黃芳 錢佳佳 傅秀敏
摘要:氨基酸是茶葉重要的呈味物質(zhì),其在茶葉加工過程中也會(huì)發(fā)生各種酶促或非酶促反應(yīng)而轉(zhuǎn)化為茶葉香氣及色素的重要組成物質(zhì)。文章主要綜述了近年來不同茶樹種質(zhì)資源、環(huán)境條件和加工工藝對(duì)氨基酸合成代謝及轉(zhuǎn)化影響的相關(guān)研究進(jìn)展,以為茶葉品質(zhì)形成與調(diào)控提供一定參考。
關(guān)鍵詞:茶葉;茶葉加工;環(huán)境;氨基酸合成代謝;氨基酸轉(zhuǎn)化
中圖分類號(hào):S571.1;Q517? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào):1000-3150(2023)09-10-9
Research Advances in Amino Acid Metabolism and
Transformation of Tea Plants (Camellia sinensis)
HUANG Fang1,2,3, QIAN Jiajia1,2, FU Xiumin1,2,3*
1. South China Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510650, China;
2. South China National Botanical Garden, Guangzhou 510650, China;
3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Abstract: Amino acids are important flavor substances in tea, and they are converted into important constituents of tea aroma and pigment by various enzymatic or non-enzymatic reactions during tea processing. This paper mainly summarized the recent research progress of amino acid metabolism and transformation in different tea germplasm resources, production environments and post-harvest processing of tea. It would provide a reference for the formation and regulation of tea quality in the future.
Keywords: Camellia sinensis, tea processing, environment, amino acids metabolism, amino acids transformation
氨基酸是貢獻(xiàn)茶葉風(fēng)味的一類重要物質(zhì),如茶氨酸具有鮮爽味,谷氨酸、丙氨酸具有類似花香氣味。目前已在茶葉中發(fā)現(xiàn)26種氨基酸,包括20種蛋白源氨基酸和6種非蛋白源氨基酸,其中非蛋白源氨基酸茶氨酸的含量可占總氨基酸含量的50%以上,其次為谷氨酸、精氨酸、絲氨酸和天冬氨酸等[1]。茶葉氨基酸的含量在不同茶樹品種中存在差異,在不同組織中分布也不同,一般嫩葉組織中含量較高,老葉中則較低,且受外界環(huán)境影響[2-3]。由于氨基酸本身就是滋味物質(zhì)和香氣物質(zhì),因此茶鮮葉中氨基酸的組成和含量不同,影響著茶葉品質(zhì)。另外,大量研究表明,氨基酸在茶葉不同加工工藝中會(huì)發(fā)生一系列的氧化、降解等轉(zhuǎn)化反應(yīng),產(chǎn)生的一些化合物可影響茶葉品質(zhì)(色、香、味)[4]。本文主要對(duì)茶樹種質(zhì)資源、環(huán)境條件及不同加工技術(shù)對(duì)茶葉氨基酸的合成代謝及其轉(zhuǎn)化影響的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。
