食品辐照是利用电离辐射源为60Co或137Cs放射性核素产生的γ射线、电子加速器产生的能量不高于5 MeV的X射线、电子加速器产生的能量不高于10 MeV的电子束，对目标对象进行辐照处理，以实现在食品中产生的辐射化学与辐射微生物学效应而达到抑制发芽、延迟或促进成熟、杀虫、杀菌和防腐等目的的过程。在现代食品工业中，辐照技术作为一种非热加工技术，应用范围越来越广泛，食品辐照的市场价值也愈发显现。
中国发现和利用茶叶的历史悠久。在古代，制茶方式是简单晾晒或蒸制后晒干，而后才发展出炒制、蒸烘结合、烘炒结合等多种制茶技术。目前使用的茶叶加工技术多为热加工技术，以实现杀青过程散发青气、破坏酶的活性，干燥过程挥发水分、高温提香等目的。但是，食品辐照等非热加工技术在实际茶叶生产加工过程中并没有广泛应用。有研究表明，茶树育种中可以利用辐照技术选育新品种，改良茶树品种特性，也可以在贮藏、保鲜上改善茶叶的某些品质特征或延长成品茶保鲜时间。此外，在茶叶贮藏过程中还可以利用辐照杀灭微生物、降低农药残留等。
文章对近年来辐照技术在茶树育种、茶叶加工贮藏等方面的相关研究进行梳理，为茶叶生产加工技术多元化发展提出建议和展望。
01
辐照技术在茶树育种中的应用
茶树是多年生异花传粉的植物，遗传组成复杂。利用60Co-γ射线对茶树进行诱变育种，即把60Co-γ射线作为诱变剂，使茶树的基因结构发生改变，引起植株性状变化，然后通过比较、筛选可以获得具有目标性状特征的新植株。
茶树辐照育种始于20世纪60年代初日本和中国的部分高等农业院校。研究初期发现，利用60Co-γ射线进行茶树育种的适宜照射剂量是休眠茶籽2~6 Kr、实生苗4~6 Kr、扦插苗0.5~1 Kr。20世纪70年代之后，国内外的研究陆续实现茶树的辐照育种实验，如利用60Co-γ射线培育出适制红碎茶的“辐丰20号”和“辐高136号”，苏联与日本用辐照育种选育了多倍体茶树品种，中国、苏联、日本也有辐照育成不育茶树品种。
杨跃华等通过60Co-γ射线人工诱导茶树和茶苗发生突变，并统计其各项生物学效应，实验发现我国南方乔木型大叶种茶树的辐照敏感度大于一般地区的灌木型中、小叶种，而插穗的辐照敏感度则大于种子的辐照敏感度。在茶树各器官的研究中发现，大部分经辐照后的茶树根部伸长、叶部扩大、茎干增粗增高。茶树经辐照后，体内自由基浓度的累积，引发自由基的产生与清除机制的失调，使细胞膜脂质过氧化作用增强，最终导致细胞膜的损伤。此后的研究中，杨跃华等成功利用60Co-γ射线育成国家茶树品种“中茶108”。该品种较对照品种提前两天萌芽，茶树的高幅度、分枝级数和常规品质成分也有显著差异。
杨跃华等在茶树氮离子束诱变育种的研究中发现，经辐照处理后的M1代茶树叶片中的酯酶同工酶数量发生了改变。这一发现对于物理诱变茶树育种提供了一定的研究思路。物理诱变能够改变茶树叶片中的酯酶同工酶的数量，说明辐照处理可以影响茶叶中的酶的结构和组成变化、基因的表达。
除茶树以外的其他山茶属植物中，也有利用辐照技术进行育种的研究，证实辐照处理可以影响山茶属植物的某些生理特征。查钱慧在研究60Co辐照对越南油茶(Camellia vietnamensis)生长影响的过程中发现，越南油茶种子经60Co-γ单因素低剂量辐照处理后，对发芽率影响较小，但是种子的出苗率、苗高、地径生长情况、叶片生长等会受到抑制。同时研究还发现，60Co-γ单因素低剂量辐照处理也会影响越南油茶叶片中的叶绿素含量、可溶性蛋白含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)的活性。
