建甌地區(qū)13個不同茶樹品種制成烏龍茶品質(zhì)差異研究

鄭安儒 ，陳光武 ，徐 凱 ，張 成 ，周承哲 ，朱 晨 ，郭玉瓊 *

（1.福建農(nóng)林大學園藝學院，福建 福州 350002；2. 福建農(nóng)林大學茶產(chǎn)業(yè)研究院，福建 福州 350002）

烏龍茶是中國六大茶類之一，福建是烏龍茶的原產(chǎn)地，根據(jù)地區(qū)可以分為閩北烏龍和閩南烏龍［1］。建甌市是閩北烏龍茶的重要生產(chǎn)、銷售地區(qū)，產(chǎn)茶歷史悠久［2］，品種豐富，種植面積達12萬畝［3］，主要種植的茶樹品種有矮腳烏龍、水仙、肉桂、梅占、金牡丹、奇蘭等，其中矮腳烏龍和水仙種植數(shù)量最多，是建甌地區(qū)的主栽品種［4］。建甌地區(qū)所制烏龍茶香氣馥郁，滋味醇厚鮮爽，深受廣大消費者的喜愛。

滋味作為評價烏龍茶品質(zhì)的關(guān)鍵因子，受到茶葉中多種呈味物質(zhì)的影響。茶葉中各種生化成分是形成烏龍茶特征滋味的物質(zhì)基礎(chǔ)［5］。多酚類、氨基酸類、生物堿類及可溶性糖等是茶葉中主要的呈味物質(zhì)，其含量、組成及閾值的差異會對茶湯滋味造成不同影響［6］。茶多酚主要提供了茶葉中重要的澀味、苦味感官性質(zhì)［7］；游離氨基酸中的甘氨酸和丙氨酸能與茶氨酸發(fā)生協(xié)同作用，抑制苦澀味，增強鮮甜味，對茶湯滋味具有積極作用［8］。 咖啡堿是組成茶葉滋味物質(zhì)的成分之一，提供苦味［9］；可溶性糖是構(gòu)成茶湯甜醇滋味的主要成分［10］。茶黃素與茶湯苦澀度、強度、鮮爽度相關(guān)［11］；水浸出物對茶湯滋味的濃厚度有一定的貢獻［12］。各種呈味物質(zhì)的相互作用，使茶湯呈現(xiàn)苦、澀、鮮、甜的風味特征。目前，測定并分析茶葉中的差異性生化成分，已被廣泛應用于鐵觀音、武夷巖茶等烏龍茶的品質(zhì)差異研究，但關(guān)于建甌地區(qū)烏龍茶滋味成分的研究存在空缺。同時，建甌地區(qū)烏龍茶品質(zhì)相關(guān)的研究主要集中在感官審評以明確其風味品質(zhì)［13］，但此方法容易受到感覺器官、心理狀態(tài)及生理狀態(tài)等主觀性因素的影響［14］，缺乏客觀性。

品種是造成茶葉品質(zhì)差異的重要原因，適合的品種是加工優(yōu)質(zhì)烏龍茶的關(guān)鍵。本研究通過對建甌地區(qū)13個不同茶樹品種制成的烏龍茶進行感官審評結(jié)合生化成分測定，并對其進行聚類分析（Hierarchical cluster analysis, HCA）、偏最小二乘判別分析（Partial least squares discriminant analysis,PLS-DA），通過明確不同茶樹品種所制烏龍茶品質(zhì)差異的關(guān)鍵生化成分，以期為探究建甌地區(qū)烏龍茶滋味特征、適制品種選育、改善及優(yōu)化烏龍茶加工工藝，提升茶葉品質(zhì)提供重要的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選取建甌地區(qū)主栽烏龍茶品種作為試驗原料，其對應的縮寫如表1所示。試驗原料均選取4月開采期，大小均一的開面三四葉，采用閩北烏龍茶傳統(tǒng)加工工藝制作，試驗茶樣由建甌市成龍茶廠提供。

