不同光质对红茶萎凋叶叶绿素荧光参数及生化品质的影响

罗红玉，唐敏，翟秀明，杨娟，刘翔，谷雨， 袁林颖，钟应富*，黄尚俊



不同光质对红茶萎凋叶叶绿素荧光参数及生化品质的影响

罗红玉1,2,3，唐敏1,2,3，翟秀明1,2,3，杨娟1,2,3，刘翔4，谷雨1,2,3， 袁林颖1,2,3，钟应富1,2,3*，黄尚俊1,2,3

1. 重庆市农业科学院茶叶研究所，重庆 永川 402160；2. 重庆市茶叶工程技术研究中心，重庆 永川 402160； 3. 国家茶叶产业技术体系重庆综合试验站，重庆 永川 402160；4. 重庆市万州区多种经营技术推广站，重庆 万州 404100

基于光质萎凋在茶叶加工中的优越性，试验采用快速、灵敏的叶绿素荧光参数来反映红茶光质萎凋的内在机制。结果表明，萎凋0~8 h，各处理萎凋叶的、()先升后降，()、先降后升，表现出较强的逆境耐受能力，使萎凋叶茶多酚、氨基酸、咖啡碱、可溶性糖含量相对稳定；8 h后，各处理萎凋叶的、()、、逐步降低，()逐步升高，表示逆境耐受能力逐步减弱，导致叶片的氨基酸含量明显升高；萎凋结束时，对照样的、()、()、、最低分别为1.874、0.508、0.267、0.723、2.626，其逆境耐受能力弱；蓝光处理萎凋叶的、()最高分别为2.120、0.567，逆境耐受能力强；红光和黄光处理萎凋叶的逆境耐受能力居中，黄光萎凋叶的氨基酸含量最高，为2.58%；氨基酸含量与呈显著负相关，与呈极显著负相关，与()呈极显著正相关；黄光处理的红茶感官品质得分最高，为91分，对照样最低，为85分。

红茶；光质萎凋；叶绿素荧光参数；生化品质；相关性

萎凋是红茶加工的关键环节，与后续的制茶品质关系密切。在萎凋过程中，一方面叶细胞失水，叶质变软，便于揉捻造型[1]；另一方面叶细胞逐步失水，细胞液浓度逐步提高，水解酶及氧化酶等酶类由结合态转变为溶解态，活性得以提高，从而促进蛋白、多糖、脂肪等大分子物质的酶促水解与氧化反应，为茶叶色、香、味的形成奠定物质基础[2]。

萎凋过程中，萎凋温度、湿度、时间及方式对茶叶品质影响研究颇多[3-6]。近年来，人工光质萎凋成为了研究热点。光源选择上，红光、蓝光对红茶香气、滋味有促进作用[7-8]。乌龙茶萎凋中，以红光照射茶鲜叶光化学反应启动较快[2]。光照强度上，以白光为光源，6 000 lx光照强度下茶鲜叶的柔软性及弹性最好、色泽绿、干茶外形和汤色佳，CO2释放量最大[9]。以红光为光源，2 000 lx处理的工夫红茶感官品质最佳[8]。光照时间上，以红光为光源，前3 h无光处理、后9 h红光（610~630 nm、2 000 lx）处理，工夫红茶感官品质得分最高，氨基酸、总糖含量较高[8]。另有研究以黄光为光源，光照强度以＞1 000 lx，摊叶厚≤10 cm，光照时间≥9 h时可显著提高红茶香气的甜香和滋味的鲜爽度[10]。

以往研究主要集中在光质对萎凋叶物理、呼吸特性及茶叶感官品质和生化成分的影响。红茶光质萎凋的最佳光源尚不统一，光质是通过提高叶温而影响茶叶品质，还是通过影响光合特性而影响茶叶品质仍需深入研究。植物叶绿素荧光信号能快速灵敏反映植物生理状态及其与环境的关系，在测定光系统对光能的吸收、传递、耗散、分配等方面具有独特作用，与“表观性”的气体交换指标相比，叶绿素荧光参数更具反映“内在性”特点[11-12]。因此，本试验采用叶绿素荧光特性来研究不同LED光质萎凋过程中茶鲜叶光合特性，分析其与生化品质相关性，旨在探明光照对红茶茶鲜叶的作用机理，从而为实现红茶光质设施萎凋提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 试验材料

