普洱熟茶化學(xué)成分與品質(zhì)特性相關(guān)性分析

白曉麗

張建勇2,3,4

江和源2,3,4

李長(zhǎng)文1

張晨霞1

(1. 云南天士力帝泊洱生物茶集團(tuán)有限公司，云南 普洱 665000；2. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，浙江 杭州 310008；3. 農(nóng)業(yè)部茶樹生物學(xué)與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310008；4. 浙江省茶葉加工工程實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310008)

普洱熟茶化學(xué)成分與品質(zhì)特性相關(guān)性分析

白曉麗1

張建勇2,3,4

江和源2,3,4

李長(zhǎng)文1

張晨霞1

(1. 云南天士力帝泊洱生物茶集團(tuán)有限公司，云南 普洱 665000；2. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，浙江 杭州 310008；3. 農(nóng)業(yè)部茶樹生物學(xué)與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310008；4. 浙江省茶葉加工工程實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310008)

以50個(gè)普洱熟茶為研究對(duì)象，采用主成分分析和偏最小二乘回歸分析法，研究11個(gè)化學(xué)成分和感官審評(píng)結(jié)果間的相關(guān)性，揭示影響品質(zhì)特性的主要因子。結(jié)果表明，水浸出物、總糖、茶多糖、茶多酚、氨基酸和茶色素與品質(zhì)呈正相關(guān)；水分、總灰分、pH值、粗纖維和咖啡堿與品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)。

普洱熟茶；化學(xué)成分；品質(zhì)特性；主成分分析；偏最小二乘回歸分析

普洱茶是以地理標(biāo)志保護(hù)范圍內(nèi)的云南大葉種曬青茶為原料，采用特定加工工藝制成、具有獨(dú)特品質(zhì)特征的茶葉。普洱茶具有降脂減肥等多種保健功效[1-2]，根據(jù)加工工藝的差異，可以分為普洱生茶，以及經(jīng)過殺青、揉捻、后發(fā)酵和干燥等工序制成的普洱熟茶。后發(fā)酵是普洱熟茶加工的關(guān)鍵工序，后發(fā)酵的實(shí)質(zhì)是以微生物的活動(dòng)為中心，通過生化動(dòng)力——胞外酶，物化動(dòng)力——微生物熱與茶坯水分相結(jié)合，以及微生物自身代謝的綜合作用，推動(dòng)一系列復(fù)雜生化變化，塑造了普洱熟茶獨(dú)特的滋味品質(zhì)[3]。

目前，有關(guān)普洱茶的香氣品質(zhì)成分分析[4-6]、茶湯色澤變化與理化成分關(guān)系[7]、茶湯滋味與茶葉主要成分關(guān)系[8]等研究已取得了一定的進(jìn)展，然而有關(guān)普洱熟茶多變量化學(xué)成分與滋味、湯色品質(zhì)特性的相關(guān)性分析仍多見理論綜述，鮮有基于大量檢測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告。本研究選擇不同等級(jí)的50個(gè)普洱熟茶，對(duì)水分、水浸出物、總灰分、總糖、茶多糖、茶多酚、氨基酸、茶色素、pH值、粗纖維、咖啡堿共11個(gè)化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合感官審評(píng)結(jié)果，采用主成分分析法和偏最小二乘回歸分析法對(duì)樣品進(jìn)行研究，以期為普洱熟茶的品質(zhì)評(píng)定和等級(jí)鑒定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)樣品

50個(gè)普洱熟茶樣品分別來自云南省普洱市瀾滄、鎮(zhèn)沅、景谷、勐臘、寧洱、墨江、江城等核心產(chǎn)區(qū)，級(jí)別分布由特級(jí)至七級(jí)(參照GB/T 22111—2008 《地理標(biāo)志產(chǎn)品 普洱茶》進(jìn)行級(jí)別劃分)。

1.1.2 試劑

無水葡萄糖、咖啡堿標(biāo)準(zhǔn)品：中國(guó)食品藥品檢定研究院；

福林酚、碳酸鈉、正丁醇、乙醇、草酸、蒽酮、硫酸：分析純，百靈威科技有限公司；

乙腈、甲醇、乙酸：色譜純，德國(guó)Merck公司。

1.1.3 儀器

高效液相色譜儀：A1100型，安捷倫科技公司；

紫外可見分光光度計(jì)：UV2550型，島津儀器公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 化學(xué)成分測(cè)定和感官審評(píng)

(1) 水分：按照GB/T 8304—2013方法測(cè)定。

(2) 水浸出物：按照GB/T 8305—2013方法測(cè)定。

(3) 總灰分：按照GB/T 8306—2013方法測(cè)定。

(4) 總糖、茶多糖：按照蒽酮硫酸法測(cè)定[9]。

(5) 茶多酚、咖啡堿：按照GB/T 8313—2008方法測(cè)定。

(6) 游離氨基酸：按照GB/T 8314—2013方法測(cè)定。

(7) 茶色素：按照分光光度法測(cè)定[10]。

(8) pH值：pH計(jì)測(cè)定。

(9) 粗纖維：按照GB/T 8310—2013方法測(cè)定。

(10) 感官審評(píng)：按照GB/T 23776—2009方法審評(píng)。

1.2.2 數(shù)據(jù)分析 采用SPSS 17.0進(jìn)行主成分分析，SIMCA-P12.0進(jìn)行偏最小二乘判別分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 化學(xué)成分測(cè)定和感官審評(píng)結(jié)果