表1 樣品信息Table 1 Information of tea samples

主要試劑：福林酚、碳酸鈉、鹽酸、硫酸、碳酸氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、茚三酮、氯化鋁、草酸、正丁醇、乙酸乙酯均購自國藥集團化學試劑有限公司，植物可溶性糖含量測試盒購自蘇州科銘生物技術(shù)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

紫外分光光度計（美國Perkin Elmer公司）；臺式高速冷凍離心機（美國Beckman公司）；多功能酶標儀（奧地利Tecan公司）；KQ-600KDE 型高功率數(shù)控超聲波清洗機（昆山市超聲儀器有限公司）；電熱恒溫鼓風干燥箱（上海精宏實驗設(shè)備有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 茶葉感官審評

參照《GB/T23776-2018茶葉感官審評方法》的烏龍茶審評方法對茶樣進行感官審評。隨機取樣，根據(jù)形狀、嫩度、色澤、整碎度及凈度評價干茶外形；扦5 g茶樣置于110 mL倒鐘型評茶杯中，注入沸水，刮去液面泡沫，沖泡時間為2、3、5 min，以第二次沖泡為主要依據(jù)評定茶葉湯色、香氣及滋味的等級；白色搪瓷葉底盤內(nèi)以清水漂洗審評葉底。

1.3.2 生化成分檢測

茶葉含水量按照GB/T 8304-2013中120℃快速烘干法（快速法）的方法測定；水浸出物含量按照GB/T 8305-2013的方法測定；茶多酚含量按照GB/T 8313-2018的方法測定；游離氨基酸總量按照GB/T 8314-2013，采用茚三酮顯色法測定；黃酮采用三氯化鋁比色定量法測定［15］；可溶性糖采用植物可溶性糖含量測試盒測定；咖啡堿含量按照GB/T 8312-2013，采用紫外分光光度法測定；茶三素（茶黃素、茶紅素和茶褐素）含量采用系統(tǒng)分析法測定［16］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003進行數(shù)據(jù)均值和標準差計算；SPSS（v.19.0）對生化成分進行方差齊次性檢驗；TBtools（v.1.046）對生化成分進行熱圖繪制和層次聚類；SIMCA（v.14.0）對生化成分進行偏最小二乘判別分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 建甌地區(qū)不同品種烏龍茶感官品質(zhì)分析

感官審評結(jié)果表明（表2），建甌地區(qū)13個不同品種所制烏龍茶樣品之間具有顯著性差異。感官審評總得分最高的是AJ（89.8分），其次是JMD（89.0分），均顯著高于其他品種，尤其是香氣和滋味的單項評分。香氣方面，AJ呈甜香帶水蜜桃香，JMD呈花香，二者香氣均馥郁持久，顯著優(yōu)于其他品種；滋味方面，JMD主要以濃醇甘爽為主，AJ更加濃醇，滋味回甘；干茶外形方面，13份烏龍茶樣品之間不存在顯著差異，以緊結(jié)勻整、烏褐尚潤為主；湯色方面，QD與JMD得分90分，優(yōu)于其他品種；葉底方面，HGY與RZ肥厚軟亮，優(yōu)于其他品種，得分90分。

表2 建甌地區(qū)13個茶樹品種制成不同風味類型烏龍茶的感官審評結(jié)果Table 2 Sensory evaluation of different flavor types of Oolong teas in Jian'ou area

