基于品種差異的祁門(mén)紅茶品質(zhì)分析

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(1.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所,安徽黃山 245000;2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué),茶樹(shù)生物學(xué)與資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽合肥 230000)

祁門(mén)紅茶(Keemun black tea)香氣獨(dú)特、滋味醇厚、色澤烏潤(rùn),尤其是其香氣具有濃郁的玫瑰花香、蜜糖香、甜香,被稱為“祁門(mén)香”。王華夫等研究表明祁門(mén)紅茶中的香葉醇、苯甲醇、2-苯乙醇等成分含量較高[1]。舒慶玲等[2]研究則表明祁紅的特征香氣成分是香葉醇、芳樟醇及其氧化物、苯甲醇、苯乙醇、橙花叔醇等芳香物質(zhì)。另有雷攀登等[3]、寧井銘等[4]研究顯示,香葉醇、芳樟醇及其氧化物、苯甲醇、苯甲酸、苯乙醛、2-己烯醛、苯甲醛、水楊酸甲酯等香氣成分占到祁門(mén)紅茶總量的70%～80%,是祁門(mén)紅茶的主要香氣成分,對(duì)構(gòu)成其獨(dú)特香氣品質(zhì)具有重要的作用。最新研究表明[5],祁門(mén)紅茶中的香葉醇相對(duì)含量(6.89%)顯著高于大吉嶺紅茶(4.28%)、錫蘭紅茶(0.5%)以及阿薩姆紅茶(0.32%),這表明香葉醇對(duì)祁門(mén)紅茶的特征香氣具有重要貢獻(xiàn)。另外,祁門(mén)紅茶生化成分研究表明,其水浸出物、茶多酚、氨基酸含量較高,使得茶湯滋味醇厚[3]。

茶葉重要的次級(jí)代謝產(chǎn)物主要有多酚類物質(zhì)、芳香類物質(zhì)、茶氨酸等,這些次級(jí)代謝產(chǎn)物影響著茶葉色澤、香氣、滋味等感官品質(zhì)的形成[6]。祁門(mén)紅茶為全發(fā)酵茶,在加工過(guò)程中,多酚類物質(zhì)發(fā)生劇烈氧化,形成茶黃素、茶紅素等化合物,是滋味重要組成成分;氨基酸可產(chǎn)生脫氨作用、脫羧作用轉(zhuǎn)化成醇類、醛類、酸類等芳香物質(zhì)[7]。目前關(guān)于多酚類物質(zhì)代謝途徑的研究已經(jīng)明確非酯型兒茶素、酯型兒茶素形成過(guò)程中的關(guān)鍵酶基因[8-9]。萜烯類香氣化合物對(duì)茶葉香氣具有重要貢獻(xiàn),如芳樟醇、香葉醇、橙花醇及橙花叔醇等,是茶葉中重要的香氣化合物。王華夫等[1]研究表明福建紅茶中的橙花醇含量較高,而云南、廣西和廣東的紅茶則以芳樟醇及其氧化產(chǎn)物含量較高。目前,研究多認(rèn)為‘祁門(mén)香’品質(zhì)形成具有地域差異,如云南紅茶具有特殊的甜香,阿薩姆紅茶則具有‘阿薩姆香’[7]。楊停等[10]研究表明不同地域的祁門(mén)紅茶香氣成分在組成及含量上存在一定的差異,但主要香氣物質(zhì)是相似的。

為探究同產(chǎn)區(qū)內(nèi)不同茶樹(shù)品種對(duì)祁門(mén)紅茶品質(zhì)形成的差異,本研究選取在祁門(mén)紅茶產(chǎn)區(qū)種植面積較多的2個(gè)茶樹(shù)品種加工成紅茶樣,其中‘鳧早2號(hào)’是從祁門(mén)群體種中采用單株育種法育成的茶樹(shù)品種,而‘舒茶早’則是從六安舒城當(dāng)?shù)厝后w種中采用單株系統(tǒng)選育法育成[11]。通過(guò)高效液相色譜(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)及氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(Gas Chromatography-Mass Spectrometer,GC-MS)對(duì)2個(gè)品種紅茶的香氣成分及滋味物質(zhì)進(jìn)行分析,旨在研究品種間紅茶品質(zhì)差異,為后續(xù)研究祁門(mén)紅茶品質(zhì)形成提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

茶樹(shù)(CamelliasinensisL.) 品種為‘鳧早2號(hào)’、‘舒茶早’,均種植在黃山市安徽省農(nóng)科院茶葉研究所品種園內(nèi),為6年生茶樹(shù),其環(huán)境氣候條件、海拔高度、土壤以及栽培管理水平基本一致。在5月8日采取一芽二三葉用于紅茶加工。