试验用茶鲜叶于2017年9月17日采自重庆市农业科学院茶叶研究所实验茶园（北纬29°75′，东经105°71′，海拔440 m），福鼎大白茶（cv.）一芽二叶。

1.1.2 试验仪器

实验室自制光质萎凋槽、6CR-40揉捻机（四川省名山县山峰茶机厂）、发酵室、6CH-54茶叶烘焙箱（福建安溪兴民茶叶机械厂）、PAM-2500便携式调制叶绿素荧光仪（德国WALZ）、HB43-S水分测定仪（梅特勒-托利多国际股份有限公司）、TU1901紫外-可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

控制萎凋温度28℃，摊叶厚度3~5 cm；揉捻采用6CR-40型揉捻机，装叶量每桶10 kg，揉桶转速50 r·min-1，空、轻、中、重揉15、20、35、20 min；发酵采用发酵室，室内温度28℃、相对湿度98%、时间3 h；干燥采用烘箱，叶层厚1~2 cm，在90℃条件下烘至水分含量7%以下。

1.2.2 样品处理

在28℃条件下，采用3种不同的LED光源（红光660 nm、黄光585 nm、蓝光460 nm，光强均为1 500 lx）进行萎凋处理，对照为室内自然萎凋处理。被照射叶量3.5 kg、摊叶厚度3~5 cm。

为确保茶鲜叶的光合特性尽量相同，在试验当天上午，选出叶绿素荧光参数基本一致的芽下第2叶作为荧光参数测定对象，做好标记，采摘后分别置于萎凋区域对角线的起点和中点位置。按照上述萎凋方法，在萎凋过程中，以标记的芽下第2叶为检测对象，每种光照处理每4 h测定同一片萎凋叶叶绿素荧光参数，重复3次。同时将每种处理的萎凋叶翻匀后，在萎凋区域对角线上共取150 g萎凋叶，经蒸汽杀青2 min、80℃烘干，用于测定生化成分。萎凋结束后，按1.2.1章节制作红茶，用于感官审评。

1.2.3 检测方法

叶绿素荧光参数测定采用叶绿素荧光仪；水分测定采用水分测定仪；茶多酚测定参照GB/T 8313—2008；氨基酸测定参照GB/T 8314—2013；咖啡碱测定采用GB/T 8312—2013；可溶性糖测定采用硫酸-蒽酮比色法[13]；感官品质分析参照GB/T 23776—2009。

1.3 数据处理

采用SPASS 17.0软件进行单因素方差分析，用最小显著差异法（LSD）比较各处理间平均值差异显著性，用Pearson相关分析检验荧光特性与生化特性的相关显著性，测定结果以“平均数±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 光质对萎凋叶荧光参数的影响

（非光化学猝灭，Non-photochemical quenching），反映植物耗散过剩光能为热量的能力。()（调节性能量耗散的量子产量），是PSⅡ吸收的光能中不用于光合电子传递而以热形式耗散掉的部分，即叶片的自我保护能力。()（非调节性能量耗散的量子产量），是光损伤的重要指标[14-15]。如表1所示，萎凋0~8 h，各处理萎凋叶的、()先迅速升高再开始降低，对照处理无显著差异，红光、黄光与萎凋初始相比虽无显著差异，但增幅较大，其余各处理与萎凋初始相比差异显著（＜0.05）；各处理萎凋叶的()无显著变化。可能是因为随离体叶片生理功能的减弱，叶片对光能的需求也降低，其抗逆机制被诱导启动，吸收的光能大多以热量形式耗散，表现为热耗散形式以()为主，()占比较少。随萎凋时间延长（8~16 h），逆境胁迫超过叶片耐受限度，各处理()逐步升高。萎凋结束时，对照的、()、()最低，分别为1.874、0.508、0.267；蓝光萎凋叶、()最高，分别为2.120、0.567；红光、黄光萎凋叶的、()居中。萎凋结束时，与鲜叶比较，蓝光萎凋叶的、()变化幅度最大，分别升高了18.04%、20.13%，其次为红光、黄光、对照，蓝光、红光萎凋叶的()升高了2.26%、4.03%，小于黄光和对照萎凋叶。表明，在所试4种光源下，蓝光照射的萎凋叶逆境耐受能力较强，对照较弱，红光和黄光照射的萎凋叶居中。

