不同品種永泰綠茶的靶向及廣泛靶向代謝組學(xué)分析

中圖分類號：S571.101 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1002-1302（2025）10-0196-08

茶葉是世界三大飲料原料之一，也是重要的葉用經(jīng)濟(jì)作物之一[1]。茶葉分為六大類，包括綠茶、白茶、紅茶、黑茶、黃茶和烏龍茶，各類茶都有其獨(dú)特的化學(xué)成分和風(fēng)味品質(zhì)特征[2]。六大茶類中最早出現(xiàn)的一類茶就是綠茶，受到制作工藝的影響，綠茶最大程度地保留了茶葉風(fēng)味與品質(zhì)成分[3-4] 。近年來，關(guān)于綠茶代謝產(chǎn)物的研究主要集中在探究茶葉常見次生代謝產(chǎn)物如茶多酚、兒茶素和茶氨酸等的代謝途徑方面[5-8] 。

茶葉品質(zhì)主要從干茶外形、滋味、香氣、湯色等方面進(jìn)行評定，其中滋味是重要因素，主要包括以下2個方面：令人愉悅的鮮爽及甜味等；令人不悅的澀味、苦味和酸味等。茶葉中的滋味呈現(xiàn)受到茶葉中水溶性成分組成及含量的影響，主要包括多酚類物質(zhì)（茶多酚、兒茶素等）、氨基酸（茶氨酸、色氨酸等）、維生素（維生素C、維生素B等）和咖啡堿等[9]。茶葉中的水溶性成分含量受到茶樹品種、原料嫩度、季節(jié)、制作工藝等的影響[10-11]。研究發(fā)現(xiàn)，影響綠茶滋味的成分主要是茶多酚，其次為氨基酸、生物堿[12]。綠茶茶湯的色澤常見有黃綠色、綠色、淺綠色、綠黃色等，與黃酮、黃酮苷類物質(zhì)在水中的溶解相關(guān)，溶解度較大時(shí)呈黃綠色，是綠茶茶湯的重要呈色物質(zhì)，此外，在較低閾值濃度下，茶葉中的黃酮苷類物質(zhì)會呈現(xiàn)出一種絲滑、干燥的口感[13-14]。茶葉優(yōu)異品質(zhì)形成的基礎(chǔ)是茶樹品種，有研究發(fā)現(xiàn)，用同樣加工工藝制作不同茶樹品種會形成不同品質(zhì)及口感的成茶，造成這一現(xiàn)象的主要原因是不同茶樹品種的原料生化成分含量存在較大區(qū)別[15-16]。例如，黃化茶樹品種安吉白茶、中黃1號鮮葉原料中具有豐富的氨基酸類物質(zhì)和含量較低的多酚類物質(zhì)，該原料在相同綠茶加工工藝及生產(chǎn)條件下制成的綠茶，其感官特征存在顯著區(qū)別[17] 。

永泰縣是福建省傳統(tǒng)綠茶產(chǎn)區(qū)，綠茶加工量占永泰縣茶葉總產(chǎn)量的 50% 以上。2015年，原農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)對永泰綠茶實(shí)施國家農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志登記保護(hù)。福云6號、福云595為永泰綠茶主要栽培品種，為當(dāng)?shù)夭柁r(nóng)帶來了較大收益，同時(shí)茶產(chǎn)業(yè)也是鄉(xiāng)村振興的主要支柱產(chǎn)業(yè)之一[18]。本研究以永泰福云6號、福云595綠茶為供試材料，通過靶向組學(xué)結(jié)合廣泛靶向代謝組學(xué)分析永泰綠茶整體代謝物的變化情況，以期對不同品種永泰綠茶的品質(zhì)成分差異提供直接的認(rèn)識，為永泰綠茶的生產(chǎn)、永泰綠茶地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品的品質(zhì)鑒定提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1 材料與儀器

