不同光質對紅茶萎凋葉葉綠素熒光參數及生化品質的影響

羅紅玉，唐敏，翟秀明，楊娟，劉翔，谷雨， 袁林穎，鐘應富*，黃尚俊

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不同光質對紅茶萎凋葉葉綠素熒光參數及生化品質的影響

羅紅玉1,2,3，唐敏1,2,3，翟秀明1,2,3，楊娟1,2,3，劉翔4，谷雨1,2,3， 袁林穎1,2,3，鐘應富1,2,3*，黃尚俊1,2,3

1. 重慶市農業科學院茶葉研究所，重慶 永川 402160；2. 重慶市茶葉工程技術研究中心，重慶 永川 402160； 3. 國家茶葉產業技術體系重慶綜合試驗站，重慶 永川 402160；4. 重慶市萬州區多種經營技術推廣站，重慶 萬州 404100

基于光質萎凋在茶葉加工中的優越性，試驗采用快速、靈敏的葉綠素熒光參數來反映紅茶光質萎凋的內在機制。結果表明，萎凋0~8?h，各處理萎凋葉的、()先升后降，()、先降后升，表現出較強的逆境耐受能力，使萎凋葉茶多酚、氨基酸、咖啡堿、可溶性糖含量相對穩定；8?h后，各處理萎凋葉的、()、、逐步降低，()逐步升高，表示逆境耐受能力逐步減弱，導致葉片的氨基酸含量明顯升高；萎凋結束時，對照樣的、()、()、、最低分別為1.874、0.508、0.267、0.723、2.626，其逆境耐受能力弱；藍光處理萎凋葉的、()最高分別為2.120、0.567，逆境耐受能力強；紅光和黃光處理萎凋葉的逆境耐受能力居中，黃光萎凋葉的氨基酸含量最高，為2.58%；氨基酸含量與呈顯著負相關，與呈極顯著負相關，與()呈極顯著正相關；黃光處理的紅茶感官品質得分最高，為91分，對照樣最低，為85分。

紅茶；光質萎凋；葉綠素熒光參數；生化品質；相關性

萎凋是紅茶加工的關鍵環節，與后續的制茶品質關系密切。在萎凋過程中，一方面葉細胞失水，葉質變軟，便于揉捻造型[1]；另一方面葉細胞逐步失水，細胞液濃度逐步提高，水解酶及氧化酶等酶類由結合態轉變為溶解態，活性得以提高，從而促進蛋白、多糖、脂肪等大分子物質的酶促水解與氧化反應，為茶葉色、香、味的形成奠定物質基礎[2]。

萎凋過程中，萎凋溫度、濕度、時間及方式對茶葉品質影響研究頗多[3-6]。近年來，人工光質萎凋成為了研究熱點。光源選擇上，紅光、藍光對紅茶香氣、滋味有促進作用[7-8]。烏龍茶萎凋中，以紅光照射茶鮮葉光化學反應啟動較快[2]。光照強度上，以白光為光源，6?000?lx光照強度下茶鮮葉的柔軟性及彈性最好、色澤綠、干茶外形和湯色佳，CO2釋放量最大[9]。以紅光為光源，2?000?lx處理的工夫紅茶感官品質最佳[8]。光照時間上，以紅光為光源，前3?h無光處理、后9?h紅光（610~630?nm、2?000?lx）處理，工夫紅茶感官品質得分最高，氨基酸、總糖含量較高[8]。另有研究以黃光為光源，光照強度以＞1?000?lx，攤葉厚≤10?cm，光照時間≥9?h時可顯著提高紅茶香氣的甜香和滋味的鮮爽度[10]。

以往研究主要集中在光質對萎凋葉物理、呼吸特性及茶葉感官品質和生化成分的影響。紅茶光質萎凋的最佳光源尚不統一，光質是通過提高葉溫而影響茶葉品質，還是通過影響光合特性而影響茶葉品質仍需深入研究。植物葉綠素熒光信號能快速靈敏反映植物生理狀態及其與環境的關系，在測定光系統對光能的吸收、傳遞、耗散、分配等方面具有獨特作用，與“表觀性”的氣體交換指標相比，葉綠素熒光參數更具反映“內在性”特點[11-12]。因此，本試驗采用葉綠素熒光特性來研究不同LED光質萎凋過程中茶鮮葉光合特性，分析其與生化品質相關性，旨在探明光照對紅茶茶鮮葉的作用機理，從而為實現紅茶光質設施萎凋提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗材料

