遵義地區(qū)不同品種茶樹茶葉呈味物質(zhì)和礦質(zhì)元素的含量特征

張紀(jì)偉,吳金春,周紹鈞,羅玉航,蘇 杭,李 潔,盧 葉,向麗萍*

(1.遵義市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)院,貴州 遵義563000;2.國(guó)家茶及茶制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心,貴州 遵義563000)

0 引言

【研究意義】茶樹的礦質(zhì)元素含量與茶葉品質(zhì)有重要聯(lián)系,對(duì)茶樹的新生代謝和人體健康會(huì)產(chǎn)生很大的影響。茶樹在生長(zhǎng)過程中吸收土壤中的微量礦質(zhì)元素維持自身的生理生化功能,因而茶葉含有多種對(duì)人體有益的內(nèi)含物質(zhì),如茶多酚、氨基酸、咖啡堿等,具有降血壓、降血糖,預(yù)防心血管疾病的生理功能,以及多種中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)需求的礦質(zhì)元素,其中鉀、鈉、鈣、鎂、鐵等對(duì)人體健康具有重要作用[1-2]。因此,研究茶葉品質(zhì)對(duì)于人體健康有重要意義。【前人研究進(jìn)展】近年來,貴州茶產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,培育和引種了大量國(guó)家級(jí)茶樹良種,其中有福鼎大白、龍井43、金觀音、金牡丹、白葉一號(hào)、鳥王種、湄潭苔茶及黔湄系列等多個(gè)抗逆性強(qiáng)、嫩梢肥壯、持嫩性和抗病性較強(qiáng)優(yōu)良品種[3-10]。現(xiàn)階段貴州茶產(chǎn)業(yè)相關(guān)研究以種質(zhì)資源、加工技術(shù)及化學(xué)成分組成等為主,不同的茶樹品種因葉片大小、遺傳基因、光合特性及吸收能力等差異,制成品茶葉在內(nèi)含物質(zhì)含量上不同[11-12]。茶葉經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的加工處理后,水分大量流失,部分礦質(zhì)元素也隨之流失[13]。茶樹內(nèi)礦質(zhì)元素含量受遺傳差異的影響,不同品種對(duì)礦質(zhì)元素的需求存在差異,可通過分析礦質(zhì)元素判別產(chǎn)地及判斷營(yíng)養(yǎng)礦質(zhì)元素含量[1,14]。品種是影響茶葉品質(zhì)重要因素,茶葉滋味中的呈味物質(zhì)主要是溶于熱水的水浸出物,大量研究表明,茶湯滋味主要是由茶多酚(澀味)、咖啡堿(苦味)和氨基酸(鮮味)產(chǎn)生,茶多酚中對(duì)茶湯苦澀味影響最大的是4種表型兒茶素[15-17]。NARUKAWA等[18]利用視覺模擬強(qiáng)度尺度評(píng)價(jià)滋味強(qiáng)度的研究中發(fā)現(xiàn),EGCG主要為澀、苦味。【研究切入點(diǎn)】遵義地區(qū)茶樹品種種類繁多,呈味物質(zhì)和礦質(zhì)元素的比較研究尚不深入?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以遵義地區(qū)主栽的16個(gè)茶樹品種的成熟葉片為原料,研究原料品種中不同呈味物質(zhì)的礦質(zhì)元素含量差異,為不同品種茶樹茶葉呈味物質(zhì)和礦質(zhì)元素研究、品質(zhì)評(píng)價(jià)及加工奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 茶葉 茶樹成熟葉采自湄潭縣(表1),采摘后于70～75℃烘干備用。

表1 不同來源茶樣信息Table 1 Information of tea samples from different source

1.1.2 儀器與試劑 兒茶素(Catechin:C)、表兒茶素(Epicatechin:EC)、表兒茶素沒食子酸酯(Epicatechin gallate:ECG)、表沒食子兒茶素(Epigallocatechin:EGC)、表沒食子兒茶素沒食子酸酯(Epigallocatechin gallate:EGCG)、沒食子兒茶素(Gallocatechin:GC)和咖啡堿(Caffeine:CAF)(HPLC≥99%)均購(gòu)自上海源葉生物科技有限公司;福林酚、碳酸鈉、沒食子酸、茚三酮、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉和谷氨酸標(biāo)品均購(gòu)自天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;多元素混標(biāo)(GNM-M284917—2013)和內(nèi)標(biāo)元素混標(biāo)(GNM-M061667—2013)由國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心和國(guó)標(biāo)(北京)檢驗(yàn)認(rèn)證有限公司進(jìn)行測(cè)試和認(rèn)證。1260液相色譜系統(tǒng):美國(guó)Agilent公司(美國(guó)Agilent1260型液相色譜系統(tǒng),UV檢測(cè)器:Agilent1260 lnfinity DEAAX03450;柱溫箱:Agilent 1260 lnfinity DEACN14720;進(jìn)樣器:Agilent 1260 lnfinity DEAAC13894;溶劑輸送泵:Agilent1260lnfinityDEAB706828四元泵);Agilent ZORBAX SB-C18色譜柱(4.6 mm×250 mm,5 μm)色譜條件:色譜級(jí)乙腈的流動(dòng)性A相、水的流動(dòng)性B相;檢測(cè)波長(zhǎng)280 nm;流速1 mL/min;進(jìn)樣量6 μL;結(jié)束時(shí)間36 min;平衡時(shí)間6 min。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀iCAP Q購(gòu)自賽默飛世爾科技公司,微波消解儀(MARS 6)購(gòu)自培安公司。

