基于多元統(tǒng)計分析評價不同茶樹品種的綠茶適制性

王歡歡，袁麗萍，雷震東，楊淑雅，李玉川，周敬濤，覃信雪，余 志，倪德江，陳玉瓊,*

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 果蔬園藝作物種質(zhì)創(chuàng)新與利用全國重點實驗室，湖北 武漢 430070；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430070）

中國是茶樹發(fā)源地，茶樹品種資源豐富，我國經(jīng)認定、審定、鑒定的國家級茶樹良種就有134 個[1]。不同茶樹品種因各自的基因表型、理化特征的差異，而具有不同茶類加工適制性，出現(xiàn)了綠茶適制品種、紅茶適制品種及烏龍茶適制品種等。茶樹品種的這種適制性具有相對性，受環(huán)境等多種因素影響。因此，同一茶樹品種在不同生長環(huán)境，生長代謝會發(fā)生變化，茶類的適制性也可能會隨之變化。此外，隨著茶產(chǎn)業(yè)和消費市場的不斷發(fā)展，特色品種茶備受消費者青睞，如高氨基酸品種、低咖啡因品種、特色香味品種、彩色芽葉品種等[2-5]，這些品種打破了傳統(tǒng)品種的適制性概念，使茶品質(zhì)更豐富多彩，滿足了不同消費者的需求[6-7]。

綠茶是我國生產(chǎn)量、消費量和出口量最多的一類茶，全國各個茶區(qū)都有綠茶生產(chǎn)，但因自身品種特性和生態(tài)環(huán)境的差異而品質(zhì)各異。各地在引種時大多根據(jù)最初品種選育地的特性進行引種，往往具有環(huán)境適應(yīng)性及品質(zhì)變化的風(fēng)險。目前，各地針對一些當(dāng)?shù)丶耙M品種的綠茶適制性研究已有很多報道，包括恩施玉露、都勻毛尖、信陽毛尖、保靖黃金茶等[8-11]，通過感官品質(zhì)和主要理化成分的綜合分析，為特定綠茶品種的篩選提供了理論基礎(chǔ)。此外，陳敏儀等[12]利用德爾菲法和層次分析法對24 個茶樹品種包括產(chǎn)量、感官品質(zhì)、抗性、環(huán)境適應(yīng)性、資源利用效率和價格等指標(biāo)進行綜合評價，篩選出適制優(yōu)質(zhì)條形綠茶的生態(tài)經(jīng)濟型茶樹品種，提出的篩選條件和目標(biāo)更明確和精準。

盡管各區(qū)域?qū)G茶品種適制性研究較多，但大多同時進行比較的茶樹品種數(shù)量相對較少、品種類型也比較單一，主要針對傳統(tǒng)意義上的綠茶適制品種[13-18]。此外，在品種適制性篩選過程中，對產(chǎn)品品質(zhì)評價則主要根據(jù)對茶樣的感官審評結(jié)果和主要理化成分含量進行對比判斷，缺乏一種更客觀、直接的綜合評價方法。

為此，本實驗以種植于同一茶園的63 個茶樹品種為研究對象，采摘相同嫩度鮮葉、按相同工藝加工成烘青綠茶，分析綠茶樣品感官品質(zhì)、主要理化品質(zhì)和干茶色度值等12 項指標(biāo)，通過主成分分析和多元線性回歸分析，篩選綠茶適制品種評價指標(biāo)。并以此為依據(jù)，優(yōu)選綠茶適宜品種，為綠茶品種的篩選和引種提供理論基礎(chǔ)和應(yīng)用指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

茶葉鮮葉于2021年4月采自湖北省武漢市南湖茶葉實驗茶園，共63 個茶樹品種，采摘標(biāo)準為1芽2葉，信息如表1所示。

表1 供試茶品種信息Table 1 Information of tea cultivars tested in this study

福林-酚、丙酮、甲醇、乙醇、濃硫酸、蒽酮、茚三酮、Na2CO3（均為分析純），葡萄糖（≥98%）、沒食子酸標(biāo)準品（≥98%）（均為色譜純），以上均購自國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

