辐照技术在茶叶生产中的应用研究进展

食品辐照使用60Co或137Cs放射性核素等电离辐射源产生的伽马射线，电子加速器产生的能量不高于5MeV的X射线，以及电子加速器产生的能量不高于10MeV的电子束。对物体进行辐照，以达到食品中产生的辐射的化学和微生物效应，从而抑制发芽、延迟或促进成熟、杀死昆虫、灭菌和保存食品的过程。在现代食品工业中，辐照技术作为一种非热加工技术，其应用范围日益广泛，食品辐照的市场价值也日益显现。中国发现和利用茶叶有着悠久的历史。古代泡茶的方法是简单晾晒或蒸，然后干燥。后来又发展出炒、蒸、烘、烘炒等多种制茶工艺。目前采用的茶叶加工技术多为热加工技术，以达到在熟化过程中释放青气、破坏酶活性、在干燥过程中挥发水分、在高温下提高香气的目的。但食品辐照等非热加工技术在实际茶叶生产加工中并未得到广泛应用。研究表明，辐照技术可用于茶树育种，选育新品种，改善茶树品种特性。还可以改善茶叶在贮藏保鲜中的一些品质特性或延长成品茶的保质期。此外，辐照还可用于杀灭茶叶储存过程中的微生物，减少农药残留。本文综述了近年来茶树育种、茶叶加工和储藏中辐照技术的相关研究，为茶叶生产加工技术的多元化发展提供建议和展望。 01 辐照技术在茶树育种中的应用茶树是多年生异花授粉植物，遗传组成复杂。 60Co-射线用于茶树诱变育种，即以60Co-射线作为诱变剂，改变茶树的遗传结构，引起植株性状的改变。然后通过比较和筛选，可以获得具有目标性状的新植物。茶树的辐照育种始于20世纪60年代初，日本和中国的一些高等农学院。早期研究发现，利用60Co-射线进行茶树育苗的适宜照射剂量为：休眠茶籽2~6Kr，幼苗4~6Kr，扦插苗0.5~1Kr。 20世纪70年代后，国内外研究相继开展了茶树辐照育种实验，如利用60Co-射线培育出适合红碎茶的“菲峰20号”和“菲高136号”。苏联和日本通过辐照育种选育了多倍体茶树品种，中国、苏联和日本也通过辐照育种培育出不育茶树品种。杨跃华等.利用60Co-射线对茶树和茶苗进行人工诱导突变，并计算了各种生物效应。实验发现，我国南方大叶树茶树的辐照敏感性大于一般地区灌木型中小叶树种。而插条的辐射敏感性大于种子。在对茶树各器官的研究中发现，大多数受辐照的茶树根部拉长，叶子增大，茎部增粗、较高。茶树受到辐照后，体内自由基浓度不断积累，导致自由基的产生和清除机制失衡，增加细胞膜的脂质过氧化，最终造成细胞膜的损伤。在随后的研究中，杨跃华等人成功利用60Co-射线选育出国茶品种“中茶108”。该品种比对照品种发芽早两天，茶树高幅、分枝系列和一般品质成分也存在显着差异。杨跃华等人在茶树氮离子束诱变育种研究中发现，辐照处理后的M1代茶叶中酯酶同工酶的数量发生了变化。这一发现为物理诱变茶树育种提供了一定的研究思路。
物理诱变可以改变茶叶中酯酶同工酶的数量，表明辐照处理可以影响茶叶中酶的结构和组成变化以及基因表达。除茶树外，还有利用辐照技术育种其他山茶属植物的研究，证实辐照处理可以影响山茶属植物的某些生理特性。查千惠在研究60Co辐照对越南山茶生长的影响过程中发现，越南山茶种子经60Co-单因子低剂量辐照处理后，发芽率较小，但出苗率较高。种子的生长、苗高、地径生长、叶片生长等都会受到抑制。同时研究还发现，60Co-单因子低剂量辐照处理也会影响越南油茶叶片的叶绿素含量、可溶性蛋白含量以及超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性。