不同等級武夷水仙茶品質(zhì)和礦質(zhì)元素差異分析

葉江華, 劉德發(fā), 劉國英,3, 劉揚, 張奇, 徐斌, 吳林春, 賈小麗*

(1.武夷學(xué)院茶與食品學(xué)院， 福建 武夷山 354300; 2.武夷山市茶業(yè)局， 福建 武夷山 354300； 3.武夷山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所， 福建 武夷山 354300; 4.福建農(nóng)林大學(xué)， 海峽聯(lián)合研究院， 根系生物學(xué)研究中心， 福州 350002)

武夷水仙屬小喬木型、大葉類、晚生茶品種，是國家級茶樹優(yōu)良品種，是武夷巖茶的主栽品種，種植面積廣泛，僅次于武夷肉桂[1-2]。武夷水仙茶湯滋味醇厚，香氣清幽帶蘭花香，深受廣大消費者的青睞[3]。目前，武夷水仙茶品質(zhì)相關(guān)的研究報道很少，市面上的武夷水仙茶品質(zhì)參差不齊，給消費者帶來很大困擾。

茶的滋味主要由茶湯中的呈味物質(zhì)引起，如茶多酚、咖啡堿、氨基酸、糖類等分別呈現(xiàn)苦澀兼收斂、苦味、鮮爽、甘甜等，其在口中的味覺感受是這些物質(zhì)相互作用的綜合結(jié)果[4]。武夷巖茶由于其獨特的生長環(huán)境和加工工藝，具有了巖韻的品質(zhì)特征[5]。目前對武夷巖茶的研究主要集中在加工工藝[6-8]、茶園生態(tài)環(huán)境和茶園管理[9-14]、成分含量[15-17]、感官評審[18-20]等方面，而對于武夷水仙中呈味組分差異與品質(zhì)等級差異之間的關(guān)系還未有相關(guān)報道。

茶葉中礦質(zhì)元素含量豐富，且茶葉中所含的元素相比于食物更容易被吸收。鄭達賢等[21]研究表明，茶湯中元素存在明顯的相互協(xié)同或拮抗作用。顧俊榮等[22]研究表明，礦質(zhì)元素的累積會影響茶葉中滋味物質(zhì)的含量。但目前還未有礦質(zhì)元素對武夷水仙茶葉品質(zhì)等級影響相關(guān)的研究報道。因此，本研究對2019年武夷山市茶業(yè)局舉辦的“春茶評比活動”中649個不同等級武夷水仙的茶葉樣品進行品質(zhì)指標和礦質(zhì)元素分析，并對品質(zhì)指標和礦質(zhì)元素的含量與茶葉等級的關(guān)系進行探討，旨在為武夷水仙茶滋味品質(zhì)特性的客觀評價提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試武夷水仙茶為武夷山市茶葉局2019年舉辦的“春茶評比活動”參賽樣品，均來自武夷山茶企。649個茶樣，包括特等獎(SA)茶葉樣品67個、一等獎(SB)142個、優(yōu)質(zhì)獎(SC)152個、未入圍(SD)288個。

1.2 測定項目及方法

1.2.1茶葉感官審評 由武夷山市茶業(yè)局組織國家級評茶師參照GB/T23776—2018中烏龍茶感官審評方法[23]，進行審評。

1.2.2茶葉品質(zhì)指標測定 同一等級的茶樣采用四分法各取5 g，混勻研磨，過60目篩，再混勻，采用四分法得到待測樣。重復(fù)3次，用于后續(xù)品質(zhì)指標的測定。

茶多酚(tea polyphenols，TP)和兒茶素含量參照GB/T 8313—2008測定[24]；游離氨基酸(free amino acid，F(xiàn)AA)總量參照GB/T 8314—2013測定[25]；咖啡堿(caffeine)含量參照GB/T 8312—2013測定[26]；水浸出物(water extract，WE)含量參照GB/T 8305—2013測定[27]；茶氨酸(theanine)含量參照GB/T 23193—2017測定[28]；茶葉總黃酮(total flavones，TF)參照SN/T 4592—2016測定[29]；可溶性糖(soluble sugar，SS)含量參照李合生[30]的方法測定。由茶多酚和游離氨基酸含量計算酚氨比(tea polyphenols/free amino acid，P/A)。

