臨滄工夫紅茶季節(jié)判定模型及風(fēng)味輪的構(gòu)建

,3,*

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)教育部茶學(xué)重點實驗室,湖南長沙 410128; 2.國家植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心,湖南長沙 410128; 3.湖南省植物功能成分利用協(xié)同創(chuàng)新中心,湖南長沙 410128; 4.云南省臨滄市發(fā)展生物產(chǎn)業(yè)辦公室,云南臨滄 677000)

工夫紅茶是中國的特色紅茶,云南臨滄大葉種紅茶更憑借其特有的香氣、滋味等特點在中國紅茶中占有極其重要的地位。但由于茶葉品質(zhì)受采摘嫩度、季節(jié),加工工藝等多方面的影響,很難對其品質(zhì)進(jìn)行量化的評判。因此,科研工作者應(yīng)廣泛借鑒學(xué)習(xí)其它作物的研究技術(shù),如主成分分析方法在水果、蔬菜等作物上的研究和應(yīng)用技術(shù)[1-3],定量描述分析在食醋、葡萄酒感官評定中的應(yīng)用[4-5]等方法進(jìn)行茶葉研究工作。

風(fēng)味輪(Flavor wheel)是品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)化定量分析的基礎(chǔ)框架,風(fēng)味描述語按照類型歸類整理成圓盤形狀。風(fēng)味輪的建立與推廣應(yīng)用,能夠使感官評價有可靠的依據(jù),亦可用于產(chǎn)品質(zhì)量控制,方便研究工作者針對性地研究茶葉不同風(fēng)味的形成機(jī)理[6-8]。2013年,張穎彬[9]利用風(fēng)味輪技術(shù)對浙江省十大名茶進(jìn)行感官審評并構(gòu)建其風(fēng)味輪,2017年,李向波[10]簡單構(gòu)建了普洱茶感官品質(zhì)風(fēng)味輪。但目前還少有紅茶風(fēng)味輪的相關(guān)研究。

茶葉判定模型是以茶葉含水量、茶多酚總量、游離氨基酸總量等指標(biāo)為基礎(chǔ),采用主成分分析法、聚類分析法、判別分析等適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計分析方法構(gòu)建出的判定茶葉某種特性的模型。目前有關(guān)茶葉判定模型的報道多為茶葉質(zhì)量評價模型[11]、茶葉質(zhì)量等級模型[12],但關(guān)于茶葉采摘季節(jié)的判定模型還比較少見。本研究參考茶葉判定模型的構(gòu)建方法,對春夏季臨滄工夫紅茶進(jìn)行主成分分析與聚類分析,構(gòu)建質(zhì)量評價模型,提出一種依據(jù)紅茶理化品質(zhì)判定采摘季節(jié)的方法,對其品質(zhì)審定提供參考價值,也為今后紅茶及其他茶類的品質(zhì)判定提供一種可參考的判定方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

2017年于臨滄市收集的工夫紅茶共61個樣品 本研究中所采用的茶樣均為云南省臨滄市各茶葉龍頭企業(yè)生產(chǎn),由臨滄市發(fā)展生物產(chǎn)業(yè)辦公室提供,其中春季樣品為1～30號和47～56號，夏季樣品為31～46號和57～61號；甲醇、乙腈、茚三酮、蒽酮等 國藥集團(tuán)。

e2695型高效液相色譜儀 美國Waters公司;紫外分光光度計 日本島津公司;AE240型電子天平 瑞士Mettler公司;101-3AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱 天津市泰斯特儀器有限備公司;DK-S28型電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實驗設(shè)備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 理化檢測方法 咖啡堿CAF、可可堿TB含量檢測參考GB/T 8312-2013[13]進(jìn)行;沒食子酸GA、兒茶素類(包括表沒食子兒茶素EGC、兒茶素DL-C、表兒茶素EC、表沒食子兒茶素沒食子酸酯EGCG、沒食子兒茶素沒食子酸酯GCG、表兒茶素沒食子酸ECG)和茶多酚含量參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8313-2008[14]采用HPLC檢測法;游離氨基酸總量參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8314-2013[15]進(jìn)行;茶黃素TF參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 30483-2013[16]進(jìn)行檢測;以上各指標(biāo)均做3次平行測定后取平均值。

1.2.2 主成分分析與聚類分析 采用主成分分析法(PCA)[17],對1.2.1中的各理化指標(biāo)數(shù)據(jù)求特征向量及特征值、選取主成分、得出指標(biāo)權(quán)重、計算綜合得分的步驟達(dá)到降維效果。

