远红外辐射对萎凋叶氧化酶活性及红茶品质的影响

赵 飞，李园莉，杨亦扬，李荣林，杨建华，马圣洲

（1江苏丘陵地区镇江农业科学研究所，江苏镇江212400；2江苏农林职业技术学院，江苏镇江212400；3江苏省农业科学院，南京210014；4苏州新丰现代农业园，江苏苏州215000）

0 引言

萎凋是红茶加工工艺的关键工序，与红茶品质形成具有密切关系。萎凋是鲜叶逐渐失水的过程，细胞失水，茶叶中的氧化酶、水解酶等酶类活性提高，从而促进茶多酚、蛋白质、多糖等大分子的酶促氧化反应和水解反应，同时鲜叶失水后，叶质变软，更利于后续揉捻工艺的造型[1-4]，如此为红茶的色、香、味、形的形成提供物质基础。

光照在茶叶加工过程中的应用是近年来的一个研究热点，其中多集中在可见光萎凋方面[5-7]。研究表明，黄光萎凋处理的红茶香气和滋味品质显著提高[8-9]，红光、蓝光萎凋对红茶香气、滋味有促进作用[10-13]，红光、黄光、蓝光萎凋利于改善乌龙茶的滋味品质[14]，黄光可以调控β-葡萄糖苷酶活性及相关基因的表达[15-17]。远红外光的利用研究主要集中在茶叶干燥方面[18-19]，只有少数研究表明，远红外萎凋能加快武夷岩茶萎凋进程且成品茶品质较为理想[14]，对秋茶铁观音品质有影响，可以增加水浸出物含量、茶多酚转化率、氨基酸含量等，远红外地暖加热萎凋处理的红茶表现为滋味甜醇无涩感[20]，但是远红外光照射萎凋在红茶加工中的应用以及对红茶生化品质和相关酶活的影响却鲜有报道。本项目组前期的试验发现远红外光可能对夏秋红茶的苦涩味降低有重要作用，且效果优于可见光萎凋。基于此，本项目组系统研究不同时长、不同强度远红外光萎凋对多酚氧化酶、过氧化物酶活性及红茶生化成分和感官品质的影响，并筛选出较合适的远红外光萎凋工艺参数，以期为远红外光在红茶生产中的应用提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 试验材料 江苏省句容市龙山茶场‘龙井43’品种，采摘时间为春茶（4月下旬）、夏茶（8月上旬），秋茶（10月上旬），采摘标准为一芽二叶为主，试验于2018年3月—2019年10月进行。

1.1.2 试验设备 双芯220 V/300 W远红外灯，LS127红外线强度测试仪（德信精密仪器），MB90水分测定仪（奥豪斯仪器有限公司），T6紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限公司），自制电热风萎凋槽，CR-25型揉捻机（浙江春江茶叶机械有限公司），YF-6CHF-5B红茶发酵机（浙江上洋机械有限公司），6CHZ-9B茶叶烘焙机（福建佳友茶叶机械智能科技股份有限公司）。

1.2 试验设计

1.2.1 不同强度远红外光萎凋对红茶感官审评、生化成分及相关酶活的影响 设置4个强度处理，将鲜叶先分别在20、15、10、5 W/m2远红外灯下萎凋3 h，然后关闭灯光继续自然萎凋至适度，萎凋叶取样用于PPO和POD酶活测定，然后按照揉捻、发酵、干燥等工序制成成品茶用于生化成分检测及感官审评，同时以自然萎凋为对照CK（远红外光照强度和时间均为0）同步取样检测，每个处理重复3次。

1.2.2 不同时长远红外光萎凋对红茶感官审评、生化成分及相关酶活的影响 设置5个时长处理，将鲜叶在15 W/m2远红外灯下先分别照射1、2、3、4、5 h，然后继续自然萎凋至适度，萎凋叶取样用于PPO和POD酶活测定，然后按照揉捻、发酵、干燥等工序制成成品茶用于生化成分检测和感官审评，同时以自然萎凋为对照CK（远红外光照强度和时间均为0）同步取样检测，每个处理重复3次。