兒茶素類分為非酯型兒茶素和酯型兒茶素。非酯型兒茶素包括兒茶素(catechin，C)、表兒茶素(epicatechin，EC)、沒食子兒茶素(gallocatechin，GC)、表沒食子兒茶素(epigallocatechin，EGC)；酯型兒茶素包括兒茶素沒食子酸酯(catechin gallate，CG)、表兒茶素沒食子酸酯(epicatechin gallate，ECG)、沒食子兒茶素沒食子酸酯(gallocatechin gallate，GCG)和表沒食子兒茶素沒食子酸酯(epigallocatechin gallate，EGCG)。

1.2.3茶葉礦質(zhì)營養(yǎng)元素測定 使用分析天平稱取茶葉樣品0.20 g，采用硫酸-過氧化氫(H2SO4-H2O2)熱消解法消解茶葉樣品，使用連續(xù)流動分析儀(SKALAR，荷蘭)測定消解液中的氮(N)、磷(P)元素濃度；茶葉鉀(K)元素濃度使用410型火焰光度計(Sherwood，英國)測定。

稱取茶葉樣品0.10 g，采用硝酸(HNO3)熱消解法消解茶葉樣品，消解液定容到10 mL，備用。將上述消解液再稀釋200倍，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)測定茶葉樣品中的鈣 (Ca)、鎂 (Mg)、錳 (Mn)、鋁 (Al)、鐵 (Fe)、鈉 (Na)、鋅 (Zn)、銅 (Cu)、硼 (B)、鎳 (Ni)和鈷 (Co)11種礦質(zhì)元素含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與方差分析，采用DPS 7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行顯著性與相關(guān)性分析，采用Excel 2013、Origin PRO8和R軟件繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同等級武夷水仙茶感官評價結(jié)果

圖1結(jié)果表明，SA水仙茶綜合評分均高于92.5分，平均得分為93.40分；SB水仙茶綜合評分均高于86分，平均得分為88.38分；SC水仙茶綜合評分均高于80分，平均得分為82.54分；SD水仙茶綜合評分均高于60分，平均得分72.28分。

圖1 不同等級武夷水仙茶感官評價結(jié)果Fig.1 Sensory evaluation result of Wuyi Shuixian tea with different grades

2.2 不同等級武夷水仙茶品質(zhì)指標分析

2.2.1茶多酚等品質(zhì)指標分析 不同等級武夷水仙茶茶多酚等品質(zhì)指標的含量結(jié)果(表1)表明，3個獲獎水仙茶多酚含量差異沒有達到顯著水平，但都顯著高于未入圍(P<0.05)。SC武夷水仙茶氨酸含量最高，且顯著高于其他三個等級的武夷水仙(P<0.05)，SB、SA和SD之間不存在顯著差異。特等茶總黃酮物質(zhì)含量要顯著高于其他等級茶(P<0.05)。水浸出物含量在SB和SD之間沒有顯著差異，其他等級之間均達到差異顯著水平。游離氨基酸、可溶性糖和咖啡堿含量在4個等級之間不存在顯著差異。不同等級武夷水仙酚氨比排序為SB>SC>SA>SD，但不同等級之間酚氨比值差異不大。

表1 不同等級武夷水仙茶品質(zhì)指標Table 1 Quality index of Wuyi Shuixian tea with different grades

2.2.2兒茶素品質(zhì)指標分析 不同等級武夷水仙茶中兒茶素含量結(jié)果(圖2)表明，總兒茶素含量的大小為：SC>SD>SB>SA，等級越高的武夷水仙茶兒茶素含量相對會低。4個等級茶樣中SA的EGCG含量最低，為30.42 mg·g-1，與其他等級差異達顯著水平(P<0.05)，SB和SC之間差異也達到顯著水平(P<0.05)。4個等級茶樣中SA的ECG含量最低，為8.76 mg·g-1，與其他等級存在顯著差異(P<0.05)，SB與SC和SD之間差異也達到顯著水平(P<0.05)。4個等級茶樣中SA中EGC含量最低，為16.34%，其次是SD和SB，含量最高的是SC，SA與SB和SC差異達到顯著水平(P<0.05)。4個等級茶樣GC含量關(guān)系為SASB>SC>SD，SD與SA和SB之間差異達到顯著水平(P<0.05)。4個等級茶葉酯型兒茶素與非酯型兒茶素的比值均在1.5左右，差異不大。