二階聚類分析法(CA)[17]以各樣品的主成分綜合得分為參考指標(biāo)進(jìn)行預(yù)分類、正式分類。

數(shù)據(jù)采用SPSS 23.0軟件進(jìn)行。

1.2.3 感官審評方法 由高級評茶師、評茶師、高級評茶員構(gòu)成的7人審評小組,參考GB/T 23776-2018[18]中工夫紅茶的審評方法進(jìn)行沖泡。稱取3 g茶樣,用150 mL沸水沖泡5 min,著重對茶樣香氣、湯色和滋味三項因子進(jìn)行審評,并參照《茶葉感官審評術(shù)語》[19]記錄評語,為風(fēng)味輪的構(gòu)建提供風(fēng)味描述語。

1.2.4 風(fēng)味輪的構(gòu)建 臨滄工夫紅茶風(fēng)味輪的構(gòu)建參照綠茶、普洱茶的風(fēng)味輪,由專業(yè)的品評小組分別對茶樣進(jìn)行描述性分析,按如下步驟進(jìn)行:

a. 專業(yè)審評小組經(jīng)過多次研究、討論,依照《茶葉感官審評術(shù)語》[19]整理出臨滄工夫紅茶香氣(花香、果香、甜香、毫香、清香、高火、雜氣、酸氣、青氣、悶)、湯色(紅、紅濃、紅艷、黃橙、橙黃、欠紅)、滋味(濃、鮮、醇、厚、澀、粗、酸、青、陳、火)的描述語;

b. 品評員對各樣品進(jìn)行味覺、嗅覺和色度感官分析,每輪品評之間間隔10 min,提供純凈水給品評員漱口;

c. 品評員根據(jù)整理出的工夫紅茶風(fēng)味描述語對樣品的所有氣味、色澤、滋味特征用適當(dāng)?shù)拿枋稣Z記錄下來;

d. 參考綠茶、普洱茶的風(fēng)味輪,經(jīng)專家品評小組討論,對整理后的描述語進(jìn)行整理歸類;

e. 按照歸類繪制出代表臨滄工夫紅茶風(fēng)味性質(zhì)的風(fēng)味輪。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同季節(jié)臨滄工夫紅茶化學(xué)成分對比

利用上述檢測方法對選取的46個樣品進(jìn)行檢測(表1)。各樣品季節(jié)信息及咖啡堿CAF(X1)、可可堿TB(X2)、沒食子酸GA(X3)、表沒食子兒茶素EGC(X4)、兒茶素DL-C(X5)、表兒茶素EC(X6)、表沒食子兒茶素沒食子酸酯EGCG(X7)、沒食子兒茶素沒食子酸酯GCG(X8)、表兒茶素沒食子酸ECG(X9)、茶多酚(X10)、游離氨基酸總量(X11)和茶黃素TF(X12)含量如表1所示。

表1 檢測樣品茶樣化學(xué)成分與分析結(jié)果Table 1 The list of chemical composition and analysis results of samples

春季和夏季的工夫紅茶品質(zhì)由于季節(jié)影響,其化學(xué)成分含量不同。游離氨基酸總量和兒茶素類物質(zhì)影響茶湯滋味,茶黃素有利于提高茶湯色澤的明亮度,為探究臨滄工夫紅茶的季節(jié)性差異,還需對各化學(xué)成分進(jìn)行深入分析。

2.2 主成分分析法構(gòu)建臨滄工夫紅茶季節(jié)判定模型

2.2.1 主成分提取 由表2結(jié)果可知,前3個主成分(F1、F2、F3)的特征值依次為5.577,2.303,1.861,其中第一主成分的貢獻(xiàn)度為46.475%,能夠反映樣品46.475%的信息;第二主成分的貢獻(xiàn)度為19.192%,能夠反映樣品19.192%的信息;第三個主成分反映了樣品15.509%的信息。三個主成分的積累方差貢獻(xiàn)率為81.176%,能反映原始數(shù)據(jù)的大部分信息。因此,選前三個主成分對臨滄工夫紅茶化學(xué)成分質(zhì)量進(jìn)行分析。

表2 主成分特征值與累積貢獻(xiàn)率Table 2 Characteristic value and accumulative contribution rate of each principal component

