γ 辐照处理对阿萨姆红碎茶化学成分的影响

武小芬，吴 稆，王克勤，苏小军，陈 亮，齐 慧，刘 安，胡继松

（1. 湖南省核农学与航天育种研究所，湖南 长沙 410125；2. 湖南农业大学 东方科技学院，湖南 长沙 410128；3. 湖南农业大学 食品科技学院，湖南 长沙 410128）

红茶作为世界上最受欢迎的饮料之一，其生产与贸易量占世界茶叶总量的78%左右[1]。根据加工工艺不同，红茶主要分为红碎茶、工夫红茶和小种红茶；其中红碎茶是国际茶叶市场的大宗茶品，外形呈碎片或颗粒状，是生产袋泡茶、速溶茶、调制奶茶等茶品的主要原料[2-3]。红茶在生产、流通和储存等过程中，易受到微生物的污染而导致变质，严重影响茶叶品质，使其失去原有的商品价值。

辐照技术在茶叶加工领域主要用于提高其卫生品质。彭玲等[4]研究了速溶茶的辐照杀菌工艺，得出其最低有效剂量为4 kGy。Rashid 等[5]研究显示2.5 kGy 辐照剂量可使红茶样品（初始含菌量为4.0×102MPN/100g）中大肠杆菌彻底杀灭，5.0 kGy 可使初始含菌量为9.0×103CFU/g 的样品彻底灭菌。这些研究表明，辐照处理可以有效杀灭茶叶中的有害微生物，随着辐照剂量的增加，茶叶中有害微生物的数量迅速下降，从而达到保证茶叶品质，延长茶叶保质期的目的。辐照技术作为一种高能氧化手段，对红茶中的内含物质也会产生一定的影响。涂晓翼等[6]研究发现当辐照剂量在0～4 kGy 时，安化红茶中茶黄素和茶氨酸的含量显著增加。张祺玲等[7]研究发现γ 射线和电子束辐照处理后红碎茶感官品质均有一定程度的提升，且红茶中可溶性糖含量呈增加趋势。

采用辐照技术对茶叶进行杀菌的同时，也应该研究不同辐照剂量对茶叶内含成分及活性物质的影响。因此，本研究以阿萨姆红碎茶为原料，探索较大辐照剂量范围（0～40 kGy）内其主要内含成分的变化规律，阐明辐照处理能否改善红碎茶品质，以利指导红碎茶最佳辐照剂量的选择。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试材料为阿萨姆红碎茶（高桥茶叶批发市场）。主要试剂：甲酸、冰醋酸、十二水合磷酸氢二钠、二水合氯化亚锡、茚三酮、95 %乙醇、正丁醇、蒽酮、D（+）-无水葡萄糖（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；乙酸乙酯、无水碳酸钠（分析纯，购于广东光华科技股份有限公司）；无水碳酸氢钠（优级纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；草酸（湖南汇虹试剂有限公司）；福林酚（合肥博美生物科技有限公司）；磷酸二氢钾（分析纯，西陇科学股份有限公司）；硫酸（分析纯，成都市科隆化学品有限公司）；乙腈、甲醇（≥99.9%）、N,N-二甲基甲酰胺（≥99.8%），（色谱纯，安徽天地高纯溶剂有限公司）；L-茶氨酸（≥99.0%）、没食子酸一水物（≥98.5%，上海瑞永生物科技有限公司）。

1.2 仪器与设备

UltiMate 3000 高效液相色谱仪（日本岛津公司）；BlueStar A 紫外可见分光光度计（北京莱伯秦科仪器股份有限公司）；PHS-3C pH 酸度计（上海仪电科学仪器股份有限公司）；BGZ-76 电热鼓风干燥箱（上海博迅实业有限公司医疗设备厂）；DZKW-S-4电热恒温水浴锅（北京市永光明医疗仪器有限公司）；Eco-S15 超纯水系统（上海和泰仪器有限公司）；TG16-WS 台式高速离心机（湖南迈克尔实验仪器有限公司）；TG16G 离心机（湖南凯达科学仪器有限公司）；BSA22AS-CW 电子天平[赛多利斯科学仪器（北京）有限公司]；SHZ-D Ⅲ数控超声波清洗器（巩义市予华仪器有限责任公司）；KQ5200DE 循环水真空泵（昆山市超声仪器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 辐照处理茶叶样品用铝箔袋密封包装，每袋250 g，在室温下进行动态辐照处理，辐射源为 60℃，源强2.96×1 016 Bq，辐照剂量率为20 kGy/24 h，辐照吸收剂量分别为3、6、10、15、25、40 kGy，未处理样品（0 kGy）为对照。