注：同一指標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。Note: Different small letters of the same index indicate significant difference (P<0.05).圖2 不同等級武夷水仙茶兒茶素含量Fig.2 Catechins content of Wuyi Shuixian tea with different grades

2.3 不同等級武夷水仙茶礦質(zhì)元素含量分析

不同等級武夷水仙茶礦質(zhì)元素含量差異分析結(jié)果見表2。除Ca、Mg、Mn、Al和B外，不同等級武夷水仙大多數(shù)礦質(zhì)元素含量之間差異不大。SA的Ca含量最低，與SD存在顯著差異(P<0.05)。Mg含量SA最高，與SD存在顯著差異(P<0.05)。Mn含量SA最低，與SB和SD存在顯著差異(P<0.05)。Al含量SA最低，與SC和SD之間存在顯著差異(P<0.05)。B含量SB最低，與SC存在顯著差異(P<0.05)。

表2 不同等級武夷水仙茶礦質(zhì)元素含量Table 2 Mineral element content of Wuyi Shuixian tea with different grades

2.4 限制性主坐標軸分析

對武夷水仙茶的品質(zhì)指標進行限制性主坐標軸分析，結(jié)果(圖3)表明，主坐標1(CPCoA1)是造成SA、SB、SC 3個等級間差異性的最大主坐標成分，可以解釋60.84%的差異；而SA、SB、SC3個等級與SD等級間的差異以主坐標2(CPCoA2)為主，其解釋度為28.35%。本研究所測定的品質(zhì)指標對水仙茶等級間差異的總解釋程度為27.98%。從圖3還可以看出，本研究所測定的礦質(zhì)元素對武夷水仙等級間的差異性解釋度有所升高，達到了30.89%。4個等級間差異性由坐標軸1(CPCoA1)主坐標和主坐標2(CPCoA2)成分造成，分別可以解釋61.73%和26.55%的差異。

圖3 水仙樣品品質(zhì)指標間和礦質(zhì)元素間的限制性主坐標分析Fig.3 Restricted principal coordinate analysis of quality indexes and of mineral element Wuyi Shuixian tea

2.5 熱圖分析和相關(guān)性分析

不同等級武夷水仙品質(zhì)指標熱圖分析結(jié)果(圖4)表明，武夷水仙SB、SC、SD 3個等級主要在茶氨酸、ECG和EGC指標上積累。SA級茶與SB、SC、SD 3個等級間有明顯的分組，而SB、SC、SD 3個等級間差異不顯著。不同等級武夷水仙茶礦質(zhì)元素的熱圖分析結(jié)果(圖4)表明，SA級武夷水仙主要在Ca、Mn、K、P和N元素有積累。

圖4 水仙不同等級品質(zhì)指標與礦質(zhì)元素?zé)釄D分析Fig.4 Heatmap analysis of quality indexes and mineral element in different grades of Wuyi Shuixian tea

相關(guān)性分析結(jié)果(圖5)表明，武夷水仙等級(Grade)與Mg和GCG呈顯著正相關(guān)，與Ca、Mn和Al呈顯著負相關(guān)?？扇苄蕴呛?SS)與茶多酚(TP)和酚氨比(P/A)呈顯著正相關(guān)。茶多酚含量(TP)與游離氨基酸(FAA)、酚氨比(P/A)呈顯著正相關(guān)，與咖啡堿(caffeine)呈顯著負相關(guān)。游離氨基酸(FAA)與咖啡堿(caffeine)呈顯著負相關(guān)。總黃酮含量(TF)與咖啡堿(caffeine)和Fe含量呈顯著正相關(guān)。茶氨酸(theanine)與EGCG、ECG、EGC、GC和GCG呈顯著正相關(guān)。EGCG與ECG、EGC、GC和GCG呈顯著正相關(guān)。ECG與EGC和GC呈顯著正相關(guān)。EGC與GC和GCG呈顯著正相關(guān)。GCG與Ca、Mn和Al呈顯著負相關(guān)。

圖5 不同等級武夷水仙茶品質(zhì)指標和礦質(zhì)元素相關(guān)性分析Fig.5 Correlation between quality indexes and mineral element in different grades of Wuyi Shuixian tea