1? 茶樹種質(zhì)資源對(duì)茶葉氨基酸合成代謝及轉(zhuǎn)化的影響
研究發(fā)現(xiàn)氨基酸尤其是茶氨酸的含量在不同的茶樹品種中存在差異,主要是黃化或白化品種中茶氨酸含量比綠色葉品種高[5-8]。Liu等[8]比較茶氨酸代謝途徑基因表達(dá)量,發(fā)現(xiàn)CsTS2、CsGS1和CsGDH2基因的表達(dá)量與品種間茶氨酸的含量呈正相關(guān)。Cheng等[6]通過穩(wěn)定同位素示蹤試驗(yàn)表明較弱的茶氨酸水解能力可能導(dǎo)致了黃化或白化品種中高茶氨酸的積累。Fu等[9]首次鑒定了在體外具有水解茶氨酸功能的酶CsPDX2.1,并發(fā)現(xiàn)其基因的表達(dá)量在黃化或白化品種中較低。近年來,隨著測序技術(shù)的發(fā)展,研究者可通過群體基因組學(xué)分析挖掘不同種質(zhì)資源間關(guān)聯(lián)氨基酸含量差異的位點(diǎn)。如Fang等[10]分析了春、夏、秋三季191份茶樹種質(zhì)資源的茶氨酸含量,并進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)分析,發(fā)現(xiàn)7個(gè)候選的SNP位點(diǎn)與茶氨酸含量存在顯著相關(guān)性。Huang等[2]以正常氨基酸含量的龍井43品種和高氨基酸含量的白雞冠品種為親本,得到了198份茶樹F1人工分離群體,并構(gòu)建了茶樹的高密度遺傳圖譜,通過兩年的數(shù)據(jù)分析鑒定到了4個(gè)與茶葉游離氨基酸(茶氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸和精氨酸)相關(guān)的QTL位點(diǎn)。有趣的是,上述發(fā)現(xiàn)的SNP位點(diǎn)和QTL位點(diǎn)均不是目前已發(fā)現(xiàn)的氨基酸代謝途徑相關(guān)基因。
此外,茶氨酸含量在組織部位的分布也有差異,一般在綠色葉品種茶樹中,茶氨酸含量在根組織中最高,其次是莖、嫩芽、嫩葉和老葉,但Xu等[7]發(fā)現(xiàn)中黃3號(hào)和白葉1號(hào)嫩芽的茶氨酸含量最低,隨著一葉、二葉、三葉葉位遞增,芽葉中茶氨酸含量與綠色葉品種呈現(xiàn)相反的趨勢。因此建議在加工和利用黃化或白化品種茶樹資源時(shí),可以考慮采摘成熟度稍高的芽葉,如一芽三葉或一芽四葉,以達(dá)到最佳利用效果,同時(shí)也可避免資源浪費(fèi)。另外,莖組織中茶氨酸含量要比葉組織高,所以根據(jù)不同部位開發(fā)不同的茶葉產(chǎn)品,可以充分利用資源。
2? 產(chǎn)地環(huán)境對(duì)茶葉氨基酸合成代謝及轉(zhuǎn)化的影響
氨基酸的代謝和積累除了在不同的茶樹種質(zhì)資源上存在差異外,還受外界環(huán)境的影響,尤其受不同季節(jié)的影響。如春季采摘的茶葉中氨基酸含量要明顯高于夏季茶葉。Li等[11]收集了從冬季到春季的4個(gè)時(shí)間點(diǎn)的13個(gè)茶樹品種的根和嫩梢組織,并對(duì)其進(jìn)行了茶氨酸含量的分析。發(fā)現(xiàn)在茶樹根組織中,12月12日、3月1日的樣品茶氨酸含量比較穩(wěn)定,但在3月23日樣品中突然顯著上升,然后在4月13號(hào)的樣品中檢測到含量下降。進(jìn)一步通過轉(zhuǎn)錄表達(dá)共分析,發(fā)現(xiàn)茶氨酸合成酶與茶氨酸的含量負(fù)相關(guān),而氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白CsLHT與茶氨酸含量呈正相關(guān),說明從冬季到春季對(duì)茶氨酸含量的變化部分受茶氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)能力的影響。Ma等[12]研究了春、夏、秋3個(gè)不同采收季節(jié)對(duì)茶葉代謝物的影響,發(fā)現(xiàn)采收季節(jié)對(duì)大部分氨基酸含量影響顯著,與以往研究類似,其中春季鮮葉氨基酸含量最高。