本研究于2023年3月選取福建省福州市永泰縣主栽品種福云6號和福云595春梢一芽二葉為原料，按照永泰綠茶加工工藝流程（殺青、揉捻、做形、干燥）進(jìn)行加工，制成綠茶，對獲得的茶樣進(jìn)行感官審評、代謝組學(xué)分析。每組材料設(shè)置3次生物學(xué)重復(fù)。

7種兒茶素標(biāo)準(zhǔn)品（純度 ?98% ）、3種嘌呤生物堿標(biāo)準(zhǔn)品（純度 ?98% ）、22種氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品（純度 98% ）均購于上海源葉生物科技有限公司。液質(zhì)聯(lián)用設(shè)備所需要的色譜純甲醇、甲酸銨購自上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司，色譜純乙腈購自默克化工技術(shù)（上海）有限公司，甲酸購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

樣品處理設(shè)備：凍干機(jī)（Scientz-100F）、研磨儀（MM400，Retsch）電子天平（MS105DM）。靶向代謝物數(shù)據(jù)采集儀器液質(zhì)聯(lián)用儀型號：Sciex4500QTrap質(zhì)譜儀（美國Sciex公司產(chǎn)品）配NexeraX2LC-30A高效液相色譜儀（購自日本Shimadzu公司）。廣泛靶向代謝組數(shù)據(jù)采集儀器系統(tǒng)主要包括超高效液相色譜（ultraperformance liquid chromatography，UPLC）（ExionLCTM AD，https：//sciex.com. cn/）和串聯(lián)質(zhì)譜（tandemmassspectrometry，MS/MS），購自武漢邁特維爾生物科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1感官審評福云6號、福云595永泰綠茶茶葉樣品的感官評定標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T23776—2018《茶葉感官審評方法》[19]?？偡譃?00分，其中外形占25% ，湯色占 10% ，香氣占 25% ，滋味占 30% ，葉底占 10% ，最終進(jìn)行綜合評分。

1.2.2靶向代謝物的測定對福云6號、福云595永泰綠茶中的22種游離氨基酸、7種兒茶素和3種嘌呤生物堿的含量進(jìn)行測定，具體條件參考Lin等的方法[20] 。

1.2.3廣泛靶向代謝組的測定液相條件：色譜柱規(guī)格為Agilent SB-C₁₈1.80μm，2.10mm×100mm 5流動相條件中A相為超純水（加入 0.1% 甲酸），B相為乙腈（加入 0. 10% 甲酸）。洗脫梯度設(shè)置：0.00minB 相的比例為 5.00% ： 9.00min 內(nèi)B相的比例線性提高到 95% ，并維持在 95%1min;10.00～ 11.10min，B 相的比例降為 5.00% ，并在 5.00% 水平平衡至 14min 。流速為 0.35mL/min ，柱溫為40^°C ，進(jìn)樣量為 2.00μL 。

質(zhì)譜條件：利用電噴霧離子源（electrosprayionization，ESI），具體設(shè)置條件參考Lin等的報(bào)道[20]，完成對2組樣品的3個重復(fù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)在每個時(shí)期內(nèi)洗脫的代謝物進(jìn)行三重四級桿質(zhì)譜的多反應(yīng)監(jiān)測模式（multiplereactionmonitoring，MRM）監(jiān)測特定離子對。試驗(yàn)數(shù)據(jù)的定性分析根據(jù)二級譜信息進(jìn)行物質(zhì)定性[自建數(shù)據(jù)庫及代謝物信息公共數(shù)據(jù)庫（邁特維爾生物科技公司）]。代謝物定量利用峰面積歸一法，計(jì)算獲取的2組樣本物質(zhì)質(zhì)譜峰峰面積積分[21]