AW22型電子分析天平 日本Shimadzu公司；LD-5-10型離心機 北京醫(yī)用離心機廠；SW-CJ-1FD型超凈工作臺 蘇州安泰空氣技術(shù)公司；HH-2系列恒溫水浴鍋 江蘇金壇中大儀器廠；722型可見光分光光度計上海菁華科技儀器有限公司；6CST-50型滾筒殺青機、6CHW-4型烘干機 浙江綠峰茶機有限公司；CS-820N型臺式分光測色儀 上海精密儀器儀表有限公司；101-3B型電熱恒溫干燥箱 上海尚普儀器設(shè)備有限公司；SHZ-3型循環(huán)水多用真空泵 上海滬西儀器廠有限公司。

1.3 方法

1.3.1 茶樣制作

鮮葉采摘后（約5 kg）在篾盤中自然攤放約3～4 h，于滾筒殺青機（設(shè)定溫度270 ℃）殺青，冷卻回潮，輕揉捻10 min，在烘干機中110 ℃烘焙10 min，攤涼回潮30 min后，用烘干機80 ℃烘至足干（約40 min）。樣品一部分用于感官審評，另一部分磨碎過40 目篩，供理化品質(zhì)分析及色度值測定使用。

1.3.2 感官品質(zhì)評定

根據(jù)GB/T 23776—2018《茶葉感官審評方法》[19]對茶樣進行感官審評和評分，由5 名熟練評茶人員密碼評審，審評因子及其權(quán)數(shù)為：外形色澤20%、湯色10%、香氣30%、滋味30%、葉底色澤10%。

1.3.3 色度值測定

用臺式分光測色儀測定干茶的亮度值（L*）、紅綠屬性（a*）、黃藍屬性（b*），重復(fù)3 次取平均值。

1.3.4 理化指標(biāo)測定

游離氨基酸的測定按照GB/T 8314—2013《茶 游離氨基酸總量的測定》[20]中的茚三酮比色法進行；水浸出物的測定參照張正竹[21]實驗教程中《茶葉水浸出物含量的測定》進行；茶多酚參照GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》[22]中福林-酚比色法；葉綠素含量采用丙酮-乙醇浸提比色法測定[23]，各指標(biāo)重復(fù)3 次取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

2 結(jié)果與分析

2.1 不同茶樹品種加工綠茶的感官品質(zhì)分析

感官審評包括外形、湯色、香氣、滋味和葉底色澤5 個方面，63 個茶樹品種感官審評結(jié)果見表2。結(jié)果分析顯示，總分得分范圍在62.3～90.2之間，其中，干茶色澤得分范圍在5.3～18.7之間，湯色、香氣、滋味和葉底色澤得分范圍分別為4.0～9.8、20.0～28.0、19.3～28.2和5.0～9.8。變異系數(shù)最大的是湯色，為17.1%，其次是干茶色澤和葉底色澤，分別為16.2%和12.0%，表明不同品種對綠茶湯色、干茶和葉底色澤品質(zhì)影響較大。

表2 不同茶樹品種所制綠茶感官品質(zhì)評分分析Table 2 Statistical analysis of sensory evaluation scores of green tea made from different tea cultivars

考慮到綠茶外形繁多，因此茶葉并未做形，干茶外形評分時以色澤為重點，并以綠色度、明亮度和潤度方面為主要評分因子。干茶色澤得分在18.0 分以上的品種有中茶108、龍井43、藪北種和平陽特早，其干茶色澤綠翠，符合高檔綠茶對色澤綠的品質(zhì)要求；中茶102、烏牛早、舒茶早、茂綠、鳩坑16、福鼎大毫、昆明十里香和福云6號干茶色澤綠度或潤度方面略差，得分在17.0 分以上，品質(zhì)較優(yōu)；而綠度較差的品種有紫鵑、白葉1號、黔湄106、鄂茶10號和水仙，紫鵑干茶色澤黑暗，其他品種顏色偏黃或偏暗。葉底品質(zhì)與干茶色澤品質(zhì)表現(xiàn)規(guī)律基本上一致。