光照強(qiáng)度和溫度往往是不同季節(jié)中變化幅度較大的環(huán)境因子。光環(huán)境因子對(duì)茶鮮葉氨基酸代謝影響的研究較多,并主要集中于研究遮陰對(duì)氨基酸含量的影響。大部分研究發(fā)現(xiàn)茶葉經(jīng)過長時(shí)間的遮陰或黑暗處理后,游離氨基酸含量會(huì)顯著增加[13-14](圖1)。Chen等[13]發(fā)現(xiàn)在長期黑暗環(huán)境誘導(dǎo)下,葉綠體蛋白酶水平升高且葉綠體蛋白含量顯著降低。因此,他們推斷茶葉經(jīng)黑暗處理后,葉片內(nèi)的葉綠體蛋白被葉綠體蛋白酶水解從而生成大量游離氨基酸。Ji等[14]發(fā)現(xiàn)隨著游離氨基酸的增多,葡萄糖含量大量減少,說明發(fā)生了碳饑餓;同樣得出長時(shí)間黑暗處理后葉綠體內(nèi)蛋白質(zhì)發(fā)生水解導(dǎo)致游離氨基酸增多的結(jié)論。
除了上述蛋白源氨基酸的增加,非蛋白源氨基酸茶氨酸的含量也在遮陰環(huán)境下顯著增加[15-17](圖1)。Fu等[16]對(duì)遮陰處理后的茶樹組織(葉、莖、根)進(jìn)行單獨(dú)分析,發(fā)現(xiàn)葉片中的茶氨酸含量并沒有顯著變化,根組織和嫩莖中茶氨酸含量顯著增加。根組織中主要的茶氨酸合成酶基因CsTSⅠ 的表達(dá)量卻在遮陰后下降,進(jìn)一步對(duì)茶氨酸合成底物谷氨酸和乙胺含量進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)根中乙胺含量顯著增加。因此推測遮陰處理后茶樹根中茶氨酸含量增加可能是由于底物乙胺含量增加導(dǎo)致,而嫩莖中茶氨酸含量的增加可能與茶氨酸的轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)。Yang等[17]對(duì)遮陰條件下茶氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)水平進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)在嫩莖中轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因CsAAP2/4/5/8的表達(dá)水平被遮陰顯著誘導(dǎo),也說明了遮陰可促進(jìn)茶氨酸從地下組織向地上組織轉(zhuǎn)運(yùn)的能力。綜上,遮陰可以促進(jìn)茶樹根組織中乙胺含量的增加從而使根組織中茶氨酸含量增加,莖組織中茶氨酸含量的增加則與其轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因表達(dá)增強(qiáng)相關(guān)。總體而言,茶樹遮陰條件下嫩梢中總游離氨基酸的增多,一方面來自于葉綠體蛋白水解產(chǎn)生的蛋白源氨基酸;另一方面則是減少了葉中茶氨酸的水解,并且加強(qiáng)了來自于根組織中茶氨酸的運(yùn)輸。相對(duì)于光因素試驗(yàn),目前溫度對(duì)茶鮮葉中氨基酸的合成和代謝方面的研究較少,Li等[18]研究發(fā)現(xiàn)持續(xù)高溫(35 ℃)可顯著降低茶氨酸的含量,并與高溫下茶氨酸合成酶相關(guān)基因CsGS和CsGOGAT的表達(dá)水平及酶活水平被顯著抑制相關(guān)。
3? 加工工藝及貯藏對(duì)茶葉氨基酸合成代謝及轉(zhuǎn)化的影響