2.2.2 特征向量計算與主成分分析 對前三個主成分進(jìn)行主成分的特征向量計算,計算結(jié)果如表3。

由各主成分的特征向量值可見:主成分F1在各因子變量CAF、TB、GA、EGC、DL-C、EC、EGCG、GCG、ECG、茶多酚、游離氨基酸總量、TF的載荷分別是0.35、0.33、0.40、0.09、0.25、0.27、0.38、0.27、0.38、0.22、0.13、-0.21,其中在X3有較高的載荷,說明主成分F1主要是由變量X3決定的,沒食子酸GA是評判臨滄工夫紅茶品質(zhì)的重要因子;主成分F2中變量X5、X6的載荷都很高,說明臨滄工夫紅茶品質(zhì)受兒茶素、表兒茶素影響較大;主成分F3則說明紅茶品質(zhì)與GCG(X8)的含量相關(guān)。

2.2.3 季節(jié)判定模型構(gòu)建 依據(jù)主成分的特征向量值(表3)可得出各主成分的與理化成分的關(guān)系:

表3 各主成分的特征向量Table 3 Characteristic eigenvector of each principal component

F1=0.35X1+0.33X2+0.40X3+0.09X4+0.25X5+0.27X6+0.38X7+0.27X8+0.38X9+0.22X10+0.13X11-0.21X12

F2=-0.28X1-0.29X2-0.07X3-0.06X4+0.46X5+0.46X6+0.09X7-0.12X8+0.27X9+0.08X10-0.39X11+0.39X12

F3=-0.19X1+0.07X2-0.07X3-0.63X4+0.03X5-0.10X6-0.21X7+0.43X8+0.11X9+0.37X10+0.34X11+0.25X12

綜合各主成分的方差貢獻(xiàn)率得出評估云南工夫紅茶品質(zhì)的F值,構(gòu)建出以內(nèi)含化學(xué)成分為依據(jù)的臨滄工夫紅茶季節(jié)判定模型:

F=46.475% F1+19.192% F2+15.509% F3

2.3 基于F值的臨滄工夫紅茶二階聚類分析

利用構(gòu)建出的臨滄工夫紅茶季節(jié)判定模型計算各樣品的F值(結(jié)果如表1),以季節(jié)為分類變量,各樣品的F值為連續(xù)變量進(jìn)行二階聚類分析,分析結(jié)果與實際標(biāo)注的季節(jié)吻合(二階聚類的樣品結(jié)果如表2和表4,其中“1”為“春季”,“2”為“夏季”)。

分析表1與表4可知,46個樣品被分為春夏兩個季節(jié)茶樣,其中1～30號聚類結(jié)果為“1”,為春季云南紅茶總比例的100%,31～46號聚類結(jié)果為“2”,占夏季云南紅茶總比重的100%,與樣品本身的季節(jié)信息一致。利用該模型來判斷春夏季臨滄工夫紅茶的季節(jié)性是可行的,在一定程度上能夠減少數(shù)據(jù)分析工作量,也有利于為風(fēng)味輪的繪制提供數(shù)據(jù)參考。

表4 二階聚類分析結(jié)果Table 4 The two step cluster analysis results of samples

2.4 臨滄工夫紅茶季節(jié)判定模型的檢驗

為檢驗春夏季臨滄工夫紅茶季節(jié)判定模型的判定效果,本試驗對隨機(jī)選取后剩余的15個紅茶樣品進(jìn)行理化檢測(表5)和模型評價,評價結(jié)果如表6所示。春季樣品檢驗結(jié)果均為“1”類,夏季樣品檢驗結(jié)果均為“2”類,表明所建立的臨滄工夫紅茶春夏季節(jié)判定模型具有較高的判定準(zhǔn)確率,對臨滄工夫紅茶品質(zhì)的研究具有重要指導(dǎo)意義。

表5 檢驗樣品茶樣化學(xué)成分表Table 5 The list of chemical composition of samples tested

表6 臨滄工夫紅茶季節(jié)判定模型的檢驗結(jié)果Table 6 The test result of Lincang Gongfu black tea’s mathematic model

