当前位置: 首页 » 论文导航 » 农业科学 » 正文
对乌龙茶做青叶内细胞的研究现状
发布日期:2019-10-09  来源:茶叶通讯   浏览次数:66
核心提示:做青会使叶片发生物理变化和化学变化,做青是乌龙茶独特品质形成的关键工序,做青过程中细胞内部发生着微妙的变化,对做青叶细胞内部的研究主要集中在
做青会使叶片发生物理变化和化学变化,做青是乌龙茶独特品质形成的关键工序,做
青过程中细胞内部发生着微妙的变化,对做青叶细胞内部的研究主要集中在做青过程中细胞结构变化、酶活性变化、脂质过氧化等;近几年,随着茶树分子生物学的快速发展,也展开了对乌龙茶做青叶片内部的分子机制的初步研究。
1. 乌龙茶叶片结构的独特性
要制作茶叶,必须要讲究茶鲜叶的适制性。制作乌龙茶的鲜叶要求鲜叶表面角质层和蜡质层要厚,防止摇青后出现死青。严学成对乌龙茶不同叶位的叶片进行超微结构观察,发现适制乌龙茶的茶树品种鲜叶特征为:从芽下第一叶到第四叶,叶片内的叶绿体结构逐渐发生分化、叶绿体片层增多,叶绿素 a、叶绿素 b、类胡萝卜素含量呈递增趋势,第三叶的叶绿体出芽产生原生质体。并指出适制乌龙茶各品种的成熟叶普遍存在叶绿体出芽产生原生质体的现象,这是适制乌龙茶的鲜叶有别于适制其他茶类鲜叶的特性。
2.做青叶片细胞内部结构变化
做青是静置与摇青交替进行的过程,做青期间叶片发生碰撞,使叶片细胞组织损伤、器官发生变化,黄晓敏对乌龙茶鲜叶与做青叶叶片显微结构进行比较研究,发现与鲜叶相比,做青叶片有水纹状皱缩,叶脉下陷,叶表面粗糙,上表皮角质层不清晰,下表皮细胞不完整,海绵组织更加疏松,说明了做青使鲜叶内部结构发生变化。
3.做青叶细胞酶的变化
做青的目的是让叶片内发生适度的酶促氧化,促进做青叶内部物质转化与积累,逐步形成花香馥郁、滋味醇厚的内质和绿叶红边的叶底。做青叶内的酶活性与做青程度密切相关,做青过程中的内源酶活性直接影响成品茶品质特征。
3.1 氧化还原酶类
多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)是乌龙茶加工中重要的氧化还原酶类。
POD是一种保护性酶,它通过增加酶活性来响应胁迫条件。禹利君对做青过程中的多酚氧化酶和过氧化物酶进行研究,结果表明,整叶中的多酚氧化酶( PPO)活性在做青过程中呈现先上升后下降的趋势,而过氧化物酶( POD)活性则呈现先下降后上升的趋势;整叶、叶缘、叶芯这三者的 PPO和 POD活性变化规律都是不同的,且 PPO与 POD的变化规律是相反的,初步探明了乌龙茶做青期间叶片内 POD和 PPO的变化规律。黄福平进一步推测了做青前期 PPO活性的增加并未明显导致多酚类物质下降的原因是做青前期细胞破损率和膜透性都很低,而做青后期多酚类物质氧化明显增加是因为在做青后期细胞质膜通透性增加,使细胞内的酶与底物充分接触,促进多酚类物质氧化;并发现细胞质膜透性过度加大,会造成多酚类物质与蛋白质聚合沉积,不利于乌龙茶良好品质的形成,因此他指出以不导致做青叶细胞质膜通透性急剧增大,引起多酚类物质显著下降为乌龙茶做青适度的生化指标之一。
王尔茂对不同做青方式对内源酶的影响进行研究,发现 POD、PPO、SOD酶活性变化趋势较一致,总体呈现先上升后下降的趋势,做青结束时 POD和 PPO的酶活性均高于做青前的酶活性,且手工摇青叶的酶活性显著低于机械摇青叶的酶活性;但SOD的酶活性的变化虽然也是先上升后下降的趋势,但是做青结束后的酶活性要低于做青前时的酶活性,他解释这是因为做青细胞因受到外力的胁迫 SOD活性上升以清除自由基,但随着摇青次数的增加,自由基大量上升,导致SOD活性下降;他指出做青使细胞膜结构遭到破坏,酶与底物接触,酶与底物的接触程度影响着茶多酚氧化和其他生化反应的程度,因此要讲究做青适度,过度做青不利于良好品质的形成。