茶葉氨基酸含量在加工過程中的變化主要受兩方面作用的影響,一方面是在濕熱作用下一些小分子蛋白質(zhì)或多肽等物質(zhì)發(fā)生局部水解、熱解使氨基酸得到積累;另一方面則是氨基酸被氧化、水解、轉(zhuǎn)化,以及與糖、多酚結(jié)合形成色、香、味物質(zhì)而減少。
3.1? 厭氧處理
γ-氨基丁酸(GABA)在茶鮮葉中含量非常低,但經(jīng)過脅迫處理,尤其是在攤放或萎凋前期進(jìn)行厭氧處理后,其含量會(huì)急劇增加。研究發(fā)現(xiàn)GABA形成的主要途徑來自于谷氨酸的脫羧反應(yīng),在厭氧過程中一方面通過激活了谷氨酸脫羧酶酶活CsGAD1,另一方面促進(jìn)CsGAD2基因成員轉(zhuǎn)錄水平,導(dǎo)致了GABA含量的提升[19]。厭氧除了可以影響GABA含量外,也會(huì)促進(jìn)丙氨酸和組氨酸的積累,而谷氨酸、天冬氨酸、瓜氨酸和磷酸乙醇胺的含量則會(huì)顯著降低。張金玉等[20]研究了不同厭氧時(shí)間(0、2、4、8 h)對(duì)福鼎大白茶、黃金芽和白葉1號(hào)的一芽二葉鮮葉中GABA積累的影響。發(fā)現(xiàn)隨著厭氧時(shí)長增加,3個(gè)品種的茶葉游離氨基酸含量均顯著增加,且黃金芽和白葉1號(hào)的GABA富集效果更好。另外,茶葉組織不同部位厭氧處理后GABA含量的增加也不一樣。楊高中等[21]分析了厭氧處理后一芽五葉不同葉位及莖梗的氨基酸含量,發(fā)現(xiàn)第一葉和第二葉增幅較大,可達(dá)到6倍,而三、四、五葉則增幅較小。
3.2? 攤放和萎凋
攤放一般為綠茶、黃茶、黑茶制作工序的第一道工藝,經(jīng)過攤放后一般氨基酸總量呈上升趨勢。張嬌等[22]在茶葉攤放2~6 h過程中,發(fā)現(xiàn)氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)從1.58%增長至1.73%。許偉等[23]同樣發(fā)現(xiàn)碧香早春季一芽二葉在攤放階段,氨基酸含量呈上升趨勢。另外,Liu等[24]研究了攤放時(shí)不同溫度對(duì)茶氨酸含量的影響,發(fā)現(xiàn)隨著攤放溫度的升高,茶氨酸含量呈現(xiàn)下降的趨勢,并推測高溫下谷氨酸合成酶基因CsGOGAT的低表達(dá)水平與低茶氨酸含量有一定相關(guān)性。
萎凋是白茶、紅茶和烏龍茶等茶類制作工序的第一道工序,其主要目的是降低含水量,在萎凋過程中,葉片的質(zhì)地由脆變軟,葉中所含酶類物質(zhì)的活性增強(qiáng),產(chǎn)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),如淀粉、低分子蛋白質(zhì)或一些肽類等成分發(fā)生分解、轉(zhuǎn)化,生成葡萄糖和氨基酸等化合物,同時(shí)多酚類物質(zhì)也會(huì)被不同程度氧化[25]。宋振碩等[25]對(duì)10份茶樹資源以萎凋失水減重率為跟蹤檢測點(diǎn)分析主要品質(zhì)成分含量的變化,發(fā)現(xiàn)游離氨基酸的總含量隨著萎凋程度的加重而增加,推測與萎凋過程中小分子蛋白質(zhì)降解相關(guān)。陳佳佳等[26]則根據(jù)萎凋時(shí)間點(diǎn)對(duì)萎凋葉中氨基酸及相關(guān)酶進(jìn)行檢測和分析,發(fā)現(xiàn)游離氨基酸總量在萎凋前期(0~12 h)顯著上升,推測主要來源于蛋白質(zhì)的水解;而在萎凋后期(12~30 h)游離氨基酸總量下降至萎凋前水平,推測氨基酸發(fā)生了轉(zhuǎn)化或水解形成了其他物質(zhì)。對(duì)于非蛋白源氨基酸,楊高中等[21]發(fā)現(xiàn)經(jīng)過厭氧處理后富含高GABA的鮮葉在經(jīng)過萎凋后,GABA含量顯著下降,推測在萎凋過程中GABA在轉(zhuǎn)氨酶的作用下轉(zhuǎn)化為琥珀酸半醛,再脫氫后進(jìn)入三羧酸循環(huán),導(dǎo)致降解。