基于廣泛靶向代謝組學(xué)的不同產(chǎn)地紅茶代謝產(chǎn)物比較分析

林潔鑫，王鵬杰，金 珊，葉乃興，黃建鋒，顏廷宇，鄭德勇 ，楊江帆,

（1.福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院，茶學(xué)福建省高校重點實驗室，福建福州 350002；2.福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院，福建福州 350002）

紅茶屬于全發(fā)酵茶，福建是紅茶的發(fā)源地，其主產(chǎn)區(qū)分布于閩中和閩東一帶，其中福安市、蕉城區(qū)、柘榮縣、壽寧縣、尤溪縣、大田縣、政和縣、松溪縣等地區(qū)的紅茶產(chǎn)量較高[1]，“福云6號”作為福建大面積栽培的品種，有較好的紅茶適制性，是福安市主推茶樹品種之一，也是尤溪縣主栽茶樹品種之一，占茶園面積的60%以上。由于紅茶具有降血糖[2]、抗氧化[3]、抗病毒[4]、抗癌[5]、抗炎[6]等保健功效，深受消費者的喜愛。然而，不同產(chǎn)區(qū)紅茶品質(zhì)各不相同，導(dǎo)致價格差異大，市場出現(xiàn)冒用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)地的現(xiàn)象，損害了消費者利益，也影響福建茶葉區(qū)域品牌的建設(shè)，因此探究一種科學(xué)的茶葉產(chǎn)地與品質(zhì)鑒別技術(shù)十分必要。

目前國內(nèi)外已有大量針對茶葉的產(chǎn)地與品質(zhì)鑒別的研究，主要采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（GC-MS）[7]、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（LC-MS）[8]、穩(wěn)定性同位素[9]、近紅外光譜[10]、礦物質(zhì)元素[11]、核磁共振[12]等檢測技術(shù)。彭云等[13]采用頂空固相微萃?。℉S-SPME）結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）對云南、湖北、福建三個不同產(chǎn)地紅茶的香氣物質(zhì)進(jìn)行了鑒定和分析，發(fā)現(xiàn)滇紅工夫中有26種特有成分，宜紅工夫中有4種，而閩紅工夫中則有6種，明確了不同產(chǎn)地紅茶香氣品質(zhì)形成的化學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ)，可以實現(xiàn)不同產(chǎn)地紅茶的鑒別。趙恬歡[14]利用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-OES）和質(zhì)譜法（ICP-MS），對中國、印度等5個國家紅茶的25種礦質(zhì)元素含量進(jìn)行測定，利用主成分分析可以有效的區(qū)分不同產(chǎn)地的紅茶。滋味是判斷茶葉品質(zhì)的重要指標(biāo)，也是消費者選擇茶葉產(chǎn)品的重要依據(jù)。宋楚君等[15]采用LCMS方法對我國10個典型產(chǎn)區(qū)代表性紅茶樣品中的主要滋味物質(zhì)進(jìn)行分析比較，結(jié)果表明華南、西南茶區(qū)紅茶呈醇厚型的滋味風(fēng)格，兒茶素類及其氧化產(chǎn)物生物堿和有機酸類物質(zhì)為其主要滋味貢獻(xiàn)物質(zhì)，江北、江南茶區(qū)紅茶呈清鮮型的滋味風(fēng)格，游離氨基酸為其主要滋味貢獻(xiàn)物質(zhì)，由此可以對不同產(chǎn)區(qū)紅茶進(jìn)行判別?？梢?，目前對于茶葉產(chǎn)地判別的主要分析手段都還無法獲得代謝物的全部信息，而代謝組學(xué)作為一門新興技術(shù)，通過高通量檢測和多元數(shù)據(jù)處理將信息系統(tǒng)性整合，能夠?qū)π》肿哟x產(chǎn)物進(jìn)行定性定量分析，與其他分析方法相比，該技術(shù)較易發(fā)現(xiàn)不同樣品的代謝物差異，從而能更全面、準(zhǔn)確地區(qū)分樣品的產(chǎn)地[16]。王春波等[17]采用代謝組學(xué)技術(shù)分析了貴州3個不同產(chǎn)區(qū)都勻毛尖的代謝差異，在正、負(fù)離子模式下分別鑒定出237種和164種代謝物，利用多元統(tǒng)計方法篩選出6種差異顯著的產(chǎn)地標(biāo)志物，成功區(qū)分不同產(chǎn)區(qū)的都勻毛尖。然而，目前關(guān)于不同產(chǎn)地紅茶的代謝組學(xué)研究仍較為欠缺。