一般水浸出物含量越高，茶的品質(zhì)越好[11]。由圖1可知，化學(xué)成分中含量最高的是水浸出物，占比18%～32%。此外，茶多酚占比6%～17%，茶色素占比7%～13%，粗纖維占比9%～14%。

圖1 化學(xué)成分測(cè)定結(jié)果Figure 1 The content of chemical composition

由圖2可知，所有茶湯均為酸性，pH值在4.8～6.3，可能是渥堆發(fā)酵過程中微生物作用產(chǎn)生的胞外酶促使各物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化生成了酸性物質(zhì)。

由圖3可知，樣品感官評(píng)分在70～94分，分布范圍寬，主要是由于茶葉等級(jí)不同，導(dǎo)致感官品質(zhì)有較大差異。70～79分的樣品陳香純正尚濃，滋味醇和回甘；80～89分的樣品陳香濃純，滋味醇厚回甘；90～94分的樣品陳香濃厚，滋味濃醇回甘。

圖2 pH值測(cè)定結(jié)果Figure 2 The results of pH value

圖3 感官審評(píng)結(jié)果Figure 3 The results of sensory evaluation

2.2 數(shù)據(jù)分析結(jié)果

2.2.1 主成分分析 由表1可知，5個(gè)主成分(按順序依次為苦味、鮮味、嫩度、甜味、湯色)反映了85.6%的內(nèi)質(zhì)信息，由此推導(dǎo)出普洱熟茶品質(zhì)評(píng)價(jià)模型：

F=0.405 47F1+0.154 71F2+0.107 25F3+0.097 40F4+0.091 58F5。

(1)

表1 主成分特征值與累計(jì)方差貢獻(xiàn)率Table 1 The eigenvalue and cumulative variance contribution rate of PCA

由表2可知，第1主成分主要綜合了茶多酚和pH值2個(gè)因子的變量信息，得分系數(shù)分別為0.203，0.190。茶多酚味苦，具有較強(qiáng)的刺激性，是茶湯苦澀味的呈味物質(zhì)，也是茶葉的主要活性物質(zhì)[12]，所以主成分1主要反映了苦味特點(diǎn)，因此定義為“苦味”因子方程：

F1=0.19X1-0.171X2+0.084X3-0.152X4-0.037X5-0.203X6-0.128X7+0.081X8+0.19X9+0.128X10+0.104X11。

(2)

第2主成分主要綜合了茶多糖和氨基酸2個(gè)因子的變量信息，得分系數(shù)分別為0.458，0.426。氨基酸作為普洱茶發(fā)酵過程中的重要物質(zhì)，在微生物的作用下，參與美拉德等生化反應(yīng)影響發(fā)酵過程，普洱茶中的氨基酸主要以茶氨酸、絲氨酸和脯氨酸為主[8]，這些氨基酸對(duì)普洱茶品質(zhì)的形成有著重要的作用，是茶湯滋味鮮爽的主要物質(zhì)，并且也是茶葉香氣的主要基質(zhì)[13]，所以第2主成分主要反映了鮮味特點(diǎn)，因此定義為“鮮味”因子方程：

表2 主成分得分系數(shù)矩陣Table 2 The score coefficient matrix of PCA

F2=0.1X1-0.028X2+0.092X3+0.268X4-0.458X5+0.027X6+0.426X7-0.092X8+0.056X9+0.201X10+0.229X11。

(3)

第3主成分主要綜合了咖啡堿、粗纖維和總灰分3個(gè)因子的變量信息，得分系數(shù)分別為0.567，0.486，0.396。主要反映了嫩度特點(diǎn)，因此定義為“嫩度”因子方程：

F3=-0.049X1-0.199X2+0.396X3+0.19X4+0.181X5+0.098X6+0.076X7+0.078X8-0.011X9+0.486X10-0.567X11。

(4)

第4主成分主要綜合了總灰分、總糖和水浸出物3個(gè)因子的變量信息，得分系數(shù)分別為0.665，0.378，0.345。普洱茶中可溶性糖含量較綠茶和紅茶高，對(duì)苦澀味及刺激性具有良好的緩和作用[14]，主要反映了甜味特點(diǎn)，因此定義為“甜味”因子方程：

F4=0.282X1-0.345X2-0.665X3+0.378X4+0.31X5+0.097X6+0.016X7-0.034X8+0.033X9+0.2X10+0.044X11。

(5)

