γ 輻照處理對(duì)阿薩姆紅碎茶化學(xué)成分的影響

武小芬，吳 稆，王克勤，蘇小軍，陳 亮，齊 慧，劉 安，胡繼松

（1. 湖南省核農(nóng)學(xué)與航天育種研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410125；2. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 東方科技學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；3. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科技學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

紅茶作為世界上最受歡迎的飲料之一，其生產(chǎn)與貿(mào)易量占世界茶葉總量的78%左右[1]。根據(jù)加工工藝不同，紅茶主要分為紅碎茶、工夫紅茶和小種紅茶；其中紅碎茶是國(guó)際茶葉市場(chǎng)的大宗茶品，外形呈碎片或顆粒狀，是生產(chǎn)袋泡茶、速溶茶、調(diào)制奶茶等茶品的主要原料[2-3]。紅茶在生產(chǎn)、流通和儲(chǔ)存等過(guò)程中，易受到微生物的污染而導(dǎo)致變質(zhì)，嚴(yán)重影響茶葉品質(zhì)，使其失去原有的商品價(jià)值。

輻照技術(shù)在茶葉加工領(lǐng)域主要用于提高其衛(wèi)生品質(zhì)。彭玲等[4]研究了速溶茶的輻照殺菌工藝，得出其最低有效劑量為4 kGy。Rashid 等[5]研究顯示2.5 kGy 輻照劑量可使紅茶樣品（初始含菌量為4.0×102MPN/100g）中大腸桿菌徹底殺滅，5.0 kGy 可使初始含菌量為9.0×103CFU/g 的樣品徹底滅菌。這些研究表明，輻照處理可以有效殺滅茶葉中的有害微生物，隨著輻照劑量的增加，茶葉中有害微生物的數(shù)量迅速下降，從而達(dá)到保證茶葉品質(zhì)，延長(zhǎng)茶葉保質(zhì)期的目的。輻照技術(shù)作為一種高能氧化手段，對(duì)紅茶中的內(nèi)含物質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。涂曉翼等[6]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)輻照劑量在0～4 kGy 時(shí)，安化紅茶中茶黃素和茶氨酸的含量顯著增加。張祺玲等[7]研究發(fā)現(xiàn)γ 射線和電子束輻照處理后紅碎茶感官品質(zhì)均有一定程度的提升，且紅茶中可溶性糖含量呈增加趨勢(shì)。

采用輻照技術(shù)對(duì)茶葉進(jìn)行殺菌的同時(shí)，也應(yīng)該研究不同輻照劑量對(duì)茶葉內(nèi)含成分及活性物質(zhì)的影響。因此，本研究以阿薩姆紅碎茶為原料，探索較大輻照劑量范圍（0～40 kGy）內(nèi)其主要內(nèi)含成分的變化規(guī)律，闡明輻照處理能否改善紅碎茶品質(zhì)，以利指導(dǎo)紅碎茶最佳輻照劑量的選擇。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試材料為阿薩姆紅碎茶（高橋茶葉批發(fā)市場(chǎng)）。主要試劑：甲酸、冰醋酸、十二水合磷酸氫二鈉、二水合氯化亞錫、茚三酮、95 %乙醇、正丁醇、蒽酮、D（+）-無(wú)水葡萄糖（分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；乙酸乙酯、無(wú)水碳酸鈉（分析純，購(gòu)于廣東光華科技股份有限公司）；無(wú)水碳酸氫鈉（優(yōu)級(jí)純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）；草酸（湖南匯虹試劑有限公司）；福林酚（合肥博美生物科技有限公司）；磷酸二氫鉀（分析純，西隴科學(xué)股份有限公司）；硫酸（分析純，成都市科隆化學(xué)品有限公司）；乙腈、甲醇（≥99.9%）、N,N-二甲基甲酰胺（≥99.8%），（色譜純，安徽天地高純?nèi)軇┯邢薰荆?；L-茶氨酸（≥99.0%）、沒(méi)食子酸一水物（≥98.5%，上海瑞永生物科技有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

UltiMate 3000 高效液相色譜儀（日本島津公司）；BlueStar A 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（北京萊伯秦科儀器股份有限公司）；PHS-3C pH 酸度計(jì)（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）；BGZ-76 電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠）；DZKW-S-4電熱恒溫水浴鍋（北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司）；Eco-S15 超純水系統(tǒng)（上海和泰儀器有限公司）；TG16-WS 臺(tái)式高速離心機(jī)（湖南邁克爾實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）；TG16G 離心機(jī)（湖南凱達(dá)科學(xué)儀器有限公司）；BSA22AS-CW 電子天平[賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司]；SHZ-D Ⅲ數(shù)控超聲波清洗器（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）；KQ5200DE 循環(huán)水真空泵（昆山市超聲儀器有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 輻照處理茶葉樣品用鋁箔袋密封包裝，每袋250 g，在室溫下進(jìn)行動(dòng)態(tài)輻照處理，輻射源為 60℃，源強(qiáng)2.96×1 016 Bq，輻照劑量率為20 kGy/24 h，輻照吸收劑量分別為3、6、10、15、25、40 kGy，未處理樣品（0 kGy）為對(duì)照。

