谢侗 燕飞 江海

(陕西理工大学生物科学与工程学院，陕西 汉中 723000)

萎凋是红茶、白茶和乌龙茶采后加工的第1道工艺，也是形成茶叶醇厚滋味和浓郁香气的重要工序，是在一定的条件下将茶叶均匀摊放，使茶叶内含物质发生适度的理化反应，散发部分水分，叶片逐渐萎缩，叶质由硬变软，叶色由鲜绿转为暗绿，同时内质发生变化，并适度促进鲜叶酶的活性，从而形成揉捻、发酵的底物，为后续加工步骤奠定了基础，对茶叶品质的形成起到了重要作用[1]。传统的茶叶萎凋、晒青要视天气情况而定，不同季节的天气会使得太阳光波长和光照强度产生一定差异，从而影响萎凋的可控性，导致茶叶品质不稳定。

近年来研究都表明，光照在萎凋阶段起到了重要的作用，无论是理化成分还是香气物质，都受到了光照的调控。随着茶叶加工技术的发展，LED灯、红紫外灯等人工光源均有应用于茶叶生长及加工的补光过程中的案例[2]，取得了良好的效果。王家真等[3]发现，使用红蓝光源对茶树嫩芽进行夜间补光处理，可延长茶树光合作用时间，提高光合效率，增加茶树产量，实现茶叶的高产优质。而在萎凋过程中对茶叶使用光照补光，不仅能提高茶叶中理化指标的含量，丰厚茶叶的滋味，还能催化茶叶中芳香化合物的转化和积累，使茶香更浓郁。黄藩等[4]使用LED红光研究不同光照萎凋时间对白茶品质的影响，发现后半程光照萎凋的茶叶中多种氨基酸及可溶性糖含量均高于其它处理，茶叶呈“醇厚、较浓、鲜爽”的特征。李玉川等[5]研究了不同光质对夏秋红茶萎凋叶中挥发性物质的影响，发现黄光和红光萎凋后茶叶中的多种差异代谢物含量都相对较高，可改善夏秋红茶的香气品质。目前，关于人工光源萎凋对茶叶品质影响的研究多为乌龙茶和白茶，且多集中在萎凋后成品茶中生理生化指标的检测，对于光照对茶叶中部分生化成分的影响机理尚不明确。通过现有的研究发现，人工光源在茶树生长及茶叶生产加工过程中起到了积极的作用，因此对于茶叶关键品质成分在补光过程中的动态变化及其变化机理也成了人工光源补光研究的重点。

本文采用LED红光(650nm)、蓝光(450～460nm)、红蓝复合光3种光质分别对汉中茶叶进行萎凋处理，对比无光自然萎凋，研究不同光源对汉中茶叶中关键品质成分的影响，以期对红茶的人工光源控制萎凋作业、标准化生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

试验用茶鲜叶采自汉中市南郑区曹家坝镇汉中农科所茶叶种质资源圃，供试茶树品种为“陕茶1号”，树龄为25～30年。采摘标准为1芽2叶。

照射光源为LNDF-100G型LED光源，功率100W，电压180～240V。

紫外可见分光光度计型号为UV-3200，上海美谱达仪器有限公司。

液相色谱仪型号为安捷伦1260*，安捷伦科技有限公司。

1.2 方法

萎凋过程在陕西理工大学秦巴红茶研究所中进行，试验时间为18：00—6：00，茶叶采收回来后直接放置于萎凋槽中照射萎凋12h，以无光自然萎凋为对照，萎凋初始温度为25℃。每隔2h取样并记录数据，标记后密封，用液氮冷冻后转移至-80℃冰箱留存备用。

红光萎凋记为RL，蓝光萎凋BL，红蓝光萎凋记为RBL，无光对照组记为CK。

1.3 测定指标

水分的测定参照GB/T 8304-2013《茶 水分测定》；茶多酚及儿茶素含量测定参照GB/T 8313-2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》福林酚法；游离氨基酸含量测定参照GB/T 8314-2013《茶 游离氨基酸总量的测定》茚三酮比色法；咖啡碱的测定参照国标GB/T 8314-2013茶叶中咖啡碱的测定方法；可溶性糖测定参考张正竹《茶叶生物化学实验教程》；PPO和POD活性测定参考曹建康《果蔬采后生理生化实验指导》；β-GC活性测定参考江昌俊的方法[6]；总黄酮的测定使用三硫化铝比色法。

1.4 数据分析

每个试验重复测定3次，试验数据结果采用Microsoft Excel 2016 进行统计处理作图，软件IBM SPSS 19.0进行单因素结果显著差异分析。

2 结果与分析

2.1 光照萎凋对茶叶含水率的影响

萎凋叶的含水率是决定茶叶萎凋时间的关键因素。如图1所示，LED光源光照萎凋及对照无光萎凋过程中茶叶含水率的变化情况，含水率随时间延长呈逐步下降趋势。萎凋初期，茶鲜叶中含水率为75%左右，萎凋至10h时除对照组外其余光照组含水率均下降至58%～63%，达到萎凋适宜标准，萎凋至12h时，光照组茶叶含水率多下降至50%～55%，叶片干燥微黄，略低于萎凋适宜水分含量，因此选取10h作为萎凋结束时间。

