普洱茶滋味品质化学成分分析

吕海鹏，张悦，杨停，2，施江, 2，林智*

1(农业部茶树生物学与资源利用重点实验室；中国农业科学院 茶叶研究所,浙江 杭州, 310008)　2(中国农业科学院 研究生院，北京, 100081)



普洱茶滋味品质化学成分分析

吕海鹏1，张悦1，杨停1，2，施江1, 2，林智1*

1(农业部茶树生物学与资源利用重点实验室；中国农业科学院 茶叶研究所,浙江 杭州, 310008)2(中国农业科学院 研究生院，北京, 100081)

摘要普洱茶产于我国的云南省，是采用晒青毛茶作为原料经后发酵工艺制作而成的，滋味醇和，汤色红褐，具有陈香。然而，目前关于普洱茶中的滋味成分鲜有研究报道。文中采用HPLC等方法查明了普洱茶中的重要呈味化合物的含量水平及其组成；并结合滋味感官审评得分以及电子舌技术，采用相关性分析发现普洱茶中的游离氨基酸总量、儿茶素总量、DL-儿茶素、没食子儿茶素没食子酸酯、有机酸总量、柠檬酸和酒石酸等7种化合物的含量水平是影响普洱茶滋味品质得分的最主要因素；在此基础上，采用PLS回归建立了1个基于上述7种重要滋味品质成分的滋味品质评价模型。此外，研究还发现，游离氨基酸总量水平与普洱茶滋味品质得分呈现出极显著的负相关关系，并查明了成品普洱茶中氨基酸成分的组成特点，以及氨基酸成分在普洱茶加工过程中的变化规律。

关键词普洱茶；滋味；化学成分；含量；电子舌

普洱茶是我国黑茶的典型代表之一，是以云南特有的大叶种晒青毛茶为原料，在高温高湿的环境中以及微生物的参与下，经特殊后发酵工艺生产而成的[1-2]。科学研究已证实，普洱茶具有多种保健功效，尤其是降脂减肥效果报道较多[3-4]，深受众多消费者的喜爱[5]。普洱茶与绿茶、红茶以及乌龙茶等相比，在风味品质上都存在很大的差异。普洱茶独特的风味品质特征主要在于其香气品质上的“陈香”和滋味品质上的“醇和回甘”[1,6]。

目前，普洱茶的香气成分研究已经取得了重要进展[7-9]，例如已经查明了决定普洱茶香气品质的一些关键的酚性甲氧基衍生物类香气成分、普洱茶加工过程中主要香气成分的变化规律、不同加工方式对普洱茶香气成分的影响等。此外，对普洱茶色泽方面的研究也有相关报道[10]。然而，目前尚缺乏关于普洱茶中重要的滋味成分的研究报道。茶汤中化学成分的含量和组成是决定茶汤滋味的物质基础，例如茶汤中存在的黄酮、茶多酚、儿茶素、生物碱、氨基酸、茶色素和有机酸以及游离糖等大量化学成分，共同决定了茶汤的滋味品质。目前，普洱茶中上述化学成分与普洱茶滋味品质的关系尚未明确，从而在一定程度上影响了对普洱茶滋味品质的科学评价。

本文对影响普洱茶滋味品质的主要化学成分进行研究。首先采用感官审评结合电子舌分析技术[11-12]确定多个有代表性的普洱茶样品的滋味品质；而后在对普洱茶中重要滋味成分的含量和组成进行分析，在此基础上又采用相关性分析和主成分分析等化学计量学方法，查明滋味品质得分与化学成分的相关性，确定普洱茶中的关键滋味品质成分；最后对所确定的关键滋味品质成分进行分析探讨。

1材料与方法

1.1实验样品、主要试剂和主要仪器

普洱茶(熟茶)样品共计20个以及3批次普洱茶加工过程样(晒青毛茶A1～A3、一翻样B1～B3、二翻样C1～C3、三翻样D1～D3以及成品普洱茶E1-E3)，分别由云南省人民政府生物资源开发创新办公室和云南省农业科学院茶叶研究所提供。化学标准品(没食子儿茶素(GC)、表没食子儿茶素(EGC)、儿茶素(D,L-C)、表滑食子儿茶素滑食子酸酯(EGCG)、表儿茶素(EC)、滑食子儿茶素没食子酸酯(GCG)、表儿茶素没食子酸酯(ECG)、儿茶素没食子酸酯(CG)、没食子酸、草酸、酒石酸、奎宁酸、丙酮酸、苹果酸、抗坏血酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸、咖啡碱、可可碱以及茶碱等，购自Sigma公司；AlCl3、H2SO4、蒽酮等分析纯试剂，购自杭州科硕化学公司；色谱纯乙腈，购自德国Merck公司。本实验使用的主要仪器包括安捷伦A1100高效液相色谱仪，法国Alpha MOS α-STREE电子舌系统，以及岛津UV2550紫外可见分光光度计等。