辐照育种会导致茶树基因发生不可控和不可预测的突变，从而难以选择和培育具有特定性状的新植物。随着茶树育种和栽培技术的发展，越来越多的新育种技术被引进。特别是分子育种的出现，可以针对茶树的一种或多种特定性状选择性选育新品种，使过去难以实现的品种选育取得重大突破，实现新品种开发的技术升级。茶叶品种。然而，茶树分子育种也有困难。在进行进一步的研究之前，必须了解茶树基因的功能。弄清楚茶树基因的功能并不容易，需要很长时间才能逐渐认识到。因此，目前的辐照育种技术仍有其特殊的作用。随着航天技术的发展，太空育种也是培育茶树新品种的一种方法。利用太空独特的环境，通过航天器将茶树种子运送到外太空。它们受到外太空射线的辐射后会发生变异。运回地球后，利用分子生物学和杂交等多种技术选择新的茶树品种。在太空育种过程中，茶树种子受到太空环境的影响。染色体断裂的频率会大大增加，非重建性愈合的概率也会增加，从而形成更强的诱发突变的能力，让种子有更大的机会发生遗传变异。与普通的辐照育种研究相比，太空育种时种子受到的辐射剂量会更小、更安全，但成本也会更高。 02辐照技术在茶叶加工中的应用茶叶加工需要很多步骤。以红茶加工为例，加工工艺大致可分为萎凋、揉捻（或揉捻）、发酵、鲜叶干燥等。传统红茶加工中，通过调节温度和热风促使茶树鲜叶萎凋，通过控制温度、湿度和含氧量实现发酵。干燥过程需要热处理。茶叶中的酶是一种生物催化剂，在茶叶加工过程中发挥催化、氧化、水解等一系列作用。目前，泡茶过程中与化学变化相关的酶主要是氧化还原酶和水解酶，其中多酚氧化酶(PPO)、POD、淀粉酶和糖苷酶是酶促反应的重要参与者。六大类茶产品质量特征。 60Co辐照在茶叶加工领域的研究可见于黑茶的陈化处理。周书红的研究表明，采用60Co辐照陈化普洱茶，会使普洱茶中的氨基酸、可溶性糖、茶多酚总量和多酚氧化产物增加，而咖啡因和酯类儿茶素则会减少。经辐照处理的茶叶存放45天后，普洱茶的含量可有一定程度的提高，香气与自然陈化的品质相似，以陈化香气为主。同一茶叶存放135天后，以3.5 kGy辐照时品质最佳。
吴晶清、何英子等人的研究证实，经过氧化辐照工艺处理的六堡茶中水浸出物、可溶性糖、氨基酸、茶多糖和茶红素的含量有所增加，同时茶黄素、茶多酚、粗纤维的含量也有所增加。和水都减少了。辐照剂量12 kGy、充氧100%处理后的六堡茶品质显着提高。目前尚未发现60Co-射线对采后鲜叶酶活性影响的研究。根据其他领域的研究结果（如表1），食品的60Co辐照确实可以影响生物体的内源酶活性，影响食品的储存和保鲜效果。 0.5 kGy低剂量照射-淀粉酶和葡萄糖苷酶酶溶液有利于其活性的提高。从其他加工方法来看，超声波、紫外线或特定光源在加工食品后也能刺激或抑制某些酶的活性。不同的超声波功率和频率可以改变过氧化氢酶（CAT）、PPO、脂肪酶、淀粉酶等的活性，对酶促反应也有不同的影响。适当的超声波功率可以加快酶催化反应的速度。经过一定程度的紫外线照射后，金银花中的CAT活性会发生变化，SOD活性会升高。紫外线处理后黄瓜子叶的抗氧化酶活性也发生变化。刘震等人的研究证明，经紫外线照射后，羽衣甘蓝中脱镁叶绿素酶（PPH）的活性会受到影响，并呈现下降趋势。采用不同波长（2.4~6.0 m）红外辐射处理碧螺春鲜叶时，随着处理时间和温度的升高，酶活性逐渐降低。综上所述，辐照技术、超声波处理、紫外线照射等方法可以改变食品的内源酶活性。