1.3 數(shù)據(jù)處理

用AnalystTM1.6.3軟件進(jìn)行質(zhì)譜數(shù)據(jù)處理，利用在線網(wǎng)站（https：//cloud.metware.cn）進(jìn)行主成分分析（principalcomponentanalysis，PCA）及正交偏最小二乘判別分析（orthogonal partial least squares-discriminantanalysis，OPLS-DA）?；?OPLS-DA模型，得到變量重要性投影（variableimportanceinprojection，VIP），VIP值再用R包進(jìn)行OPLS-DA計(jì)算。同時(shí)，結(jié)合差異代謝物篩選標(biāo)準(zhǔn)，選取 VIPgt;1 、foldchange ?2 和fold change ?0.5 的代謝物。代謝物在2組樣品中的差異為2倍以上或0.5倍以下，則認(rèn)為差異顯著，并對差異代謝成分進(jìn)行聚類分析，用Prism8軟件繪制柱狀圖，用TBtools軟件繪制熱圖，并進(jìn)行KEGG富集分析。用SPSS對靶向測定數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1永泰福云6號、福云595綠茶感官審評結(jié)果茶葉感官審評是通過審評專家對茶葉的色、香、味、形與葉底進(jìn)行綜合打分，進(jìn)而評定級別。茶葉的香氣、茶湯的滋味是茶葉品質(zhì)鑒定的核心因素，美觀的外形和色澤是重要品質(zhì)。本研究對永泰綠茶的干茶外形、湯色、香氣、滋味及葉底進(jìn)行感官品質(zhì)鑒定。表1結(jié)果顯示，永泰福云6號、福云595綠茶總分分別為89.1、92.4分；在外形上，福云6號表現(xiàn)為卷曲較緊結(jié)、綠潤毫顯、較勻齊、略有梗，得分為88分，福云595表現(xiàn)為卷曲尚緊結(jié)、綠潤毫顯、有嫩莖、勻整，得分為90分。2種綠茶的香氣類型不同，福云6號為清香型，得分為90分；福云595為花香型，得分為94分。在滋味方面，福云6號是鮮醇型，得分為88分；福云595為鮮爽甘醇型，得分為94分。福云595綠茶在干茶外形、湯色、香氣和葉底方面的得分均高于福云6號，具有較明顯的花香。

2.2永泰綠茶靶向代謝物分析

氨基酸、兒茶素和生物堿是構(gòu)成茶葉滋味品質(zhì)特征的重要組成成分。為了準(zhǔn)確探究永泰福云6號、福云595綠茶在氨基酸、兒茶素和生物堿代謝物方面的變化情況，對福云6號、福云595的主要氨基酸、兒茶素和生物堿含量進(jìn)行靶向測定。如表2所示，永泰綠茶中共檢測出22種氨基酸、7種兒茶素和2種生物堿。2種永泰綠茶的總氨基酸含量分別為 46.43，53.43mg/g ，福云595的總氨基酸含量是福云6號的1.15倍，其中福云595中的 γ -氨基丁酸 B^- 氨基丁酸、丙氨酸、谷氨酰胺、酪氨酸、色氨酸、蘇氨酸和天冬氨酸含量顯著高于福云6號， γ- 氨基丁酸、天冬氨酸、谷氨酰胺 ??β?-? 氨基丁酸含量分別較福云6號上調(diào) 1.69，1.99，1.42，1.14 倍，賴氨酸和天冬酰胺顯著低于福云6號。而永泰綠茶中的茶氨酸含量是所有氨基酸組分中含量最高的，分別達(dá)到 29.76mg/g （占氨基酸總含量的 64.10% ）、30.89mg/g （占氨基酸總含量的 57.81% ）。通過檢測發(fā)現(xiàn)，2個綠茶品種的兒茶素含量差異未達(dá)顯著水平，福云6號、福云595綠茶的總兒茶素含量分別為 78.31.70.57mg/g 。此外，測定的3種生物堿，茶堿在2種茶葉中均未檢測出，可可堿、咖啡堿含量分別為 0.62，0.42mg/g;20.80.24.32mg/g_?