本研究基于廣泛靶向代謝組學(xué)分析福安市和尤溪縣兩地由福云6號單一品種所制紅茶樣品的代謝產(chǎn)物，通過多元統(tǒng)計與KEGG通路分析篩選差異代謝物進(jìn)而區(qū)分不同產(chǎn)地的紅茶，分析可能造成紅茶滋味品質(zhì)差異的原因，以期為福建紅茶產(chǎn)地鑒別及溯源提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

尤溪紅茶 共20份，由尤溪縣光興茶業(yè)有限公司和尤溪縣云富茶葉有限公司提供（產(chǎn)自坂面鎮(zhèn)和臺溪鄉(xiāng)）；福安紅茶 共20份，由福安市農(nóng)墾集團有限公司和福建新坦洋茶業(yè)股份有限公司提供（產(chǎn)自城陽鎮(zhèn)、潭頭鎮(zhèn)、上白石鎮(zhèn)、甘棠鎮(zhèn)、社口鎮(zhèn)和松羅鄉(xiāng)）；全部茶樣均是福云6號單一品種制成的成品紅茶（2020年春茶，等級相似）。

超高效液相色譜儀 日本島津公司；三重四級桿質(zhì)譜儀（Applied Biosystems 4500 QTRAP） 美國賽默飛世爾科技公司；SB-C18色譜柱（2.1 mm×100 mm，1.8 μm） 美國安捷倫公司；MM 400研磨儀 Retsch

1.2 實驗方法

1.2.1 審評取樣 參照GB/T 23776-2018茶葉感官審評方法中的紅茶感官審評方法，由6名高級評茶員（3名男性和3名女性）對40份茶樣的滋味進(jìn)行評價與評分，最后從兩個產(chǎn)地各篩選出1份總體得分高且具有代表性的茶樣進(jìn)行后續(xù)的代謝組學(xué)分析。

1.2.2 樣品制備方法 將樣品放入5 mL離心管，置于凍干機（Scientz-100 F）中真空冷凍干燥，再用研磨儀研磨（30 Hz，1.5 min）至粉末狀，稱取100 mg的粉末，加入70%甲醇水溶液1.2 mL，每30 min渦旋提取30 s、重復(fù)6次后置于4 ℃冰箱過夜；12000 r/min離心10 min，吸取上清液，0.22 μm濾膜過濾樣品并保存于進(jìn)樣瓶中，兩個產(chǎn)地的紅茶樣品，分別重復(fù)取樣3次、制備后進(jìn)行UPLC-MS/MS分析。

1.2.3 質(zhì)控樣品 質(zhì)控樣本（quality control samples，QC）由2組不同產(chǎn)地紅茶提取物等量混合制備而成，與分析樣本采用相同的方法處理和檢測，重復(fù)3次。在儀器檢測的過程中，每10個檢測分析樣本中插入1個QC樣本，以監(jiān)測整個分析過程的重復(fù)性。

1.2.4 分析條件

1.2.4.1 液相色譜條件 色譜柱：Agilent SB-C18（1.8 μm，2.1 mm×100 mm）；流動相：A相為超純水（加入0.1%的甲酸），B相為乙腈（加入0.1%的甲酸）；洗脫梯度：0.00 min B相比例為5%，9.00 min內(nèi)B相比例線性增加到95%，并維持在95% 1.00 min，10.00~11.10 min，B相比例降為5%，并以5%平衡至14 min；柱溫40 ℃；進(jìn)樣量4 μL；流速0.35 mL/min。

1.2.4.2 質(zhì)譜條件 電噴霧離子源（electrospray ionization，ESI）進(jìn)行海量數(shù)據(jù)采集，操作參數(shù)如下：渦輪噴霧溫度為550 ℃；離子噴霧電壓（IS）5500 V（正離子模式）/?4500 V（負(fù)離子模式）；離子源氣體I（GSI），氣體II（GSII）和簾氣（CUR）分別設(shè)置為50、60和25 psi，碰撞誘導(dǎo)電離參數(shù)設(shè)置為高。在三重四級桿（triple quadrupole，QQQ）和線性離子阱（LIT）模式下分別用10和100 μmol/L聚丙二醇溶液進(jìn)行儀器調(diào)諧和質(zhì)量校準(zhǔn)。在QQQ中，每個離子對根據(jù)優(yōu)化的去簇電壓（declustering potential，DP）和碰撞能（collision energy，CE）進(jìn)行掃描檢測[18]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