因此，如果采用60Co辐照处理茶树采后鲜叶，理论上可以改变茶树采后鲜叶中的内源酶，如PPO、POD、PPH、糖苷酶等的活性，并改变茶树采后鲜叶的活性。这些酶的活性肯定会影响茶叶。加工过程中化学变化的速度和程度最终影响茶叶的品质。 03 辐照技术在成品茶质量安全控制中的应用茶叶在贮藏保鲜过程中，容易受到环境的影响，引起茶叶的水分含量、色素物质、香气物质、滋味物质等发生变化，这通常表现在茶的颜色上。颜色变暗、香气减少、味道或气味变差等，甚至可能被微生物和细菌污染。茶叶储存保鲜的常用方法有低温保鲜、真空保鲜、抽氧或充氮保鲜、化学保鲜和微生物保鲜等。辐照技术可应用于茶产品的储存保鲜。如表2所示，茶叶辐射灭菌工艺农业行业标准（NY/T 1206-2006）规定红茶、黄茶、黑茶、绿茶、白茶辐射灭菌有效剂量为4~9千戈瑞。绿茶辐照保鲜有效剂量为3~5 kGy，花茶、速溶茶、保健茶辐照灭菌最小有效剂量为4 kGy，最大耐受剂量为8 kGy。在茶叶辐照灭菌领域，适当投加茶叶可以降低茶叶贮藏过程中的微生物含量。绿茶经4~6 kGy辐照处理，可将细菌、霉菌控制在一定范围内，且对茶叶的感官指标影响不显着。彭玲等.研究发现，4.11~5.93 kGy剂量的辐照可有效降低安化红茶的微生物污染程度，使卫生质量达到商检标准，且对茶叶品质没有明显影响。研究还发现，3.6~5 kGy剂量的辐照可降低普洱茶中的微生物含量，且不会明显改变普洱茶的主要品质成分。在胡蝶研究中，4 kGy 辐照剂量可杀死茯砖茶中97.76% 的细菌和99.7% 的霉菌，2 kGy 辐照剂量可杀死香尖茶中93.00% 的细菌和84.38% 的霉菌。它还可以控制两种茶中的数千种细菌和霉菌。
钱志江等人研究发现，随着辐照剂量的增加，杀菌效果越显着，且辐照剂量对高档茶色泽变化的影响也更加显着。托马斯等人。研究发现，在储存过程中，包装良好但未经处理的对照样品的品质下降，而辐照可以去除微生物，适当延长红茶的保质期。米什拉等人。他们在伽马射线对茶叶微生物净化的研究中证实，伽马射线处理作为茶叶灭菌中的微生物去除方法是有效的。 FANARO等人的研究表明，不同水分活度状态的红茶和绿茶，经过0~10 kGy剂量的辐照处理后，可以降低茶叶中微生物的含量，而不会明显降低总酚含量，并且抗氧化作用。 -茶的氧化。氧化活性。同时，研究还发现，水分活度越高，减少微生物污染所需的辐射剂量就越低。辐照处理可以有效降低茶叶贮藏过程中的微生物污染程度，延长茶叶的贮藏时间，提高茶叶的利用率，提高茶叶的经济效益。同时，降低茶叶的微生物污染程度，可以在一定程度上控制茶叶变质，减少霉变，提高茶叶的质量安全。辐照技术可以在一定程度上降低茶叶中的农药残留。红茶经30 kGy辐照后，可降解红茶中残留的拟除虫菊酯、氰戊菊酯、氯氰菊酯、甲氰菊酯，但感官指标略有降低。吴凌等人的研究表明，在吸收剂量10 kGy的照射下，拟除虫菊酯类农药的含量基本保持不变。经50 kGy吸收剂量处理后，可降解1.41.7倍限量标准的农药残留，接近欧盟农药残留限量标准。李岩在研究中还发现，当间隔达到20分钟时，伽马射线对茶叶中溴氰菊酯的降解率可达25%左右，而当间隔120分钟时，降解率可达50%以上。同时，茶叶中含水量的增加也有利于溴氰菊酯的辐射降解。胡以芳的研究表明，在相同浓度下，甲氰菊酯和溴氰菊酯的降解率随着辐照剂量的增加而增加。减少。同时，不同农药的辐射降解率受茶叶中水分含量的影响。