對(duì)于茶氨酸,研究發(fā)現(xiàn)在萎凋過程中其含量出現(xiàn)明顯下降[27]。Cheng等[27]通過加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析(WGCNA)發(fā)現(xiàn),茶氨酸水解酶基因CsPDX2.1與茶氨酸的含量呈顯著負(fù)相關(guān),推測在茶葉萎凋過程中茶氨酸水解能力的增強(qiáng)導(dǎo)致了茶氨酸含量的下降。上述研究說明茶葉萎凋過程中氨基酸含量變化是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程。
光質(zhì)對(duì)萎凋過程中氨基酸含量的變化也會(huì)產(chǎn)生影響??萝鏪28]在萎凋過程中利用不同光質(zhì)對(duì)茶葉進(jìn)行處理,發(fā)現(xiàn)經(jīng)紅光處理后的萎凋葉,其氨基酸含量顯著高于自然萎凋,并在萎凋處理前期,發(fā)現(xiàn)天冬氨酸合成酶(谷草轉(zhuǎn)氨酶)、谷氨酸合成酶和茶氨酸合成酶的相關(guān)基因在紅光處理下表達(dá)水平上調(diào),而天冬氨酸相關(guān)的分解轉(zhuǎn)化酶(精氨琥珀酸裂解酶、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、天冬氨酸氧化酶)基因和谷氨酸分解酶基因的表達(dá)量被紅光抑制,從而促進(jìn)萎凋葉在紅光處理下天冬氨酸、谷氨酸和茶氨酸含量的積累。
3.3? 發(fā)酵
茶葉的發(fā)酵過程實(shí)質(zhì)上是茶葉內(nèi)化合物的氧化及各種化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生過程。紅茶的發(fā)酵與普洱熟茶的發(fā)酵有所不同,紅茶發(fā)酵主要通過茶葉內(nèi)多酚氧化酶來發(fā)酵,時(shí)間一般只需要幾個(gè)小時(shí),最長一般不超過12 h。普洱熟茶是在制作毛茶完成之后,再進(jìn)行人工渥堆發(fā)酵,主要通過微生物種群參與發(fā)酵,發(fā)酵時(shí)間相對(duì)較長(20~50 d)。
在正常的植物體內(nèi),醌和氨基酸存在不同的細(xì)胞空間,不易發(fā)生反應(yīng);而當(dāng)茶葉在發(fā)酵過程中,尤其是紅茶發(fā)酵過程中,經(jīng)揉捻后細(xì)胞破損,細(xì)胞中的酚類物質(zhì)被多酚氧化酶氧化,由此產(chǎn)生的醌類化合物就有機(jī)會(huì)與氨基酸發(fā)生一些可逆或不可逆的化學(xué)反應(yīng)(圖2-A)。如這些醌類物質(zhì)可以與蛋白質(zhì)或氨基酸的官能團(tuán)如酰胺、胺、巰基、吲哚和咪唑等發(fā)生取代反應(yīng),生成席夫堿、N-醌基衍生物、S-醌基衍生物,及Strecker降解產(chǎn)生的一些醛類化合物[29]。Sanderson等[30]發(fā)現(xiàn)部分紅茶香氣來自于氨基酸的Strecker降解,如甲醛來自于甘氨酸、乙醛來自于丙氨酸、異丁醛來自于纈氨酸、異戊醛來自于亮氨酸、苯乙醛來自于苯丙氨酸、2-甲基丁醛來自于異亮氨酸、甲二磺醛來自于蛋氨酸等。這些醛類有不少對(duì)紅茶香氣呈現(xiàn)具有重要作用,如苯乙醛具有玫瑰花香,已有相關(guān)報(bào)道其與優(yōu)質(zhì)紅茶相關(guān)。