1.2.3 远红外光照萎凋过程中酶活变化趋势 以15 W/m2远红外灯照射处理鲜叶至萎凋适度，并每隔1 h取一次样用于酶活测定，分析萎凋过程PPO和POD酶活变化趋势，同时以室内萎凋为对照同步取样检测，每个处理重复3次。

1.3 多酚氧化酶、过氧化物酶及生化成分测定方法

多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)采用酶联免疫法检测，PPO酶活定义为在25℃恒温条件下，以邻苯二酚为底物，每分钟在410 nm处使体系的吸光度值降低0.01定义为一个酶活力单位U，POD酶活定义为每分钟内A470变化0.01为1个过氧化物酶活性单位U；氨基酸含量采用茚三酮显色法；茶多酚含量采用福林酚法；可溶性糖含量采用蒽酮比色法；茶色素检测采用系统分析方法。

1.4 茶样感官品质的评价方法

参照茶叶感官审评方法GB/T 23776—2018和国家标准审评术语进行茶叶品质评价。由5名具有评茶资格的审评人员密码审评试验茶样，评分项目有干茶色泽、香气、汤色、滋味和叶底，赋予对照春茶和秋茶各指标90分的基础分，夏茶各指标85分的基础分，其他处理与对照比较优劣并在基础分上进行加减打分。

2 结果与分析

2.1 远红外光萎凋对多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)的影响

2.1.1 不同强度远红外光处理对PPO和POD活性的影响 不同强度的远红外光处理后，萎凋叶中的PPO活性发生显著变化，在一定范围内光照强度越大酶活性越高，但当光照强度达到15 W/m2时，继续提高光照强度对PPO酶活影响不大（图1）。POD活性与PPO变化一致，也是随光照强度的增加而增加，当光照强度达到10 W/m2时，POD活性趋于平稳（图2）。

图1 不同强度远红外光处理萎凋叶中PPO酶活性

图2 不同强度远红外光处理萎凋叶中POD酶活性

2.1.2 不同时长远红外光处理对PPO和POD活性的影响 图3结果发现，远红外光处理小于2 h对PPO酶活影响不显著，当远红外光处理达到3 h时PPO活性较对照有显著提高，继续增加处理时长PPO活性开始降低，到达6 h后PPO活性反而显著低于对照；如图4所示，POD活性与PPO变化规律相似，也以处理3 h时酶活性最高。

图3 不同时长远红外光处理萎凋叶中PPO酶活性

图4 不同时长远红外光处理萎凋叶中POD酶活性

2.1.3 远红外萎凋过程中酶活性变化趋势 分析萎凋过程中多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)活性的变化趋势发现，同时段内对照组的PPO活性呈缓慢上升趋势，远红外光处理组的PPO活性呈先上升后下降再上升再下降的变化趋势，其中在光照处理2 h时达到第一个峰值，然后有所下降，处理4 h时达到第2个峰值，但低于第1个峰值，在5 h内处理组的酶活均高于对照组且有显著差异，5 h后处理组的酶活低于对照组（图5）。同时段内对照组POD活性呈单峰变化并在萎凋4 h时达到峰值，处理组的POD活性也呈单峰变化，峰值提前到3 h并与对照差异显著，其他时间段差异不显著（图6）。