陈敏星研究做青过程中做青叶片的PPO、POD的活性变化,发现做青叶 POD活性在四摇前一直上升并达到最大,但到做青结束时活性降低,猜测可能是由于做青叶的含水率较低导致的;PPO活性呈下降上升下降上升的“W”型变化;做青后PPO和POD的活性均高于做青前的,这与前人研究结果一致。
3.2 水解酶类
(1)蛋白酶
蛋白酶是一种内源水解酶,蛋白酶与可溶性蛋白和氨基酸关系密切,可以将茶叶中的蛋白质水解成各种氨基酸,王若仲研究发现做青可增加叶片内蛋白酶的活性,使叶片内的可溶性蛋白和氨基酸含量增加,促成参与乌龙茶品质的形成。做青前中期,蛋白酶活性叶缘大于整叶大于叶芯,做青结束时,蛋白酶活性叶缘大于叶芯大于整叶,通过做青工艺,适当的调控蛋白酶活性,将有利于可溶性蛋白和游离氨基酸的适度积累,参与乌龙茶优良品质的形成。
(2)果胶酶(PG)
果胶酶( PG),又称聚半乳糖醛酸酶,它的主要作用是分解植物组织细胞壁和细胞间的果胶物质,进而使细胞壁解体并增加细胞间的通透性,促进植物组织呼吸作用和物质代谢。唐颢等对金萱和白叶单枞做青过程中内源果胶酶(PG)活性的动态变化,结果表明:摇青处理酶活性显著高于不摇青处理,摇青前期,酶活性逐渐增强,在第三次摇青结束时达到峰值,且可溶性糖的含量在此期间积累也增加,使得叶质变软,降低了做青叶之间的摩擦强度,保证做青叶能够顺利“走水”,为后续的可溶性糖的转化保留以及其他品质生化成分的保留奠定物质基础。此后的第四、五次摇青酶活性迅速下降,因为酶活性的变化与在制品内含物转化和呼吸代谢有关。唐颢研究结果表明摇青可以提高纤维素酶和果胶酶活性,降解细胞壁和细胞间物质,增加细胞间通透性,促成做青过程中在制品内部物质转化,参与乌龙茶品质形成。
(3)β-葡萄糖苷酶
β-葡萄糖苷酶是乌龙茶香气前体物质释放过程中的一种重要的水解酶,其活性的变化直接影响着制茶品质尤其是香气品质。张秀云等研究了萎凋做青过程中β-葡萄糖苷酶活性的变化,结果表明,萎凋做青期间酶活性呈盘峰变化趋势,做青结束前约2 h的酶活性达到整个做青过程的巅峰值;做青过程中,做青叶受到损伤,使细胞内酶活性发生变化,促进了内含物的转化,参与乌龙茶品质尤其是香气品质的形成。做青后期,β-葡萄糖苷酶活性下降,她推测可能是因为在临近做青结束时,此时的茶鲜叶失水较多、细胞膜透性增大、多酚类物质的酶促氧化作用增强,氧化还原酶的强活性抑制了水解酶的活性,导致β-葡萄糖苷酶活性降低。陈艺元[23]也对摇青工程中的酶活性进行研究,发现摇青可以提高酶的活性,因为机械力使细胞内的液泡损伤,这样促进液泡中的糖苷类前体与b-葡萄糖苷酶接触,酶活性的峰值出现在第一次和第二次摇青完成时,随后的晾青酶活性下降,她的研究结果与张秀云的研究结果基本一致。
吴乔[24]等对乌龙茶做青对β-葡萄糖苷酶活性的影响进行研究,得出β-葡萄糖苷酶的活性在低温(17℃)条件下被抑制; 高温(27℃)虽然能促进β-葡萄糖苷酶活性的增加,但叶片内呼吸作用的增强会增加内含物质的消耗,不利于乌龙茶良好品质的形成;室温22℃不仅能增加酶活性,而且也能保证做青的品质。做青引起的机械损伤以及水分的适度散失,一方面刺激了细胞内各种内含物质的转化,提高了β-葡糖糖苷酶的活性,另一方面,这种损伤不至于造成细胞死亡,反而通过摇青的“走水还阳”作用维持了细胞的活力, 使细胞内的物质转化和呼吸作用得到合理控制。
(4)纤维素酶