GC-MS分析標(biāo)準(zhǔn)品 上海阿拉丁試劑股份有限公司;液相色譜分析標(biāo)準(zhǔn)品 美國(guó)Sigma公司;游離氨基酸分析標(biāo)準(zhǔn)品 德國(guó)SYKAM公司。50/30 μm CAR/DVB/PDMS萃取頭 美國(guó)色譜科公司;固樣微萃取手柄 美國(guó)色譜科公司;DB-5MS石英毛細(xì)管柱(30 m×250 μm×0.25 μm) 美國(guó)安捷倫公司;Agilent 7890-5975氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)安捷倫公司;C18色譜柱(250 mm×4.6 mm,5 μm) 日本島津公司;2010A液相色譜儀 日本島津公司;SYKAM 433D氨基酸分析儀 德國(guó)SYKAM公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 祁門(mén)紅茶的加工 茶鮮葉采用傳統(tǒng)祁門(mén)紅茶加工工藝制成紅茶樣,具體步驟如下:貯青6～8 h;熱風(fēng)萎調(diào)4 h;揉捻50 min;25～28 ℃發(fā)酵2～3 h;初烘溫度100～110 ℃,烘至7成干,攤涼30～40 min;足烘溫度80～90 ℃,烘至足干。

1.2.2 感官審評(píng) 依據(jù)國(guó)家茶葉感官審評(píng)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 23776-2018),準(zhǔn)確稱取3 g茶樣,加入150 mL沸水,5 min后倒出茶湯,由3位高級(jí)評(píng)茶員對(duì)2個(gè)品種紅茶樣的香氣、滋味及湯色進(jìn)行描述。

1.2.3 GC-MS分析條件 樣品處理采用頂空固樣微萃取法[12]:準(zhǔn)確稱取3.0 g紅茶樣放入250 mL萃取瓶中,加入20 mL沸水,立即密封瓶口,60 ℃平衡5 min后,將萃取頭立即插入萃取瓶,與液面維持一定高度,60 ℃水浴萃取30 min,萃取結(jié)束后將萃取頭插入氣相色譜進(jìn)樣口解吸附5 min,每個(gè)樣品重復(fù)3次。氣相色譜儀進(jìn)樣口溫度為:250 ℃,不分流進(jìn)樣,載氣為高純氦氣,純度為99.99%;柱溫程序?yàn)?0 ℃保持2 min,隨后以5 ℃/min升到85 ℃,保持2 min,再以2 ℃/min升到110 ℃,再以7 ℃/min升到139 ℃,最后以5 ℃/min升到230 ℃,保持8 min,分析時(shí)間為56 min;質(zhì)譜接口溫度為250 ℃,EI源溫度為230 ℃,電子能量為70 Ev,質(zhì)量掃描范圍:35～400 amu。采用面積歸一化法計(jì)算香氣成分的相對(duì)百分含量。

1.2.4 液相色譜測(cè)量?jī)翰杷?、咖啡堿 準(zhǔn)確稱取1.0 g茶樣,加30 mL沸水,90 ℃水浴5 min,重復(fù)3次,過(guò)濾茶湯,定容至100 mL。上機(jī)樣品稀釋比為:1∶400,用0.45 μm微孔水系濾膜過(guò)濾后上機(jī)。每個(gè)樣品重復(fù)3次。分析條件為:柱溫40 ℃;流動(dòng)相A為1%乙酸溶液,流動(dòng)相B為乙腈,流速1.0 mL/min。梯度洗脫條件為B 相在0～20 min由10%線性變化至13%,20～40 min由13% 線性變化至30%,40～41 min由30%線性變化至10%。峰面積為橫坐標(biāo)、濃度為縱坐標(biāo)做標(biāo)準(zhǔn)曲線,以峰面積求出各組分含量,再換算出茶樣中各兒茶素組分的含量[13]。