辐照育种对茶树基因的诱变具有不可控性和难以预测性，对选育具备某个特定性状的新植株有一定困难。随着茶树育种、栽培技术的发展，越来越多新的育种技术被引入。特别是分子育种的出现，可以就茶树某一种或多种特定性状针对性地选育新品种，使以往难以实现的品种选育有了重大的突破，实现茶叶新品种开发的技术升级。但是，茶树分子育种也有一定的难度，必须要先了解茶树基因的功能，才能实现进一步研究。而要搞清楚茶树基因的功能绝非易事，需要很长时间才能逐步实现。因此，当前辐照育种技术仍然有其特殊作用。
随着航天科技的发展，太空育种也是培育茶树新品种的一种方法。利用太空中特有的环境，通过飞船将茶树种子运送到外层空间，经外层空间射线的辐射后产生变异，运回地球后结合分子生物学、杂交等多种技术选育出新的茶树品种。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，非重建性愈合概率提高，进而形成更强的诱导突变能力，使种子有更大机率发生遗传变异。相较于普通的辐照育种研究，太空育种时种子所接受的辐照剂量会更小、更安全，但成本也更高。
02
辐照技术在茶叶加工中的应用
茶叶的加工需要经过很多步骤。以红茶加工为例，加工过程大致分为鲜叶萎凋、揉捻(或揉切)、发酵、干燥等工序。在传统红茶加工中，通过调节温度和热风促进茶树鲜叶的萎凋，控制温湿度和含氧量来实现发酵，干燥过程则需要利用热加工来实现。茶叶中的酶是一种生物催化剂，在茶叶加工时发挥催化、氧化、水解等一系列作用。目前，制茶过程中与化学变化有关的酶主要为氧化还原酶类和水解酶类，其中多酚氧化酶(PPO)、POD、淀粉酶和糖苷酶等是酶促反应的重要参与者，关系六大茶类的产品质量特征。
60Co辐照在茶叶加工领域的研究，见于黑茶陈化处理中。周树红研究表明，利用60Co辐照对普洱茶进行陈化处理，会增加普洱茶中的氨基酸、可溶性糖、茶多酚总量和多酚氧化产物，而咖啡碱、酯型儿茶素则有所下降。经辐照的茶叶存放45天后，能在一定程度上增加普洱茶的内含物，香气则与自然陈化的品质较为类似，以陈香型为主。相同茶叶存放135天后，以3.5 kGy辐照处理的品质最佳。吴菁箐、何英姿等研究中证实，经过充氧辐照工艺处理的六堡茶，茶汤中水浸出物、可溶性糖、氨基酸、茶多糖、茶红素的含量得到提高，而茶黄素、茶多酚、粗纤维、水分的含量则有所降低。辐照剂量在12 kGy、充氧量为100%处理的六堡茶品质改善明显。
60Co-γ射线对采后鲜叶中酶活性影响的研究暂无发现。根据其他领域的研究发现(如表1所示)，60Co照射食物的确可以影响生物体的内源酶活性，并影响食物的贮存和保鲜效果。0.5 kGy的低剂量辐照α-淀粉酶和葡萄糖苷酶酶液，有利于二者活性的提高。而从其他处理方式来看，超声波、紫外线或特定光源等对食物进行处理后，也能刺激或抑制某些酶的活性。不同的超声功率和频率可以改变过氧化氢酶(CAT)、PPO、脂肪酶、淀粉酶等活力，也对酶促反应有不同的影响，适当的超声功率可以加速酶催化反应速率。经一定程度的紫外照射后，金银花体内的CAT活性出现变动，SOD活性会有所增加。黄瓜子叶经紫外线处理后，其抗氧化酶活性也发生变化。刘振等研究则证明，紫外光辐照后，芥蓝体内的脱镁叶绿素酶(PPH)活性会受影响，并呈下降趋势。使用不同波长(2.4~6.0 μm)红外线照射处理碧螺春鲜叶时，随着处理时间及温度的增加，酶活逐渐降低。
综上，辐照技术处理、超声波处理、紫外线照射等方式可以改变食物的内源酶活性。因此，若用60Co辐照处理茶树采后鲜叶，理论上可以改变茶树采后鲜叶内源酶的活性，如PPO、POD、PPH、糖苷酶等，而这些酶的活性变化必将影响茶叶加工过程中化学变化的速度和程度，最终影响茶叶品质。