纤维素酶可使细胞壁降解,从而促进细胞间的物质、水分转运和酶促反应进行。唐颢[25]对做青期间纤维素酶活性进行研究,发现做青叶酶活性高于不做青叶酶活性,做青叶在二摇前,纤维素酶活性上升快,且可溶性糖含量增加,但随着摇青次数的增加,纤维素酶活性减弱,这可能是由于细胞受损增加、多酚类物质增多、产生的蛋白质沉淀增加,导致酶活性下降。可以推断做青前期,纤维素酶活性的增加为可溶性糖的积累提供物质基础,参与乌龙茶滋味品质的形成。
4 .对做青叶中脂质过氧化的研究
植物在正常生长条件下,体内活性氧的产生和清除处于动态平衡,当处于各种逆境胁迫时这种平衡被破坏,引发脂质过氧化,导致细胞流动性和通透性发生改变。
4.1 丙二醛 MDA
黄福平[26]等对做青叶脂质过氧化进行研究,结果表明,摇青和自然萎凋均能促进膜脂过氧化产物(丙二醛 MDA)积累,做青前期适当晒青和轻摇青可以提高 SOD活性,重摇青降低 SOD活性,认为做青前期由于氧含量偏少,多酚氧化程度较弱,在做青后期,由于机械力和做青强度的增加,做青叶片间的氧浓度增加,脂质过氧化增强,细胞质膜通透性显著增加,多酚类物质氧化增强。认为做青的实质是在减少叶片水分的同时,施以机械胁迫,一在于促进自由基形成,二在于削弱叶表蜡质层,为 MDA转化青叶醇和青叶醛需氧反应提供氧气,为乌龙茶独特品质的形成提供重要前提条件。陈敏星研究结果为梅占做青叶在三摇前MDA含量一直下降,三摇后直到做青结束,MDA含量持续上升。
温立香等也对做青叶内的水解酶和脂质过氧化的影响中发现,水分与脂质过氧化有极显著正相关关系,水分散失是引起质过氧化作用的主要因素;做青叶片随着做青进程的增加,其细胞内部的 MDA含量和自由基 H2O2含量持续上升,这说明了在做青过程中,做青叶细胞膜脂质过氧化加剧,做青会使细胞产生更多自由基与活性物质。
4.2呼吸速率
茶树鲜叶离体后,因为叶片失水并受到机械损伤,其呼吸代谢会发生变化。王秀萍等研究气流对做青叶呼吸的影响,结果表明做青期间呼吸速率出现曲折上升的变化,做青期间通风处理呼吸速率高于无风和自然开放的条件呼吸速率,通风的做青叶制得的成品茶感官品质优于无风和自然开放的,说明了做青叶的呼吸速率与乌龙茶品质的关系,做青叶之间要有一定的气流速度,有利于做青叶发生适度的酶促氧化。
5.线粒体
线粒体在细胞凋亡中起关键作用,是细胞凋亡的调控中心,是细胞中产生活性氧的一个重要部位。植物细胞凋亡主要包括植物自身发育过程中的细胞凋亡和环境作用影响的细胞凋亡。植物发育过程中的细胞凋亡如植物胚发育、导管分子的形成、根的发育和叶片的衰老脱落等。植物与环境相互作用过程中的细胞凋亡如冷胁迫、盐胁迫、细胞色素C、CaCl2或 Hcl等胁迫下以及植物-病原体互作。
当线粒体膜受到损伤时,膜电位就会降低,线粒体膜上的通透性转化( MPT)现象是线粒体结构功能发生改变的重要分子机制。温立香研究了乌龙茶做青过程中线粒体的理化变化,得出叶片线粒体膜吸光度从鲜叶至做青结束逐渐下降,说明摇青刺激细胞内线粒体膜通透性转化( MPT)的发生; 乌龙茶做青过程中叶片线粒体中的MDA和H2O2含量都逐渐增加,说明了做青导致叶片线粒体被活性氧毒害。
目前对于乌龙茶做青过程中细胞内是否会发生凋亡现象及与凋亡密切相关的线粒体的变化方面研究鲜少,但在其他植物上的研究已有成就,如黄文静等利用流式细胞仪检测铝胁迫诱导花生悬浮细胞亡的发生情况,细胞程序性死亡率与花生品种的耐铝性呈负相关关系。Pan,Ya-Jie等以拟南芥为试验材料,用流式细胞仪程序性死亡,得出应用流式细胞仪能够准确检测悬浮细胞程序性死研究了植物在盐诱导条件下的生长机制和细胞程序性死亡,得出乙烯可以调控盐诱导,加快植物细胞凋亡进程。做青相当于一个逆境胁迫的过程,我们可以参考已有逆境对细胞变化影响的研究,将其运用在做青叶内部微观的细胞学研究上,进而进一步完善和揭示乌龙茶做青的内在机理。