第5主成分主要綜合了茶色素、氨基酸和茶多糖3個(gè)因子的變量信息，得分系數(shù)分別為0.874，0.247，0.136。氨基酸與還原糖在發(fā)酵時(shí)進(jìn)行美拉德反應(yīng)及焦糖化作用是產(chǎn)生茶葉特殊香氣及茶湯褐變?cè)蛑籟15]，因此茶色素對(duì)于第5主成分的高貢獻(xiàn)值可能是美拉德反應(yīng)的結(jié)果。茶色素是普洱茶中十分獨(dú)特的品質(zhì)成分，直接決定著普洱茶的品質(zhì)。普洱茶湯的紅褐色主要源于茶色素，因此定義為“湯色”因子方程：

F5=-0.01X1-0.098X2+0.071X3+0.032X4+0.136X5+0.057X6+0.247X7+0.874X8-0.264X9-0.093X10+0.228X11。

(6)

2.2.2 偏最小二乘判別分析 劉彬球等[16]利用主成分分析結(jié)合偏最小二乘回歸分析對(duì)普洱生茶進(jìn)行了分類，結(jié)果顯示該方法可以穩(wěn)定地分出三級(jí)茶，并具有較高的可信度，而目前此方法用于普洱熟茶的分析研究鮮有報(bào)道。本研究首先根據(jù)感官審評(píng)結(jié)果將樣品分為三類：其中A類(70～79分)8個(gè)茶樣，B類(80～89分)25個(gè)茶樣，C類(90～99分)17個(gè)茶樣，再以11個(gè)化學(xué)成分為變量進(jìn)行偏最小二乘判別分析。

由圖4可知，不同感官審評(píng)結(jié)果的茶樣出現(xiàn)明顯的分離現(xiàn)象，且出現(xiàn)了3個(gè)聚集區(qū)域，表明通過偏最小二乘回歸分析后所有樣品被分為3個(gè)等級(jí)，與感官品評(píng)結(jié)果基本保持一致。

圖4 偏最小二乘判別分析結(jié)果Figure 4 The results of PLS-DA

由圖5可知，pH值、茶多糖、水分、茶多酚和粗纖維5個(gè)化學(xué)成分的變量重要性因子值都大于1，說明這5個(gè)成分對(duì)感官品質(zhì)影響較大，可以作為普洱茶等級(jí)區(qū)分的重要指標(biāo)。

由圖6 可知，水浸出物、總糖、茶多糖、茶多酚、氨基酸和茶色素6個(gè)化學(xué)成分含量與品質(zhì)呈正相關(guān)，這6種化學(xué)成分含量越高，茶品質(zhì)越好；水分含量、總灰分、pH值、粗纖維和咖啡堿5個(gè)化學(xué)成分含量與品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，這5種化學(xué)成分含量越低，茶品質(zhì)越好。

圖5 變量重要性因子Figure 5 Variable important for the projection

圖6 相關(guān)性分析結(jié)果Figure 6 The results of correlation analysis

3 結(jié)論

本研究通過檢測(cè)50個(gè)普洱熟茶樣品中11個(gè)化學(xué)成分的含量，結(jié)合感官審評(píng)，利用主成分分析法找到5個(gè)主成分，建立了品質(zhì)評(píng)價(jià)模型，描述了“苦味”“鮮味”“嫩度”“甜味”“湯色”因子；利用偏最小二乘法判別分析推導(dǎo)出水浸出物、總糖、茶多糖、茶多酚、氨基酸和茶色素與滋味品質(zhì)呈正相關(guān)，水分、總灰分、pH值、粗纖維和咖啡堿與滋味品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)。

本研究創(chuàng)新性地提出了普洱茶品質(zhì)因子——“嫩度”，并初步揭示了該因子與總灰分、粗纖維和咖啡堿3個(gè)化學(xué)成分含量的相關(guān)性，但有關(guān)其形成機(jī)理、調(diào)控方法等仍有待深入研究。

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Correlation analysis between chemical composition and quality characteristics of Puer ripe tea

BAIXiao-li1

ZHANGJian-yong2,3,4

JIANGHe-yuan2,3,4

LIChang-wen1

ZHANGChen-xia1

(1.YunnanTaslyDeepureBiologicalTeaGroupCo.,Ltd,Puer,Yunnan665000,China;2.TeaResearchInstitute,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Hangzhou,Zhejiang310008,China; 3.KeyLaboratoryofTeaPlantsBiologyandResourcesUtilizationofAgricultureMinistry,Hangzhou,Zhejiang310008,China; 4.KeyLaboratoryofTeaProcessingEngineeringofZhejiangProvince,Hangzhou,Zhejiang310008,China)

The correlation between eleven chemical composition and sensory properties of fifty Puer ripe tea was studied. The data analyses with principal component analysis (PCA) and partial least squares-discriminant analysis (PLS-DA). The results showed that quality characteristics were positively related with water extract, total sugar, tea polysaccharides, tea polyphenol, amino acid and tea pigment; negatively related with water content, total ash, pH, crude fiber and caffeine.

Puer ripe tea; Chemical composition; Quality characteristics; PCA; PLS-DA

白曉麗，女，云南天士力帝泊洱生物茶集團(tuán)有限公司高級(jí)工程師，碩士。

江和源(1974—)，男，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所研究員，博士生導(dǎo)師，博士。E-mail:jianghy@tricaas.com

2017—03—14

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.05.010