2.3永泰福云6號、福云595綠茶廣泛靶向代謝組 分析

本研究利用廣泛靶向代謝組學(xué)技術(shù)對永泰福云6號、福云595綠茶樣品的代謝物進(jìn)行分析。共鑒定出12類2270種代謝物，包括532種黃酮、371種酚酸類、270種其他類、221種脂質(zhì)、184種生物堿、175種氨基酸及其衍生物、117種木脂素和香豆素、116種萜類、114種有機(jī)酸、81種核苷酸及其衍生物、72種鞣質(zhì)、17種醌類（圖1）。

PCA結(jié)果表明，福云6號、福云595綠茶代謝物分布出現(xiàn)明顯分離（圖2-A），其中主成分1（PC1）的貢獻(xiàn)率為 52.08% ，主成分2（PC2）的貢獻(xiàn)率為14.20% 。從總體上看，組間存在明顯差異，樣本數(shù)據(jù)的可信度高，可進(jìn)行后續(xù)分析。OPLS-DA結(jié)果表明，福云6號、福云595綠茶之間存在顯著區(qū)分，OSC過程中主成分的得分（Tscore[1]）為 52.30% ，樣品差異較明顯；正交成分的得分（orthogonalTscore[1]）為 12.70% ，表明組內(nèi)重復(fù)性較好（圖2-B）。

2.4永泰綠茶廣泛靶向差異代謝物分析

2.4.1永泰福云6號、福云595綠茶廣泛靶向差異代謝物的篩選為進(jìn)一步了解永泰福云6號、福云595綠茶的代謝物差異，以 VIP?1 、fold change ?2 和foldchange ≤0.5 作為篩選條件，永泰綠茶共篩選到416種（ 18.33% ）差異代謝物（圖3），其中有267種成分在福云595綠茶中上調(diào)表達(dá)，149種成分在福云6號中下調(diào)表達(dá)。這些差異代謝物可分為12類，其中以黃酮數(shù)量最多，其次是酚酸類物質(zhì)，分別占差異代謝物數(shù)量的 38.22%.11.78% 。由此可以初步判斷，黃酮類相關(guān)代謝產(chǎn)物是福云595、福云6號代謝物中影響較大的一類成分，可能是影響茶葉風(fēng)味的主要因素。圖4所示為主要差異代謝物，包括黃酮類物質(zhì)、氨基酸和糖類物質(zhì)。

2.4.2永泰綠茶廣泛靶向差異代謝物KEGG富集分析根據(jù)差異代謝物的篩選結(jié)果，進(jìn)行KEGG 通路富集分析。圖5-A結(jié)果顯示，差異代謝物主要富集到與黃酮和黃酮醇的生物合成、類黃酮生物合成、異黃酮生物合成途徑以及與糖類代謝相關(guān)的途徑，如糖酵解/糖異生、戊糖磷酸途徑、果糖和甘露糖代謝、淀粉和蔗糖代謝、戊糖和葡萄糖醛酸的相互轉(zhuǎn)化、半乳糖代謝等途徑。上述代謝途徑與永泰福云6號、福云595綠茶中糖類物質(zhì)、黃酮代謝物的變化密切相關(guān)。

對永泰福云6號、福云595綠茶糖類代謝和黃酮生物合成相關(guān)的代謝途徑的分析結(jié)果表明，與福云6號相比，福云595中糖類代謝物大部分下調(diào)，其中糖酵解途徑中的重要中間代謝物磷酸二羥基丙酮 ??D?-? 葡萄糖-1-磷酸分別顯著下調(diào) 392.24% 、200.06% 。與福云6號相比，福云595的黃酮類相關(guān)代謝物大部分顯著上調(diào)，其中山柰酚-3-0-鼠李糖苷、根皮素、牡荊素 鼠李糖苷、山柰素、金圣草黃素、木犀草素、異牡荊素、牡荊素、芹菜素、高良姜素、表阿夫兒茶精和阿夫兒茶精分別顯著上調(diào)了8.93、7.60、6.89、3.77、3.25、3.16、1.77、1.40、1.38、1.30、1.26、1.13倍（圖5）。