（初始荧光强度，Initial fluorescence intensity），表示PSⅡ反应中心完全开放时的最小荧光，升高反映逆境对植物叶片PSⅡ的伤害程度变大[16]。（最大荧光强度，Maximal fluorescence intensity），是PSⅡ反应中心完全关闭时的最大荧光产量，反映通过PSⅡ的电子传递情况[17]。（可变荧光强度，Variable fluorescence intensity），＝(－)/，代表PSII原初光能转化效率，反映植物光能利用潜力[18]。/＝(－)/，代表PSII潜在光化学活性，与活性反应中心数量呈正比[2]。如表1所示，随萎凋进程，各处理萎凋叶的、、、变化虽不显著，但对照萎凋叶较茶鲜叶升高最多，为21.34%，、降低最多分别为2.56%、8.31%，可能是由于对照处理的萎凋叶逆境耐受能力较弱，叶片PSⅡ的伤害程度较大，电子传递受阻，光能利用潜力降低，表现出明显升高、明显降低。萎凋结束时，萎凋叶的由高至低分别为红光、蓝光、黄光、对照，由高至低分别为红光、黄光、蓝光、对照，虽然处理间差异不显著，但说明对照萎凋叶因逆境导致的受损程度高，光化学过程受到较大影响，红光、黄光和蓝光萎凋叶受损程度低，逆境对光化学过程的影响较小。

(Ⅱ)（光合作用电子传递的量子产额），（电子传递速率），表示光合电子传递能力[17-18]，（光化学猝灭系数，Photochemical quenching），反映PSⅡ所捕获光量子转化为化学能的效率，同时反映PSII的电子传递活性[16]。如表1所示，萎凋0~8 h，各处理萎凋叶的(Ⅱ)、、总体先降后升，其中，黄光、对照处理萎凋叶呈降低趋势，但差异不显著；之后，则不同程度降低，进一步反映其抗逆机制被诱导启动，逆境耐受能力逐步降低。萎凋结束时，(Ⅱ)由高至低分别为对照、黄光、红光、蓝光，由高至低分别为红光、黄光、对照、蓝光，其中，黄光与对照相当，由高至低分别为黄光、红光、蓝光、对照。萎凋结束时，虽然各处理萎凋叶的()无显著差异，但对照处理萎凋叶的显著低于其余处理（＜0.05），说明其PSⅡ电子传递活性显著低于其余处理。

2.2 光质对萎凋叶生化成分含量的影响

由图1可知，随萎凋进程，黄光萎凋叶茶多酚质量分数缓慢降低，蓝光萎凋叶先升后降，红光萎凋叶前期略降后期回升，对照则逐渐升高；各处理萎凋叶游离氨基酸质量分数逐渐升高，萎凋8 h后，对照先降后升，其余处理明显升高（＜0.05）；各处理萎凋叶酚氨比值先升后降，萎凋8 h后降低较多（＜0.05）。萎凋结束时，茶多酚质量分数由高至低为对照、红光、黄光、蓝光，分别为29.21%、26.79%、24.54%、23.49%，各处理间差异显著（＜0.05）；游离氨基酸质量分数由高至低为黄光、对照、蓝光、红光，分别为2.58%、2.44%、2.16%、2.16%，后两者间无显著差异，其余差异显著（＜0.05）；酚氨比值由高至低为红光、对照、蓝光、黄光，分别为12.44、11.98、10.88、9.52，前两者间差异不显著，其余处理差异显著（＜0.05）。

随萎凋进程，除红光萎凋叶的咖啡碱质量分数总体降低以外，其余处理均有不同程度升高；红光、黄光萎凋叶可溶性糖质量分数总体升高，蓝光、对照萎凋叶总体降低。萎凋结束时，咖啡碱质量分数由高至低为蓝光、黄光、对照、红光，分别为3.54%、3.40%、3.32%、2.87%，中间二者间差异不显著，其余差异显著（＜0.05）；可溶性糖质量分数由高至低分别为红光、黄光、蓝光、对照，分别为5.37%、5.10%、4.28%、4.19%，前两者间无显著差异，但均显著高于后两者（＜0.05）。

2.3 黄光萎凋过程中叶绿素荧光参数与生化成分的相关性

如表2所示，在黄光萎凋过程中，不同的叶绿素荧光参数与萎凋叶生化成分间存在一定的相关性。其中，茶多酚质量分数除与()呈负相关，与其余荧光参数均呈正相关，与呈极显著正相关（＜0.01），系数为0.887，与呈显著正相关（＜0.05），系数为0.879；酚氨比除与()呈负相关，与其余荧光参数均呈正相关，与、、呈显著正相关，相关系数分别为0.849、0.858、0.893；氨基酸、咖啡碱、可溶性糖质量分数除与()呈正相关，与其余荧光参数均呈负相关，氨基酸、咖啡碱质量分数均与、、呈显著或极显著负相关，氨基酸质量分数与()呈极显著正相关，系数为0.911，可溶性糖质量分数与呈显著负相关，系数为0.839。可能是由于离体叶片在光化学过程中所需的营养物质基础来源于叶片本身，当营养物质供应不足时，叶片的光化学过程受阻，逆境耐受能力减弱，将促进叶片中的大分子物质如蛋白质、淀粉等分解，以提供叶片所需的营养物质，从而导致小分子物质如游离氨基酸、可溶性糖的积累，表现出氨基酸、可溶性糖质量分数与()呈正相关，与、呈负相关。