1.3.2 分析方法水分含量的检测参照GB/T 8304—2013《茶 水分含量的测定》[8]；水浸出物的检测方法参照GB/T 8305—2013《茶 水浸出物测定》[9]；茶多酚检测方法参照GB/T 8313—2018《茶叶中茶多酚和儿茶素含量的检测方法》[10]；游离氨基酸检测方法参照GB/T 8314—2013《茶 游离氨基酸测定》[11]；茶黄素、茶红素、茶褐素的检测采用系统分析法[12]；可溶性糖的检测方法参照蒽酮比色法[13]；生物碱、没食子酸、儿茶素、茶黄素的检测采用高效液相色谱测定[14]。

1.4 数据处理

采用Excel 2016 和SPSS 23.0 对数据进行处理和显著性分析及图表制作。

2 结果与分析

2.1 辐照处理对红碎茶水浸出物含量的影响

水浸出物是反应茶叶内含物质的重要指标，其含量与茶汤滋味和色泽具有一定关系，通常与茶叶品质呈正相关[15]。图1 为不同辐照剂量处理对红碎茶水浸出物含量的影响，由图1 分析可知，随辐照剂量的升高红碎茶中水浸出物含量呈逐渐增加趋势，当剂量在0～10 kGy 时，辐照对红碎茶水浸出物含量无显著影响，大于10 kGy 时显著升高，40 kGy 辐照处理后的红碎茶水浸出物含量最高。这可能是由于辐照剂量大于10 kGy 时，茶叶中的不溶性物质发生转化为可溶性物质，或者是茶叶组织发生变化使内含成分更容易溶出，从而导致水浸出物含量的升高。

图1 不同剂量辐照处理对红碎茶水浸出物含量的影响

2.2 辐照处理对红碎茶茶多酚总量的影响

茶多酚是茶叶中多酚类化合物的总称，主要包括黄烷（酮）醇类、黄酮类、花青素类、酚酸和缩酚酸类等，其中儿茶素（黄烷醇类）约占茶多酚总量的70%[16]。茶多酚含量与茶汤滋味的苦涩呈正相关，在红茶加工过程中茶多酚经酶促氧化反应，其含量呈减少趋势[17]。图2 为不同辐照剂量处理对红碎茶茶多酚总量的影响，由图2 可知，随辐照剂量的增加茶多酚呈先减后增趋势，随后又稍有下降，当剂量达到40 kGy 时其含量又增加，当辐照剂量在0～40 kGy 时，不同剂量之间的茶多酚含量不存在显著差异。由于红茶中茶多酚主要包括儿茶素、茶黄素、茶红素和茶褐素等，不同物质受辐照影响的变化趋势不同，从而影响茶多酚含量的变化。

图2 不同剂量辐照处理对红碎茶茶多酚总量的影响

2.3 辐照处理对红碎茶没食子酸和儿茶素的影响

表1 为辐照处理对红碎茶中没食子酸和6 种儿茶素单体的影响。由表1 可知，随着辐照剂量的增加，GA 含量呈增加趋势，但所有剂量之间不存在显著差异；6 种儿茶单体含量均有所波动，也无显著差异。其中C、EGCG 和ECG 含量随着辐照剂量的增加呈先增后降的趋势，当辐照剂量达到40 kGy 时又升高。EGC 和GCG 无明显规律，随着辐照剂量的变化，含量存在上下波动。