3討論

永泰綠茶品質(zhì)優(yōu)異，不同茶樹品種按照相同工藝制成永泰綠茶后，其滋味、香氣等品質(zhì)特征存在差異。前人研究發(fā)現(xiàn)，對綠茶滋味的影響中鮮爽和甜味所占比例較小，但兩者的存在卻能調(diào)節(jié)綠茶的總體滋味風(fēng)格，認(rèn)為其對綠茶滋味品質(zhì)形成具有一定作用[22]。氨基酸、兒茶素和生物堿是構(gòu)成茶葉滋味品質(zhì)特征的重要組成成分。為了準(zhǔn)確探究永泰福云6號、福云595綠茶中氨基酸、兒茶素和生物堿代謝物的變化情況，本研究對福云6號、福云595的主要氨基酸、兒茶素和生物堿含量進(jìn)行靶向測定。馬林龍等以福鼎大白茶、茶農(nóng)98、漕溪1號、嵐里香、中黃1號等25個茶樹春梢一芽二葉作為試驗(yàn)材料，通過烘青工藝制作出25款烘青綠茶，并進(jìn)行氨基酸組分測定，結(jié)果表明，造成綠茶呈現(xiàn)不同鮮味、甜味滋味的主要差異因素是鮮葉氨基酸類物質(zhì)，并發(fā)現(xiàn)谷氨酸是綠茶鮮味的主要貢獻(xiàn)物質(zhì)[23]。本研究發(fā)現(xiàn)，永泰福云6號、福云595綠茶具有豐富的氨基酸，總含量分別為 46，43，53.43mg/g ，福云595的總氨基酸含量是福云6號的1.15倍，氨基酸組分中呈現(xiàn)鮮味的茶氨酸占比較高，含量分別為29.76、30.89mg/g ，分別占總含量的 64.10% .57.81% ，與永泰綠茶滋味呈現(xiàn)鮮醇的感官屬性相符。此外，福云595中 γ- 氨基丁酸 β- 氨基丁酸、丙氨酸、谷氨酰胺、酪氨酸、色氨酸、蘇氨酸和天冬氨酸含量顯著高于福云6號，福云6號中的含量分別為0.32、0.22，0.46，1.97，0.47，0.58，0.58，0.74mg/g ，福云595中的含量分別為 0.86，0.47，0.84，4.77，0.53 、0.65，0.80，2.21，mg/g ，其中 γ- 氨基丁酸、天冬氨酸、谷氨酰胺 ??β?-? 氨基丁酸含量分別顯著上調(diào)了

1.69，1.99，1.42，1.14 倍。通過檢測發(fā)現(xiàn)，2個品種綠茶的兒茶素含量差異未達(dá)顯著水平，福云6號、福云595綠茶的總兒茶素含量分別為78.31、70.57mg/g 。此外，測定的3種生物堿中茶堿在2種綠茶中均未檢測出，福云6號、福云595中的綠茶可可堿、咖啡堿含量分別為 0.62，0.42，mg/g 20.80，24.32mg/g 0