通過比較離子碎片模式、保留時間和m/z值，并通過邁維（武漢）生物技術(shù)有限公司自建數(shù)據(jù)庫和公共數(shù)據(jù)庫對代謝物進(jìn)行鑒定。利用三重四級桿質(zhì)譜的多反應(yīng)監(jiān)測模式（multiple reaction monitoring，MRM）對代謝物進(jìn)行定量，獲得不同樣本的代謝物質(zhì)譜并對其進(jìn)行峰面積積分，最后不同樣本的相同代謝物中的質(zhì)譜出峰進(jìn)行積分校正。采用R軟件（https://www.r-project.org/）對鑒定的代謝產(chǎn)物進(jìn)行主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘法判別分析（OPLS-DA）。根據(jù)OPLS-DA模型獲得的變量重要性投影（variable importance in project，VIP）評分，將VIP≥1，fold change≥2或fold change≤0.5的代謝物定義為差異代謝物（significant changed metabolites，SCMs），同時將得到的相應(yīng)差異代謝物通過代謝通路數(shù)據(jù)庫KEGG Pathways（KEGG，www.genome.jp/kegg）進(jìn)行解析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同產(chǎn)地紅茶感官品質(zhì)分析

由感官審評結(jié)果可見（表1），福安紅茶（FF）的滋味以醇和為主，尤溪紅茶（YF）以甘醇為主；福安紅茶（FF）的香氣以薯香、焦糖香為主，尤溪紅茶（YF）以甜香為主。

表1 不同產(chǎn)地紅茶感官審評結(jié)果Table 1 Sensory evaluation results of black tea from different origins

2.2 不同產(chǎn)地紅茶代謝組學(xué)分析

通過UPLC-MS/MS技術(shù)檢測，圖1是質(zhì)控樣本分別在正、負(fù)離子檢測模式下得到的質(zhì)譜總離子流色譜圖（TIC）進(jìn)行譜圖疊加比較的結(jié)果，可見其譜圖的重疊性很高，說明檢測方法的信號穩(wěn)定性好，得出的數(shù)據(jù)結(jié)果可靠。

圖1 質(zhì)控樣本的TIC重疊圖譜Fig.1 TIC overlap map of QC samples

結(jié)果在兩地紅茶中共鑒定出12類937種代謝物，如圖2所示，其中包括黃酮類181種（黃酮醇58種、黃酮55種、黃烷醇類21種、黃酮碳糖苷19種等）、酚酸類175種（草酸、綠原酸、松柏醇、松柏醛、紫丁香苷、芥子酰蘋果酸、5-O-咖啡酰莽草酸等）、脂質(zhì)149種（游離脂肪酸66種、甘油酯18種等）、有機酸94種（富馬酸、馬來酸、奎寧酸、3,5-二羥基-3-甲基戊酸等）、氨基酸及其衍生物69種（L-谷氨酸、L-谷氨酰胺、L-天冬酰胺、L-天冬氨酸、L-精氨酸、L-賴氨酸、L-色氨酸等）、核苷酸及其衍生物57種（煙酸腺嘌呤二核苷酸、L-墨喋呤、胞嘧啶等）、生物堿49種（生物堿27種、酚胺12種等）、糖及糖醇類48種（木糖醇、麥芽糖、松二糖、蔗糖等）、鞣類38種（茶黃素、原花青素B1等）、其他類29種（維生素13種等）、木脂素和香豆素25種（7-羥基香豆素、松脂醇等）、萜類23種（熊果醛、夏羅草酮等）。

圖2 福安紅茶和尤溪紅茶中的代謝產(chǎn)物Fig.2 Metabolites in Fu 'an black tea and Youxi black tea