1.3.2 分析方法水分含量的檢測(cè)參照GB/T 8304—2013《茶 水分含量的測(cè)定》[8]；水浸出物的檢測(cè)方法參照GB/T 8305—2013《茶 水浸出物測(cè)定》[9]；茶多酚檢測(cè)方法參照GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素含量的檢測(cè)方法》[10]；游離氨基酸檢測(cè)方法參照GB/T 8314—2013《茶 游離氨基酸測(cè)定》[11]；茶黃素、茶紅素、茶褐素的檢測(cè)采用系統(tǒng)分析法[12]；可溶性糖的檢測(cè)方法參照蒽酮比色法[13]；生物堿、沒(méi)食子酸、兒茶素、茶黃素的檢測(cè)采用高效液相色譜測(cè)定[14]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016 和SPSS 23.0 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯著性分析及圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 輻照處理對(duì)紅碎茶水浸出物含量的影響

水浸出物是反應(yīng)茶葉內(nèi)含物質(zhì)的重要指標(biāo)，其含量與茶湯滋味和色澤具有一定關(guān)系，通常與茶葉品質(zhì)呈正相關(guān)[15]。圖1 為不同輻照劑量處理對(duì)紅碎茶水浸出物含量的影響，由圖1 分析可知，隨輻照劑量的升高紅碎茶中水浸出物含量呈逐漸增加趨勢(shì)，當(dāng)劑量在0～10 kGy 時(shí)，輻照對(duì)紅碎茶水浸出物含量無(wú)顯著影響，大于10 kGy 時(shí)顯著升高，40 kGy 輻照處理后的紅碎茶水浸出物含量最高。這可能是由于輻照劑量大于10 kGy 時(shí)，茶葉中的不溶性物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)，或者是茶葉組織發(fā)生變化使內(nèi)含成分更容易溶出，從而導(dǎo)致水浸出物含量的升高。

圖1 不同劑量輻照處理對(duì)紅碎茶水浸出物含量的影響

2.2 輻照處理對(duì)紅碎茶茶多酚總量的影響

茶多酚是茶葉中多酚類化合物的總稱，主要包括黃烷（酮）醇類、黃酮類、花青素類、酚酸和縮酚酸類等，其中兒茶素（黃烷醇類）約占茶多酚總量的70%[16]。茶多酚含量與茶湯滋味的苦澀呈正相關(guān)，在紅茶加工過(guò)程中茶多酚經(jīng)酶促氧化反應(yīng)，其含量呈減少趨勢(shì)[17]。圖2 為不同輻照劑量處理對(duì)紅碎茶茶多酚總量的影響，由圖2 可知，隨輻照劑量的增加茶多酚呈先減后增趨勢(shì)，隨后又稍有下降，當(dāng)劑量達(dá)到40 kGy 時(shí)其含量又增加，當(dāng)輻照劑量在0～40 kGy 時(shí)，不同劑量之間的茶多酚含量不存在顯著差異。由于紅茶中茶多酚主要包括兒茶素、茶黃素、茶紅素和茶褐素等，不同物質(zhì)受輻照影響的變化趨勢(shì)不同，從而影響茶多酚含量的變化。

圖2 不同劑量輻照處理對(duì)紅碎茶茶多酚總量的影響

2.3 輻照處理對(duì)紅碎茶沒(méi)食子酸和兒茶素的影響

表1 為輻照處理對(duì)紅碎茶中沒(méi)食子酸和6 種兒茶素單體的影響。由表1 可知，隨著輻照劑量的增加，GA 含量呈增加趨勢(shì)，但所有劑量之間不存在顯著差異；6 種兒茶單體含量均有所波動(dòng)，也無(wú)顯著差異。其中C、EGCG 和ECG 含量隨著輻照劑量的增加呈先增后降的趨勢(shì)，當(dāng)輻照劑量達(dá)到40 kGy 時(shí)又升高。EGC 和GCG 無(wú)明顯規(guī)律，隨著輻照劑量的變化，含量存在上下波動(dòng)。

