顯著差異(P＜0.05)，茶黃素、茶紅素等含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，光照處理3 h時(shí)茶黃素、茶紅素含量達(dá)到最高值且與對(duì)照有顯著性差異(P＜0.05)，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)（如處理4 h后）茶黃素、茶紅素含量反而下降，直至低于對(duì)照。其他成分如氨基酸、可溶性糖等成分也呈現(xiàn)類似變化趨勢(shì)。這可能是因?yàn)橐欢〞r(shí)間內(nèi)的遠(yuǎn)紅外光萎凋處理能夠促進(jìn)茶葉中的相關(guān)酶促反應(yīng)，時(shí)間越長(zhǎng)對(duì)反應(yīng)的影響越大，但更長(zhǎng)時(shí)間的處理會(huì)造成萎凋葉產(chǎn)生不可逆的損傷，從而不利于茶發(fā)酵過(guò)程中的各種酶促反應(yīng)，造成各生化成分的損失。

表2 不同遠(yuǎn)紅外光照時(shí)間對(duì)紅茶中各組分的影響 %

2.3 遠(yuǎn)紅外光萎凋?qū)t茶感官品質(zhì)的影響

茶鮮葉經(jīng)過(guò)不同萎凋處理后，按照相同的揉捻、發(fā)酵、干燥等加工工藝制成毛茶，毛茶樣品進(jìn)行感官審評(píng)，其得分情況如表3～4所示。結(jié)果表明，遠(yuǎn)紅外光處理對(duì)紅茶的感官品質(zhì)具有顯著的影響，輻射強(qiáng)度15、20 W/m2遠(yuǎn)紅外光處理3 h的夏、秋茶感官審評(píng)總分高于對(duì)照，春茶感官審評(píng)總分差異不大；就單項(xiàng)指標(biāo)而言，15 W/m2和20 W/m2的遠(yuǎn)紅外光處理可以顯著提高紅茶滋味和湯色得分，并增加紅茶外形、香氣、葉底的評(píng)分，1～2 h處理對(duì)紅茶感官品質(zhì)評(píng)分影響不大，處理3 h可以顯著調(diào)高滋味和湯色評(píng)分，4～6 h處理反而降低各指標(biāo)的評(píng)分。

表3 不同強(qiáng)度紅外光萎凋?qū)t茶感官品質(zhì)的影響

表4 不同時(shí)間紅外光萎凋?qū)t茶感官品質(zhì)的影響

綜合分析，用適當(dāng)強(qiáng)度（15W/m2和20W/m2）的遠(yuǎn)紅外光對(duì)茶鮮葉處理3 h左右對(duì)紅茶品質(zhì)提升有顯著作用，尤其是對(duì)夏秋茶中的苦澀味具有顯著的緩解作用。短時(shí)間低強(qiáng)度的遠(yuǎn)紅外處理對(duì)紅茶品質(zhì)無(wú)影響，長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度的遠(yuǎn)紅外處理會(huì)降低紅茶品質(zhì)，這可能是因?yàn)檫h(yuǎn)紅外光作為一種逆境因子，在適當(dāng)?shù)臈l件下會(huì)導(dǎo)致萎凋葉發(fā)生脅迫反應(yīng)，影響了茶葉體內(nèi)相關(guān)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，從而降低了苦澀味，而長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度遠(yuǎn)紅外光處理可能會(huì)造成萎凋葉不可逆的損傷，使鮮葉萎凋不均勻，影響后期的揉捻和發(fā)酵，從而降低了紅茶的品質(zhì)。

3 結(jié)論

（1）遠(yuǎn)紅外光能夠影響萎凋葉中多酚氧化酶(PPO)和過(guò)氧化物酶(POD)活性。不同強(qiáng)度比較，在一定范圍內(nèi)遠(yuǎn)紅外光強(qiáng)度越大，萎凋葉中的PPO和POD活性越強(qiáng)，當(dāng)強(qiáng)度大于15 W/m2后，PPO和POD活性增加不顯著；不同時(shí)間比較，短時(shí)間的遠(yuǎn)紅外光可以增加PPO和POD的活性，長(zhǎng)時(shí)間的遠(yuǎn)紅外光會(huì)降低PPO和POD活性，以遠(yuǎn)紅外光照射3 h處理的萎凋葉中兩者活性最高。

（2）分析萎凋過(guò)程中PPO和POD活性變化趨勢(shì)可以看出，隨著遠(yuǎn)紅外光萎凋進(jìn)行，PPO活性呈現(xiàn)先上升后下降再上升再下降趨勢(shì)，與自然萎凋變化趨勢(shì)一致[21]，但與自然萎凋相比，PPO活性峰值有顯著提高，且出峰時(shí)間大大提前；POD活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，峰值較自然萎凋提前。

（3）比較不同處理茶樣中的生化成份和感官品質(zhì)可以看出，遠(yuǎn)紅外光對(duì)夏茶生化成份和品質(zhì)的影響最為顯著，其中以15 W/m2遠(yuǎn)紅外光處理3 h加工成的茶樣中茶黃素(TF)和茶紅素(TR)含量最高，而茶褐素(TB)含量較低，與之對(duì)應(yīng)的紅茶滋味鮮爽，湯色明亮，紅茶感官審評(píng)總分最高。