3 臨滄工夫紅茶風(fēng)味輪的構(gòu)建

食品風(fēng)味術(shù)語是對產(chǎn)品所引起的感覺性質(zhì)的表達(dá),是使用經(jīng)過訓(xùn)練的評價組通過對大量代表性樣品的評價、討論而來建立起來,能夠描述產(chǎn)品的風(fēng)味特征、區(qū)別不同風(fēng)味的產(chǎn)品[20-22]。紅茶風(fēng)味術(shù)語是食品風(fēng)味術(shù)語的一個分支,由于紅茶原料品種、嫩度、加工工藝的不同,其香氣、滋味、湯色也呈現(xiàn)出多種類型。本研究參考《茶葉感官審評術(shù)語》對收集樣品進(jìn)行香氣、滋味、湯色的審評和風(fēng)味術(shù)語的建立,將有利于云南紅茶品質(zhì)的香氣、滋味類型表述為特征香型、特征滋味類型;將不利于云南紅茶品質(zhì)的香氣、滋味類型表述為缺陷香型、缺陷滋味類型;并依據(jù)樣品茶湯的顏色進(jìn)行湯色審評和分類。

3.1 臨滄工夫紅茶香氣分析

常見的紅茶特征香氣類型有毫香、花香、清香、果香、甜香等。結(jié)合臨滄工夫紅茶的風(fēng)味描述結(jié)果(表7)與特征香氣類型(圖1)發(fā)現(xiàn):春季與夏季臨滄工夫紅茶均以甜香為主,其次是花香。竹尾忠一等[23]對中國紅茶進(jìn)行香氣分析發(fā)現(xiàn),不同地域、品種的茶樹鮮葉原料制造的紅茶具有不同的香型,由云南大葉種所加工而成的滇紅中芳樟醇、香葉醇及芳樟醇氧化物含量較高,其香氣富有高銳的花香。

圖1 云南特征香氣類型Fig.1 Different aroma of Yunnan black tea

表7 臨滄紅茶風(fēng)味描述結(jié)果Table 7 Flavor description results of Lincang black tea

續(xù)表

對照缺陷香氣類型(圖2)發(fā)現(xiàn):本研究茶樣的主要缺陷香氣類型有高火、欠純、酸氣、青氣、粗氣、陳和悶。由于春季茶葉原料較嫩,發(fā)酵容易過度,出現(xiàn)酸氣的情況較多(4個酸氣香型樣品中有3個春季樣),而干燥溫度較難把控則會產(chǎn)生高火香型(6個高火香型樣品中有4個于春季采摘)。夏季芽葉生長速度加快,若采用嫩度較低的鮮葉加工紅茶則容易出現(xiàn)“粗氣”,本研究中兩個粗氣香型的樣品均為夏季樣品。

圖2 云南紅茶香氣缺陷類型Fig.2 Aroma defects of Yunnan black tea

3.2 臨滄工夫紅茶滋味分析

工夫紅茶在審評過程中因滋味的差異呈現(xiàn)出濃、厚、醇、鮮、純的滋味特點。其中,“濃”指的是茶湯浸出物豐富,給人較強(qiáng)刺激性的感覺;“厚”是指茶湯內(nèi)含物豐富,有粘稠感;“醇”表示茶湯濃淡適中,口感柔和;“鮮”則代表鮮潔的審評感受[24]。

云南大葉種較中小葉種茶多酚、水浸出物含量較高,其滋味品質(zhì)較好,本研究的云南省臨滄市紅茶樣品特征滋味(圖3)以醇、鮮、濃、厚為主,缺陷滋味類型主要有澀、粗、酸、青、陳、火六種。其中鮮度較好的8個樣品為春季樣品,春季(特別是初春)的鮮葉各種化學(xué)成分含量豐富而又協(xié)調(diào),所以春茶初期的茶味醇厚、鮮爽。相反,夏季鮮葉嫩度隨茶樹生長輪次增多而降低,其多酚類、兒茶素類含量豐富,若加工不慎則會出現(xiàn)酸澀味等降低紅茶品質(zhì)的滋味類型(圖4)。

圖3 云南紅茶特征滋味類型Fig.3 Different taste of Yunnan black tea

圖4 云南紅茶滋味缺陷類型Fig.4 Taste defects of Yunnan black tea

3.3 臨滄工夫紅茶湯色分析

湯色在工夫紅茶的審評中占有10%的比重。通過對各個樣品的湯色評語總結(jié)歸納得出云南工夫紅茶湯色一般呈紅色系,按其紅的程度特點又可分為“紅艷”、“紅濃”、“紅”。有些樣品也會呈現(xiàn)近紅的色系,如“欠紅”、“黃橙”、“橙黃”,但這種情況較少。各湯色數(shù)據(jù)如圖5所示。