然而，辐照处理后的鲜茶叶中甲氰菊酯和溴氰菊酯的平均降解率并不高。虽然目前研究发现辐照处理确实可以降低茶叶中的农药残留，但从大量研究结果来看，辐照剂量高于食品辐照的安全剂量范围（不超过10 kGy）。过高剂量的辐照处理是否会导致茶叶中某些物质发生变化，产生有害物质，研究中并未明确提及。售前将茶叶品质保持在正常范围内是茶叶贸易的必要前提之一。辐照技术应用于食品中可以改善和提高食品的品质，如改变谷物中某些特定物质的结构和特性，增强食品的香气等。利用辐照技术改善茶叶的品质，可以提高食品的品质。充分利用茶叶价值，增加一定的经济效益。如表3所示，有研究表明，经过一定剂量的辐照处理后，茶叶的某些化学成分和感官品质会受到影响。同时，研究还发现，同一种茶叶中的不同成分具有不同的耐受剂量，不同茶叶中的同一成分受到不同剂量的影响。研究发现，辐照过程会产生一定量的自由基，直接或间接引起茶叶中某些成分的氧化反应，影响茶叶的品质特性。陈亮等人在对茯砖茶进行辐照处理时。研究发现，茯砖茶经4 kGy辐照处理后，可杀死90%以上的霉菌。同时，茯砖茶的香气和滋味比对照组更纯正。随着剂量的增加，茶汤的颜色也会变深。
当张等人。他们用电子束辐照处理茯砖茶，发现4 kGy或7 kGy辐照后茯砖茶的综合感官品质得到改善。但与老茶不同的是，辐照后茯砖茶中的咖啡因和总咖啡因含量有所下降。同时研究发现，茶汤颜色与辐射剂量呈正相关，即经过辐射处理的茯砖茶颜色比未经处理的样品颜色更深，由橙黄色变为橙红色。其他研究表明，当绿茶经过伽马射线照射时，适当的剂量可以使绿茶产生新的挥发性物质，但过量的剂量会使茶产生不愉快的味道。 04 总结与展望辐照技术在茶叶中的应用涉及茶树的育种、茶叶的加工和贮藏，但主要研究是茶叶贮藏过程中的杀菌、保鲜和品质改进。在茶树育种领域，辐照作为物理诱变育种的方法，为茶树育种做出了贡献。在加工领域，辐照可以改善黑茶的陈化过程，缩短陈化时间或改善黑茶的感官品质特性。同时，辐照还可以延长茶叶的储存期，抑制细菌、霉菌或真菌的感染，降解一定量的农药残留，提高茶叶的品质。辐照技术可以改善茶叶的感官质量特性，使茶汤颜色更深、味道更纯正，甚至添加新的香气物质。有研究提到，经过辐照后，茶叶中咖啡因、总酚等含量有所下降。是否可以通过辐照处理开发低咖啡因或低多酚饮料，让对咖啡因敏感或不爱喝茶的人使用？口味苦的人也可以喝茶饮料更好。研究证实，低剂量辐照可以改变POD、SOD、CAT、PPO等酶的活性，并可以利用酶活性的变化来改变食品的保质期。泡茶过程中，PPO、POD、糖苷酶、淀粉酶等酶的活性与茶叶的色、香、品质有关。因此，如何利用低剂量辐照处理来增强或抑制鲜茶叶内源酶活性，调整茶叶加工过程中生化反应的方向和程度，使茶叶品质满足市场需求，从而扩大销量茶叶规模扩大，销量增加。价格，给茶产业带来更高的经济效益，还有待研究。上述过程中涉及的辐照剂量和辐照持续时间，以及相应的辐照方法和检测技术也值得进一步研究和应用。另一方面，利用辐照等非热加工技术能否提高夏秋茶的利用率，从而增加茶农和茶企业的经济收入，也需要研究论证。辐照技术的一大特点是辐照样品变化的不确定性。用于食品加工领域时需谨慎对待。过量服用会诱发有害物质的产生。鲜茶叶在辐照过程中会产生大量自由基。这些自由基可能会与茶中的化学物质发生反应。这个过程会不会产生新的物质，这些物质会对人体有害吗？还需要进一步研究。来源：中国茶叶加工如有侵权，请联系我们删除。