遠紅外輻射對萎凋葉氧化酶活性及紅茶品質的影響

趙 飛，李園莉，楊亦揚，李榮林，楊建華，馬圣洲

（1江蘇丘陵地區鎮江農業科學研究所，江蘇鎮江212400；2江蘇農林職業技術學院，江蘇鎮江212400；3江蘇省農業科學院，南京210014；4蘇州新豐現代農業園，江蘇蘇州215000）

0 引言

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

光照在茶葉加工過程中的應用是近年來的一個研究熱點，其中多集中在可見光萎凋方面[5-7]。研究表明，黃光萎凋處理的紅茶香氣和滋味品質顯著提高[8-9]，紅光、藍光萎凋對紅茶香氣、滋味有促進作用[10-13]，紅光、黃光、藍光萎凋利于改善烏龍茶的滋味品質[14]，黃光可以調控β-葡萄糖苷酶活性及相關基因的表達[15-17]。遠紅外光的利用研究主要集中在茶葉干燥方面[18-19]，只有少數研究表明，遠紅外萎凋能加快武夷巖茶萎凋進程且成品茶品質較為理想[14]，對秋茶鐵觀音品質有影響，可以增加水浸出物含量、茶多酚轉化率、氨基酸含量等，遠紅外地暖加熱萎凋處理的紅茶表現為滋味甜醇無澀感[20]，但是遠紅外光照射萎凋在紅茶加工中的應用以及對紅茶生化品質和相關酶活的影響卻鮮有報道。本項目組前期的試驗發現遠紅外光可能對夏秋紅茶的苦澀味降低有重要作用，且效果優于可見光萎凋。基于此，本項目組系統研究不同時長、不同強度遠紅外光萎凋對多酚氧化酶、過氧化物酶活性及紅茶生化成分和感官品質的影響，并篩選出較合適的遠紅外光萎凋工藝參數，以期為遠紅外光在紅茶生產中的應用提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 試驗材料 江蘇省句容市龍山茶場‘龍井43’品種，采摘時間為春茶（4月下旬）、夏茶（8月上旬），秋茶（10月上旬），采摘標準為一芽二葉為主，試驗于2018年3月—2019年10月進行。

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

1.2 試驗設計

1.2.1 不同強度遠紅外光萎凋對紅茶感官審評、生化成分及相關酶活的影響 設置4個強度處理，將鮮葉先分別在20、15、10、5 W/m2遠紅外燈下萎凋3 h，然后關閉燈光繼續自然萎凋至適度，萎凋葉取樣用于PPO和POD酶活測定，然后按照揉捻、發酵、干燥等工序制成成品茶用于生化成分檢測及感官審評，同時以自然萎凋為對照CK（遠紅外光照強度和時間均為0）同步取樣檢測，每個處理重復3次。

1.2.2 不同時長遠紅外光萎凋對紅茶感官審評、生化成分及相關酶活的影響 設置5個時長處理，將鮮葉在15 W/m2遠紅外燈下先分別照射1、2、3、4、5 h，然后繼續自然萎凋至適度，萎凋葉取樣用于PPO和POD酶活測定，然后按照揉捻、發酵、干燥等工序制成成品茶用于生化成分檢測和感官審評，同時以自然萎凋為對照CK（遠紅外光照強度和時間均為0）同步取樣檢測，每個處理重復3次。

1.2.3 遠紅外光照萎凋過程中酶活變化趨勢 以15 W/m2遠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定，分析萎凋過程PPO和POD酶活變化趨勢，同時以室內萎凋為對照同步取樣檢測，每個處理重復3次。

1.3 多酚氧化酶、過氧化物酶及生化成分測定方法

多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)采用酶聯免疫法檢測，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定義為一個酶活力單位U，POD酶活定義為每分鐘內A470變化0.01為1個過氧化物酶活性單位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；茶色素檢測采用系統分析方法。

1.4 茶樣感官品質的評價方法

參照茶葉感官審評方法GB/T 23776—2018和國家標準審評術語進行茶葉品質評價。由5名具有評茶資格的審評人員密碼審評試驗茶樣，評分項目有干茶色澤、香氣、湯色、滋味和葉底，賦予對照春茶和秋茶各指標90分的基礎分，夏茶各指標85分的基礎分，其他處理與對照比較優劣并在基礎分上進行加減打分。