3 討論

本研究中所分析的品質(zhì)指標對水仙茶等級間差異的總差異解釋程度為27.977%。其中，總黃酮和水浸出物是優(yōu)質(zhì)武夷水仙區(qū)別于其他水仙的重要品質(zhì)指標，兒茶素組分中EGCG、ECG的含量在SA級與其他等級武夷水仙之間差異顯著。不同等級武夷水仙熱圖分析結(jié)果進一步表明，武夷水仙SB、SC、SD 3個等級主要在茶氨酸、ECG和EGC上積累，總黃酮在SA級茶中積累明顯。SA級茶與SB、SC、SD 3個等級間有明顯分組，而SB、SC、SD 3個等級間差異不顯著。黃酮類物質(zhì)具有抗氧化作用，雖然黃酮類物質(zhì)茶葉中含量不高，但其因為味感閾值低，是茶湯中主要的滋味物質(zhì)[31]。石晶等[32]對不同樹齡的武夷水仙品質(zhì)分析結(jié)果表明，茶葉黃酮類物質(zhì)含量隨樹齡的增加而增加。在本研究結(jié)果中，高等級武夷水仙總黃酮含量也越高，更具保健價值。水浸出物可以反映茶湯的厚度，本研究表明，等級越高的武夷水仙水浸物也越多，且差異達顯著水平。石晶等[32]研究表明，60年樹齡的武夷老樅水仙水浸出物含量要顯著高于10年樹齡的武夷水仙；李少華等[33]研究表明，好的武夷巖茶呈味與水浸出物含量呈正相關(guān)，這說明等級越高的武夷水仙茶湯越醇厚。以上說明水浸出物含量、水仙樹齡、等級三者之間的一致性，充分證實水浸出物指標的市場指向性好，可以為武夷水仙品鑒做出科學(xué)解釋。兒茶素是茶葉最重要的呈味物質(zhì)之一，在茶湯中呈苦澀味。本研究表明，水仙茶等級越高，總兒茶素含量越低。趙峰等[34]研究也表明，丹巖區(qū)的武夷水仙茶兒茶素含量要顯著高于名巖區(qū)的武夷水仙茶。這可能是因為兒茶素含量高會使茶湯苦澀味增強，影響武夷水仙茶的整體呈味。另外，Narukawa等[35]研究表明 ，兒茶素中苦味最強的是EGCG，其次是EGC，再次是EC和ECG。本研究中，SA武夷水仙EGCG、EGC和ECG含量也顯著低于其他等級。相關(guān)性結(jié)果表明，GCG含量與審評得分呈顯著正相關(guān)，說明適當(dāng)含量的兒茶素可以增加茶湯的滋味。

14種礦質(zhì)元素對武夷水仙等級間的差異性解釋度達到了30.89%。除Ca、Mg、Mn、Al和B外，不同等級武夷水仙大多數(shù)礦質(zhì)元素含量之間沒有差異。對不同等級武夷水仙茶礦質(zhì)元素的熱圖分析結(jié)果進一步表明，SA級武夷水仙主要在Ca、Mn、K、P和N上有積累。Mg是人體糖代謝的必需元素，且與許多酶的活性相關(guān)。茶葉中礦質(zhì)元素相比于飲食中的礦質(zhì)元素更容易被人體吸收。研究表明，茶葉中Mg含量較高，但不同環(huán)境條件會引起Mg含量顯著差異[22]。本研究也表明，Mg含量隨等級升高而增加，說明其可以用于武夷水仙等級評價。Ca可以增強EGCG的收斂性，弱化EGCG和咖啡堿的苦澀味苦味作用[36]。本研究中，Ca含量與審評得分之間呈顯著負相關(guān)，EGCG含量也隨等級顯著減少，表明這兩種物質(zhì)的共同作用影響茶湯滋味。本研究表明，茶葉中鋁含量與審評得分呈顯著負相關(guān)。前人研究表明，茶葉中Al含量會影響葉片中的可溶性糖和游離氨基酸含量[37]。Mn是多種酶的活化劑，有利于茶樹的光合作用，使茶葉增產(chǎn)。本研究中，Mn與感官審評得分呈顯著負相關(guān)，說明茶葉中Mn和Al一樣，無益于武夷水仙的品質(zhì)提升。

綜上所述，高等級武夷水仙兒茶素會低一些，苦澀味相對低，而總黃酮含量高，更具有保健作用，水浸出物含量高，滋味感更豐富。Mg有利于武夷水仙的滋味提升，而Ca、Mn和Al則相反。本研究結(jié)果可為武夷水仙茶客觀準確地進行品質(zhì)鑒定提供科學(xué)依據(jù)。