不同升温方式下大红袍做青中PPO和β-G活性变化对比

陈倩莲，王芳，莫楚红，邵宇航

（武夷学院茶与食品学院，福建武夷山354300）

武夷山大红袍有“茶中之王”的美誉，属乌龙茶类，其滋味浓厚甘醇、香气优雅纯正，具有独特的花果香，深受国内外消费者的喜爱。大红袍的初制工艺为：鲜叶→萎凋→做青→杀青→揉捻→干燥，在这些过程中茶叶受到包括机械损伤在内的多种应力的影响，发生了复杂的酶促和非酶促作用[1]。其中做青是形成武夷岩茶品质风格的关键工序。在茶叶加工中，多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）和β-葡萄糖苷酶（β-glucosidase，β-G）对成茶的滋味和香气起着重要作用，其中PPO 主要影响茶黄素的酶促合成[2]，β-G 主要影响萜烯类和芳香醇类配糖体的水解[3-4]。因此研究做青过程中PPO 和β-G 的活性变化具有重要意义。

诸多研究显示做青间的温湿度等环境因子和做青程度对PPO、β-G 的活性有不同的影响。魏新林等[5]采用岭头单丛品种鲜叶为原料研究不同做青温湿度对茶叶香气成分的影响，研究结果发现中温（25℃）和中湿（80%）的做青环境下青叶芳香物质种类最多且含量高；过高、过低的湿度均抑制PPO 的活性，从而影响到一系列香气形成的酶促反应，中湿有利于香气形成。禹利君等[6]以毛蟹的三、四叶梢为原料，采用乌龙茶新工艺加工法研究做青期间PPO 活性的变化，结果表明适宜温度的晒青和萎凋会提高PPO 的活性，做青时PPO 活性与含水量、pH 值呈正相关。王丽霞等[7]研究黄旦、肉桂在人工条件下萎凋（温度20 ℃、相对湿度90%～95%）和室温自然条件下萎凋（温度25 ℃、相对湿度50%～60%）PPO 活性的变化对比，结果表明在人工条件下萎凋的两个品种鲜叶酶活性均高于自然条件且肉桂高于黄旦。XU 等[8]以安溪铁观音鲜叶为原料研究在萎凋、做青过程中新梢不同部位的PPO 和β-G活性与发酵程度的关系，结果表明随着新梢嫩度的降低PPO 和β-G 活性呈下降的趋势，新梢的第一部分（芽和第一片叶）发酵程度远高于其他部分（二到五茎叶）。张秀云等[9]以福鼎大白茶和槠叶群体种鲜叶为原料，研究乌龙茶不同萎凋做青工艺对β-G 活性的影响，结果表明采用重做青时，两个品种的β-G 活性变化趋势基本一致，但槠叶种中酶活性显著高于福鼎大白茶，且在做青的过程中，酶活性的变化幅度随着做青强度的增强而增大。张正竹等[10]以槠叶品种的茶鲜叶为原料研究鲜叶在摊放过程中β-G 活性变化，结果表明随着摊放时间的延长，叶组织逐步失水，细胞呼吸速率逐渐减弱，β-G 活性显著升高。骆耀平等[11]采用红芽佛手、毛蟹、水仙等7 个品种鲜叶为原料研究不同品种、叶位和叶龄间β-G 活性的变化，结果表明不同品种之间β-G 活性差异显著，红芽佛手酶活性最低；各品种酶活性在季节上的差异皆表现为秋季＞夏季＞春季；各品种酶活性会随着新梢嫩度的降低而降低。

以上研究主要集中在广东单丛、闽南乌龙等品种，未涉及到大红袍品种的研究，不同品种的做青要求有差异，且各地乌龙茶的做青方式有所不同，不同的茶树品种生化成分含量不同，最适宜的做青环境不同，因此本试验研究炭火升温和暖气机组升温条件下大红袍做青中PPO 活性和β-G 活性变化对比，为改善大红袍做青环境和提升品质提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

茶鲜叶：武夷山大红袍驻芽三四叶，产地为武夷山下梅；柠檬酸、柠檬酸钠、聚乙烯吡咯烷酮（polyvinylpyrrolidone，PVP）、石英砂、邻苯二酚、脯氨酸、偏磷酸、碳酸钠、对硝基苯酚（以上试剂均为分析纯）：国药集团化学试剂公司。

1.1.2 仪器与设备

YG-80 燃油热水锅炉暖气机组：青州隆百特新能源有限公司；110 型综合做青机：福建省安溪艺萌机械有限公司；Tes-1370 温湿度二氧化碳测试仪：台湾泰仕电子工业股份有限公司；XFE-6s 茶叶烘焙机：泉州新芳春制茶设备有限公司；YD5-10B 液氮罐：四川亚西低温设备有限公司；YWS-26 恒温水浴锅：青岛聚创环保设备有限公司；721S 可见分光光度计：上海仪电分析仪器有限公司；WP-UP-UV-20 纯水超滤设备：河南净邦环保工程有限公司；IMS-20 全自动雪花制冰机：常熟市学科电器有限公司；Neofuge23R 台式高速冷冻离心机：上海力申科学仪器有限公司；DFY-200C高速万能粉碎机：天津市泰斯特仪器有限公司；UV-1800 型紫外线可见分光光度计：上海美谱达仪器有限责任公司；DE-40L262 超低温冰箱：天津伟恩实验仪器科技有限公司；DHG-9030A 鼓风电热恒温干燥箱：上海姚氏仪器设备厂。