图5 对照和远红外光处理萎凋过程中PPO活性变化趋势

图6 对照和远红外光处理萎凋过程中POD活性变化趋势

2.2 远红外光萎凋对红茶生化成分的影响

由表1可以看出，随着远红外光照强度的增加，不同处理下的红茶样品中茶多酚含量均呈降低趋势，且光照强度越大茶多酚含量降低越多，光照强度大于15 W/m2处理的红茶样品中茶多酚含量显著低于对照(P＜0.01)，茶黄素、茶红素显著高于对照(P＜0.05)，茶褐素含量上升但差异不明显，而其他成分如氨基酸、咖啡碱、可溶性糖等含量各处理及对照之间差异不显著。这可能是因为高强度远红外光萎凋处理更有利于茶多酚的酶促氧化反应，催化其向茶黄素转化，而对茶黄素、茶红素向茶褐素的转化以及氨基酸、咖啡碱、可溶性糖等相关反应的影响不大。

表1 不同远红外光照强度对红茶中各组分的影响 %

如表2所示，随着远红外光照时间的延长，茶多酚含量先下降后趋于平稳，光照处理时间大于2 h的样品与对照均有显著差异(P＜0.05)，茶黄素、茶红素等含量呈现先上升后下降的趋势，光照处理3 h时茶黄素、茶红素含量达到最高值且与对照有显著性差异(P＜0.05)，随着处理时间的延长（如处理4 h后）茶黄素、茶红素含量反而下降，直至低于对照。其他成分如氨基酸、可溶性糖等成分也呈现类似变化趋势。这可能是因为一定时间内的远红外光萎凋处理能够促进茶叶中的相关酶促反应，时间越长对反应的影响越大，但更长时间的处理会造成萎凋叶产生不可逆的损伤，从而不利于茶发酵过程中的各种酶促反应，造成各生化成分的损失。

表2 不同远红外光照时间对红茶中各组分的影响 %

2.3 远红外光萎凋对红茶感官品质的影响

茶鲜叶经过不同萎凋处理后，按照相同的揉捻、发酵、干燥等加工工艺制成毛茶，毛茶样品进行感官审评，其得分情况如表3～4所示。结果表明，远红外光处理对红茶的感官品质具有显著的影响，辐射强度15、20 W/m2远红外光处理3 h的夏、秋茶感官审评总分高于对照，春茶感官审评总分差异不大；就单项指标而言，15 W/m2和20 W/m2的远红外光处理可以显著提高红茶滋味和汤色得分，并增加红茶外形、香气、叶底的评分，1～2 h处理对红茶感官品质评分影响不大，处理3 h可以显著调高滋味和汤色评分，4～6 h处理反而降低各指标的评分。

表3 不同强度红外光萎凋对红茶感官品质的影响

表4 不同时间红外光萎凋对红茶感官品质的影响

综合分析，用适当强度（15W/m2和20W/m2）的远红外光对茶鲜叶处理3 h左右对红茶品质提升有显著作用，尤其是对夏秋茶中的苦涩味具有显著的缓解作用。短时间低强度的远红外处理对红茶品质无影响，长时间高强度的远红外处理会降低红茶品质，这可能是因为远红外光作为一种逆境因子，在适当的条件下会导致萎凋叶发生胁迫反应，影响了茶叶体内相关物质的转化，从而降低了苦涩味，而长时间高强度远红外光处理可能会造成萎凋叶不可逆的损伤，使鲜叶萎凋不均匀，影响后期的揉捻和发酵，从而降低了红茶的品质。

3 结论

（1）远红外光能够影响萎凋叶中多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)活性。不同强度比较，在一定范围内远红外光强度越大，萎凋叶中的PPO和POD活性越强，当强度大于15 W/m2后，PPO和POD活性增加不显著；不同时间比较，短时间的远红外光可以增加PPO和POD的活性，长时间的远红外光会降低PPO和POD活性，以远红外光照射3 h处理的萎凋叶中两者活性最高。

（2）分析萎凋过程中PPO和POD活性变化趋势可以看出，随着远红外光萎凋进行，PPO活性呈现先上升后下降再上升再下降趋势，与自然萎凋变化趋势一致[21]，但与自然萎凋相比，PPO活性峰值有显著提高，且出峰时间大大提前；POD活性呈现先上升后下降的趋势，峰值较自然萎凋提前。