試驗用茶鮮葉于2017年9月17日采自重慶市農業科學院茶葉研究所實驗茶園（北緯29°75′，東經105°71′，海拔440?m），福鼎大白茶（cv.）一芽二葉。

1.1.2 試驗儀器

實驗室自制光質萎凋槽、6CR-40揉捻機（四川省名山縣山峰茶機廠）、發酵室、6CH-54茶葉烘焙箱（福建安溪興民茶葉機械廠）、PAM-2500便攜式調制葉綠素熒光儀（德國WALZ）、HB43-S水分測定儀（梅特勒-托利多國際股份有限公司）、TU1901紫外-可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

控制萎凋溫度28℃，攤葉厚度3~5?cm；揉捻采用6CR-40型揉捻機，裝葉量每桶10?kg，揉桶轉速50?r·min-1，空、輕、中、重揉15、20、35、20?min；發酵采用發酵室，室內溫度28℃、相對濕度98%、時間3?h；干燥采用烘箱，葉層厚1~2?cm，在90℃條件下烘至水分含量7%以下。

1.2.2 樣品處理

在28℃條件下，采用3種不同的LED光源（紅光660?nm、黃光585?nm、藍光460?nm，光強均為1?500?lx）進行萎凋處理，對照為室內自然萎凋處理。被照射葉量3.5?kg、攤葉厚度3~5?cm。

為確保茶鮮葉的光合特性盡量相同，在試驗當天上午，選出葉綠素熒光參數基本一致的芽下第2葉作為熒光參數測定對象，做好標記，采摘后分別置于萎凋區域對角線的起點和中點位置。按照上述萎凋方法，在萎凋過程中，以標記的芽下第2葉為檢測對象，每種光照處理每4?h測定同一片萎凋葉葉綠素熒光參數，重復3次。同時將每種處理的萎凋葉翻勻后，在萎凋區域對角線上共取150?g萎凋葉，經蒸汽殺青2?min、80℃烘干，用于測定生化成分。萎凋結束后，按1.2.1章節制作紅茶，用于感官審評。

1.2.3 檢測方法

葉綠素熒光參數測定采用葉綠素熒光儀；水分測定采用水分測定儀；茶多酚測定參照GB/T 8313—2008；氨基酸測定參照GB/T 8314—2013；咖啡堿測定采用GB/T 8312—2013；可溶性糖測定采用硫酸-蒽酮比色法[13]；感官品質分析參照GB/T 23776—2009。

1.3 數據處理

采用SPASS 17.0軟件進行單因素方差分析，用最小顯著差異法（LSD）比較各處理間平均值差異顯著性，用Pearson相關分析檢驗熒光特性與生化特性的相關顯著性，測定結果以“平均數±標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 光質對萎凋葉熒光參數的影響

（非光化學猝滅，Non-photochemical quenching），反映植物耗散過剩光能為熱量的能力。()（調節性能量耗散的量子產量），是PSⅡ吸收的光能中不用于光合電子傳遞而以熱形式耗散掉的部分，即葉片的自我保護能力。()（非調節性能量耗散的量子產量），是光損傷的重要指標[14-15]。如表1所示，萎凋0~8?h，各處理萎凋葉的、()先迅速升高再開始降低，對照處理無顯著差異，紅光、黃光與萎凋初始相比雖無顯著差異，但增幅較大，其余各處理與萎凋初始相比差異顯著（＜0.05）；各處理萎凋葉的()無顯著變化?？赡苁且驗殡S離體葉片生理功能的減弱，葉片對光能的需求也降低，其抗逆機制被誘導啟動，吸收的光能大多以熱量形式耗散，表現為熱耗散形式以()為主，()占比較少。隨萎凋時間延長（8~16?h），逆境脅迫超過葉片耐受限度，各處理()逐步升高。萎凋結束時，對照的、()、()最低，分別為1.874、0.508、0.267；藍光萎凋葉、()最高，分別為2.120、0.567；紅光、黃光萎凋葉的、()居中。萎凋結束時，與鮮葉比較，藍光萎凋葉的、()變化幅度最大，分別升高了18.04%、20.13%，其次為紅光、黃光、對照，藍光、紅光萎凋葉的()升高了2.26%、4.03%，小于黃光和對照萎凋葉。表明，在所試4種光源下，藍光照射的萎凋葉逆境耐受能力較強，對照較弱，紅光和黃光照射的萎凋葉居中。