03
辐照技术在成品茶质量安全控制方面的应用
茶叶在贮藏、保鲜过程中，易受到环境的影响而使茶叶的水分含量、色素物质、香气物质、滋味物质等发生改变，通常表现为茶叶色泽变暗、香气降低、滋味变差或产生异味等，甚至还可能受到微生物、细菌的污染。常见茶叶贮藏保鲜的方法有低温保鲜贮存、真空保鲜贮存、抽氧或充氮保鲜贮藏、化学保鲜贮藏、微生物保鲜贮藏等。
辐照技术可以应用于茶叶产品的贮藏和保鲜中。如表2所示，茶叶辐照杀菌工艺的农业行业标准(NY/T 1206—2006)中规定，红茶、黄茶、黑茶、青茶和白茶辐照杀菌的有效剂量为4~9 kGy，绿茶辐照保鲜的有效剂量为3~5 kGy，花茶、速溶茶和保健茶辐照杀菌的最低有效剂量为4 kGy，最高耐受剂量为8 kGy。
在茶叶辐照杀菌领域，适当剂量处理的茶叶能够降低茶叶贮藏过程中的微生物含量。绿茶经4~6 kGy辐照处理可以将细菌和霉菌控制在一定范围内，且对茶叶感官指标无明显影响。彭玲等研究发现经4.11~5.93 kGy剂量辐照后，能有效降低安化红茶中微生物的污染程度，使卫生质量达到商检标准，且对茶叶品质无明显影响。研究还发现，经3.6~5 kGy剂量辐照能使普洱茶中微生物的含量降低，且不明显改变普洱茶的主要品质成分。胡蝶研究中，4 kGy辐照剂量处理杀灭了茯砖茶中97.76%的细菌和99.7%的霉菌，2 kGy剂量杀灭了湘尖茶中93.00%的细菌和84.38%霉菌，同时也可以控制千两茶中的细菌和霉菌。钱之江等研究发现，随辐照剂量的增加，杀菌效果越显著，辐照剂量对高档茶色泽变化的影响较显著。
THOMAS等研究发现，在贮存过程中，包装良好但未经处理的对照样品的质量下降，而辐照则可以去除微生物并适当延长红茶的保质期。MISHRA等在γ辐射对茶的微生物净化的研究中证实，γ辐射处理作为一种微生物去除方法在茶叶灭菌中是有效的。在FANARO等的研究中，不同的水活性状态下的红茶和绿茶，经过剂量为0~10 kGy的辐照处理后，可以降低茶叶中微生物的含量且不会显著降低茶叶的总酚含量和抗氧化活性。同时，研究还发现水活性越高，减少微生物污染所需的辐射剂量就越低。辐照处理有效降低茶叶贮存过程中的微生物污染程度，可以延长茶叶的贮存时间和提高茶叶的利用率，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降低茶叶中的农药残留。红茶经30 kGy辐照能降解红茶中拟除虫菊酯类、氰戊菊酯、氯氰菊酯、甲氰菊酯的残留量，但感官指标略有降低。伍玲等研究表明，在10 kGy吸收剂量下辐照，菊酯类农药含量基本不变。50 kGy吸收剂量处理后，限量标准1.4~1.7倍的农药残留量可以降解至接近欧盟农残限量标准。李焱在研究中也发现，当间断时间达到20 min时，γ射线对茶叶中溴氰菊酯的降解率可以达到25%左右，间隔120 min时，降解率能达50%以上。同时，茶叶中含水量增加，也有利于溴氰菊酯的辐照降解。胡祎芳研究表明，在同一浓度下，甲氰菊酯和溴氰菊酯的降解率随辐照剂量的增大而增高，而同一辐照剂量下，二者的降解率随浓度的增加而降低。同时，不同农药的辐照降解率受茶叶中的水分含量影响，但经辐照处理后茶鲜叶中，甲氰菊酯和溴氰菊酯的平均降解率都不高。尽管目前的研究发现辐照处理的确可以降低茶叶中的农药残留，但从大量研究结果来看，辐照的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引起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。