湯色品質(zhì)以綠度和明亮度為評判依據(jù)，大多品種茶湯明亮度較好，只有紫牡丹、紫鵑、五峰212、臺茶12號、舒茶早、鐵羅漢、牛皮茶、昆明十里香、桂紅4號和鄂茶2號湯色尚亮，明亮度稍差。茶湯綠度較高的有中茶108、鳩坑16號、鳧早2號、藪北種和福選9號，湯色鮮綠，其次有名選131、茂綠、馬邊綠、福鼎大毫、楚香1號、白葉1號、櫧葉齊9號、櫧葉齊12號、桃源大葉、老山香、鄂茶3號、鄂茶1號、川茶9號和碧云，少數(shù)品種如紫鵑、紫牡丹、鄂茶2號、黔眉106和鐵羅漢湯色綠色度較差，紫鵑湯色淺紫，其他湯色偏黃。

香氣是綠茶重要品質(zhì)指標(biāo)，往往受品種、環(huán)境、加工工藝等因素影響。本實驗中63 個品種在相同栽培環(huán)境及加工工藝條件下，表現(xiàn)出了不同的香氣特征，包括栗香型、花果香型、復(fù)合香型、清香型、嫩香型5 種香氣類型。

屬于栗香型綠茶的茶樹品種有24 個，主要有茂綠、名選131、藪北種、福鼎大白及平陽特早等，該類品種在選育地大多屬于適制綠茶品種或紅綠兼制品種，其中陜西紫陽、黔眉106和紫牡丹栗香濃郁、持久；屬于花果香型綠茶的茶樹品種有19 個，主要有鄂茶1號、梅占、馬邊綠、鐵觀音、黃旦、多抗香等，該類品種中一部分在原產(chǎn)地屬適制烏龍茶品種，如梅占、鐵觀音、黃旦、青心大冇、金觀音和金牡丹，另一部分有紅綠兼制品種以及紫化品種紫鵑[24-35]，其中梅占、黃旦、桃源大葉、青心大冇、多抗香、鳩坑早、宜紅早、春波綠和金牡丹花香較濃郁、持久；屬于復(fù)合香型綠茶的茶樹品種有11 個，代表品種主要有鳧早2號、迎霜、烏牛早、蒙山9號、福鼎大毫等，該類品種綠茶復(fù)合有2 種以上香氣類型，如清香與花香、清香與果香或嫩香與花香，如鳧早2號具有清香和花香，蒙山9號主要以嫩香為主，帶花果香，其中，迎霜、福安大白和鐵羅漢香高持久；屬于清香型的有鳩坑16號、昆明十里香、水仙、老山香；屬于嫩香型的有中茶108、碧云、臺茶12號、舒茶早和白葉1號，其中碧云香高持久。

滋味品質(zhì)主要從鮮度、濃強度、苦澀度方面進行評分。除紫鵑滋味略苦澀外，大部分品種加工的綠茶滋味鮮醇度較好，其中迎霜、鐵觀音、名選131、梅占、福安大白和鄂茶1號，滋味鮮醇，得分在27.0及以上，而舒茶早和老山香滋味醇和，其鮮度和濃度不足，得分相對較低。