（初始熒光強度，Initial fluorescence intensity），表示PSⅡ反應中心完全開放時的最小熒光，升高反映逆境對植物葉片PSⅡ的傷害程度變大[16]。（最大熒光強度，Maximal fluorescence intensity），是PSⅡ反應中心完全關閉時的最大熒光產量，反映通過PSⅡ的電子傳遞情況[17]。（可變熒光強度，Variable fluorescence intensity），＝(－)/，代表PSII原初光能轉化效率，反映植物光能利用潛力[18]。/＝(－)/，代表PSII潛在光化學活性，與活性反應中心數量呈正比[2]。如表1所示，隨萎凋進程，各處理萎凋葉的、、、變化雖不顯著，但對照萎凋葉較茶鮮葉升高最多，為21.34%，、降低最多分別為2.56%、8.31%，可能是由于對照處理的萎凋葉逆境耐受能力較弱，葉片PSⅡ的傷害程度較大，電子傳遞受阻，光能利用潛力降低，表現出明顯升高、明顯降低。萎凋結束時，萎凋葉的由高至低分別為紅光、藍光、黃光、對照，由高至低分別為紅光、黃光、藍光、對照，雖然處理間差異不顯著，但說明對照萎凋葉因逆境導致的受損程度高，光化學過程受到較大影響，紅光、黃光和藍光萎凋葉受損程度低，逆境對光化學過程的影響較小。

(Ⅱ)（光合作用電子傳遞的量子產額），（電子傳遞速率），表示光合電子傳遞能力[17-18]，（光化學猝滅系數，Photochemical quenching），反映PSⅡ所捕獲光量子轉化為化學能的效率，同時反映PSII的電子傳遞活性[16]。如表1所示，萎凋0~8?h，各處理萎凋葉的(Ⅱ)、、總體先降后升，其中，黃光、對照處理萎凋葉呈降低趨勢，但差異不顯著；之后，則不同程度降低，進一步反映其抗逆機制被誘導啟動，逆境耐受能力逐步降低。萎凋結束時，(Ⅱ)由高至低分別為對照、黃光、紅光、藍光，由高至低分別為紅光、黃光、對照、藍光，其中，黃光與對照相當，由高至低分別為黃光、紅光、藍光、對照。萎凋結束時，雖然各處理萎凋葉的()無顯著差異，但對照處理萎凋葉的顯著低于其余處理（＜0.05），說明其PSⅡ電子傳遞活性顯著低于其余處理。

2.2 光質對萎凋葉生化成分含量的影響

由圖1可知，隨萎凋進程，黃光萎凋葉茶多酚質量分數緩慢降低，藍光萎凋葉先升后降，紅光萎凋葉前期略降后期回升，對照則逐漸升高；各處理萎凋葉游離氨基酸質量分數逐漸升高，萎凋8?h后，對照先降后升，其余處理明顯升高（＜0.05）；各處理萎凋葉酚氨比值先升后降，萎凋8?h后降低較多（＜0.05）。萎凋結束時，茶多酚質量分數由高至低為對照、紅光、黃光、藍光，分別為29.21%、26.79%、24.54%、23.49%，各處理間差異顯著（＜0.05）；游離氨基酸質量分數由高至低為黃光、對照、藍光、紅光，分別為2.58%、2.44%、2.16%、2.16%，后兩者間無顯著差異，其余差異顯著（＜0.05）；酚氨比值由高至低為紅光、對照、藍光、黃光，分別為12.44、11.98、10.88、9.52，前兩者間差異不顯著，其余處理差異顯著（＜0.05）。

