γ 輻照處理對阿薩姆紅碎茶化學成分的影響

武小芬，吳 稆，王克勤，蘇小軍，陳 亮，齊 慧，劉 安，胡繼松

（1. 湖南省核農學與航天育種研究所，湖南 長沙 410125；2. 湖南農業大學 東方科技學院，湖南 長沙 410128；3. 湖南農業大學 食品科技學院，湖南 長沙 410128）

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

輻照技術在茶葉加工領域主要用于提高其衛生品質。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量迅速下降，從而達到保證茶葉品質，延長茶葉保質期的目的。輻照技術作為一種高能氧化手段，對紅茶中的內含物質也會產生一定的影響。涂曉翼等[6]研究發現當輻照劑量在0～4 kGy 時，安化紅茶中茶黃素和茶氨酸的含量顯著增加。張祺玲等[7]研究發現γ 射線和電子束輻照處理后紅碎茶感官品質均有一定程度的提升，且紅茶中可溶性糖含量呈增加趨勢。

采用輻照技術對茶葉進行殺菌的同時，也應該研究不同輻照劑量對茶葉內含成分及活性物質的影響。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）內其主要內含成分的變化規律，闡明輻照處理能否改善紅碎茶品質，以利指導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（高橋茶葉批發市場）。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（+）-無水葡萄糖（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）；乙酸乙酯、無水碳酸鈉（分析純，購于廣東光華科技股份有限公司）；無水碳酸氫鈉（優級純，天津市科密歐化學試劑有限公司）；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，西隴科學股份有限公司）；硫酸（分析純，成都市科隆化學品有限公司）；乙腈、甲醇（≥99.9%）、N,N-二甲基甲酰胺（≥99.8%），（色譜純，安徽天地高純溶劑有限公司）；L-茶氨酸（≥99.0%）、沒食子酸一水物（≥98.5%，上海瑞永生物科技有限公司）。

1.2 儀器與設備

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

1.3 試驗方法

1.3.1 輻照處理茶葉樣品用鋁箔袋密封包裝，每袋250 g，在室溫下進行動態輻照處理，輻射源為 60℃，源強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）為對照。

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

1.4 數據處理

采用Excel 2016 和SPSS 23.0 對數據進行處理和顯著性分析及圖表制作。

2 結果與分析

2.1 輻照處理對紅碎茶水浸出物含量的影響

水浸出物是反應茶葉內含物質的重要指標，其含量與茶湯滋味和色澤具有一定關系，通常與茶葉品質呈正相關[15]。圖1 為不同輻照劑量處理對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，當劑量在0～10 kGy 時，輻照對紅碎茶水浸出物含量無顯著影響，大于10 kGy 時顯著升高，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，茶葉中的不溶性物質發生轉化為可溶性物質，或者是茶葉組織發生變化使內含成分更容易溶出，從而導致水浸出物含量的升高。

圖1 不同劑量輻照處理對紅碎茶水浸出物含量的影響

2.2 輻照處理對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，在紅茶加工過程中茶多酚經酶促氧化反應，其含量呈減少趨勢[17]。圖2 為不同輻照劑量處理對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，隨后又稍有下降，當劑量達到40 kGy 時其含量又增加，當輻照劑量在0～40 kGy 時，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，不同物質受輻照影響的變化趨勢不同，從而影響茶多酚含量的變化。

圖2 不同劑量輻照處理對紅碎茶茶多酚總量的影響

2.3 輻照處理對紅碎茶沒食子酸和兒茶素的影響

表1 為輻照處理對紅碎茶中沒食子酸和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，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，也無顯著差異。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，當輻照劑量達到40 kGy 時又升高。EGC 和GCG 無明顯規律，隨著輻照劑量的變化，含量存在上下波動。

表1 不同劑量輻照處理對紅碎茶對沒食子酸和兒茶素的影響

2.3 輻照處理對紅碎茶茶色素含量的影響

茶色素是紅茶發酵過程中兒茶素類物質在多酚氧化酶和過氧化物酶的作用下發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紅茶品質起著積極作用，直接影響茶湯的色澤和滋味，而茶褐素對紅茶品質具有不利影響[18,19]。圖3 分別為不同劑量輻照處理對紅碎茶茶黃素、茶紅素和茶褐素含量的影響。由圖3 可知，在0～6 kGy 時，茶黃素含量隨輻照劑量的升高呈增加趨勢，茶紅素含量呈減少趨勢，茶褐素含量呈先增加后減少趨勢，均無顯著性。而在6～15 kGy 時，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，茶褐素含量逐漸增加，但均無顯著性。在15～40 kGy 時，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且具有顯著性，茶褐素含量無顯著變化。與對照相比，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，茶褐素含量無顯著變化。研究結果表明，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，但是高劑量輻照（40 kGy），茶黃素大幅降低，對紅茶的品質不利。

圖3 不同劑量輻照處理對紅碎茶茶黃素(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[20]。圖4 為不同劑量輻照處理對紅碎茶游離氨基酸總量的影響，由圖4 可知，在10～25 kGy 時，紅碎茶游離氨基酸總量隨輻照劑量的上升呈減少趨勢，且存在顯著差異，而在25～40 kGy時，其含量呈顯著性增加，輻照前后游離氨基酸總量與對照相比，除了在15 kGy和25 kGy有顯著性減少外，其他輻照劑量下無明顯變化。

圖4 不同劑量輻照處理對紅碎茶游離氨基酸總量的影響

2.5 輻照處理對紅碎茶可溶性糖含量的影響

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

圖5 不同劑量輻照處理對紅碎茶可溶性糖含量的影響

2.6 輻照處理對紅碎茶生物堿含量的影響

生物堿是一類含氮有機物，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。表2 為不同劑量輻照處理對紅碎茶生物堿含量的影響。由表2 分析可知，當輻照劑量在0～6 kGy 時，紅碎茶中可可堿、茶堿和咖啡堿含量呈增加趨勢，但不存在顯著差異，當輻照劑量大于6 kGy 時，紅碎茶中的生物堿除咖啡堿含量有波動，其他生物堿無明顯變化，在0～40 kGy 輻照劑量時，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紅碎茶生物堿含量的影響

3 結 論

采用60Co-γ 射線輻照處理阿薩姆紅碎茶，結果表明，當輻照劑量在0～10 kGy 時，水浸出物和可溶性糖含量隨輻照劑量的升高呈增加趨勢；茶多酚、茶色素、游離氨基酸、生物堿、沒食子酸和兒茶素含量上下波動，均無顯著差異。當輻照劑量在15～40 kGy 時，沒食子酸、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照。因此，采用低于15 kGy 輻照處理紅碎茶對茶葉品質無不利影響，同時通過控制輻照劑量還能適當提高紅碎茶品質。