2.2 不同茶樹品種加工綠茶的主要品質(zhì)成分及色度值分析

63 個茶樹品種的理化成分含量見表3，葉綠素是茶葉干茶和葉底色澤的重要組成成分，含量范圍在0.5～2.7 mg/g之間，變異系數(shù)最大，為26.7%，其中龍井43葉綠素含量最高，白葉1號含量最低。游離氨基酸是茶湯滋味鮮爽的重要成分，質(zhì)量分數(shù)范圍在2.3%～5.4%之間，變異系數(shù)為14.3%，其中，含量最高的是白葉1號，最低的為昆明十里香。茶多酚是茶湯滋味濃強度、苦澀度及收斂性的重要成分，不同品種綠茶多酚質(zhì)量分數(shù)范圍為13.7%～22.2%，其中含量最高的是福安大白，最低的是白葉1號。水浸出物含量是茶湯滋味濃度的重要指標(biāo)，含量高，內(nèi)含物豐富，滋味醇厚飽滿，不同品種綠茶水浸出物質(zhì)量分數(shù)在39.4%～51.4%之間，其中，含量最高的是桃源大葉，最低的是臺茶12號，變異系數(shù)為5.8%，變異幅度較小。茶多酚與氨基酸總量的比值（酚/氨比）在一定程度上可以反映茶湯的醇爽度，在氨基酸含量較高的情況下，酚/氨比越小，滋味越醇爽，不同品種綠茶酚/氨比在2.5～8.1之間，變異幅度達到19.7%，其中酚/氨比最大的是紫鵑，最小的是白葉1號，這與感官審評結(jié)果一致。

表3 不同品種所制綠茶的主要品質(zhì)指標(biāo)含量分析Table 3 Statistical analysis of major quality components in green tea made from different tea cultivars

干茶色度值包括L*、a*及b*值，結(jié)果如表3所示。L*值反映干茶亮度，各品種綠茶L*值在50.3～62.1之間，變異系數(shù)為4.7%，其中L*值最大的為白葉1號，最小的為青心大冇。a*值代表顏色的紅綠度，負值為綠色，正值為紅色，各品種的a*值范圍在-1.7～-5.6，變異系數(shù)22.2%，變異幅度較大，其中最大值為紫鵑，最小值為中茶108，說明中茶108色澤最綠。b*值反映色澤的黃藍度，正值為黃色度，負值為藍色度，各品種b*值范圍在7.6～21.6之間，變異系數(shù)為11.9%，其中最大值為白葉1號，最小值為紫鵑，說明白葉1號干茶色澤最黃。

2.3 不同茶樹品種加工綠茶理化品質(zhì)的相關(guān)性分析

為進一步闡明12 項品質(zhì)指標(biāo)間的相互關(guān)系，對其進行相關(guān)性分析，結(jié)果見圖1。干茶色澤得分與葉底色澤得分、葉綠素含量、|a*|和b*值呈極顯著正相關(guān)，與茶多酚含量呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01）；湯色得分與葉底色澤得分、|a*|和b*值極顯著正相關(guān)，與茶多酚含量呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01）；葉底色澤得分與葉綠素含量、|a*|呈極顯著正相關(guān)，與茶多酚含量呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01）；茶多酚含量與水浸出物含量呈極顯著正相關(guān)，與|a*|和b*值呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01）；水浸出物含量與|a*|值呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01）；葉綠素含量與干茶色澤、葉底色澤得分、|a*|值都呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；L*值與|a*|、b*值呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；|a*|值與b*值極顯著正相關(guān)（P＜0.01），其他指標(biāo)間相關(guān)性不明顯。

圖1 各品質(zhì)指標(biāo)間的Pearson相關(guān)關(guān)系Fig.1 Pearson correlations between quality characteristics

2.4 不同茶樹品種加工綠茶的品質(zhì)指標(biāo)主成分分析

為明確適制綠茶品種代表性品質(zhì)指標(biāo)，采用主成分分析法對12 項品質(zhì)指標(biāo)進行分析，結(jié)果顯示（表4），前5 個主成分的累計貢獻率達到76.895%，能夠反映出12 項品質(zhì)指標(biāo)的大部分信息，因此，選取前5 個主成分作為綜合指標(biāo)，根據(jù)茶樹品種品質(zhì)性狀的特征向量矩陣（表5）得到5 個主成分的函數(shù)式。