（4）綜合上述3條分析可知，遠(yuǎn)紅外光通過(guò)影響茶葉中PPO和POD活性從而促進(jìn)紅茶加工過(guò)程中發(fā)生的各種酶促反應(yīng)，使得紅茶產(chǎn)品中的特征性品質(zhì)成份TF和TR含量得到提升，最終改善了紅茶的感官品質(zhì)。將遠(yuǎn)紅外萎凋技術(shù)應(yīng)用于紅茶加工是可行的。

4 討論

遠(yuǎn)紅外光作為一種特殊的光照，本身既存在光效應(yīng)又存在熱效應(yīng)，不僅可作為一種能源物質(zhì)，引起分子振動(dòng)，加快鮮葉中水分的散失，縮短紅茶萎凋時(shí)間，也能夠作為一種信號(hào)分子，誘導(dǎo)提升酶活，調(diào)控茶葉中的酶促反應(yīng)，促進(jìn)茶葉中茶多酚的降解[22-23]。多酚氧化酶(PPO)和過(guò)氧化物酶(POD)是影響紅茶發(fā)酵進(jìn)程最為重要的2種酶[21]，萎凋葉中的酶活活性越高越利于發(fā)酵進(jìn)行，進(jìn)而利于紅茶品質(zhì)的提高。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，利用遠(yuǎn)紅外光對(duì)鮮葉進(jìn)行萎凋處理會(huì)對(duì)茶葉中的PPO和POD酶活產(chǎn)生重要影響。遠(yuǎn)紅外光照射條件下，多酚氧化酶呈現(xiàn)先上升后下降再上升再下降的雙峰變化趨勢(shì)，與正常萎凋趨勢(shì)一致[21]，但出現(xiàn)峰值的時(shí)間大大提前，過(guò)氧化物酶活性呈單峰變化，15 W/m2遠(yuǎn)紅外光照射3 h的處理對(duì)2種酶有正向效應(yīng)，能夠顯著提高兩者在萎凋葉中的酶活性，長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度的遠(yuǎn)紅外光對(duì)2種酶有抑制作用，會(huì)降低萎凋葉中的酶活性。這可能是因?yàn)槎虝r(shí)間低強(qiáng)度的遠(yuǎn)紅外光達(dá)不到刺激鮮葉產(chǎn)生脅迫反應(yīng)的水平，也就無(wú)法提高茶葉中的PPO和POD活性，長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度的遠(yuǎn)紅外光會(huì)讓萎凋葉產(chǎn)生不可逆的損傷從而使酶活降低甚至失活，而只有適當(dāng)時(shí)間、適當(dāng)強(qiáng)度的遠(yuǎn)紅外光才能夠作為一種逆境因子讓茶葉自身發(fā)生可控的脅迫反應(yīng)，從而提升茶葉PPO和POD活性。李雯林等[24]通過(guò)對(duì)光源處理下萵苣抗氧化酶活性研究結(jié)果表明，長(zhǎng)波長(zhǎng)的紅光對(duì)葉片中的過(guò)氧化物酶活性有顯著的促進(jìn)作用，而遠(yuǎn)紅外作為波長(zhǎng)更長(zhǎng)的一種光也可能是茶葉中PPO酶和POD酶活性上升的原因，后期將在分子水平上開(kāi)展遠(yuǎn)紅外光對(duì)酶活影響的機(jī)制研究。

茶多酚及其氧化產(chǎn)物茶黃素、茶紅素等是影響紅茶滋味的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。茶多酚是構(gòu)成滋味濃厚、強(qiáng)烈的主要物質(zhì)，高含量的茶多酚會(huì)造成茶葉苦澀味較重，茶黃素能夠顯著提高紅茶滋味的鮮爽度和湯色的亮度。本研究發(fā)現(xiàn)，利用遠(yuǎn)紅外光照萎凋處理的紅茶中，茶多酚含量隨處理時(shí)間和強(qiáng)度的增加而降低，茶黃素和茶紅素含量隨處理時(shí)間的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，茶褐素含量緩慢上升，以15 W/m2遠(yuǎn)紅外光照射3 h處理加工成的紅茶茶黃素和茶紅素含量顯著高于對(duì)照及其他處理，與金心怡等[19]在烏龍茶遠(yuǎn)紅外萎凋試驗(yàn)中的研究結(jié)果類似。黃雨初等[25]認(rèn)為，光對(duì)兒茶素的代謝有雙重影響，一方面光照有利于苯丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶活性的提高，另一方面光照能加速茶多酚的降解。這可能是此處理的紅茶滋味變得更鮮爽，湯色更明亮，紅茶感官品質(zhì)顯著提高的原因。筆者通過(guò)分析不同條件的遠(yuǎn)紅外光輻射萎凋?qū)t茶滋味相關(guān)酶活和生化成分的影響，結(jié)合紅茶感官審評(píng)結(jié)果，優(yōu)化了紅茶加工中遠(yuǎn)紅外輻射萎凋的工藝參數(shù)，為遠(yuǎn)紅外輻射在紅茶加工中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。