茶叶品质在销售之前保持在正常的范围内，是茶叶进行贸易的必要前提之一。辐照技术在食品中可以用来改善和提高食品的品质，如改变谷类某些特定物质的结构和特性、提升食品的香气等。利用辐照技术改善茶叶品质，可以提高对茶叶价值的利用，增加一定的经济效益。如表3，有研究表明，经过一定剂量的辐照处理，茶叶中的部分化学成分和感官品质会有所影响。同时，研究还发现同一茶叶中的不同组分耐受剂量不同，不同茶叶中的同一组分受影响的剂量程度也不同。
研究发现，辐照过程可以产生一定量的自由基，直接或间接地使茶叶中某些成分产生氧化反应，对茶叶的品质特征产生影响。陈亮等在辐照处理茯砖茶的过程中发现，4 kGy辐照处理的茯砖茶，90%以上的霉菌能被杀灭，同时，茯砖茶中香气和滋味较对照组更纯，随着辐照剂量的提高，茶汤颜色也会变深。ZHANG等在电子束辐照处理茯砖茶时，发现4 kGy或7 kGy辐照后，茯砖茶的综合感官质量均得到改善，但与老茶不同的是，辐照后茯砖茶中的咖啡碱和总黄酮类化合物含量下降。同时该研究发现，茶汤的色度与辐射剂量呈正相关，即辐照处理的茯砖茶和未处理的样品相比，颜色更深，从橙黄色变为橙红色。另有研究表明，γ射线辐照处理绿茶时，适当的剂量可以使绿茶产生新的挥发性物质，但过高的剂量反而又会使茶叶产生不愉悦的味道。
04
总结和展望
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，但主要研究的是茶叶贮藏过程中杀菌、保鲜和品质改善。在茶树育种领域，辐照作为物理诱变育种的一种方式，为茶树育种做出贡献。而在加工领域，辐照可以改进黑茶的陈化工艺，缩短陈化时间或改善黑茶感官品质特征。同时，辐照还可以延长茶叶的贮存保鲜时长，并能抑制细菌、霉菌或真菌感染以及降解一定量的农药残留，提高茶叶品质。辐照技术能够改善茶叶的感官品质特征，使茶汤颜色加深、滋味更纯，甚至能够增加新的香气物质。部分研究中提到，经辐照后的茶叶，咖啡碱、总酚类物质等的含量下降，则是否可以利用辐照处理研发低咖啡碱或低多酚物质的饮品，使对咖啡碱敏感或者不喜欢茶叶苦涩味的人群也能更好地饮用茶饮品。
已有研究证实，低剂量的辐照能够改变POD、SOD、CAT、PPO等酶的活性，并能利用酶活性的变化改变食物的保鲜时长。在制茶过程中，PPO、POD、糖苷酶、淀粉酶等酶的活性关系到茶叶的色香味品质。因此，如何利用低剂量辐照处理增强或抑制茶鲜叶的内源酶活性，调节茶叶加工过程中的生物化学反应方向和程度，使茶叶品质符合市场需求，从而扩大茶叶的销售规模，提高销售价格，为茶产业带来更高的经济效益，还有待研究。对于上述过程涉及的辐照剂量和辐照时长，以及与之对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，利用辐照及其他非热加工技术，是否能够提高夏、秋茶的利用率，以实现茶农和茶叶企业经济收入的提高，也需要在研究中进行证明。
辐照技术的一大特点是被辐照样品的变化具有不确定性，用于食品加工领域需要谨慎对待，过高的剂量会诱发有害物质产生。辐照茶鲜叶的过程中，会产生大量自由基，这部分自由基可能会与茶叶中的化学物质发生反应，这一过程是否会生成新的物质，这些物质是否又会对人体产生危害，也需要进一步研究。
来源：中国茶叶加工
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