生物工程技术在茶学领域中的应用研究

陈君君

摘要随着现代消费的转变,高效生态茶业成为了现代茶产业发展的主攻方向。介绍了基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程在茶学领域的应用,以推动茶叶科学的发展。

关键词生物工程技术;茶学;应用

中图分类号S571.1文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)22-0362-02

ApplicationResearchofBiotechnologyonTeaScience

CHEN Jun-jun

(Horticulture and Gardening Department,Suzhou Polytechnic Institute ofAgriculture,Suzhou Jiangsu 215008)

AbstractWith changing of modern consumption,high-effecient ecological tea industry turns to the main direction of morden tea industry development.In the paper,application of genetic engineering,cell engineering,fermentation engineering and enzyme engineering were introduced,so as to drive the development oftea science.

Key wordsbiotechnology;tea;application

生物工程是生物学与工程学的有机结合,或生物科学原理在产业方面的实际应用,是现代生物学,特别是微生物学、生物化学、遗传学和加工工艺学等综合应用于生物系统的一门交叉科学技术。它由基因工程、细胞工程、微生物发酵工程、酶工程四大工艺子系统组成。基因工程和细胞工程使被改造的生物具有人们所期望的新性状和新功能,它们是生物工程的基础和技术源头;发酵工程、酶工程则是上述新的生物或其新性状和新功能企业化与商品化的工艺技术。

自20 世纪70 年代以来,生物工程已在农业、医药、畜牧业、食品、能源开发、环境保护等许多领域取得了可喜的研究进展,并有跃居于当今世界各学科、各产业榜首的趋势。生物工程虽然在茶学领域的应用起步较晚,但近几年来却在很大程度上推动了茶叶科学的发展。

1基因工程在茶学领域中的应用

基因工程是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术,是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内,使基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。基因工程技术在茶业上的应用较滞后,目前还处于基因组DNA 提纯和鉴定阶段,其应用主要包括:RAPD分子标记技术、茶树基因的分离和克隆、茶树遗传转化系统。DNA分子标记技术能直接反映出茶品种基因组DNA间的差异。目前在茶研究中应用比较多的是RAPD、AFLP。目前,一些与茶叶品质密切相关的基因已被克隆。转基因技术在茶研究中起步较晚。据报道,用农杆菌介导法将Bt 基因、Intron GUS 基因和NPT1 基因转入茶树中,获得了GUS 瞬间表达。通过对根癌农杆菌介导茶树转化研究,报道了茶树较为适宜的农杆菌转化系统。然而由于茶树原生质体培养尚处在研究阶段,农杆菌介导法等转基因技术目前难以取得更大的进展,还没有转基因茶树的报道。

2细胞工程在茶学领域中的应用

细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法,通过某种工程学手段,在细胞整体水平或细胞器水平上,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。现今在茶学领域中主要应用的有组织培养快速繁殖技术、细胞融合或体细胞杂交技术。

2.1组织培养快速繁殖技术

利用“植物细胞具有全能性”的组织培养可以快速进行植物繁殖,这种微繁殖技术是在人工无菌条件下的微型扦插技术,其最大特点就是可以用尽可能少的植物材料,在有限的时间内获得大量植株。早在1990 年Sarathchandrs 等就建立了实用的茶树体外繁殖方法。现今用茶树子叶、成熟胚、成熟胚、茎尖、叶片、花粉等培养成植株均有成功的报道。目前对一株优异的茶树无性系利用微繁殖技术进行快速繁殖已经成为可能,但由于成本较高,尚未成为茶树繁殖的主要方法。

2.2细胞融合或体细胞杂交技术

植物体细胞杂交是用2个来自于不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞,并且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。茶树因为结实率太低,常常得不到杂交种子,而给育种研究带来很大困难,因而茶树育种至今仍以单株选育为主。将2个不同品种来源的细胞融合而成为一个具有2个品种各自优良性状的新品种的体细胞杂交技术则是克服此困难的最佳手段。由于其诸多优点在茶学领域中已引起重视,但这项技术还远未成熟,因此未能投入生产实践。

3发酵工程在茶学领域中的应用

发酵工程是指采用工程技术手段,利用生物(主要是微生物)和有活性的离体酶的某些功能,为人类生产有用的生物产品,或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。发酵工程是最先用在茶学上的生物技术,也是形成红茶特有品质风味的关键。我国传统黑茶加工中渥堆过程就利用了微生物分泌胞外酶及释放的生物热,促使茶叶中的内含物质发生复杂的变化,从而形成黑茶特有的品质风味。近年来,茶叶深加工急剧升温,利用食用菌及有益微生物发酵开发具有特殊风味及营养保健功效的新型茶叶制品受到人们的重视。

4酶工程在茶学领域中的应用

主要是利用酶的高效生物催化功能,促进茶叶内不利成分及无效成分的有益转化,改善茶叶综合品质。目前,用于茶学领域的酶类主要有多酚氧化酶、单宁酶、β-葡萄糖苷酶、多糖水解酶和蛋白酶。多酚氧化酶主要用于催化茶叶中多酚类氧化生成茶黄素和茶红素,同时使香气前体物质发生偶联氧化,产生各种香气成分形成红茶基本风味;单宁酶是一种水解酶,可促使茶叶多酚类化合物中的没食子类水解,主要用于处理在速溶茶和液体茶饮料生产中出现的“冷后浑”现象;多糖水解酶用于水解茶叶中多糖类物质,而生成各种单糖和寡糖;β-葡萄糖苷酶主要用于释放香气,是将茶鲜叶中香气前体物质转化成游离态香气的关键酶,是乌龙茶花果香气物质形成的基础;蛋白酶主要用于降解茶叶中蛋白质而生成各种氨基酸,从而改善茶叶的香气和鲜爽度。

生物技术在茶学中的应用起步较晚,但是在茶学领域中的应用前景是非常广阔的。随着消费者消费水平的提高,我国的传统技术已很难满足需要,应充分利用生物技术,提高茶叶品质,促进我国传统茶业的改革及产业化,巩固和提高我国茶叶的国际地位及市场竞争力。

5参考文献

[1] 谭振初,毛清黎,贾海云,等.利用天然外源酶提高红碎茶品质研究初报[J].福建茶叶,1990(2):18-21.

[2] 毛清黎.外源多糖水解酶提高红碎茶品质技术研究Ⅲ:多糖水解酶液发酵技术及制茶效应研究[J].茶叶通讯,1991(4):14-18.

[3] 游小清,王华夫.茶叶中萜烯醇配糖体的释放作用[J].茶叶科学,1994,14(1):70-73.

[5] 金惠淑.茶树生物技术研究进展[J].茶叶科学技术,1998(2):1-4.

[6] 张秀云,李叶云,余有本.我国茶树育种的研究进展[J].茶业通报,2002,24(2):20—22.

[7] 余凌子,赵正惠.酶制剂在茶叶加工中的应用[J].中国茶叶,1999(4):8-10.

[8] 宁井铭,方世辉.茶饮料防沉淀技术研究进展[J].茶业通报,2004,26(1):41-44.

[9] 屠幼英,童启庆,骆耀平.茶叶香气释放机理研究——龙井茶炒制过程β-葡萄糖苷酶和醇系香气的关系[J].茶叶,1999,2(51):20-21.

[10] 张莹,施兆鹏,施玲.茶氨酸的研究进展[J].产物研究与开发,2003,1(54):369-372.