2.3 不同產(chǎn)地紅茶代謝組學(xué)差異分析

通過對樣品（包括質(zhì)控樣品）進(jìn)行PCA分析和OPLS-DA分析。如圖3A所示，第一主成分（PC1）的貢獻(xiàn)率為56.92%，第二主成分（PC2）的貢獻(xiàn)率為24.28%，兩組樣本表現(xiàn)出顯著的分離趨勢；如表2所示，主成分的累計貢獻(xiàn)率達(dá)94.03%，因此在PCA結(jié)果上能夠從總體上反映福安紅茶和尤溪紅茶之間的代謝物差異；如圖3B所示，OPLS-DA模型得到兩個主成分，PC1的貢獻(xiàn)率為74.8%，PC2的貢獻(xiàn)率是8.22%，兩組樣品的區(qū)分效果非常顯著；如表3所示，OPLS-DA模型的評價參數(shù)中的指標(biāo)均大于0.5且Q2>0.9，說明OPLS-DA模型構(gòu)建良好，預(yù)測性可靠且有意義，可根據(jù)VIP值分析篩選差異代謝物。

表2 PCA分析可解釋變異結(jié)果（%）Table 2 Variation results based on PCA (%)

表3 OPLS-DA模型的評價參數(shù)Table 3 The parameters of OPLS-DAs

圖3 不同產(chǎn)地紅茶樣品的多元統(tǒng)計分析結(jié)果Fig.3 Multivariate statistical analysis results of black tea samples from different origins

2.4 尤溪紅茶與福安紅茶差異代謝物分析

2.4.1 不同產(chǎn)地紅茶差異代謝物鑒定與分析 基于OPLS-DA結(jié)果，篩選VIP≥1的差異代謝物。如圖4所示，福安紅茶和尤溪紅茶的代謝產(chǎn)物中鑒定出共12類410種具有顯著差異的代謝物，占所有代謝物的43.8%，說明不同產(chǎn)區(qū)的紅茶代謝物質(zhì)差異顯著。在410種差異代謝成分中，尤溪紅茶有291種成分呈上調(diào)表達(dá)，即相對含量顯著高于福安紅茶，119種成分呈下調(diào)表達(dá)，即相對含量顯著低于福安紅茶，上調(diào)代謝物的數(shù)量遠(yuǎn)大于下調(diào)代謝物的數(shù)量。其中差異代謝物較多的是脂質(zhì)、酚酸類、黃酮、氨基酸及其衍生物、有機酸5種類別，分別占比為17.5%、17.3%、17.0%、10.7%、7.3%。在所有差異代謝物中，總體上有30種黃酮、27種酚酸類、14種糖類、12種有機酸、9種生物堿物質(zhì)在福安紅茶中的相對含量更高，68種脂質(zhì)、44種酚酸類、40種黃酮、38種氨基酸及其衍生物、24種核苷酸及其衍生物、18種有機酸、16種生物堿物質(zhì)在尤溪紅茶中的相對含量更高。兩地紅茶代謝物種類和含量上的差異，形成了各不相同的滋味特征。黃酮類物質(zhì)是黃酮苷類和黃酮醇類的總稱，總體上呈柔和澀味，可增強咖啡堿苦味[19]。福安紅茶中有30種黃酮類物質(zhì)的相對含量較高，尤溪紅茶中有40種黃酮類物質(zhì)的相對含量較高，在多種物質(zhì)共同作用下，兩地紅茶滋味有一定的醇厚度。

圖4 FF vs YF差異代謝物熱圖Fig.4 Heat map of differential metabolites in FF vs YF

2.4.2 不同產(chǎn)地紅茶主要差異代謝成分分析 為了更清晰地觀察福安紅茶和尤溪紅茶主要差異代謝物的折疊變化，利用TBtools生成了氨基酸及其衍生物、酚酸類以及兒茶素類化合物的熱圖，如圖5所示。多酚類及其氧化產(chǎn)物、氨基酸、生物堿和有機酸等是影響紅茶滋味的主要風(fēng)味物質(zhì)[15]。如圖5A所示，在尤溪紅茶中大部分氨基酸物質(zhì)的含量都顯著高于福安紅茶，尤其是丙氨酸、蘇氨酸、絲氨酸和脯氨酸等甜味氨基酸[20]，其中L-蘇氨酸上調(diào)6.3倍，與感官審評結(jié)果相一致，說明氨基酸物質(zhì)可以作為區(qū)分不同產(chǎn)地紅茶的關(guān)鍵差異代謝物。