另外,在發(fā)酵過程中氨基酸也能與兒茶素的鄰醌結(jié)合生成有色化合物,這與紅茶湯色形成相關(guān)。Tan等[31]對(duì)紅茶發(fā)酵不同階段進(jìn)行化合物的變化分析,發(fā)現(xiàn)茶氨酸含量顯著降低,并伴隨著一個(gè)茶氨酸衍生物的含量顯著增加。因此,推測在紅茶發(fā)酵過程中茶氨酸可能被糖基化生成了新的茶氨酸葡糖苷化合物。Chen等[32]研究發(fā)現(xiàn)蛋白總含量和氨基酸總含量在紅茶發(fā)酵過程中均下降,并通過加入人工合成的二肽(Z-Glu-Tyr)驗(yàn)證了在紅茶發(fā)酵過程中蛋白質(zhì)會(huì)被水解成氨基酸,也通過添加同位素標(biāo)記的苯丙氨酸驗(yàn)證了氨基酸會(huì)轉(zhuǎn)化為香氣物質(zhì)。上述這些研究結(jié)果表明,發(fā)酵期間紅茶中氨基酸的含量是氨基酸形成和降解轉(zhuǎn)化之間一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的結(jié)果(圖2-B)。
Qu等[33]比較了不同發(fā)酵溫度對(duì)紅茶中氨基酸含量的影響,發(fā)現(xiàn)31 ℃條件下氨基酸含量比35 ℃高。Salman等[34]研究了烏龍茶制作過程中發(fā)酵時(shí)間對(duì)氨基酸含量的影響,發(fā)現(xiàn)5月采摘的茶鮮葉,大部分氨基酸(除了谷氨酸和酪氨酸)含量隨著發(fā)酵時(shí)間延長而增加;而對(duì)于7月和9月采摘的茶鮮葉,氨基酸含量與發(fā)酵時(shí)長則沒有顯著相關(guān)性。
相對(duì)于紅茶有多酚氧化酶參與的發(fā)酵,普洱熟茶的發(fā)酵則是微生物參與的發(fā)酵,研究顯示氨基酸總量呈下降趨勢(圖2-B)。如梁名志等[35]研究發(fā)現(xiàn),氨基酸在普洱茶發(fā)酵的特殊溫濕條件下可發(fā)生氧化、降解和轉(zhuǎn)化,并與多酚類起反應(yīng)生成褐色色素,因此在普洱茶渥堆發(fā)酵過程中氨基酸總含量呈減少趨勢,第五翻混合茶坯中氨基酸含量僅為0.56%。Zhu等[36]研究了普洱茶發(fā)酵期間氨基酸組分的變化。他們發(fā)現(xiàn)茶葉經(jīng)過了49 d的發(fā)酵后,氨基酸總量顯著下降,其中茶氨酸、色氨酸和纈氨酸的含量分別降低了94.58%、20.54%和37.93%,而丙氨酸、精氨酸和亮氨酸的含量顯著增加,其余氨基酸的含量則沒有顯著性變化。另外,國內(nèi)研究團(tuán)隊(duì)還研究了來自茶葉的真菌菌株對(duì)普洱茶渥堆發(fā)酵的影響,也發(fā)現(xiàn)茶葉中大多數(shù)氨基酸含量在發(fā)酵期間含量顯著降低[37-38]。
3.4? 殺青和干燥
殺青是綠茶、黃茶、黑茶、烏龍茶和普洱茶的工序之一,其主要目的是通過高溫破壞茶鮮葉中的氧化酶活性從而抑制茶多酚等的酶促氧化,同時(shí)將部分水分蒸發(fā),使葉組織變軟,便于進(jìn)一步加工,另外還可散發(fā)青臭味,促進(jìn)良好香氣的形成。殺青過程中,高溫高濕的環(huán)境既會(huì)促進(jìn)蛋白質(zhì)的水解,又會(huì)使氨基酸水解和轉(zhuǎn)化。研究顯示殺青溫度越高,殺青葉氨基酸含量則越低,因此推測溫度越高,氨基酸和羰基化合物(如還原糖)的美拉德反應(yīng)越強(qiáng)烈,消耗了更多的氨基酸。另外,氨基酸在高溫下也易發(fā)生脫羧、脫氨等降解反應(yīng),使氨基酸含量減少。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)茶氨酸被加熱到180 ℃時(shí),會(huì)產(chǎn)生大量的N-乙基甲酰胺、乙胺、丙胺、2-吡咯烷酮、N-乙基琥珀酰亞胺、1-乙基-3,4-脫氫吡咯烷酮等物質(zhì)。茶氨酸和葡萄糖一起加熱到150 ℃時(shí),則會(huì)形成1-乙基-3, 4-脫氫吡咯烷酮及少量吡嗪和呋喃[39]。