1.2实验方法

1.2.1滋味感官审评

按照GB/T 22111-2008中的普洱茶(熟茶)审评方法，委托农业部茶叶质量监督检验测试中心对每个普洱茶样品的滋味品质进行审评打分。

1.2.2电子舌分析

(1)待测茶汤制备：按照GB/T 22111—2008中的普洱茶(熟茶)审评方法制备。

(2)电子舌仪器：本实验所用的电子舌包含1个Ag/AgCl参比电极和ZA、BB、BA、GA、HA、JB以及CA 7个化学传感器阵列。实验过程中数据采集时参数设定：80 mL样品体积，120 s分析时间，120 s采集时间。样品测量7次重复，原始数据选用最后1次测量图谱在120 s上的响应，用于后续数据处理。

1.2.3主要检测分析方法

茶多酚含量(GB/T 8313—2002)，黄酮类化合物总量(三氯化铝比色法)，水浸出物总量(GB/T 8305—2002)，游离氨基酸总量(GB/T 8314—2002)，可溶性糖总量(硫酸-蒽酮比色法)，茶色素含量(系统分析法)，儿茶素含量和生物碱含量(HPLC方法)，有机酸含量(HPLC方法[13])，氨基酸组成分析(氨基酸自动分析仪[14])。

1.3数据统计分析

数据统计分析采用SPSS 17.0数据处理软件。

2结果与分析

2.1普洱茶样品的滋味感官审评结果和电子舌分析结果

表1为20个代表性普洱茶样品滋味得分以及滋味描述的感官审评结果。总体上，该批普洱茶样品的滋味得分介于75分和95分之间，滋味评语从欠醇到浓醇甘爽。此外，从表1还可以看出，滋味感官得分在90分以上的普洱茶样品有8个(将其定义为高分组)，滋味感官得分86分以下的普洱茶样品有6个(将其定义为低分组)，滋味感官得分介于86分和90分之间的样品有6个(将其定义为中分组)。

图1为采用电子舌技术的分析结果。从图1可以看出，采用电子舌技术可以有效的将不同滋味品质得分的普洱茶样品(高分组的8个样品、低分组的6个样品以及中分组的6个样品)加以区分，从而在一定程度上进一步佐证了上述感官审评结果的准确性。与本研究结果类似，贺玮等研究表明，电子舌可以很好的区分不同等级的普洱茶并预测其感官特征，有望将其应用于普洱茶生产的在线检测，从而保证其质量的一致性[15]。可见，电子舌技术在普洱茶滋味品质评价中具有较大的应用前景。

图1　不同滋味品质得分的普洱茶样品的电子舌主成分分析结果Fig.1　PCA picture of Pu-erh tea samples with different taste score using electronic tongue

2.2普洱茶样品中主要化学成分含量的分析结果

表2为该批次20个普洱茶样品中主要滋味品质化学成分含量的分析结果，包括茶多酚总量、儿茶素总量及其组成、酯型儿茶素含量、简单儿茶素含量、游离氨基酸总量、水浸出物总量、黄酮总量、可溶性糖总糖、茶色素总量及其组成、生物碱总量及其组成、有机酸总量及其组成等成分的含量水平。从表2可以看出，普洱茶样品中的儿茶素成分以简单儿茶素为主(6.71 mg/g)，其为酯型儿茶素的3倍之多；茶色素成分中以茶褐素为主，其约占茶色素总量的80%以上；生物碱成分以咖啡碱为主，其次为可可碱和茶碱，其中咖啡碱含量约占生物碱总量的90%以上；此外，普洱茶的有机酸成分以草酸(13.83 mg/g)、苹果酸(10.23 mg/g)和没食子酸(9.48 mg/g)为主，三者含量之和约占普洱茶中有机酸总量的60%。