隨萎凋進程，除紅光萎凋葉的咖啡堿質量分數總體降低以外，其余處理均有不同程度升高；紅光、黃光萎凋葉可溶性糖質量分數總體升高，藍光、對照萎凋葉總體降低。萎凋結束時，咖啡堿質量分數由高至低為藍光、黃光、對照、紅光，分別為3.54%、3.40%、3.32%、2.87%，中間二者間差異不顯著，其余差異顯著（＜0.05）；可溶性糖質量分數由高至低分別為紅光、黃光、藍光、對照，分別為5.37%、5.10%、4.28%、4.19%，前兩者間無顯著差異，但均顯著高于后兩者（＜0.05）。

2.3 黃光萎凋過程中葉綠素熒光參數與生化成分的相關性

如表2所示，在黃光萎凋過程中，不同的葉綠素熒光參數與萎凋葉生化成分間存在一定的相關性。其中，茶多酚質量分數除與()呈負相關，與其余熒光參數均呈正相關，與呈極顯著正相關（＜0.01），系數為0.887，與呈顯著正相關（＜0.05），系數為0.879；酚氨比除與()呈負相關，與其余熒光參數均呈正相關，與、、呈顯著正相關，相關系數分別為0.849、0.858、0.893；氨基酸、咖啡堿、可溶性糖質量分數除與()呈正相關，與其余熒光參數均呈負相關，氨基酸、咖啡堿質量分數均與、、呈顯著或極顯著負相關，氨基酸質量分數與()呈極顯著正相關，系數為0.911，可溶性糖質量分數與呈顯著負相關，系數為0.839?？赡苁怯捎陔x體葉片在光化學過程中所需的營養物質基礎來源于葉片本身，當營養物質供應不足時，葉片的光化學過程受阻，逆境耐受能力減弱，將促進葉片中的大分子物質如蛋白質、淀粉等分解，以提供葉片所需的營養物質，從而導致小分子物質如游離氨基酸、可溶性糖的積累，表現出氨基酸、可溶性糖質量分數與()呈正相關，與、呈負相關。

表1 不同光質萎凋葉葉綠素熒光參數變化

注：在各萎凋處理過程的熒光參數間比較顯著性差異，同列肩標字母不同表示差異顯著（＜0.05）。下表同。

Note: Significant differences are compared during withering process under different lights. Different small letters among the same group of treatments mean significant difference at 0.05 levels (＜0.05). The same as follows.

表3 光質對紅茶感官品質的影響

圖1 不同光質萎凋葉生化成分含量變化

表2 黃光萎凋過程葉綠素熒光參數與生化成分間相關性分析

注：*表示差異顯著，**表示差異極顯著

Note: *means significant difference, **means highly significant difference

2.4 不同光質萎凋對紅茶感官品質的影響

如表3所示，不同光質萎凋對紅茶感官品質影響不同。黃光萎凋加工的紅茶感官品質總分最高為91分，顯著高于其余處理（＜0.05），外形烏黑較潤、較緊細直，湯色紅、明亮，甜香顯，滋味醇厚，葉底紅亮；其次是藍光樣；對照樣感官總分最低為85分，與紅光樣無顯著差異，但顯著低于其余樣品（＜0.05），干茶潤度、湯色亮度、滋味醇度以及葉底紅度不夠?？赡苁且驗閷φ蘸图t光萎凋葉因逆境導致的受損程度較高，鮮葉萎凋程度不及其余處理，萎凋葉含水量和茶多酚質量分數較高、游離氨基酸質量分數較低、酚氨比值較高，從而降低了揉捻成條率、葉細胞破碎率以及發酵性能。

3 討論

光照作為一種能源物質和信號分子，不僅能調控鮮葉氣孔開閉，也可引起分子振動，并迅速轉化為熱能，使得鮮葉水分散失速率加快[19]，同時增強細胞膜透性，誘導提高酶活，促使大分子物質酶促降解[20]。試驗表明，黃光萎凋可較大幅度降低萎凋葉茶多酚含量，增加氨基酸、可溶性糖含量，降低酚氨比值，且黃光萎凋所制紅茶感官品質最優，這與張貝貝[21]研究結果基本一致。研究表明，光照可促進萎凋進程，有利于提高在制葉酶活[22]。后期將開展不同光質對萎凋進程、主要酶活性的影響試驗。