表1 不同光质萎凋叶叶绿素荧光参数变化

注：在各萎凋处理过程的荧光参数间比较显著性差异，同列肩标字母不同表示差异显著（＜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 光质对红茶感官品质的影响

图1 不同光质萎凋叶生化成分含量变化

表2 黄光萎凋过程叶绿素荧光参数与生化成分间相关性分析

注：*表示差异显著，**表示差异极显著

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

2.4 不同光质萎凋对红茶感官品质的影响

如表3所示，不同光质萎凋对红茶感官品质影响不同。黄光萎凋加工的红茶感官品质总分最高为91分，显著高于其余处理（＜0.05），外形乌黑较润、较紧细直，汤色红、明亮，甜香显，滋味醇厚，叶底红亮；其次是蓝光样；对照样感官总分最低为85分，与红光样无显著差异，但显著低于其余样品（＜0.05），干茶润度、汤色亮度、滋味醇度以及叶底红度不够。可能是因为对照和红光萎凋叶因逆境导致的受损程度较高，鲜叶萎凋程度不及其余处理，萎凋叶含水量和茶多酚质量分数较高、游离氨基酸质量分数较低、酚氨比值较高，从而降低了揉捻成条率、叶细胞破碎率以及发酵性能。

3 讨论

光照作为一种能源物质和信号分子，不仅能调控鲜叶气孔开闭，也可引起分子振动，并迅速转化为热能，使得鲜叶水分散失速率加快[19]，同时增强细胞膜透性，诱导提高酶活，促使大分子物质酶促降解[20]。试验表明，黄光萎凋可较大幅度降低萎凋叶茶多酚含量，增加氨基酸、可溶性糖含量，降低酚氨比值，且黄光萎凋所制红茶感官品质最优，这与张贝贝[21]研究结果基本一致。研究表明，光照可促进萎凋进程，有利于提高在制叶酶活[22]。后期将开展不同光质对萎凋进程、主要酶活性的影响试验。

通过对乌龙茶萎凋叶生理反应中心效率的研究证明，光波越长，物理萎凋效应越大，化学萎凋效应越小，反之亦然[2]。试验表明，对照处理萎凋叶的、()、()、、最低，逆境耐受能力弱；蓝光处理萎凋叶的、()最高，逆境耐受能力强；红光和黄光处理萎凋叶的逆境耐受能力居中。多项研究表明，植物对可见光的吸收波长主要集中在400~510 nm的蓝紫光区和610~720 nm红光区[23-25]。试验所选的光质处理中，蓝光照射可在一定程度上增强叶片逆境耐受能力，其次为红光和黄光。萎凋结束时，与鲜叶比较，蓝光照射后，萎凋叶、()变化幅度最大，分别升高了18.04%、20.13%，其次为红光、黄光、对照；蓝光、红光萎凋叶的()升高了2.26%、4.03%，小于黄光和对照萎凋叶。很可能是因为萎凋叶在红光、蓝光照射下，吸收的光能较多，但在离体环境下，叶片光合作用所需光能减少，吸收的过剩光能则以热量、且主要以可调节热量形式耗散。

在生产中，光质、光强等因素较易控制，但萎凋程度的掌控仍需依靠制茶人员经验。目前，主要通过感官和水分含量来判断[26]。试验发现，萎凋叶的部分叶绿素荧光参数与生化成分显著相关，为进一步探寻二者相关性，可通过建立相关模型、从内在的光化学层面来辨别萎凋程度，且叶绿素荧光测定方法具备快速、无损优点，可避免感官判断的不可控性与水分含量检测的片面性。

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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

重庆市科委基础与前沿研究计划项目（cstc2016jcyjA0055）、重庆市科研院所激励绩效引导专项（cstc2017jxjl80007）、重庆市农委现代山地特色高效农业茶叶产业技术体系创新团队建设项目（2018[6]号）

罗红玉，女，助理研究员，主要从事茶叶化学与制茶工程研究，roye2008324@126.com。

cqtea1999@163.com