普洱熟茶化學成分與品質(zhì)特性相關(guān)性分析

白曉麗

張建勇2,3,4

江和源2,3,4

李長文1

張晨霞1

(1. 云南天士力帝泊洱生物茶集團有限公司，云南 普洱 665000；2. 中國農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所，浙江 杭州 310008；3. 農(nóng)業(yè)部茶樹生物學與資源利用重點實驗室，浙江 杭州 310008；4. 浙江省茶葉加工工程實驗室，浙江 杭州 310008)

普洱熟茶化學成分與品質(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

李長文1

張晨霞1

(1. 云南天士力帝泊洱生物茶集團有限公司，云南 普洱 665000；2. 中國農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所，浙江 杭州 310008；3. 農(nóng)業(yè)部茶樹生物學與資源利用重點實驗室，浙江 杭州 310008；4. 浙江省茶葉加工工程實驗室，浙江 杭州 310008)

以50個普洱熟茶為研究對象，采用主成分分析和偏最小二乘回歸分析法，研究11個化學成分和感官審評結(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)呈負相關(guān)。

普洱熟茶；化學成分；品質(zhì)特性；主成分分析；偏最小二乘回歸分析

普洱茶是以地理標志保護范圍內(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)酵的實質(zhì)是以微生物的活動為中心，通過生化動力——胞外酶，物化動力——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，推動一系列復雜生化變化，塑造了普洱熟茶獨特的滋味品質(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展，然而有關(guān)普洱熟茶多變量化學成分與滋味、湯色品質(zhì)特性的相關(guān)性分析仍多見理論綜述，鮮有基于大量檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析報告。本研究選擇不同等級的50個普洱熟茶，對水分、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個化學指標進行檢測，結(jié)合感官審評結(jié)果，采用主成分分析法和偏最小二乘回歸分析法對樣品進行研究，以期為普洱熟茶的品質(zhì)評定和等級鑒定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗樣品

50個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)，級別分布由特級至七級(參照GB/T 22111—2008 《地理標志產(chǎn)品 普洱茶》進行級別劃分)。

1.1.2 試劑

無水葡萄糖、咖啡堿標準品：中國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：UV2550型，島津儀器公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 化學成分測定和感官審評

(1) 水分：按照GB/T 8304—2013方法測定。

(2) 水浸出物：按照GB/T 8305—2013方法測定。

(3) 總灰分：按照GB/T 8306—2013方法測定。

(4) 總糖、茶多糖：按照蒽酮硫酸法測定[9]。

(5) 茶多酚、咖啡堿：按照GB/T 8313—2008方法測定。

(6) 游離氨基酸：按照GB/T 8314—2013方法測定。

(7) 茶色素：按照分光光度法測定[10]。

(8) pH值：pH計測定。

(9) 粗纖維：按照GB/T 8310—2013方法測定。

(10) 感官審評：按照GB/T 23776—2009方法審評。

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

2 結(jié)果與分析

2.1 化學成分測定和感官審評結(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 化學成分測定結(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，樣品感官評分在70～94分，分布范圍寬，主要是由于茶葉等級不同，導致感官品質(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值測定結(jié)果Figure 2 The results of pH value

圖3 感官審評結(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，由此推導出普洱熟茶品質(zhì)評價模型：

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方差貢獻率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，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，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，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，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)酵時進行美拉德反應(yīng)及焦糖化作用是產(chǎn)生茶葉特殊香氣及茶湯褐變原因之一[15]，因此茶色素對于第5主成分的高貢獻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普洱生茶進行了分類，結(jié)果顯示該方法可以穩(wěn)定地分出三級茶，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道。本研究首先根據(jù)感官審評結(jié)果將樣品分為三類：其中A類(70～79分)8個茶樣，B類(80～89分)25個茶樣，C類(90～99分)17個茶樣，再以11個化學成分為變量進行偏最小二乘判別分析。

由圖4可知，不同感官審評結(jié)果的茶樣出現(xiàn)明顯的分離現(xiàn)象，且出現(xiàn)了3個聚集區(qū)域，表明通過偏最小二乘回歸分析后所有樣品被分為3個等級，與感官品評結(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個化學成分的變量重要性因子值都大于1，說明這5個成分對感官品質(zhì)影響較大，可以作為普洱茶等級區(qū)分的重要指標。

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個化學成分含量與品質(zhì)呈正相關(guān)，這6種化學成分含量越高，茶品質(zhì)越好；水分含量、總灰分、pH值、粗纖維和咖啡堿5個化學成分含量與品質(zhì)呈負相關(guān)，這5種化學成分含量越低，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50個普洱熟茶樣品中11個化學成分的含量，結(jié)合感官審評，利用主成分分析法找到5個主成分，建立了品質(zhì)評價模型，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個化學成分含量的相關(guān)性，但有關(guān)其形成機理、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有限公司高級工程師，碩士。

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

2017—03—14

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.05.010