2.2 建甌地區(qū)不同品種烏龍茶生化成分分析

2.2.1 生化成分含量分析

13份建甌地區(qū)不同品種烏龍茶主要理化成分檢測結(jié)果如表3所示。水浸出物是反映茶湯滋味厚薄的重要指標，一定程度上，其含量高低與茶葉品質(zhì)呈正相關(guān)［17］。不同品種間水浸出物含量存在顯著性差異，含量范圍為30.18%～38.36%，其中，SX（38.36%）的水浸出物含量最高，其次為RZ（38.19%）和AJ（37.71%），三者間無顯著性差異（P＞0.05），但顯著高于其他品種，含量最低的品種是QS，僅為30.73%，顯著低于其他品種。茶多酚、咖啡堿、氨基酸等生化成分對烏龍茶品質(zhì)影響較大，其中茶多酚是決定烏龍茶滋味品質(zhì)的重要成分之一，也是茶湯苦澀味的主要貢獻物質(zhì)，與茶湯濃度、強度及鮮爽感極顯著相關(guān)［18］。茶多酚含量分析結(jié)果表明，不同品種間茶多酚含量存在顯著性差異，含量范圍為14.73%～22.75%，其中，SX茶多酚含量最高（22.75%），其次為JMD（22.20%）和AJ（19.43%），顯著高于其他品種。游離氨基酸是茶湯鮮爽味的主要呈味物質(zhì)，其含量的高低決定茶湯的鮮爽程度，與茶葉品質(zhì)呈正相關(guān)［19］。游離氨基酸含量分析結(jié)果表明，不同品種間游離氨基酸含量存在顯著性差異，含量范圍為1.28%～2.41%，其中，游離氨基酸含量最高的是CY（2.41%），其次為JMD（2.28%）和MZ（2.19%），三者之間存在顯著性差異（P＜0.05），且CY品種氨基酸含量極顯著高于其他品種。不同品種間咖啡堿含量范圍在3.77%～4.50%之間，咖啡堿含量最高的品種是JGY（4.50%），顯著高于其他品種，其次是QL（4.40%）、QS（3.91%），咖啡堿含量最低的是SX（3.77%），除了與MZ品種無顯著性差異外（P＞0.05），顯著低于其他品種（P＜0.05）。品種間可溶性糖含量存在顯著性差異，其中，RZ（8.64%）和JMD可溶性糖（8.48%）含量最高，二者間無顯著性差異（P＞0.05），RX可溶性糖含量最低（4%），與其他品種間存在顯著性差異（P＜0.05）。酚氨比是茶多酚總量與氨基酸總量的比值，其值可以反映茶湯醇和度，酚氨比越小，茶湯醇和感越明顯［20］。13份茶樣酚氨比在6.10～15.96之間，酚氨比最低的品種是CY（6.1），最高的為JMD（15.96），不同品種之間存在顯著性差異（P＜0.05）。黃酮屬于多酚類物質(zhì)，約占茶葉干重的3%～4%，是茶多酚的重要組成部分。黃酮含量范圍為0.71%～0.92%，MZ（0.918%）黃酮含量最高，除了與RZ（0.916%）無顯著差異外（P＞0.05），與其他品種均存在顯著性差異（P＜0.05），含量最低的是JMD（0.711%），與QL、QS、CY和JGY不存在顯著性差異（P＞0.05），但顯著低于其他品種。

表3 建甌地區(qū)不同風味類型烏龍茶成品茶的生化成分含量Table 3 The content of basic biochemical components of differernt flavor types of Oolong teas in Jian'ou area

（接表3）

不同品種間茶黃素、茶紅素和茶褐素含量如表4所示，茶黃素含量在0.08%～0.15%范圍之間，茶紅素含量在0.82%～2.22%范圍之間，茶褐素含量在0.41%～1.37%之間，不同品種之間茶三素含量還是存在較大的差異。茶黃素含量較高的為HGY（0.15%）、QD（0.13%）、SX（0.13%）及RX（0.13%）。相關(guān)文獻報道，茶黃素與茶紅素的比值，茶黃素加茶紅素之和與茶褐素的比值能更有效的體現(xiàn)出茶葉外形和湯色的特征［21］。如表4所示，AJ的TR/TF值最高，為25.72，SX的TR/TF最低，為6.25。AJ、RZ、QL、QS、RG、CY、MZ、JMD 的 TR/TF值高于其他成品茶；AJ的TFRB值最高，為5.63，JGY的TFRB最低，為0.73，其中AJ、RZ、QL、QS、RG的TFRB值高于其他烏龍茶。

表4 建甌地區(qū)不同風味類型烏龍茶成品茶的茶三素含量比值Table 4 The content ratio of thearubigins, theaflavins, and theabrownin of differernt flavor types Oolong teas in Jian'ou area