1.2 方法

咖啡堿、兒茶素測(cè)定參照《茶葉中茶多酚和兒茶素類檢測(cè)方法》(GB 8313—2018),游離氨基酸總量測(cè)定參照《茶游離氨基酸總量測(cè)定》(GB 8314—2013),礦質(zhì)元素測(cè)定按照《食品中多元素的測(cè)定》(GB 5009.268—2016)中電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)進(jìn)行。ICP-MS程序條件如表2、表3所示。

表2 ICP-MS的參數(shù)條件Table 2 Parameters of ICP-MS

表3 礦質(zhì)元素測(cè)定時(shí)微波消解程序Table 3 Microwave digestion procedure for determination of mineral elements

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 21.0對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著分析,使用TBtools對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同茶樹品種的呈味物質(zhì)含量

由表4可知,16個(gè)茶樹品種呈味物質(zhì)含量差異顯著(P<0.05),咖啡堿含量為0.07%～1.75%,黔茶1號(hào)含量最高。兒茶素類化合物C、EC、ECG、EGCG、EGC和兒茶素總量分別為0.03%～0.87%(丹桂、中茶108、鳥王17號(hào)、貴州紫色茶未檢出)、0.25%～1.45%、0.18%～1.64%、0.06%～3.34%、0.52%～2.21%和1.85%～7.32%。在采集茶樣中,黔湄601的兒茶素總量最高,為7.32%,EGCG含量在所有兒茶素組分中最高。氨基酸影響茶湯的鮮爽味,樣品中含量為1.97%～2.90%,黔湄502含量最高。

2.2 不同茶樹品種的礦質(zhì)元素含量

由表5可知,不同品種茶樹茶葉各礦質(zhì)元素含量間差異顯著(P<0.05),K和Ca的含量較高,分別為7 718.00～15 301.33 mg/kg和4 007.33～14 695.67 mg/kg,均在4 000 mg/kg以上,Mn、Mg、P含量分別為1 714.67～6 240.33 mg/kg、1 085.33～2 596.33 mg/kg、1 426.00～3 099.67 mg/kg,Na、Fe、Zn、Cu、Ti含量稍低,Pb含量最低,僅0.46～1.25 mg/kg,明顯低于我國(guó)茶葉中Pb含量標(biāo)準(zhǔn)。

表4 不同品種茶樹茶葉呈味物質(zhì)含量Table 4 Content of flavor components in tea from different tea cultivars %

表5 不同品種茶樹礦質(zhì)元素含量Table 5 Content of mineral elements in tea from different tea cultivars mg/kg

2.3 不同品種茶樹茶葉呈味物質(zhì)與礦質(zhì)元素的聚類樹

由圖1可知,16個(gè)品種茶樹茶葉呈味物質(zhì)共聚為兩大類,每一個(gè)大類分為兩小類,第一大類包括黔湄601、湄潭苔茶、金牡丹、金觀音、鳥王17、黔茶1號(hào)、黔湄809、福鼎和黃金芽共9個(gè)品種,第二大類包括黔湄502、龍井43、黔湄419、丹桂、白葉1號(hào)、中茶108和貴州紫色茶共7個(gè)茶樹品種。由圖2可見,礦質(zhì)元素成分的聚類為兩類,第一大類包括金牡丹、金觀音和紫色茶共3個(gè)品種,第二大類包括剩余的13個(gè)品種茶樣。

圖 1 不同品種茶樹咖啡堿、兒茶素和氨基酸聚類樹Fig.1 The dendrogram of caffeine,catechins and amino acids in different tea cultivars

圖 2 不同品種茶樹礦質(zhì)元素聚類樹Fig.2 The dendrogram of mineral elements in different tea cultivars