2 結果與分析

2.1 遠紅外光萎凋對多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)的影響

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

圖1 不同強度遠紅外光處理萎凋葉中PPO酶活性

圖2 不同強度遠紅外光處理萎凋葉中POD酶活性

2.1.2 不同時長遠紅外光處理對PPO和POD活性的影響 圖3結果發現，遠紅外光處理小于2 h對PPO酶活影響不顯著，當遠紅外光處理達到3 h時PPO活性較對照有顯著提高，繼續增加處理時長PPO活性開始降低，到達6 h后PPO活性反而顯著低于對照；如圖4所示，POD活性與PPO變化規律相似，也以處理3 h時酶活性最高。

圖3 不同時長遠紅外光處理萎凋葉中PPO酶活性

圖4 不同時長遠紅外光處理萎凋葉中POD酶活性

2.1.3 遠紅外萎凋過程中酶活性變化趨勢 分析萎凋過程中多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)活性的變化趨勢發現，同時段內對照組的PPO活性呈緩慢上升趨勢，遠紅外光處理組的PPO活性呈先上升后下降再上升再下降的變化趨勢，其中在光照處理2 h時達到第一個峰值，然后有所下降，處理4 h時達到第2個峰值，但低于第1個峰值，在5 h內處理組的酶活均高于對照組且有顯著差異，5 h后處理組的酶活低于對照組（圖5）。同時段內對照組POD活性呈單峰變化并在萎凋4 h時達到峰值，處理組的POD活性也呈單峰變化，峰值提前到3 h并與對照差異顯著，其他時間段差異不顯著（圖6）。

圖5 對照和遠紅外光處理萎凋過程中PPO活性變化趨勢

圖6 對照和遠紅外光處理萎凋過程中POD活性變化趨勢

2.2 遠紅外光萎凋對紅茶生化成分的影響

由表1可以看出，隨著遠紅外光照強度的增加，不同處理下的紅茶樣品中茶多酚含量均呈降低趨勢，且光照強度越大茶多酚含量降低越多，光照強度大于15 W/m2處理的紅茶樣品中茶多酚含量顯著低于對照(P＜0.01)，茶黃素、茶紅素顯著高于對照(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照之間差異不顯著。這可能是因為高強度遠紅外光萎凋處理更有利于茶多酚的酶促氧化反應，催化其向茶黃素轉化，而對茶黃素、茶紅素向茶褐素的轉化以及氨基酸、咖啡堿、可溶性糖等相關反應的影響不大。

表1 不同遠紅外光照強度對紅茶中各組分的影響 %

如表2所示，隨著遠紅外光照時間的延長，茶多酚含量先下降后趨于平穩，光照處理時間大于2 h的樣品與對照均有顯著差異(P＜0.05)，茶黃素、茶紅素等含量呈現先上升后下降的趨勢，光照處理3 h時茶黃素、茶紅素含量達到最高值且與對照有顯著性差異(P＜0.05)，隨著處理時間的延長（如處理4 h后）茶黃素、茶紅素含量反而下降，直至低于對照。其他成分如氨基酸、可溶性糖等成分也呈現類似變化趨勢。這可能是因為一定時間內的遠紅外光萎凋處理能夠促進茶葉中的相關酶促反應，時間越長對反應的影響越大，但更長時間的處理會造成萎凋葉產生不可逆的損傷，從而不利于茶發酵過程中的各種酶促反應，造成各生化成分的損失。

表2 不同遠紅外光照時間對紅茶中各組分的影響 %

2.3 遠紅外光萎凋對紅茶感官品質的影響

茶鮮葉經過不同萎凋處理后，按照相同的揉捻、發酵、干燥等加工工藝制成毛茶，毛茶樣品進行感官審評，其得分情況如表3～4所示。結果表明，遠紅外光處理對紅茶的感官品質具有顯著的影響，輻射強度15、20 W/m2遠紅外光處理3 h的夏、秋茶感官審評總分高于對照，春茶感官審評總分差異不大；就單項指標而言，15 W/m2和20 W/m2的遠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、葉底的評分，1～2 h處理對紅茶感官品質評分影響不大，處理3 h可以顯著調高滋味和湯色評分，4～6 h處理反而降低各指標的評分。

表3 不同強度紅外光萎凋對紅茶感官品質的影響

表4 不同時間紅外光萎凋對紅茶感官品質的影響

綜合分析，用適當強度（15W/m2和20W/m2）的遠紅外光對茶鮮葉處理3 h左右對紅茶品質提升有顯著作用，尤其是對夏秋茶中的苦澀味具有顯著的緩解作用。短時間低強度的遠紅外處理對紅茶品質無影響，長時間高強度的遠紅外處理會降低紅茶品質，這可能是因為遠紅外光作為一種逆境因子，在適當的條件下會導致萎凋葉發生脅迫反應，影響了茶葉體內相關物質的轉化，從而降低了苦澀味，而長時間高強度遠紅外光處理可能會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酵，從而降低了紅茶的品質。