兒茶素類化合物是茶多酚的主要成分，其含量的多少直接影響茶葉品質(zhì)[21]。兒茶素中的酯類兒茶素有較強的苦澀味和收斂性，而非酯型兒茶素的澀味和收斂性都較弱，回味爽口[22]。如圖5B所示，兩地紅茶中的兒茶素（C）、沒食子兒茶素（GC）、表沒食子兒茶素（EGC）、表兒茶素沒食子酸酯（ECG）、兒茶素沒食子酸酯（CG）、沒食子兒茶素沒食子酸酯（GCG）、表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）均無顯著差異，而非酯型兒茶素表兒茶素（EC）在尤溪紅茶中顯著上調(diào)，可能是其具有順滑細(xì)膩口感的原因。

具有酸味的草酸和谷氨酰胺可同時影響紅茶滋味的“醇味”和“厚味”，推測酸類化合物對“厚”的影響極大[23]。如圖5C所示，福安紅茶中草酸的含量顯著上調(diào)，而尤溪紅茶中的谷氨酰胺顯著上調(diào)，可能是使得不同產(chǎn)地紅茶滋味中的“醇、厚”的感官體驗相似的原因，因此草酸和谷氨酰胺在一定程度上也可以作為區(qū)分兩地紅茶的差異代謝物。

圖5 不同產(chǎn)地紅茶3種主要差異代謝物熱圖Fig.5 Heat map of three main differential metabolites of black tea from different origins

計算樣品中代謝成分定量信息的差異倍數(shù)變化、并進(jìn)行l(wèi)og2處理，變化排名在前的20個差異表達(dá)代謝成分如圖6所示。與福安紅茶相比，尤溪紅茶有7種氨基酸及其衍生物（氧化谷胱甘肽、L-蘇式-3-甲基天冬氨酸、L-精氨酸、L-甘氨酰-L-異亮氨酸、N-甘氨酰-L-亮氨酸、L-甘氨酰-L-苯丙氨酸、S-（5-腺苷）-L-高半胱氨酸、），2種酚酸類（4,6-（S）-六羥基聯(lián)苯-D-葡萄糖、去甲松柏苷），1種核苷酸及其衍生物（煙酸腺嘌呤二核苷酸）的相對含量顯著高于福安紅茶；5種糖類（D-海藻糖、異麥芽酮糖、松二糖、肌醇半乳糖苷、蔗糖），兩種黃酮（異牡荊素-2''-O-鼠李糖苷、3-氧-（3,4-二羥基-5-甲氧基苯甲?；?,3',4',5,5',7-六羥基黃烷），一種生物堿（1-甲氧基吲哚-3-甲醛），一種酚酸類（1,3,5-苯三酚），一種有機酸（3,5-二羥基-3-甲基戊酸）的相對含量顯著低于福安紅茶。結(jié)果表明，尤溪紅茶中相對含量較高的主要差異代謝物是氨基酸及其衍生物，而福安紅茶中的則是糖類物質(zhì)。其中尤溪紅茶中L-精氨酸的含量上調(diào)21倍，會產(chǎn)生苦味和甜味[24]；而福安紅茶中蔗糖的含量則上調(diào)45.2倍，但在感官審評結(jié)果中并沒有突顯甜味差異，主要是由于茶葉中糖類含量較低、對甜味強度的影響很小，這與Scharbert等[25]的研究結(jié)論是一致的。

圖6 FF和YF樣品中含量差異最大的20種代謝物Fig.6 Twenty metabolites with the greatest difference in content between the samples

2.4.3 不同產(chǎn)地紅茶差異代謝物通路分析 通過KEGG數(shù)據(jù)庫對差異代謝物進(jìn)行通路富集分析，共有84條通路，在鑒定出來的410種差異顯著的代謝物中被KEGG注釋到的個數(shù)為164個，其中有114個差異代謝物顯著上調(diào)，50個差異代謝物顯著下調(diào)，主要分布在20條代謝途徑中（圖7），其中富集程度最高的（pvalue值越接近0，表示富集越顯著）前5條通路分別為：①ABC轉(zhuǎn)運蛋白通路（ABC transporters），主要包括核苷酸及其衍生物、氨基酸及其衍生物、糖類等28種代謝成分；②氨酰tRNA生物合成通路（Aminoacyl-tRNA biosynthesis），主要包括核苷酸及其衍生物、氨基酸及其衍生物等14種代謝成分；③精氨酸生物合成通路（Arginine biosynthesis），主要包括氨基酸及其衍生物、有機酸等7種代謝成分；④代謝途徑（Metabolic pathways），主要包括核苷酸及其衍生物、氨基酸及其衍生物、糖類、有機酸、生物堿、酚酸類、黃酮、維生素等127種代謝成分；⑤煙酸酯和煙酰胺代謝（Nicotinate and nicotinamide metabolism），主要包括核苷酸及其衍生物、有機酸、維生素等10種代謝成分。