2.2 光照萎凋对茶叶中关键品质成分的影响

茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称，在红茶发酵过程中会发生酶促氧化反应，将茶多酚转化成茶红素、茶黄素等物质，对茶汤的颜色、气味、滋味以及保健功能都起着重要作用。如图2所示，在无光和3种不同光源处理条件下，茶叶中的茶多酚含量整体随萎凋时间的增加呈升高趋势，且3种光照处理都优于对照组。BL和RL处理后的茶叶茶多酚含量在10h时达到最高值，分别为35.38%和38.75%，相较对照组的21.27%分别提高了14.11%、17.45%，而RBL处理下茶多酚含量在萎凋8h时达到最高值31.15%，还要高于同时期的RL及BL处理。

儿茶素是茶叶中一类含量丰富的功能活性成分，是茶多酚的主体物质，具有广泛的保健和药理功效以及较强的食品抗氧化特性[7]。如图3所示，除RBL处理下的茶叶中的儿茶素总量随着萎凋时间的增加整体呈下降的趋势外，RL、BL处理下的茶叶和对照组的儿茶素总量整体均呈上升趋势，在4h时分别有不同程度的下降，在6h时又重新升高，萎凋至10h时RL、BL处理下的儿茶素总量分别达到最高值24.89%、30.08%，高于同时期RBL处理，相较RBL处理条件下7.32%提高了17.57%、22.76%。

图3 不同光照萎凋儿茶素含量的变化

游离氨基酸是影响茶叶品质的重要因素之一，其种类、含量、转化产物及其降解产物都会对茶叶品质造成影响。如图4所示，在无光对照和3种不同光源处理下，茶叶中的游离氨基酸总量随萎凋时间的增加整体呈先上升后下降的趋势，其中，RL、BL处理条件下在萎凋6h时出现大幅度上升，分别达到最高值2.18%和2.29%，相比对照无光萎凋提升了0.63%和0.77%。RBL处理和对照则呈现缓慢上升趋势，并在10h达到各自的最高值1.764%、1.687%，但仍低于10h时RL与BL处理的氨基酸含量。

图4 不同光照萎凋游离氨基酸含量的变化

茶叶中含有多种生物碱类物质，咖啡碱是其中含量最高的一类，也是形成茶叶苦味的物质之一，溶于水后会与茶多酚结合生成大分子络合物，因此咖啡碱的降解对于茶叶苦涩口感的降低具有重要意义。如图5所示，在无光和3种不同光源处理下，茶叶中的咖啡碱含量整体随萎凋时间延长均呈先上升后下降再上升的变化趋势，其中，RBL处理下咖啡碱含量不但显著低于其他2个光照处理，还要低于对照无光萎凋。萎凋至10h时，RL、BL处理下咖啡碱含量分别达到最高值1.95%、2.91%，较同时期RBL处理下的咖啡碱含量提高了0.73%和1.684%。

图5 不同光照萎凋咖啡碱含量的变化

黄酮类化合物是植物中重要的次生代谢物之一，茶叶中的黄酮类化合物包括黄酮、黄酮醇及其苷类等。如图6所示，在RBL和BL处理下，茶叶中总黄酮含量随萎凋时间的增加呈逐渐上升趋势，分别在10h时达到最高值164.02mg·100g-1、208.18mg·100g-1，RL处理和对照无光萎凋下的总黄酮含量则在萎凋6h后开始下降并在8h后再次回升，最终在10h时达到最高值205.12mg·100g-1，而对照组的总黄酮含量则在6h时达到峰值152.18mg·100g-1。

可溶性糖是茶叶中重要的呈味物质之一，给予茶汤甜醇的味道，在茶叶加工过程中与氨基酸或蛋白质等发生美拉德反应，生成糠醛类衍生物和吡咯类、吡嗪类等重要的香气物质[8]。如图7所示，RL、RBL和对照组的可溶性糖含量都随着萎凋时间的增加，呈现出先上升后下降的趋势，并在萎凋至6h时达到峰值，分别为47.14μg·mL-1、40.95μg·mL-1、51.76μg·mL-1。而BL处理下的可溶性糖含量呈先下降后上升的趋势，且显著高于其他3组，并在萎凋10h时达到峰值68.25μg·mL-1。

2.3 光照萎凋对茶叶中酶活性的影响

多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)是红茶加工中极为重要的2种酶，在红茶发酵时可将茶多酚氧化成茶黄素、茶褐素等茶色素，对红茶形成红叶红汤的品质特征起到重要作用[9]。如图8所示，在无光和3种不同光源处理下，茶叶中的PPO活性整体随萎凋时间的增加均呈先上升后下降的趋势，并在萎凋10h时活性降低至最低，还要低于鲜叶中的PPO活性。其中，对照组和RL均在萎凋6h时呈现较大幅度上升，分别达到对应最高值14.7U·g-1和13.8U·g-1，BL和RBL则在4h达到最高值分别为10.9U·g-1和10.5U·g-1。