3 討論

研究采集16個(gè)種植在遵義地區(qū)的茶樹品種,對(duì)全部樣品進(jìn)行呈味物質(zhì)檢測(cè),并用ICP-MS對(duì)11種礦質(zhì)元素檢測(cè),表明生長(zhǎng)環(huán)境相同的情況下,不同茶樹品種成熟葉呈味物質(zhì)及礦質(zhì)元素含量差異仍顯著?？Х葔A是一種閾值低且重要的呈味物質(zhì),自身化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定[19],含量為0.07%～1.75%。兒茶素等的含量變化較大,尤其是苦澀味較重酯型兒茶素,酯型兒茶素在茶葉內(nèi)部發(fā)生轉(zhuǎn)化,其中一部分異構(gòu)化轉(zhuǎn)化成了苦澀味較輕的非酯型兒茶素,減輕了茶湯的苦澀味;另一部分與其他物質(zhì)氧化聚合,生成黃褐色的氧化產(chǎn)物影響成品茶的整體滋味及茶湯的色澤,咖啡堿還與多酚類物質(zhì)生成絡(luò)合物影響湯色和滋味。有4個(gè)成熟葉樣品中兒茶素單體C未檢出,原因可能是此次采集的樣品均為成熟的老葉片,而單體兒茶素主要集中在茶樹鮮葉,且80%是酯型兒茶素[20-21]。JIANG等[22]研究發(fā)現(xiàn),不同發(fā)育時(shí)期的葉片兒茶素總量不同,通常第1葉中含量最高,成年茶樹老葉中,酯型兒茶素和非酯型兒茶素含量均顯著下降。

礦質(zhì)元素參與茶樹體內(nèi)生理活動(dòng)的調(diào)節(jié)和酶促反應(yīng),是維持人體生命活動(dòng)的重要物質(zhì),各礦質(zhì)元素間含量差異大與不同品種茶樹對(duì)土壤中不同礦質(zhì)元素的富集能力有關(guān)。不同礦質(zhì)元素在茶樹生長(zhǎng)的不同環(huán)節(jié)及制茶工藝中作用不同,且不同礦質(zhì)元素間也相互影響,如Mn是維持葉綠素結(jié)構(gòu)的必需元素,缺Mn導(dǎo)致葉綠素結(jié)構(gòu)單位不能形成葉片層,影響葉片的光合作用和茶樹體內(nèi)氨基酸的合成,Zn則在茶樹生長(zhǎng)過程參與酶的組成和生長(zhǎng)素的合成、蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn),還能促進(jìn)茶樹對(duì)N和P的吸收[23-26]。植物的礦質(zhì)元素與植物生長(zhǎng)環(huán)境有緊密聯(lián)系,受種植地區(qū)的礦質(zhì)元素含量以及其在植物體內(nèi)累積程度的影響,故茶樹礦質(zhì)元素的含量甚至可用作不同種類茶葉產(chǎn)地判別的指標(biāo)之一[27]。黔湄系列茶樹品種由貴州省湄潭茶葉科學(xué)研究所培育、選育,湄潭苔茶原產(chǎn)于貴州湄潭,黔茶1號(hào)就是從湄潭苔茶群體種中選育的優(yōu)良品種,而黔湄601和黔湄502有相同的雜交親本,金牡丹、金觀音、丹桂、中茶108以及龍井43則為引入種植品種,但從呈味物質(zhì)和礦質(zhì)元素的聚類看,無明顯分類,說明在相同的生長(zhǎng)環(huán)境下,來源不同的茶樹品種受到地域環(huán)境的影響,茶樹生成的呈味物質(zhì)和礦質(zhì)元素含量組成逐漸相近,不能通過聚類分析區(qū)分是否為引入品種,呈味物質(zhì)成分和礦質(zhì)元素的累積在成熟葉上表現(xiàn)更明顯,在葉片內(nèi)相互作用的時(shí)間更長(zhǎng)。但研究材料樣本量有限,選用比較粗老的成熟葉片,檢測(cè)成分也僅限于部分呈味物質(zhì)和礦質(zhì)元素,了解同一地區(qū)不同品種間內(nèi)含成分的差別,以及對(duì)制成茶葉品質(zhì)的影響,應(yīng)當(dāng)加大研究樣本量,選用1芽1～2葉的鮮葉作為研究材料,且增加香氣物質(zhì)、代謝物及基因組等的研究。

4 結(jié)論

對(duì)16個(gè)品種茶樹茶葉樣品呈味物質(zhì)和礦質(zhì)元素進(jìn)行測(cè)定分析,呈味物質(zhì)和礦質(zhì)元素在不同品種中差異明顯,其中,黔茶1號(hào)的咖啡堿含量最高,為1.75%;黔湄601的兒茶素總量含量最高,為7.32%;黔湄502的游離氨基酸含量最高,為2.90%。礦質(zhì)元素中K含量最高,為15 301 mg/kg;Pb含量最低,為0.46 mg/kg。當(dāng)?shù)嘏嘤⑦x育和引入的茶樹品種,在相同環(huán)境下生長(zhǎng)后,其成熟葉片累積和吸收成分在組成上逐漸相同。