圖5 云南紅茶湯色類型Fig.5 Liquid color of Yunnan black tea

臨滄市地處低緯度地區(qū),溫度高,日照強(qiáng),有利于碳水化合物及多酚的合成,云南大葉種所制紅茶湯色多以紅為主。春季芽毫肥壯,蛋白質(zhì)、黃酮類物質(zhì)含量豐富,更容易使湯色具有紅濃、紅艷的特點,這在一定程度上有利于紅茶品質(zhì)的提升。

3.4 臨滄工夫紅茶風(fēng)味輪繪制

對不同季節(jié)臨滄工夫紅茶進(jìn)行審評,以茶葉感官審評術(shù)語為主要依據(jù),提取臨滄工夫紅茶的香氣、滋味和湯色的風(fēng)味特征描述語,分別繪制春季、夏季臨滄工夫紅茶風(fēng)味輪(圖6)。

圖6 云南臨滄紅茶風(fēng)味輪Fig.6 Flavor wheel of Yunnan Lincang black tea

臨滄工夫紅茶特征香型包括花香、果香、甜香、毫香、清香,但春季顯毫香,夏季有果香;特征滋味類型有濃、厚、醇、鮮,夏季紅茶鮮度稍低于春季;降低紅茶品質(zhì)的缺陷性香氣包含高火、酸、陳、粗氣、悶、青氣、雜,夏季紅茶有出現(xiàn)粗氣的情況;缺陷性滋味有青、澀、粗、陳、酸餿、高火幾種,有的春季紅茶會產(chǎn)生青澀而影響滋味;春季紅茶湯色主要為紅色系的紅艷、紅濃、紅色以及近紅色系的黃橙、欠紅色,夏季紅茶湯色的近紅色系則多為橙黃色。

4 結(jié)論與討論

本研究以云南臨滄工夫紅茶為材料,對茶葉化學(xué)成分進(jìn)行檢測與分析,結(jié)果表明,不同季節(jié)的紅茶樣品其可可堿、咖啡堿、兒茶素類、茶多酚、游離氨基酸總量、茶黃素等物質(zhì)含量有所不同,由于影響茶葉品質(zhì)的因素復(fù)雜且具有重疊性,一般的審評方式或化學(xué)物質(zhì)含量無法準(zhǔn)確判定其加工季節(jié)。為尋求一種能夠判定臨滄工夫紅茶采制季節(jié)的方法,本研究以因子分析與主成分分析相結(jié)合的方式構(gòu)造數(shù)學(xué)模型,以樣品理化成分含量為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)學(xué)計算,得出在一定程度上代表樣品品質(zhì)得分的F值。經(jīng)二階聚類分析發(fā)現(xiàn),春季茶樣均表現(xiàn)為“1”,夏季茶樣表現(xiàn)為“2”,具有季節(jié)的區(qū)分性,此模型為判定春夏季臨滄工夫紅茶的采制季節(jié)提供一種可供參考的方法。

此外,研究結(jié)果顯示不同季節(jié)的工夫紅茶具有共通的香氣、湯色、滋味類型,也具有因季節(jié)而產(chǎn)生的差異類型。春季茶樣原料嫩度較高,容易產(chǎn)生有花香、湯色紅艷、滋味鮮濃的紅茶,夏季茶樣則偏于甜香、湯色紅濃、滋味醇厚。為描述不同季節(jié)臨滄工夫紅茶的風(fēng)味特征,本研究廣泛分析借鑒國內(nèi)外對咖啡、酒類等食品的審評研究,借鑒咖啡風(fēng)味輪、中國黃酒風(fēng)味輪[25]、清酒風(fēng)味輪[26]等的繪制方法,將春季與夏季臨滄工夫紅茶的風(fēng)味用專業(yè)描述語按照類型歸納整理成圓盤形狀。這在一定程度上能夠加快茶葉品質(zhì)的判定,方便審評工作的開展與加工工藝的改進(jìn),從而達(dá)到提升茶葉品質(zhì)的目的。

本研究基于茶樣理化成分含量所構(gòu)建的紅茶季節(jié)判定模型在一定程度上能夠判定其采制季節(jié)。然而參照臨滄工夫紅茶風(fēng)味輪發(fā)現(xiàn),紅茶品質(zhì)受多因素影響而展現(xiàn)不同的風(fēng)味。因此,為進(jìn)一步探究臨滄紅茶品質(zhì),日后的研究需在季節(jié)因素的基礎(chǔ)上結(jié)合樣品采集地的海拔、氣溫、降雨量等多個方面綜合考慮。