表4 主成分特征根、貢獻率和累計貢獻率Table 4 Eigenvalues,contribution rates and cumulative contribution rates of principal components

表5 5 個主成分對應(yīng)的12 個特征向量Table 5 Twelve eigenvalues for first five principal components

表4中第1主成分特征根3.830，貢獻率31.918%，主要反映干茶色澤、湯色、葉底色澤和|a*|值；第2主成分特征根1.899，貢獻率15.827%，主要反映L*值、b*值；第3主成分特征根1.327，貢獻率11.057%，主要反映香氣、滋味和茶多酚含量；第4主成分特征根1.103，貢獻率9.194%，主要反映游離氨基酸含量；第5主成分特征根1.068，貢獻率8.900%，主要反映水浸出物、葉綠素含量。

根據(jù)12 項品質(zhì)指標(biāo)（x1～x12）的5 項主成分所對應(yīng)數(shù)值（Y1～Y5），得到各主成分函數(shù)表達式如下：

分別以5 個主成分的貢獻率為權(quán)重，構(gòu)建主成分綜合評價函數(shù)如下：

將標(biāo)準化之后的品質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)代入綜合評價函數(shù)，得到每個品種的綜合評價值Z（表6）。從不同品種的綜合評價值可知，綜合評價值排名前10的品種有：中茶108、烏牛早、平陽特早、蒙山9號、藪北種、福鼎大白、鳩坑16號、福鼎大毫、茂綠、龍井43。

表6 不同品種所制綠茶的綜合評價值及排序Table 6 Ranking of comprehensive evaluation scores of green tea made from different tea cultivars

2.5 不同茶樹品種加工綠茶品質(zhì)的多元線性回歸分析

為更進一步探究各個理化成分及色度值對感官審評總分的貢獻率，以63 個茶樹品種綠茶的感官審評總分為因變量（Y），4 個理化指標(biāo)：茶多酚含量、游離氨基酸含量、水浸出物含量、葉綠素含量及3 個干茶色度值：L*、|a*|和b*值共7 個相互獨立的指標(biāo)為自變量（x），進行多元線性回歸分析（表7）。對回歸方程進行擬合優(yōu)度及顯著性檢驗，所得調(diào)整后的R2值為0.313（P＜0.001），擬合優(yōu)度較好，證明所構(gòu)建的變量關(guān)系滿足進行多元線性回歸分析的條件[36]。

表7 影響茶樹品種感官品質(zhì)優(yōu)劣因素的多元線性回歸分析Table 7 Multiple linear regression analysis of factors affecting the sensory quality of green tea

由表7的分析結(jié)果可知，色度值中的|a*|值對感官審評總分起到顯著的預(yù)測作用（P＜0.001），與主成分分析中貢獻率最大的第1主成分中所強調(diào)的顏色特征相吻合。將回歸系數(shù)顯著性F≤0.05的自變量納入回歸方程，剔除F≥0.1的自變量，得到回歸方程為Y＝68.668+5.174x，其中Y為感官評分總分，x為|a*|值，將63 個品種的|a*|值代入回歸方程，根據(jù)回歸模型進行評價得到排名前10的品種為：中茶108、烏牛早、平陽特早、藪北種、龍井43、福鼎大毫、福鼎大白、中茶102、茂綠、鳩坑16號。除中茶102外，其余9 個品種與主成分分析結(jié)果基本一致，說明這9 個品種干茶和葉底顏色綠，綜合品質(zhì)較優(yōu)，是適制綠茶的首選品種。

3 討論

本研究利用引種栽培在同一茶園的63 個茶樹品種鮮葉加工成烘青綠茶，分析了其感官品質(zhì)、主要理化成分和干茶色度值，分別利用主成分分析和多元線性回歸分析，各篩選出排名前10的品種，其中有9 個品種為相同品種，包括中茶108、烏牛早、平陽特早、藪北種、福鼎大白、鳩坑16號、福鼎大毫、茂綠和龍井43。這些品種感官品質(zhì)總體得分較高，色澤綠潤，|a*|值和葉綠素含量較高，且酚/氨比較低，是適制綠茶的優(yōu)良品種。