KEGG通路富集分析結(jié)果顯示，差異代謝物主要富集到與黃酮和黃酮醇的生物合成、類黃酮生物合成、異黃酮生物合成途徑，以及與糖類代謝相關(guān)的途徑。對永泰福云6號、福云595綠茶糖類代謝和黃酮生物合成相關(guān)的代謝途徑的分析結(jié)果表明，與福云6號相比，福云595中糖類代謝物大部分下調(diào)表達(dá)，其中糖酵解途徑中的重要中間代謝物磷酸二羥基丙酮、D-葡萄糖-1-磷酸分別顯著下調(diào)392.24% 200.06% 。茶葉中糖類的存在與轉(zhuǎn)化對茶葉香氣、滋味、湯色等都有直接影響[24]。茶葉中的多糖為淀粉、水溶性果膠等，其中可溶性果膠因具有黏稠性，在茶葉中可以增加茶湯濃度，從而使茶湯變得甘醇[14]。從福云6號、福云595的糖類物質(zhì)代謝途徑可以看出，一部分如半乳糖、甘露糖、果糖、葡萄糖、阿拉伯糖等物質(zhì)在福云595中的含量低于福云6號，感官審評結(jié)果顯示，福云6號綠茶的滋味較醇和，這與代謝物含量的測定結(jié)果相似。糖苷類在水中的溶解度較大，呈黃綠色，是綠茶茶湯的重要呈色物質(zhì)[]，因此推測福云6號呈現(xiàn)綠黃色澤的主要原因可能是糖苷類物質(zhì)更為豐富。

茶多酚類化合物是茶樹中多酚類化合物的總稱。在茶中，多酚類物質(zhì)占干物質(zhì)的 18%～36% ，主要由花青素、黃酮類物質(zhì)、酚酸、兒茶素四大類物質(zhì)構(gòu)成，對茶葉品質(zhì)、香氣、滋味等有顯著影響[25-26]。目前，茶葉中黃酮及黃酮醇類物質(zhì)的多種生理功能已得到證實(shí)，如增加血液的抗氧化活性、保護(hù)肝臟和抑制癌細(xì)胞增生等，迄今許多研究者已針對黃酮醇類化學(xué)變化及生理功能做了許多研究[27]。然而黃酮及黃酮醇一般難溶于水，各種黃酮醇昔在茶葉中的含量較低，因此關(guān)于其在茶湯呈味中作用的相關(guān)研究還不多。但有研究發(fā)現(xiàn)，黃酮類、黃酮苷類物質(zhì)可以發(fā)生水解反應(yīng)，使氧原子脫去糖苷配基，從而影響茶湯的滋味和茶葉湯色[28-29]。當(dāng)前在茶葉化學(xué)相關(guān)研究中，已經(jīng)分離鑒定出多種黃酮醇及糖苷，如山柰素、槲皮素、楊梅素、異牡荊素等[14]。在用福云6號、福云595 制成的永泰綠茶中，黃酮類相關(guān)代謝物的變化顯著，416種差異代謝物中以黃酮類物質(zhì)上調(diào)最為顯著，達(dá)110種，占比超過差異代謝物總量的1/4，其中山柰酚-3-0-鼠李糖苷、根皮素、牡荊素 -2\"-O- 鼠李糖苷、山柰素、金圣草黃素、木犀草素、異牡荊素、牡荊素、芹菜素分別顯著上調(diào)表達(dá)8.93、7.60、6.89、3.77、3.25、3.16、1.77、1.40、1.38倍，此類物質(zhì)發(fā)生顯著變化可能與促使永泰綠茶滋味醇厚具有一定關(guān)系。

4結(jié)論

綜上所述，通過感官審評、靶向代謝和廣泛靶向代謝組學(xué)聯(lián)合分析，初步揭示了永泰福云6號、福云595綠茶高氨基酸、高茶氨酸含量的品質(zhì)特征，永泰福云6號、福云595綠茶的湯色差異與黃酮、黃酮苷及糖類等代謝物質(zhì)含量有關(guān)。永泰綠茶優(yōu)異的滋味品質(zhì)與其豐富的氨基酸含量相關(guān)，特別是福云6號、福云595的茶氨酸含量分別達(dá)到29.76、30.89mg/g 。此外，在后續(xù)開展永泰綠茶品質(zhì)化學(xué)特征研究中，可進(jìn)行香氣關(guān)鍵組分的鑒定與評價(jià)，從而為永泰綠茶生產(chǎn)及其地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品的推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

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