（3）比较不同处理茶样中的生化成份和感官品质可以看出，远红外光对夏茶生化成份和品质的影响最为显著，其中以15 W/m2远红外光处理3 h加工成的茶样中茶黄素(TF)和茶红素(TR)含量最高，而茶褐素(TB)含量较低，与之对应的红茶滋味鲜爽，汤色明亮，红茶感官审评总分最高。

（4）综合上述3条分析可知，远红外光通过影响茶叶中PPO和POD活性从而促进红茶加工过程中发生的各种酶促反应，使得红茶产品中的特征性品质成份TF和TR含量得到提升，最终改善了红茶的感官品质。将远红外萎凋技术应用于红茶加工是可行的。

4 讨论

远红外光作为一种特殊的光照，本身既存在光效应又存在热效应，不仅可作为一种能源物质，引起分子振动，加快鲜叶中水分的散失，缩短红茶萎凋时间，也能够作为一种信号分子，诱导提升酶活，调控茶叶中的酶促反应，促进茶叶中茶多酚的降解[22-23]。多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)是影响红茶发酵进程最为重要的2种酶[21]，萎凋叶中的酶活活性越高越利于发酵进行，进而利于红茶品质的提高。本试验发现，利用远红外光对鲜叶进行萎凋处理会对茶叶中的PPO和POD酶活产生重要影响。远红外光照射条件下，多酚氧化酶呈现先上升后下降再上升再下降的双峰变化趋势，与正常萎凋趋势一致[21]，但出现峰值的时间大大提前，过氧化物酶活性呈单峰变化，15 W/m2远红外光照射3 h的处理对2种酶有正向效应，能够显著提高两者在萎凋叶中的酶活性，长时间高强度的远红外光对2种酶有抑制作用，会降低萎凋叶中的酶活性。这可能是因为短时间低强度的远红外光达不到刺激鲜叶产生胁迫反应的水平，也就无法提高茶叶中的PPO和POD活性，长时间高强度的远红外光会让萎凋叶产生不可逆的损伤从而使酶活降低甚至失活，而只有适当时间、适当强度的远红外光才能够作为一种逆境因子让茶叶自身发生可控的胁迫反应，从而提升茶叶PPO和POD活性。李雯林等[24]通过对光源处理下莴苣抗氧化酶活性研究结果表明，长波长的红光对叶片中的过氧化物酶活性有显著的促进作用，而远红外作为波长更长的一种光也可能是茶叶中PPO酶和POD酶活性上升的原因，后期将在分子水平上开展远红外光对酶活影响的机制研究。

茶多酚及其氧化产物茶黄素、茶红素等是影响红茶滋味的主要物质基础。茶多酚是构成滋味浓厚、强烈的主要物质，高含量的茶多酚会造成茶叶苦涩味较重，茶黄素能够显著提高红茶滋味的鲜爽度和汤色的亮度。本研究发现，利用远红外光照萎凋处理的红茶中，茶多酚含量随处理时间和强度的增加而降低，茶黄素和茶红素含量随处理时间的增加呈现先上升后下降的趋势，茶褐素含量缓慢上升，以15 W/m2远红外光照射3 h处理加工成的红茶茶黄素和茶红素含量显著高于对照及其他处理，与金心怡等[19]在乌龙茶远红外萎凋试验中的研究结果类似。黄雨初等[25]认为，光对儿茶素的代谢有双重影响，一方面光照有利于苯丙氨酸转氨酶活性的提高，另一方面光照能加速茶多酚的降解。这可能是此处理的红茶滋味变得更鲜爽，汤色更明亮，红茶感官品质显著提高的原因。笔者通过分析不同条件的远红外光辐射萎凋对红茶滋味相关酶活和生化成分的影响，结合红茶感官审评结果，优化了红茶加工中远红外辐射萎凋的工艺参数，为远红外辐射在红茶加工中的应用提供了理论依据。