1.2.5 游離氨基酸的測(cè)定 樣品處理方法與液相色譜分析方法相同,上機(jī)樣品稀釋比為:1∶200。測(cè)定條件:色譜柱為L(zhǎng)CA K07/Li,柱溫為38～74 ℃梯度升溫;流動(dòng)相A為pH2.9檸檬酸鋰溶液,流動(dòng)相B為pH4.2檸檬酸鋰溶液,流動(dòng)相C為pH8.0檸檬酸鋰溶液;洗脫泵流速為0.45 mL/min,衍生泵流速為0.25 mL/min,進(jìn)樣體積為50 μL,分離程序?yàn)?05 min。以標(biāo)準(zhǔn)品響應(yīng)面積、含量計(jì)算樣品游離氨基酸含量[13]。每個(gè)樣品重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用SMICA軟件(版本14.1,Umetrics)主成分分析法PCA對(duì)兩種紅茶中的差異化合物進(jìn)行分析,同時(shí)利用SPSS軟件(版本19.0)LSD多重比較法分析樣品間(n≥3)的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官審評(píng)

2個(gè)茶樹(shù)品種鮮葉經(jīng)攤放、萎調(diào)、揉捻、發(fā)酵、初烘和復(fù)烘獲得紅茶樣,后采用國(guó)家感官審評(píng)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 23776-2018)評(píng)價(jià)其香氣、滋味及湯色。香氣審評(píng)結(jié)果表明,2個(gè)品種紅茶均具有祁門(mén)紅茶的甜香特征,但祁門(mén)本地褚葉種選育的‘鳧早2號(hào)’紅茶其香氣強(qiáng)度高于‘舒茶早’紅茶且具有明顯的花果香。滋味審評(píng)顯示,‘舒茶早’紅茶具有醇厚特征,滋味鮮爽度高于‘鳧早2號(hào)’紅茶。另外,2個(gè)品種紅茶的湯色都呈現(xiàn)紅明亮特征(表1)。通過(guò)感官審評(píng)結(jié)果可知,同產(chǎn)區(qū)內(nèi)不同茶樹(shù)品種紅茶在香氣及滋味品質(zhì)上有明顯差異。

表1 感官審評(píng)Table 1 Sensory evaluation

2.2 香氣成分分析

為研究2個(gè)品種紅茶香氣差異成因,本研究通過(guò)GC-MS技術(shù)對(duì)紅茶中的香氣化合物及其相對(duì)含量進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果顯示,2個(gè)品種紅茶樣中共分析出42種揮發(fā)性香氣化合物,其中,烯類化合物8種、醇類化合物10種、醛類化合物11種、烷類化合物4種、酯類化合物6種、酮類化合物2種以及氧雜環(huán)化合物1種(表2)。其中,醛類化合物、酮類化合物在2個(gè)品種紅茶中的相對(duì)總量較為一致,而烯類化合物、醇類化合物及酯類化合物的相對(duì)總量有明顯差異。2個(gè)紅茶樣中相對(duì)含量較高的香氣化合物較為一致,主要是:2-己烯醛、月桂烯、苯乙醛、芳樟醇及其氧化物、水楊酸甲酯、香葉醇、順-己酸-3-己烯酯,分別占‘舒茶早’、‘鳧早2號(hào)’香氣總量的83.65%、87.73%,其中‘鳧早2號(hào)’紅茶β-芳樟醇相對(duì)含量為33.22%,顯著高于‘舒茶早’(P<0.05)。

對(duì)2個(gè)品種紅茶香氣化合物進(jìn)行主成分分析,結(jié)果顯示,2個(gè)品種紅茶樣組間有明顯差異(圖1A)。以香氣化合物相對(duì)含量為變量,獲得散點(diǎn)圖(圖1B),發(fā)現(xiàn)影響2個(gè)紅茶香氣品質(zhì)差異的化合物主要是芳樟醇(C15)、香葉醇(C26)等變異系數(shù)較大的化合物。VIP值(Variable Importance Plot)分析結(jié)果顯示(圖1C),VIP值>1的共有10種化合物,其中最可能影響2個(gè)紅茶香氣品質(zhì)差異的前6種化合物是:芳樟醇(C15)、順-己酸-3-己烯酯(C31)、香葉醇(C26)、水楊酸甲酯(C21)、苯乙醇(C17)、2-己烯醛(C2)。一般來(lái)說(shuō),VIP值>1的變量被認(rèn)為是導(dǎo)致組間差異的代謝物。紅茶香氣品質(zhì)取決于多個(gè)香氣化合物共同作用的結(jié)果[14],主成分分析中顯示VIP值>1的化合物有10種,這些香氣化合物含量的差異都是可能導(dǎo)致兩種紅茶香氣品質(zhì)差異的原因。尤其是β-芳樟醇,是茶樹(shù)中重要的萜烯類化合物[15],在兩種紅茶中的含量變異較大。

圖1 兩種紅茶樣中香氣化合物主成分分析Fig.1 Principal component analysis ofvolatile compounds in two black teas注:A:主成分分析得分圖;B:主成分分析散點(diǎn)圖;C:化合物VIP值分析。