圖7 不同產(chǎn)地紅茶差異代謝物KEGG富集圖Fig.7 KEGG enrichment map of the different metabolites of black tea from different origins

氨基酸類物質(zhì)參與ABC轉(zhuǎn)運蛋白、氨酰tRNA生物合成、精氨酸生物合成、煙酸酯和煙酰胺代謝、氨基酸生物合成、苯丙氨酸代謝等多條通路，被KEGG注釋到的有29種，其中有25種顯著上調(diào)，4種顯著下調(diào)，是兩地紅茶的代謝物中重要的部分，對其風(fēng)味和品質(zhì)有著密切關(guān)系。如圖8所示，尤溪紅茶中γ-氨基丁酸上調(diào)了7倍，是茶葉中一種重要的生物活性成分，有各種健康益處[26]，此結(jié)果可能有助于尤溪開發(fā)和生產(chǎn)富含γ-氨基丁酸的茶葉。從圖8還能看出，L-谷氨酸、L-谷氨酰胺、L-天冬酰胺、L-天冬氨酸、L-精氨酸、L-賴氨酸、L-色氨酸以及L-組氨酸等都在尤溪紅茶中顯著上調(diào)。其中L-谷氨酸和L-谷氨酰胺呈鮮味[20]；L-天冬氨酸有酸味、略帶鮮味，而L-天冬酰胺帶有苦味，但這兩種氨基酸在適宜條件下可結(jié)合形成阿斯巴甜物質(zhì)，其甜度是蔗糖的200倍[27]；L-精氨酸、L-賴氨酸L-色氨酸和L-組氨酸都是苦味氨基酸，前兩者均可產(chǎn)生苦味和甜味，后兩者則可以作為神經(jīng)遞質(zhì)前體[24，28]，并且這些上調(diào)的氨基酸物質(zhì)都參與了7條以上的代謝通路，其中L-天冬氨酸和L-谷氨酸參與了19條代謝通路，分別上調(diào)6.7倍和10.9倍，因此，以上這些氨基酸物質(zhì)的相互作用可能是形成尤溪紅茶優(yōu)良的品質(zhì)和滋味特征的原因。Ji等[29]發(fā)現(xiàn)光照強度較高的茶葉中氨基酸含量較低，尤其是亮氨酸、異亮氨酸、谷氨酰胺、丙氨酸、蘇氨酸、天冬酰胺和天冬氨酸，由此可以推測形成兩地紅茶不同滋味特征的原因，可能是尤溪和福安兩地因其地理位置的差異，產(chǎn)生不同的光照強度導(dǎo)致的。綜上所述，相對于福安紅茶，尤溪紅茶是一種富含各種氨基酸物質(zhì)的茶葉，涉及氨基酸代謝相關(guān)的通路對不同產(chǎn)地紅茶的滋味品質(zhì)有著重要影響。

圖8 尤溪紅茶和福安紅茶中主要氨基酸化合物相對豐度圖Fig.8 Relative intensity map of major amino acid compounds in Youxi black tea and Fu'an black tea

Wu等[24]研究發(fā)現(xiàn)，黃酮和黃酮醇的生物合成以及苯丙氨酸代謝這兩個代謝通路與茶葉的風(fēng)味和生物活性顯著相關(guān)。Dai等[30]也認(rèn)為幾種黃酮類化合物在茶葉味覺品質(zhì)的季節(jié)變化中起主要作用，其中苯丙烷生物合成通路、黃酮和黃酮醇生物合成通路以及黃酮類生物合成通路是合成黃酮-3-醇、黃酮醇、黃酮醇苷、酚酸和原花青素等特征酚類化合物最關(guān)鍵的途徑。如圖9所示，發(fā)現(xiàn)在黃酮和黃酮醇的生物合成通路中，尤溪紅茶有較高水平的黃酮醇（槲皮素-3-O-桑布雙糖苷、紫云英苷）和黃酮類化合物（芹菜素-7-O-新橙皮糖苷、木犀草素-7-O-葡萄糖苷），其中紫云英苷在尤溪紅茶中上調(diào)了2.4倍，岳翠男等[23]也發(fā)現(xiàn)紫云英苷在紅茶滋味中的回甘作用影響較大，可見，紫云英苷在尤溪紅茶的滋味特征中可能也有重要貢獻(xiàn)。另一方面，福安紅茶也有較高水平的黃酮醇（槲皮素-3-O-磺酸）和黃酮類化合物（丁香亭、牡荊素-2''-O-鼠李糖苷）。