優(yōu)質(zhì)綠茶的典型特征是“綠”，即要求其干茶色澤綠、湯色綠、葉底綠的三綠品質(zhì)。除此之外還要求滋味具有較高的鮮爽度，香氣愉悅、高爽而持久。而茶葉的色香味感官品質(zhì)直接受內(nèi)含成分的影響，高氨基酸和低茶多酚含量是茶葉鮮醇滋味的重要基礎(chǔ)，葉綠素含量高則是干茶和葉底色澤綠的基礎(chǔ)。本實驗感官評分與內(nèi)含成分相關(guān)性分析也顯示，干茶色澤得分和葉底色澤得分、葉綠素含量、|a*|和b*值都呈極顯著正相關(guān)，與茶多酚含量呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01）。湯色得分則與|a*|和b*值呈極顯著正相關(guān)，與茶多酚含量呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01）；說明茶葉茶多酚含量高，色澤綠色度品質(zhì)會下降，這可能與茶樹碳氮代謝平衡有關(guān)。茶樹碳代謝旺盛，有利于多酚的合成，而氮代謝旺盛有利于氨基酸、葉綠素等成分的形成[37-39]。因此，在選擇綠茶適制品種時，應(yīng)適當(dāng)考慮茶樹品種的這些品質(zhì)特征。

茶葉作為飲品，香味是十分重要的品質(zhì)，本實驗采用63 個茶樹品種所加工的綠茶，香氣品質(zhì)除傳統(tǒng)的清香和栗香外，還出現(xiàn)了較多花果香或復(fù)合香型的綠茶，如梅占、金牡丹和黃旦花香濃郁，持久；鐵羅漢具有花香、毫香的復(fù)合香型。這些品種為傳統(tǒng)意義上的烏龍茶適制品種，加工出來的綠茶花香馥郁，香氣品質(zhì)突出，雖然外形及色澤品質(zhì)不及中小葉品種加工的綠茶，但也可考慮制作對外形要求不高的高香袋泡綠茶或其他特定綠茶。在異色茶樹品種中，紫鵑制作的綠茶外形色澤和葉底色澤紫綠偏暗，湯色淺紫，滋味略苦澀，但富含花青素且具有特殊的花香，花青素具有較好的清除自由基、減緩衰老等功效，而加工成烘青綠茶可以有效保持其花青素水平[40]；白葉1號因早期芽葉色白如玉，氨基酸含量高、茶多酚含量低，使其滋味鮮爽、醇和，尤其是L-茶氨酸含量非常高，其具有保護神經(jīng)、預(yù)防帕金森等疾病的功效[2]，因此，這兩個茶樹品種也可根據(jù)市場需要，適度種植，以滿足不同消費者需求。

目前對綠茶的品質(zhì)評價主要通過感官審評結(jié)合品質(zhì)成分分析進行，但感官審評靠人的感覺器官，容易受主觀因素的影響，大量的成分分析又耗時耗力。為了更客觀、便捷地評價綠茶品質(zhì)，本實驗對63 個茶樹品種加工成的烘青綠茶進行主成分分析，得出貢獻作用最大的主成分1所代表的是綠茶的色澤品質(zhì)，包括干茶色澤、湯色和葉底色澤，以及干茶的|a*|值，提示色澤品質(zhì)對綠茶品質(zhì)的貢獻最大。多元線性回歸結(jié)果顯示，|a*|值與感官審評總分高度相關(guān)，通過回歸模型評價出的排名前10的品種與主成分模型得到的結(jié)果基本一致。說明|a*|越大，茶葉色澤越綠，滋味更鮮爽醇和，綜合品質(zhì)越優(yōu)。因此，a*值在一定程度上可以作為評價綠茶適制品種的重要指標(biāo)，使綠茶品種評價方法更方便、簡單可行。