1.2 试验方法

1.2.1 武夷岩茶加工工艺

武夷岩茶初制加工工艺流程为：鲜叶→萎凋→做青→杀青→揉捻→干燥。试验设置两种不同升温方式的做青间，分别为传统炭火升温和暖气机组升温。

将晒青后的青叶放入两个做青间的综合做青机，上桶后吹冷风5 min→慢转3 min→吹冷风3 min→萎凋30 min，开始做青，做青工艺具体参数设置见表1。

表1 大红袍做青工艺参数Table 1 Parameters of fine-manipulation technology of Dahongpao

1.2.2 试验样品制备

用液氮固样法取样品（晒青叶、萎凋叶、摇青过程中的一摇叶至五摇叶、一静叶至五静叶的第二叶），然后将样品用锡箔纸包装后在液氮中固定，储存于-80 ℃低温冰箱中备用[12]。

1.2.3 做青间环境参数测定方法

使用Tes-1370 温湿度二氧化碳测试仪分别测定两种做青间的温湿度及二氧化碳浓度，选取5 个测试点，分别为综合做青机的中间位置（A）以及两端的上部和下部（分别为B、C、D、E），每隔30 min 测一次。

1.2.4 酶活性的测定

1）多酚氧化酶活性测定采用邻苯二酚法[13]。

2）β－葡萄糖苷酶活性测定参照吴乔的试验方法[14]。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2010 对数据进行归类、分析和计算；采用SPSS 25.0 统计软件对数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同升温方式做青间的环境参数

根据“A、B、C、D、E”5 个测定点与青叶的距离，A测定点离青叶最近，故按X=A×40%+（B+C+D+E）×15%公式对所测5 个点的温度、湿度和CO2浓度进行计算。炭火升温与暖气机组升温对做青间温度、湿度和CO2浓度的变化对比分别见图1、图2、图3。

图1 做青间温度变化对比Fig.1 Comparison of the temperature changes between two finemanipulation rooms

图2 做青间湿度变化对比Fig.2 Comparison of the humidity changes between two finemanipulation rooms

图3 做青间CO2 浓度变化对比Fig.3 Comparison of CO2 concentration changes between two fine-manipulation rooms

由图1 可知，从做青开始到7.5 h，炭火做青间温度平均值均高于暖气机组做青间（高出0.1 ℃～2.6 ℃）；由图2 可知，两种做青间的湿度差别不大；由图3 可知，从做青开始到6.0 h，炭火做青间的CO2浓度平均值高于暖气机组做青间（高出0.024 kg/m3～1.346 kg/m3），这是由于炭火做青间采用炭火加温方式，木炭在燃烧的过程中产生大量的CO2，因此炭火做青间的CO2浓度高于暖气机组做青间。

2.2 不同升温方式下大红袍做青过程酶活性的变化

2.2.1 多酚氧化酶活性的变化对比

多酚氧化酶（PPO）是茶叶中一种重要的酶，能够催化多酚类物质氧化生成茶黄素、茶红素等有色物质，从而影响茶叶品质。炭火做青间与暖气机组做青间大红袍做青过程PPO 活性邻间变化率见表2。

由表2 可知，在炭火做青间中，相邻工序鲜叶PPO活性变化幅度较大的有：晒青叶到萎凋叶（69.12%）、二静叶到三摇叶（-31.50%）、三摇叶到三静叶（70.34%）、三静叶到四摇叶（-38.06%）、五摇叶到五静叶（-30.88%）；在暖气机组做青间中，一静叶到二摇叶（33.84%）、二摇叶到二静叶（-44.90%）、三摇叶到三静叶（58.63%）酶活性变化幅度较大。炭火做青间与暖气机组做青间大红袍做青过程PPO 活性变化对比见图4。

由图4 可知，两个做青间大红袍的PPO 活性总体的变化趋势基本一致，皆呈波动变化，均在第3 次静置后酶活性达到最高，这是由于摇青导致叶缘摩擦、叶片受损，青叶细胞液泡破损，酶促前体物质释放，增大底物浓度，从而多酚氧化酶活性增高[15]。但到做青后期，两个做青间大红袍的PPO 活性皆呈下降趋势，与晒青叶相比，炭火做青间和暖气机组做青间做青叶PPO 活性皆显著降低，分别减少了22.11%、28.82%，这可能是由于做青后期茶多酚氧化，邻醌增多，邻醌等物质会抑制多酚氧化酶活性，使酶活性下降[16-17]。从总体上看，炭火做青间多酚氧化酶活性高于暖气机组做青间，这可能是由于炭火做青间的平均温度高于暖气机组做青间，刘琨、陈盛虎等[18-19]研究发现多酚氧化酶的最适反应温度为30 ℃，与炭火做青间温度更接近。对比晒青叶，大红袍萎凋叶的PPO 活性增强，炭火做青间高于暖气机组做青间41.45%，结合两个做青间温度分析，可能是因为炭火做青间温度更高。但在第2 次静置后酶活性差别较大，炭火做青间高于暖气机组做青间86.85%。做青结束时，两个做青间做青叶酶活性达到最低，两者之间差异显著（P＜0.05）。