Y?lmaz等[40]發(fā)現(xiàn)紅茶干燥結(jié)束時(shí),氨基酸總量由原先的8 799.7 mg/kg 降至7 702.0 mg/kg,推測在干燥階段,氨基酸含量的降低可能與發(fā)生糖-氨基酸相互作用有關(guān)。研究者還比較了不同干燥方法對(duì)不同茶類氨基酸的影響。Qu等[41]比較了常規(guī)熱風(fēng)干燥、微波干燥、遠(yuǎn)紅外干燥、鹵素?zé)舾稍锖望u素?zé)簦⒉ńM合干燥對(duì)紅茶氨基酸含量的影響,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥的茶葉氨基酸含量最高,鹵素?zé)簦⒉ńM合干燥法氨基酸含量最低。推測特殊熱輻射鹵素?zé)艋螓u素?zé)艚Y(jié)合微波可能會(huì)加速氨基酸和可溶性糖轉(zhuǎn)化為其他化合物(如芳香化合物),或者是使用該方法的干燥時(shí)間比較短,使蛋白水解成氨基酸的量比較少,具體原因還有待進(jìn)一步解析。綜上研究,不同種類的茶葉使用不同干燥方法對(duì)氨基酸含量的影響均不同。為提升綠茶品質(zhì),一般在加工過程中要盡可能保留更多的氨基酸;而對(duì)于紅茶,氨基酸含量的要求則不是非常高,因此在干燥過程中可以適當(dāng)促進(jìn)氨基酸和其他多種化合物的相互轉(zhuǎn)化,不但能增進(jìn)茶湯滋味,還有利于茶葉香氣的形成。
3.5? 貯藏
氨基酸在茶葉貯藏過程中會(huì)因環(huán)境和時(shí)間的變化發(fā)生進(jìn)一步降解與轉(zhuǎn)化(圖3)。Ning等[42]發(fā)現(xiàn)白茶經(jīng)過長時(shí)間儲(chǔ)存,氨基酸含量顯著下降,如1993年制成的茶葉貯藏20年后氨基酸含量只有1.536 mg/g,而2013新制的茶葉氨基酸含量為14.848 mg/g,接近1993年茶葉的10倍。推測在長時(shí)間貯藏期間氨基酸可能被兒茶素鄰醌氧化發(fā)生Strecker降解,導(dǎo)致其含量下降。另外還發(fā)現(xiàn)短期貯藏對(duì)氨基酸含量影響不大,如2010年制的茶葉,經(jīng)過3年貯藏后測得氨基酸含量為10.752 mg/g。Zhu等[43]分析了不同年份的雅安藏茶氨基酸的含量,發(fā)現(xiàn)貯藏5年與1年的差異不顯著,但到貯藏10年氨基酸含量急劇下降。Dai等[44]發(fā)現(xiàn)隨著白茶貯藏期的增加,其茶氨酸含量會(huì)隨之減少,但其與兒茶素類物質(zhì)生成的產(chǎn)物N-乙基-2-吡咯烷酮取代的黃烷醇類化合物含量則增加。同樣,Peng等[45]發(fā)現(xiàn),在烏龍茶貯藏15年后茶氨酸含量只有0.78 mg/g,只占原先茶氨酸含量的10%,其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物N-乙基-2-吡咯烷酮取代的黃烷醇類化合物的含量與上述研究類似,呈現(xiàn)增加的趨勢。Huang等[46]比較了不同貯藏年份對(duì)祁門紅茶氨基酸的影響,同樣發(fā)現(xiàn)在10年后茶氨酸含量會(huì)急劇下降。
除了貯藏時(shí)間會(huì)影響茶葉中氨基酸的積累,不同貯藏條件如溫度和濕度等也會(huì)影響其含量和組成。Dai等[47]比較了不同溫度對(duì)黃山毛峰貯藏150 d后氨基酸的影響,發(fā)現(xiàn)氨基酸的含量在4 ℃和室溫條件下下降程度顯著高于-80 ℃和-20 ℃條件,說明低溫可以維持茶葉氨基酸的含量。Zhou等[48]比較了貯藏環(huán)境對(duì)普洱生茶氨基酸含量的影響,發(fā)現(xiàn)相對(duì)于東莞高溫潮濕的環(huán)境,低溫和干燥的環(huán)境有利于保存大部分氨基酸的含量。綜上研究,低溫和干燥的環(huán)境可以降低貯藏期間氨基酸的降解。
4? 總結(jié)與展望
4.1? 采前氨基酸影響因素及積累規(guī)律與機(jī)制