6 .对乌龙茶做青叶内部基因的研究
近几年随着分子生物学技术的快速发展,国内在做青对于品质形成的分子机理方面也开始进行研究。
6.1 GGDPS基因
牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶( Geranylgeranyl diphosphate synthase, GGDPS),是植物萜类物质合成途径中的关键酶之一。 姚雪倩等克隆出铁观音 CsGGDPS基因并利用实时荧光定量技术检测该基因在做青过程中的表达模式,结果表明,从鲜叶到晒青叶,该基因表达量较低且增长较慢,但随着摇青的进程,表达量显著增加,且在杀青前表达量达到最高,约为鲜叶的20倍,摇青使鲜叶破损,细胞组织机械损伤,从而加速萜烯糖苷的水解,并推测该基因参与乌龙茶萜烯类香气品质形成。
6.2 CsID基因
陈丹等克隆与萜类化合物形成相关的异戊烯基焦磷酸异构酶( CsIDI1和 CsIDI2)并实时荧光定量 PCR检测此基因在做青过程中的表达变化,发现乌龙茶在做青过程中, CsIDI1和 CsIDI2基因表达量上升,这与前人的研究做青促进萜类香气物质的积累相符。说明与萜类代谢相关的基因在乌龙茶做青过程中受到胁迫促进萜类香气物质的形成。
6.3 CsMVK 基因
王鹏杰等克隆出与萜类化合物形成相关的酶基因( CsMVK基因)并实时荧光定量 PCR检测此基因在做青过程中的表达特性,发现乌龙茶在做青过程中,CsMVK基因表达量上升,晒青到一摇过程表达量下降,但经过3次摇青,表达量在杀青前达到最大值,推测 CsMVK基因在做青过程中受到机械力的损伤使其表达增加,参与茶叶萜类香气物质的形成,这也与前人研究的做青期间可促进香精油的积累相符。
6.4 CsTPS基因
单萜合成酶 (monoterpene synthases,mono,TPs)是植物单萜化合物合成途径的限速酶。王鹏杰等克隆了 CsTPS基因并利用实时荧光定量 PCR技术研究该基因在乌龙茶做青过程中的表达模式,结果表明,该基因从鲜叶到晒青阶段表达量显著增加,晒青叶的表达量是鲜叶的3倍,一摇二摇后表达量下降,三摇和杀青前期表达量显著上升,且杀青前期表达量是鲜叶的3.8倍,因此推断该基因参与乌龙茶香气品质的形成。
6.5 CsNCED基因
做青过程相当于茶叶叶片处于逆境胁迫的过程,脱落酸在植物逆境胁迫响应中发挥着重要作用。9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶 NCED是植物 ABA生成的关键酶,王赞等克隆出与调控 ABA含量密切相关的铁观音 CsNCED2基因,并实时荧光定量 PCR检测此基因在乌龙茶做青过程中的表达模式,发现从鲜叶到晒青结束,CsNCED2表达量显著增加并达到第一个峰值,之后的摇青,其表达量下降,到杀青前,CsNCED2表达量显著上升,达到最高。说明了做青过程此基因表达量显著增加,激发了以ABA含量为基础的气孔开闭和胁迫氧化应激反应。Cho等研究发现NCED在做青过程中表达存在显著差异。
对于做青过程中与品质形成相关的基因研究尚处于初始阶段,后面应该深入探究表达量改变的内部调控机制是如何作用于茶叶品质的形成的。
 
 
 
评论详情
 
0条 [查看全部]  相关评论
 
 
 

免责声明:本平台并非任何杂志官网,仅限于整理学术信息以及期刊投稿渠道

 
 
展开