表1 不同剂量辐照处理对红碎茶对没食子酸和儿茶素的影响

2.3 辐照处理对红碎茶茶色素含量的影响

茶色素是红茶发酵过程中儿茶素类物质在多酚氧化酶和过氧化物酶的作用下发生氧化聚合形成的茶黄素、茶红素和茶褐素的总称。茶黄素和适量的茶红素对红茶品质起着积极作用，直接影响茶汤的色泽和滋味，而茶褐素对红茶品质具有不利影响[18,19]。图3 分别为不同剂量辐照处理对红碎茶茶黄素、茶红素和茶褐素含量的影响。由图3 可知，在0～6 kGy 时，茶黄素含量随辐照剂量的升高呈增加趋势，茶红素含量呈减少趋势，茶褐素含量呈先增加后减少趋势，均无显著性。而在6～15 kGy 时，茶黄素含量随辐照剂量的升高存在稍有下降，茶红素含量则呈增加趋势，茶褐素含量逐渐增加，但均无显著性。在15～40 kGy 时，茶黄素含量随辐照剂量的升高呈显著下降，茶红素含量存在增加趋势且具有显著性，茶褐素含量无显著变化。与对照相比，40 kGy 辐照处理的红碎茶茶黄素含量显著性减少，茶红素显著增加，茶褐素含量无显著变化。研究结果表明，低剂量的辐照处理（小于6 kGy）可以增加茶黄素含量，提高红茶品质，但是高剂量辐照（40 kGy），茶黄素大幅降低，对红茶的品质不利。

图3 不同剂量辐照处理对红碎茶茶黄素(A)、茶红素(B)和茶褐素(C)的影响

2.4 辐照处理对红碎茶游离氨基酸总量的影响

游离氨基酸是茶汤滋味鲜爽和香气的主要成分，与滋味和香气呈正相关[20]。图4 为不同剂量辐照处理对红碎茶游离氨基酸总量的影响，由图4 可知，在10～25 kGy 时，红碎茶游离氨基酸总量随辐照剂量的上升呈减少趋势，且存在显著差异，而在25～40 kGy时，其含量呈显著性增加，辐照前后游离氨基酸总量与对照相比，除了在15 kGy和25 kGy有显著性减少外，其他辐照剂量下无明显变化。

图4 不同剂量辐照处理对红碎茶游离氨基酸总量的影响

2.5 辐照处理对红碎茶可溶性糖含量的影响

可溶性糖是构成茶汤味甜的主要成分[21]，图5为不同剂量辐照处理对红碎茶可溶性糖含量的影响。从图5 可以看出，在0～10 kGy 时，可溶性糖含量随辐照剂量的增加总体呈增加趋势，且差异显著。在10～40 kGy 时，可溶性糖含量随辐照剂量的升高呈先减后增趋势，与对照差异显著，当辐照剂量为40 kGy时达到最大值。说明辐照后，可溶性糖含量有明显增加。

图5 不同剂量辐照处理对红碎茶可溶性糖含量的影响

2.6 辐照处理对红碎茶生物碱含量的影响

生物碱是一类含氮有机物，主要由咖啡碱、茶碱、可可碱成分组成，咖啡碱含量最高且易溶于水，是茶汤滋味形成的重要物质。表2 为不同剂量辐照处理对红碎茶生物碱含量的影响。由表2 分析可知，当辐照剂量在0～6 kGy 时，红碎茶中可可碱、茶碱和咖啡碱含量呈增加趋势，但不存在显著差异，当辐照剂量大于6 kGy 时，红碎茶中的生物碱除咖啡碱含量有波动，其他生物碱无明显变化，在0～40 kGy 辐照剂量时，红碎茶中生物碱的变化均不存在显著差异。

表2 不同剂量辐照处理对红碎茶生物碱含量的影响

3 结 论

采用60Co-γ 射线辐照处理阿萨姆红碎茶，结果表明，当辐照剂量在0～10 kGy 时，水浸出物和可溶性糖含量随辐照剂量的升高呈增加趋势；茶多酚、茶色素、游离氨基酸、生物碱、没食子酸和儿茶素含量上下波动，均无显著差异。当辐照剂量在15～40 kGy 时，没食子酸、儿茶素、水浸出物和可溶性糖含量增加，茶黄素含量减少。辐照剂量在15 kGy 以上，茶黄素含量明显低于对照。因此，采用低于15 kGy 辐照处理红碎茶对茶叶品质无不利影响，同时通过控制辐照剂量还能适当提高红碎茶品质。