通過對烏龍茶萎凋葉生理反應中心效率的研究證明，光波越長，物理萎凋效應越大，化學萎凋效應越小，反之亦然[2]。試驗表明，對照處理萎凋葉的、()、()、、最低，逆境耐受能力弱；藍光處理萎凋葉的、()最高，逆境耐受能力強；紅光和黃光處理萎凋葉的逆境耐受能力居中。多項研究表明，植物對可見光的吸收波長主要集中在400~510?nm的藍紫光區和610~720?nm紅光區[23-25]。試驗所選的光質處理中，藍光照射可在一定程度上增強葉片逆境耐受能力，其次為紅光和黃光。萎凋結束時，與鮮葉比較，藍光照射后，萎凋葉、()變化幅度最大，分別升高了18.04%、20.13%，其次為紅光、黃光、對照；藍光、紅光萎凋葉的()升高了2.26%、4.03%，小于黃光和對照萎凋葉。很可能是因為萎凋葉在紅光、藍光照射下，吸收的光能較多，但在離體環境下，葉片光合作用所需光能減少，吸收的過剩光能則以熱量、且主要以可調節熱量形式耗散。

在生產中，光質、光強等因素較易控制，但萎凋程度的掌控仍需依靠制茶人員經驗。目前，主要通過感官和水分含量來判斷[26]。試驗發現，萎凋葉的部分葉綠素熒光參數與生化成分顯著相關，為進一步探尋二者相關性，可通過建立相關模型、從內在的光化學層面來辨別萎凋程度，且葉綠素熒光測定方法具備快速、無損優點，可避免感官判斷的不可控性與水分含量檢測的片面性。

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Effect of Different Withering Light-wave Bands on Chlorophyll Fluorescence Parameter and Biochemical Quality of Black Tea

LUO Hongyu1,2,3, TANG Min1,2,3, ZHAI Xiuming1,2,3, YANG Juan1,2,3, LIU Xiang4, GU Yu1,2,3, YUAN Linying1,2,3, ZHONG Yingfu1,2,3*, HUANG Shangjun1,2,3

1. Tea Research Institute, Chongqing Academy of Agricultural Sciences, Yongchuan 402160, China; 2. Chongqing Engineering Research Center for Tea, Yongchuan 402160, China; 3. National Tea Industry Technical System Chongqing Comprehensive Experimental Station, Yongchuan 402160, China; 4. Chongqing Wanzhou Diversified Business Technology Promotion Station, Wanzhou 404100, China

Based on the superiority of the light withering during tea processing, chlorophyll fluorescence parameters were used to reflect the inner mechanism of black tea during withering processing . The results show that, from 0?h to 8?h,and() of tea leaves first increased and then decreased, while() andexhibited opposite trends under all treatments, suggesting they had strong tolerance to stabilize the contents of tea polyphenol, amino acids, caffeine and soluble sugar. After that,,(),anddropped gradually with the rise of(),indicating that the tolerant ability gradually weakened with the rise of amino acid contents. At the end of withering,,(),(),andof the control reached the lowest levels with the value of 1.874, 0.508, 0.267, 0.723 and 2.626 respectively, revealing the weakest tolerant ability. But under blue light treatment, tea leaves showed the strongest tolerant ability with the highest value of NPQ(2.120) and()(0.567). Withered leaves showed stronger tolerant ability of red and yellow lights than the control. The amino acids content of yellow light treated leaves (2.58%) was the highest among all treatments. The amino acid content was significantly and negatively correlated with,and, but positively correlated with()The sensory assessment show that the highest and lowest quality scores were found in the yellow light treated black tea sample (91) and the control (85).

black tea, light withering, chlorophyll fluorescence parameter, biochemical quality, correlation

S571.1；TS272.5+2

A

1000-369X(2019)02-131-08

2018-06-11

2018-09-14

重慶市科委基礎與前沿研究計劃項目（cstc2016jcyjA0055）、重慶市科研院所激勵績效引導專項（cstc2017jxjl80007）、重慶市農委現代山地特色高效農業茶葉產業技術體系創新團隊建設項目（2018[6]號）

羅紅玉，女，助理研究員，主要從事茶葉化學與制茶工程研究，roye2008324@126.com。

cqtea1999@163.com