2.2.2 生化成分聚類分析

利用Tbtools軟件對建甌地區(qū)烏龍茶生化成分含量進行聚類熱圖分析，采用log2轉(zhuǎn)換方式對數(shù)據(jù)進行均一化處理，結(jié)果表明（圖1），建甌地區(qū)13個不同品種所制的烏龍茶樣除了MZ以外，分為兩大類，HGY、QD、RX、CY和JGY聚為一類（T1），AJ、RZ、QS、QL、RG、JMD及SX聚為另一類（T2）。T1類茶褐素、茶黃素、游離氨基酸含量顯著高于T2類，而水浸出物、茶多酚及茶紅素、可溶性糖含量顯著低于T2類，表明烏龍茶生化成分含量存在品種間差異，推測茶褐素、茶黃素、游離氨基酸、水浸出物、茶多酚、茶紅素、可溶性糖是區(qū)分建甌地區(qū)烏龍茶的特征成分。

圖1 建甌地區(qū)不同風味類型烏龍茶成品茶的生化成分熱圖及層次聚類圖Fig. 1 Heatmap and HCA on biochemicals in differernt flavor types of Oolong teas in Jian'ou area

T1聚類結(jié)果中，HGY、QD、RX聚為一小類（T1-1），CY和JGY聚為另一小類（T1-2），T1-1類中黃酮、茶黃素含量高于T1-2類，相反，氨基酸、可溶性糖含量低于T1-2，表明茶黃素、黃酮、氨基酸及可溶性糖含量差異可能是決定分類結(jié)果的重要影響因素。T2聚類結(jié)果中，AJ、RZ、QS、QL、RG聚為一小類（T2-1），JMD、SX聚為另一小類（T2-2），其中，T2-1類中咖啡堿和茶紅素含量顯著高于T2-2類，而茶褐素含量顯著低于T2-2類，氨基酸和茶黃素含量除了SX外，其他品種間無顯著差異，表明咖啡堿、茶紅素、茶褐素含量差異可能是決定分類結(jié)果的重要影響因素。

2.2.3 生化成分偏最小二乘法判別分析

基于生化成分構(gòu)建PLS-DA模型（圖2），模型擬合參數(shù)R2Y為0.565，Q2為0.362。排列檢驗200次的交叉驗證模型（圖3）的Q2回歸直線與Y軸的截距小于0，表明該 PLS-DA 判別模型不存在過度擬合現(xiàn)象，模型較為可靠（R2＝0.16，Q2＝-0.376）。除SX外其余品種分為3類，HGY、QD聚集于第四象限以及橫坐標軸上，JMD和MZ聚集在第一象限，AJ、RZ、QS、QL聚集在第二象限，RG、CY、JGY、RX則聚集在第三象限，說明特征生化成分可以區(qū)分13份烏龍茶的風味品質(zhì)。

圖3 建甌地區(qū)不同風味類型的烏龍茶生化成分PLS-DA交叉驗證結(jié)果Fig. 3 PLS-DA cross-validation result of biochemical components of differernt flavor types of Oolong tea in Jian'ou area

變量投影重要性（variable important for theprojection，VIP）可以量化PLS-DA的每個變量對分類的貢獻，通常認為VIP大于1.0表示在判別過程中具有重要作用，VIP值越大，該變量的模型貢獻率越大［22］。生化成分VIP值分析結(jié)果表明（表5），咖啡堿、茶黃素、茶多酚及水浸出物（VIP＞1）是區(qū)分建甌地區(qū)烏龍茶品質(zhì)風格的重要生化成分。

表5 建甌地區(qū)不同風味類型烏龍茶生化成分PLS-DA 變量重要性因子（VIP值）Table 5 The variable importance for projection of biochemical components of differernt flavor types of Oolong tea in Jian'ou area