3 結論

（1）遠紅外光能夠影響萎凋葉中多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)活性。不同強度比較，在一定范圍內遠紅外光強度越大，萎凋葉中的PPO和POD活性越強，當強度大于15 W/m2后，PPO和POD活性增加不顯著；不同時間比較，短時間的遠紅外光可以增加PPO和POD的活性，長時間的遠紅外光會降低PPO和POD活性，以遠紅外光照射3 h處理的萎凋葉中兩者活性最高。

（2）分析萎凋過程中PPO和POD活性變化趨勢可以看出，隨著遠紅外光萎凋進行，PPO活性呈現先上升后下降再上升再下降趨勢，與自然萎凋變化趨勢一致[21]，但與自然萎凋相比，PPO活性峰值有顯著提高，且出峰時間大大提前；POD活性呈現先上升后下降的趨勢，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可以看出，遠紅外光對夏茶生化成份和品質的影響最為顯著，其中以15 W/m2遠紅外光處理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，與之對應的紅茶滋味鮮爽，湯色明亮，紅茶感官審評總分最高。

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

4 討論

遠紅外光作為一種特殊的光照，本身既存在光效應又存在熱效應，不僅可作為一種能源物質，引起分子振動，加快鮮葉中水分的散失，縮短紅茶萎凋時間，也能夠作為一種信號分子，誘導提升酶活，調控茶葉中的酶促反應，促進茶葉中茶多酚的降解[22-23]。多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)是影響紅茶發酵進程最為重要的2種酶[21]，萎凋葉中的酶活活性越高越利于發酵進行，進而利于紅茶品質的提高。本試驗發現，利用遠紅外光對鮮葉進行萎凋處理會對茶葉中的PPO和POD酶活產生重要影響。遠紅外光照射條件下，多酚氧化酶呈現先上升后下降再上升再下降的雙峰變化趨勢，與正常萎凋趨勢一致[21]，但出現峰值的時間大大提前，過氧化物酶活性呈單峰變化，15 W/m2遠紅外光照射3 h的處理對2種酶有正向效應，能夠顯著提高兩者在萎凋葉中的酶活性，長時間高強度的遠紅外光對2種酶有抑制作用，會降低萎凋葉中的酶活性。這可能是因為短時間低強度的遠紅外光達不到刺激鮮葉產生脅迫反應的水平，也就無法提高茶葉中的PPO和POD活性，長時間高強度的遠紅外光會讓萎凋葉產生不可逆的損傷從而使酶活降低甚至失活，而只有適當時間、適當強度的遠紅外光才能夠作為一種逆境因子讓茶葉自身發生可控的脅迫反應，從而提升茶葉PPO和POD活性。李雯林等[24]通過對光源處理下萵苣抗氧化酶活性研究結果表明，長波長的紅光對葉片中的過氧化物酶活性有顯著的促進作用，而遠紅外作為波長更長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展遠紅外光對酶活影響的機制研究。

茶多酚及其氧化產物茶黃素、茶紅素等是影響紅茶滋味的主要物質基礎。茶多酚是構成滋味濃厚、強烈的主要物質，高含量的茶多酚會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。本研究發現，利用遠紅外光照萎凋處理的紅茶中，茶多酚含量隨處理時間和強度的增加而降低，茶黃素和茶紅素含量隨處理時間的增加呈現先上升后下降的趨勢，茶褐素含量緩慢上升，以15 W/m2遠紅外光照射3 h處理加工成的紅茶茶黃素和茶紅素含量顯著高于對照及其他處理，與金心怡等[19]在烏龍茶遠紅外萎凋試驗中的研究結果類似。黃雨初等[25]認為，光對兒茶素的代謝有雙重影響，一方面光照有利于苯丙氨酸轉氨酶活性的提高，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，紅茶感官品質顯著提高的原因。筆者通過分析不同條件的遠紅外光輻射萎凋對紅茶滋味相關酶活和生化成分的影響，結合紅茶感官審評結果，優化了紅茶加工中遠紅外輻射萎凋的工藝參數，為遠紅外輻射在紅茶加工中的應用提供了理論依據。