圖9 不同產(chǎn)地紅茶黃酮和黃酮醇生物合成通路中差異代謝物相對豐度圖Fig.9 Relative intensity map of different metabolites in Flavone and flavonol biosynthesis pathways of black tea from different origins

如圖10所示，在苯丙烷生物合成通路中，尤溪紅茶有4種酚酸物質(zhì)顯著上調(diào)，其中綠原酸的含量較高，上調(diào)了2.1倍，它在茶湯中呈苦澀味，并隨著濃度的增加而增強[31]，福安紅茶有3種酚酸物質(zhì)顯著上調(diào)。

圖10 不同產(chǎn)地紅茶苯丙烷生物合成通路中差異代謝物相對豐度圖Fig.10 Relative intensity map of different metabolites in Phenylpropanoid biosynthesis pathways of black tea from different origins

如圖11所示，在苯丙氨酸代謝通路中，福安紅茶的生物堿物質(zhì)苯乙胺和有機酸物質(zhì)富馬酸都顯著上調(diào)，分別升高了2.6倍和6.1倍，其中富馬酸不僅參與了苯丙氨酸代謝通路，還參與其他共12條代謝通路，說明其在茶葉滋味品質(zhì)中起到一定的作用，另外苯乙胺也作為一種神經(jīng)遞質(zhì)，可以提高細(xì)胞外液中多巴胺的水平，使人感到身心愉悅[30]，在一定程度上也可以作為評價茶葉品質(zhì)的指標(biāo)。

圖11 不同產(chǎn)地紅茶苯丙氨酸代謝通路中差異代謝物相對豐度圖Fig.11 Relative intensity map of different metabolites in phenylalanine metabolism pathways of black tea from different origins

3 結(jié)論

利用超高效色譜和串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)對福安紅茶和尤溪紅茶兩個不同產(chǎn)地紅茶進(jìn)行廣泛靶向代謝組學(xué)測定，在兩地紅茶的代謝產(chǎn)物中鑒定出共12類410種顯著差異的代謝物，占所有代謝物的43.8%，說明不同產(chǎn)區(qū)的紅茶代謝物質(zhì)差異顯著。通過對410種差異代謝成分的差異倍數(shù)進(jìn)行l(wèi)og2處理，發(fā)現(xiàn)尤溪紅茶中相對含量較高的主要差異代謝物是氨基酸及其衍生物，福安紅茶相對含量較高的主要差異代謝物是糖類物質(zhì)。此外，通過VIP值和FC值，進(jìn)一步篩選到紫云英苷、表兒茶素（EC）、L-谷氨酰胺、L-天冬氨酸、L-賴氨酸、L-色氨酸、L-谷氨酸、綠原酸、苯乙胺和牡荊素-2''-O-鼠李糖苷等差異代謝產(chǎn)物對于兩地紅茶的不同滋味品質(zhì)形成可能具有重要貢獻(xiàn)。KEGG代謝通路分析發(fā)現(xiàn)，福安和尤溪產(chǎn)地紅茶的氨基酸和黃酮類物質(zhì)代謝水平具有顯著差異，涉及氨基酸代謝和黃酮類代謝相關(guān)的通路對不同產(chǎn)地紅茶的滋味品質(zhì)有著重要影響。

綜上，本研究結(jié)果可以作為判別福安紅茶和尤溪紅茶的依據(jù)，進(jìn)一步闡明兩地紅茶品質(zhì)的差異。由于不同產(chǎn)地紅茶的滋味品質(zhì)是受各種因素綜合影響的，今后還需擴大紅茶樣本，并增加不同產(chǎn)地、不同季節(jié)、不同工藝等的比較分析，為福安和尤溪今后的紅茶產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)提供參考。