表1 不同劑量輻照處理對(duì)紅碎茶對(duì)沒(méi)食子酸和兒茶素的影響

2.3 輻照處理對(duì)紅碎茶茶色素含量的影響

茶色素是紅茶發(fā)酵過(guò)程中兒茶素類物質(zhì)在多酚氧化酶和過(guò)氧化物酶的作用下發(fā)生氧化聚合形成的茶黃素、茶紅素和茶褐素的總稱。茶黃素和適量的茶紅素對(duì)紅茶品質(zhì)起著積極作用，直接影響茶湯的色澤和滋味，而茶褐素對(duì)紅茶品質(zhì)具有不利影響[18,19]。圖3 分別為不同劑量輻照處理對(duì)紅碎茶茶黃素、茶紅素和茶褐素含量的影響。由圖3 可知，在0～6 kGy 時(shí)，茶黃素含量隨輻照劑量的升高呈增加趨勢(shì)，茶紅素含量呈減少趨勢(shì)，茶褐素含量呈先增加后減少趨勢(shì)，均無(wú)顯著性。而在6～15 kGy 時(shí)，茶黃素含量隨輻照劑量的升高存在稍有下降，茶紅素含量則呈增加趨勢(shì)，茶褐素含量逐漸增加，但均無(wú)顯著性。在15～40 kGy 時(shí)，茶黃素含量隨輻照劑量的升高呈顯著下降，茶紅素含量存在增加趨勢(shì)且具有顯著性，茶褐素含量無(wú)顯著變化。與對(duì)照相比，40 kGy 輻照處理的紅碎茶茶黃素含量顯著性減少，茶紅素顯著增加，茶褐素含量無(wú)顯著變化。研究結(jié)果表明，低劑量的輻照處理（小于6 kGy）可以增加茶黃素含量，提高紅茶品質(zhì)，但是高劑量輻照（40 kGy），茶黃素大幅降低，對(duì)紅茶的品質(zhì)不利。

圖3 不同劑量輻照處理對(duì)紅碎茶茶黃素(A)、茶紅素(B)和茶褐素(C)的影響

2.4 輻照處理對(duì)紅碎茶游離氨基酸總量的影響

游離氨基酸是茶湯滋味鮮爽和香氣的主要成分，與滋味和香氣呈正相關(guān)[20]。圖4 為不同劑量輻照處理對(duì)紅碎茶游離氨基酸總量的影響，由圖4 可知，在10～25 kGy 時(shí)，紅碎茶游離氨基酸總量隨輻照劑量的上升呈減少趨勢(shì)，且存在顯著差異，而在25～40 kGy時(shí)，其含量呈顯著性增加，輻照前后游離氨基酸總量與對(duì)照相比，除了在15 kGy和25 kGy有顯著性減少外，其他輻照劑量下無(wú)明顯變化。

圖4 不同劑量輻照處理對(duì)紅碎茶游離氨基酸總量的影響

2.5 輻照處理對(duì)紅碎茶可溶性糖含量的影響

可溶性糖是構(gòu)成茶湯味甜的主要成分[21]，圖5為不同劑量輻照處理對(duì)紅碎茶可溶性糖含量的影響。從圖5 可以看出，在0～10 kGy 時(shí)，可溶性糖含量隨輻照劑量的增加總體呈增加趨勢(shì)，且差異顯著。在10～40 kGy 時(shí)，可溶性糖含量隨輻照劑量的升高呈先減后增趨勢(shì)，與對(duì)照差異顯著，當(dāng)輻照劑量為40 kGy時(shí)達(dá)到最大值。說(shuō)明輻照后，可溶性糖含量有明顯增加。

圖5 不同劑量輻照處理對(duì)紅碎茶可溶性糖含量的影響

2.6 輻照處理對(duì)紅碎茶生物堿含量的影響

生物堿是一類含氮有機(jī)物，主要由咖啡堿、茶堿、可可堿成分組成，咖啡堿含量最高且易溶于水，是茶湯滋味形成的重要物質(zhì)。表2 為不同劑量輻照處理對(duì)紅碎茶生物堿含量的影響。由表2 分析可知，當(dāng)輻照劑量在0～6 kGy 時(shí)，紅碎茶中可可堿、茶堿和咖啡堿含量呈增加趨勢(shì)，但不存在顯著差異，當(dāng)輻照劑量大于6 kGy 時(shí)，紅碎茶中的生物堿除咖啡堿含量有波動(dòng)，其他生物堿無(wú)明顯變化，在0～40 kGy 輻照劑量時(shí)，紅碎茶中生物堿的變化均不存在顯著差異。

表2 不同劑量輻照處理對(duì)紅碎茶生物堿含量的影響

3 結(jié) 論

采用60Co-γ 射線輻照處理阿薩姆紅碎茶，結(jié)果表明，當(dāng)輻照劑量在0～10 kGy 時(shí)，水浸出物和可溶性糖含量隨輻照劑量的升高呈增加趨勢(shì)；茶多酚、茶色素、游離氨基酸、生物堿、沒(méi)食子酸和兒茶素含量上下波動(dòng)，均無(wú)顯著差異。當(dāng)輻照劑量在15～40 kGy 時(shí)，沒(méi)食子酸、兒茶素、水浸出物和可溶性糖含量增加，茶黃素含量減少。輻照劑量在15 kGy 以上，茶黃素含量明顯低于對(duì)照。因此，采用低于15 kGy 輻照處理紅碎茶對(duì)茶葉品質(zhì)無(wú)不利影響，同時(shí)通過(guò)控制輻照劑量還能適當(dāng)提高紅碎茶品質(zhì)。