图8 不同光照萎凋多酚氧化酶活性的变化

如图9所示，在无光和3种不同光源处理下，茶叶中的POD活性整体随萎凋时间的增加呈先上升后下降的趋势，且在2～4h时出现大幅度增加，其中RL、BL和无光对照分别在6h时达到最高值1.29ΔOD470·min-1·g-1、1.46ΔOD470·min-1·g-1和1.14ΔOD470·min-1·g-1，而RBL在4h时达到最高值1.40ΔOD470·min-1·g-1，萎凋6h后各组POD活性均呈不同程度的下降，但仍略高于鲜叶中的POD活性。

图9 不同光照萎凋过氧化物酶活性的变化

β-葡萄糖苷酶(β-D-Glucosidase，β-GC)是对茶叶香气的形成具有重要作用的水解酶类，通过催化茶叶糖苷类香气前体物质发生水解反应，生成芳樟醇、香叶醇等香气物质[10]。如图10所示，在无光和3种不同光源处理下，茶叶中的β-GC活性整体随着萎凋时间的增加呈先上升后下降的趋势，其中，RL、BL和无光对照分别在4h时达到最高值41.04U·g-1、33.28U·g-1和39.58U·g-1，而RBL在6h时达到最高值，为32.689U·g-1，之后各组β-GC活性都有不同程度的下降，整体水平与鲜叶中的β-GC活性相近。

图10 不同光照萎凋β-葡萄糖苷酶活性的变化

3 讨论与结论

茶多酚含量随萎凋时间的增加呈升高趋势，可能是叶片含水量随萎凋的逐渐降低导致茶多酚含量升高，红蓝光萎凋时萎凋槽中温度过高，叶片中的蛋白酶的活性下降，减缓了萎凋过程中茶多酚的酶促反应，使得此时茶多酚含量积累达到最高值。儿茶素作为茶多酚的主体成分，其在萎凋过程中的变化规律整体与茶多酚近似，但不同儿茶素单体对光照的响应有所差异，如EGCG的降解或氧化，使得萎凋中期儿茶素总量开始下降，之后随着叶片的进一步失水减重，总儿茶素含量又重新恢复上升趋势。游离氨基酸含量在4种萎凋处理下均呈现上升的趋势，与无光对照萎凋相比，3种LED光照萎凋处理下的茶叶中的氨基酸含量提升幅度更大，与柯茜[11]的研究结果类似。黄藩等[12]使用不同光质对白茶进行光照萎凋处理，均显著提高了茶叶中的可溶性糖含量，与本试验结果一致，LED蓝光萎凋处理下的可溶性糖含量显著高于其他3组，原因可能是LED蓝光提高了茶叶的净光合速率，进而促进了可溶性糖含量的积累。相关性分析表明，萎凋叶含水量和总黄酮含量对茶叶茶汤色泽有显著的正向作用，萎凋叶含水量对总黄酮含量有显著的正向作用，因此茶叶中总黄酮含量呈现上升趋势，可能是叶片含水量随萎凋时间的增加下降导致的[13]。萎凋过程中，咖啡碱由束缚态转变为游离态，使得咖啡碱含量上升，研究表明，有利于氮代谢的光照条件，也有利于咖啡碱、氨基酸等含氮化合物的积累，因此本研究中蓝光萎凋下的游离氨基酸、咖啡碱含量也是各处理中比较高的[14]。

试验中，PPO、POD和β-GC的活性都随萎凋时间的增加呈先增长后降低的变化趋势。一般情况下，茶叶的摊放过程会使得叶片温度小幅度上升，达到了茶叶中各类酶促反应的适宜温度，各种酶活性也逐渐增加，而在LED光照下，红蓝光由于能量较高，产生了较强的热效应，使得萎凋后期萎凋槽中的温度快速上升，超过了茶叶中各种酶促反应的适宜温度，PPO、POD和β-GC的活性也因此大幅下降。此外，试验过程中，对叶片的翻动，也可能是导致酶活性降低的原因之一。

本研究以无光萎凋为对照，采用LED红光、蓝光以及红蓝复合光对茶叶进行光照萎凋处理，分析检测萎凋后样品中生化成分及其变化情况，进行红光和蓝光对茶叶萎凋过程中关键物质生成比较研究。结果表明，相较于自然萎凋，LED光照萎凋可用于改善茶叶品质，综合来看，LED蓝光萎凋10h对茶叶中的理化指标的提升更为显著，在阴雨天时可作为光补偿的手段，用于茶叶的实际生产。本研究通过对萎凋过程中不同时间段理化指标的测定，可视化呈现了茶叶中关键品质成分在萎凋不同阶段中的动态变化情况，从而推进茶叶的萎凋机械化、标准化生产进程，以及对茶叶理化成分快速检测，加工过程监测，风味品质控制及评价方法提供参考依据和理论基础。