咖啡堿含量較高的品種有JGY（4.5%）、QL（4.4%）、RG（4.36%）及AJ（4.32%），茶黃素含量較高的有HGY（0.15%），QD、SX和RX的茶黃素含量皆為0.13%，SX、JMD、AJ及RZ的茶多酚含量較高，分別為22.75%、22.20%、19.43%、19.18%，水浸出物含量較高的品種有SX（38.36%）、RZ（38.19%）、AJ（37.18%）及MZ（37.18%）。不同風味建甌地區(qū)烏龍茶PLS-DA得分（圖2）結(jié)果顯示，位于第一、二象限的品種（SX、JMD、MZ、RZ、AJ、QL、QS）茶多酚含量和水浸出物高于聚集在二、三象限中的品種（HGY、QD、RX、JGY、CY、RG），而咖啡堿和茶黃素含量較低。

圖2 建甌地區(qū)不同風味類型烏龍茶生化成PLS-DA得分散點圖Fig. 2 PLS-DA scores scatter plot of biochemical component of differernt flavor types of Oolong tea in Jian'ou area

結(jié)合感官品質(zhì)分析、基礎(chǔ)生化成分分析、構(gòu)建基于生化成分的PLS-DA模型及揮發(fā)性成分的層次聚類熱圖的制作，確定造成13種建甌地區(qū)烏龍茶品種風味區(qū)別的關(guān)鍵成分，主要是咖啡堿、茶黃素、茶多酚、水浸出物。

3 結(jié)論與討論

基礎(chǔ)生化成分含量結(jié)果顯示，水浸出物含量最高的為SX（38.36%），第二為RZ（38.19%），第三為AJ（37.71%），感官審評結(jié)果顯示，AJ得分最高89.8、JMD得分89、MZ得分86.4、RZ得分86.3、SX得分83。前人研究表明，水浸出物含量越高，茶葉滋味就越甘醇［23］，推測水浸出物含量高低與建甌地區(qū)烏龍茶品質(zhì)呈正相關(guān)?？Х葔A是茶湯苦味的主要貢獻物質(zhì)，對茶葉品質(zhì)的形成具有重要作用［24］。生化成分分析結(jié)果表明，JGY（4.5%）、QL（4.4%）、RG（4.36%）、AJ（4.32%） 咖 啡堿含量較高，感官審評滋味評價主要為醇和。茶多酚是茶葉中酚類物質(zhì)及其衍生物的總稱，主要由兒茶素，黃酮類化合物，花青素，酚酸組成［25］。茶多酚作為茶葉中主要成分之一，也是組成茶葉色香味的主要物質(zhì)［26］。生化成分分析和聚類分析結(jié)果顯示，高茶多酚的SX（22.75%）、JMD（22.20%）、AJ（19.43%）、RZ（19.18%）聚為一類。感官品質(zhì)分析中，滋味評價主要為濃醇。茶三素與茶葉品質(zhì)的形成有關(guān)，適當含量的茶紅素與茶褐素有助茶湯濃度形成，但過高則對品質(zhì)不利［27］。其中茶黃素是茶湯鮮爽滋味、茶湯“橙黃明亮”、干茶 “砂綠油潤”及“綠葉紅鑲邊”葉底的重要生化成分［28］。搖青作用力適度破壞葉緣細胞組織，迫使多酚類物質(zhì)發(fā)生酶促氧化等一系列化學反應，在多酚氧化酶的催化作用下，生成茶黃素。焙火工藝同樣在一定程度上能提高茶黃素含量［29］，推測建甌地區(qū)烏龍茶的茶黃素含量差別主要來自焙火工藝。茶黃素含量較高的有HGY（0.15%），QD、SX、RX均為（0.13%）。感官品質(zhì)分析中，茶黃素含量高的建甌地區(qū)烏龍茶滋味評價主要為鮮醇［28］。其中，AJ的感官審評得分最高，水浸出物、咖啡堿、茶多酚含量均較高，推測其為建甌地區(qū)烏龍茶中風味品質(zhì)優(yōu)良的品種。

本研究通過對13份建甌地區(qū)烏龍茶感官審評和生化成分檢測分析，確定4種造成建甌地區(qū)烏龍茶品質(zhì)差異的特征生化成分，分別為水浸出物、咖啡堿、茶黃素、茶多酚。其中水浸出物、咖啡堿含量在13份建甌地區(qū)烏龍茶品種存在顯著性差異，茶黃素、茶多酚是聚類分析中將品種分為兩大類的重要成分。