表2 PPO 活性邻间变化率Table 2 Change rate of PPO activity in the neighborhood%

图4 PPO 活性的变化对比Fig.4 Comparison of PPO activity changes

2.2.2 β-葡萄糖苷酶活性的变化对比

β-葡萄糖苷酶（β-G）是乌龙茶香气前体释放过程中的一种重要水解酶，其活性的高低对茶叶香气品质影响较大。炭火做青间与暖气机组做青间大红袍做青过程β-G 活性邻间变化率见表3。

表3 β-G 活性邻间变化率Table 3 Change rate of β-G activity in the neighborhood%

由表3 可知，在炭火做青间中，相邻工序鲜叶β-G活性变化幅度较大的有：晒青叶到萎凋叶（-37.19%）、萎凋叶到一摇叶（86.77%）、三静叶到四摇叶（99.94%）；在暖气机组做青间中，晒青叶到萎凋叶（31.08%）、三静叶到四摇叶（43.22%）、五摇叶到五静叶（33.89%）β-G活性变化幅度较大。炭火做青间与暖气机组做青间大红袍做青过程β-G 活性变化对比见图5。

图5 β-G 活性的变化对比Fig.5 Comparison of β-G activity changes

由图5 可知，两个做青间的β-G 活性在做青过程中的变化趋势基本一致，皆呈“降→升→降”趋势，均在第4 次摇青结束时酶活性达到峰值，炭火做青间与暖气机组做青间的四摇叶酶活性分别为28.15、24.19 U/g，与晒青叶相比分别增加了67.26%、43.73%，皆具有显著差异。从总体上看，做青前、中期炭火做青间大红袍酶活性高于暖气机组做青间，结合做青环境参数分析这可能是由于炭火做青间平均温度高于暖气机组做青间，在一定的温度范围内，高温能够促进酶的活性；但到做青后期，暖气机组做青间大红袍五摇叶、五静叶酶活性高于炭火做青间，这可能是由升温方式的不同影响青叶的呼吸作用和酶促反应导致的，炭火做青间由于温度和二氧化碳浓度较高，做青前期细胞酶促反应较活跃，使细胞过度失水导致酶蛋白变性，同时细胞膜透性增加，细胞质中生化环境发生改变，对水解酶活性产生抑制作用，所以炭火做青间β-G 活性下降[12]。对比晒青叶，两个做青间大红袍萎凋叶、做青叶酶活性变化趋势皆为炭火做青间降低、暖气机组做青间升高。暖气机组做青间萎凋叶酶活性高于炭火做青间108.70%，两者之间差异显著（P＜0.05），结合表2 分析这可能是由于炭火做青间萎凋叶PPO 活性增强抑制β-G 活性[14]；做青结束时，炭火做青间酶活性显著降低，减少37.20%，暖气机组做青间明显升高，增加37.79%，暖气机组做青间做青叶酶活性高于炭火做青间119.39%，两者之间差异显著（P＜0.05）。

3 结论与讨论

炭火做青间的温度和CO2浓度皆比暖气机组做青间高；对比晒青叶，两个做青间的PPO 活性皆显著降低，而β-G 活性的变化不同，炭火做青间显著降低，暖气机组做青间明显升高。在做青过程中，PPO 活性的变化趋势是先升高后下降，β-G 活性在摇青阶段一般都高于静置阶段，这与禹利君等[6]、黄福平等[20]、杨锐[21]的研究结果相一致；暖气机组做青间β-G 活性变化波动幅度小于炭火做青间，这与夏涛等[22]的研究结果相似，在红茶萎凋期间，无论是低温（26℃）萎凋还是高温（35℃）萎凋，β-葡萄糖苷酶活性都有所增加，低温萎凋酶活性比高温萎凋酶活性增加的幅度小。做青结束时，炭火做青间酶活性显著降低，减少了37.20%，暖气机组做青间明显升高，增加了37.79%，暖气机组做青间做青叶酶活性高于炭火做青间119.39%，两者之间差异显著（P＜0.05）。这说明暖气机组升温能改善做青环境，延长做青过程中青叶的活力，促进香气物质的转化生成。今后可在现有理论基础上，与清洁化、智能化做青控制系统相结合，进一步探索有利于调控PPO 和β-G 活性的做青环境和工艺参数，从而早日解决乌龙茶做青工艺不易掌握、品质不稳定等难题。