2.3 兒茶素類及咖啡堿分析

為研究2個(gè)品種紅茶滋味差異成因,采用HPLC法分析主要兒茶素類、咖啡堿化合物在2個(gè)品種紅茶中的含量變化。結(jié)果顯示,‘舒茶早’、‘鳧早2號(hào)’紅茶中兒茶素總量分別為:11.42、14.48 mg/g。其中,‘鳧早2號(hào)’紅茶中的酯型兒茶素類物質(zhì)表兒茶素沒(méi)食子酸酯(ECG)、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯(EGCG)含量顯著高于‘舒茶早’紅茶(P<0.05)。另外,咖啡堿含量在‘舒茶早’、‘鳧早2號(hào)’紅茶中的含量也存在顯著差異(P<0.05),分別為:36.84、28.60 mg/g(圖2)。陳宗道等[16]研究表明咖啡堿是主要苦味物質(zhì)來(lái)源。在澀味物質(zhì)中,研究顯示酯形兒茶素EGCG、ECG和澀度與苦度呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),與甜度呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05),而簡(jiǎn)單兒茶素表沒(méi)食子兒茶素(EGC)、表兒茶素(EC)與苦澀度之間無(wú)顯著相關(guān)性[17-18]。由此,推測(cè)兒茶素類物質(zhì)、咖啡堿含量差異是導(dǎo)致‘鳧早2號(hào)’紅茶滋味品質(zhì)略低于‘舒茶早’紅茶的原因。

表2 鳧早2號(hào)、舒茶早紅茶香氣成分及相對(duì)含量Table 2 List of aroma compounds and relative content in Shu-Cha-Zao and Fuzao NO.2 black tea

圖2 2個(gè)品種紅茶中的兒茶素和咖啡堿含量變化Fig.2 Contents of catechins and caffeine in two black teas

注:不同小寫(xiě)字母表示樣品間數(shù)據(jù)差異顯著(P<0.05)。

2.4 游離氨基酸分析

紅茶樣中含量較高的游離氨基酸主要有茶氨酸、谷氨酸、及天冬酰胺等。由圖3可知,除了谷氨酸、苯丙氨酸,其他主要的游離氨基酸在‘舒茶早’紅茶中的含量都顯著高于‘鳧早2號(hào)’紅茶(P<0.05)。尤其是茶氨酸,它是茶葉中含量最高的游離氨基酸,能夠增加茶湯的鮮爽度。祁丹丹[16]研究表明,茶氨酸、谷氨酸含量的減少,會(huì)導(dǎo)致茶湯苦味較強(qiáng)。這說(shuō)明不同類型的氨基酸會(huì)呈現(xiàn)不同的味道,其中天冬氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺和茶氨酸對(duì)鮮味貢獻(xiàn)最多[19,20]?！娌柙纭t茶中天冬氨酸、谷氨酸、茶氨酸含量顯著高于‘鳧早2號(hào)’。因此,較高的咖啡堿、游離氨基酸含量是‘舒茶早’紅茶茶湯滋味醇厚度、鮮爽度高于‘鳧早2號(hào)’紅茶的原因。

圖3 紅茶中游離氨基酸含量Fig.3 Contents of free amino acid in black tea注:L-Theanine:茶氨酸。

3 結(jié)論

茶葉香氣因不同地區(qū)的生態(tài)環(huán)境及地理狀況不同,呈現(xiàn)出不同的品質(zhì)特征。本研究選取的茶樹(shù)品種選育地區(qū)不同,其遺傳背景有差異。試驗(yàn)中,兩個(gè)茶樹(shù)品種生長(zhǎng)在相同栽培環(huán)境下,其生長(zhǎng)發(fā)育階段的氣候條件、栽培管理較為一致,而結(jié)果顯示兩個(gè)品種紅茶有不同的風(fēng)味特征,其中‘鳧早2號(hào)’紅茶香氣強(qiáng)度高于‘舒茶早’紅茶且香型也略有差異,但其滋味醇厚度、鮮爽度卻低于后者?；谠囼?yàn)中鮮葉原料生長(zhǎng)狀態(tài)、加工方式均較一致,這說(shuō)明遺傳背景及內(nèi)源代謝物的差異是導(dǎo)致兩種紅茶風(fēng)味品質(zhì)不同的主要原因。本研究表明茶樹(shù)品種對(duì)茶葉品質(zhì)有顯著影響,這為后期研究茶葉香氣形成及茶樹(shù)品種的適制性提供了理論依據(jù)。