影響采前茶葉氨基酸含量的主要因素為種質(zhì)資源和外界環(huán)境。在種質(zhì)資源方面,一般黃化、白化品種茶樹的嫩梢氨基酸含量要顯著高于綠色葉品種。研究顯示茶氨酸在黃化、白化品種中較弱的降解能力,與其高茶氨酸的積累相關(guān)。由于茶氨酸可占游離氨基酸總量的50%以上,因此黃化、白化品種的嫩梢氨基酸總量較常規(guī)綠色葉品種高。在外界環(huán)境影響方面,研究發(fā)現(xiàn)由于強(qiáng)烈的光照和高溫,導(dǎo)致茶樹呈現(xiàn)較低的氮代謝及較強(qiáng)的茶氨酸水解和轉(zhuǎn)化能力,使得夏季嫩梢中氨基酸含量較低。因此,通過遮陰措施來降低光照強(qiáng)度,可促進(jìn)游離氨基酸的積累,包括蛋白源氨基酸和非蛋白源氨基酸茶氨酸。其中蛋白源氨基酸增多,與遮陰促進(jìn)了葉綠體蛋白的水解有關(guān);茶氨酸的增加,一方面由于遮陰降低了葉片茶氨酸的水解能力,另一方面則增強(qiáng)了來自根中茶氨酸運(yùn)輸?shù)哪芰Α?/p>
4.2? 采后氨基酸影響因素及積累規(guī)律與機(jī)制
采后主要是研究不同的加工技術(shù)對(duì)葉片氨基酸含量的影響。本文主要分析了攤放、萎凋、發(fā)酵、殺青、干燥及貯藏階段氨基酸含量的變化及其中涉及的相關(guān)代謝及轉(zhuǎn)化。
4.2.1? 攤放和萎凋階段
攤放和萎凋階段,氨基酸總量一般呈上升趨勢,主要是由于蛋白質(zhì)水解形成了游離氨基酸,但茶氨酸含量卻在這一階段呈下降趨勢,主要是失水激活了茶氨酸水解酶的表達(dá),使茶氨酸被水解。另外,如果在這個(gè)階段前期對(duì)茶鮮葉進(jìn)行厭氧處理,GABA含量會(huì)因?yàn)楣劝彼崦擊让副患せ罴盎虮磉_(dá)量上升而顯著增加。
4.2.2? 發(fā)酵階段
發(fā)酵,主要分多酚氧化酶發(fā)酵和微生物發(fā)酵。多酚氧化酶發(fā)酵過程中氨基酸含量呈現(xiàn)一種動(dòng)態(tài)平衡,取決于蛋白質(zhì)的繼續(xù)水解形成氨基酸和氨基酸的轉(zhuǎn)化與降解(主要與兒茶素氧化生成的醌發(fā)生的各種反應(yīng))兩方面的影響;微生物發(fā)酵由于時(shí)間較長,一般發(fā)酵后氨基酸含量,尤其是茶氨酸的含量都呈明顯下降趨勢。
4.2.3? 殺青和干燥階段
殺青和干燥階段,高溫起主導(dǎo)作用,氨基酸往往會(huì)與鄰醌發(fā)生氧化聚合,或者與羰基化合物(如還原糖)發(fā)生美拉德反應(yīng)。另外,氨基酸在較高溫下也易發(fā)生脫羧、脫氨等降解反應(yīng)。
4.2.4? 貯藏階段
長時(shí)間貯藏期間氨基酸會(huì)繼續(xù)被兒茶素鄰醌氧化發(fā)生Strecker降解而減少。溫度越高、濕度越大,降解量則越大。另外,茶氨酸含量往往在貯藏10年后會(huì)顯著降低,研究顯示可能與兒茶素類物質(zhì)生成的產(chǎn)物N-乙基-2-吡咯烷酮取代的黃烷醇類化合物相關(guān)。
綜上,氨基酸不僅是呈味物質(zhì),還在茶葉不同加工與貯藏過程中發(fā)生各種酶促或非酶促的化學(xué)反應(yīng),是茶葉香氣及色素的重要前體物質(zhì)。因此,氨基酸對(duì)茶葉芳香、清醇及鮮爽的風(fēng)味貢獻(xiàn)了重要的作用。本文主要總結(jié)了近幾年來采前和采后茶葉中氨基酸合成代謝及轉(zhuǎn)化的相關(guān)研究進(jìn)展。目前關(guān)于茶樹品種、環(huán)境響應(yīng),以及采后加工與貯藏環(huán)境對(duì)氨基酸尤其是茶氨酸的合成代謝及轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制已有較多且深入的研究。同時(shí),采后GABA的合成代謝機(jī)制也取得了系列進(jìn)展,但采前及采后不同加工工藝對(duì)茶葉中其他氨基酸的代謝調(diào)控機(jī)制研究尚比較籠統(tǒng),有待后續(xù)進(jìn)一步深入研究。綜合了解大部分氨基酸的合成代謝和轉(zhuǎn)化規(guī)律及其背后的調(diào)控機(jī)制,可為后期精準(zhǔn)提高茶葉綜合品質(zhì)提供有效的研究基礎(chǔ)。
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