与绿茶、红茶和乌龙茶不同，普洱茶的原料不是茶鲜叶而是晒青毛茶。晒青毛茶在高温高湿的环境条件下，并在微生物参与后发酵过程中，其中的很多化学成分在微生物分泌的胞外酶等酶的作用下都发生了生物转化。例如儿茶素成分、氨基酸成分以及可溶性糖的急剧降低，茶褐色的大量生成以及黄酮类成分的增加等[5](其含量水平如表2所示)，此外还形成了一些新的化学成分[16]。这些物质基础的改变进而赋予了普洱茶独特的风味品质[2,17]。例如，儿茶素类成分在晒青毛茶中含量非常丰富(一般>150 mg/g)，它在很大程度上赋予了茶汤苦涩味和收敛性，但在普洱茶中其含量水平很低(8.82 mg/g)，因此在一定成度上缓解了因其引起的茶汤的苦涩味和收敛性，使普洱茶的滋味更趋向于醇和特点。

表2　普洱茶中的主要化学成分含量

续表2

化学成分含量平均含量可溶性糖总量/%5.18～9.926.65±1.24茶色素成分/%茶黄素0.11～0.300.19±0.04茶红素1.17～4.372.79±0.99茶褐素12.36～18.1914.68±1.50茶色素总量/%15.05～19.4817.67±1.24生物碱成分/(mg·g-1)可可碱2.22～4.152.80±0.47茶碱0.09～0.150.12±0.02咖啡碱26.80～36.2031.19±2.39生物碱总量29.16～40.4734.12±2.75有机酸成分/(mg·g-1)没食子酸4.09～14.419.48±3.21草酸11.60～16.0513.83±1.15酒石酸0.29～1.590.71±0.33奎宁酸0.11～0.340.23±0.07丙酮酸0.23～0.410.32±0.06苹果酸6.77～13.7010.23±1.67抗坏血酸0.55～4.041.67±0.96乳酸2.57～11.416.40±2.33乙酸3.43～15.228.53±3.11柠檬酸3.16～7.225.08±1.06琥珀酸0.46～3.101.32±0.68有机酸总量39.63～81.6557.78±10.84

2.3普洱茶的滋味品质得分与其化学成分含量水平的相关性分析结果

普洱茶的滋味品质得分(表1)与其主要滋味品质化学成分含量水平(表2)的皮尔逊线性相关分析结果如表3所示。

表3　与滋味品质得分呈显著相关的关键化学成分

皮尔逊线性相关分析:**P<0.01,*P<0.05。

可见，游离氨基酸总量、儿茶素总量以及有机酸总量等化学成分的含量水平与普洱茶滋味品质得分具有显著(P<0.05)或者极显著(P<0.01)的相关性关系。其中值得注意的是，游离氨基酸总量与普洱茶滋味品质得分呈现出极显著负相关关系(相关系数为-0.806)；而儿茶素成分与普洱茶滋味品质得分呈现显著性正相关关系(P<0.05)，有机酸成分与普洱茶滋味品质得分呈现显著性负相关关系(P<0.05)。

氨基酸是茶叶滋味品质的最重要决定成分之一。例如，刘爽等[18]以不同地域的绿茶为代表，依据滋味得分将其分组，利用滋味定量描述分析法对其滋味的4 个分属性(苦、涩、鲜、甜)进行评定，结果表明，绿茶茶汤中的氨基酸含量与绿茶滋味品质具有显著的相关性，氨基酸总量与鲜、甜呈正相关，而与苦、涩呈负相关。而本研究发现，普洱茶中的游离氨基酸总量水平与其滋味品质得分的相关性最强，呈现出极显著的负相关关系。究其原因，从普洱茶滋味品质的评价机制上来看，可能是普洱茶的风味特征重点是关注醇和的特点，而氨基酸的本身所具有的某些鲜爽味特征与此有一定的矛盾。普洱茶中的氨基酸含量及其组成特征将在下文中继续分析。

2.4PLS 回归模型的建立及其对普洱茶滋味得分的评价效果

偏最小二乘回归(PLS回归)在茶叶品质化学分析方面具有很大的应用潜力，它可以分析具有强共线性和强噪音的多变量数据，并同时对相应变量建模，目前已经取得了较好的研究结果。例如林杰等[19]以挥发性成分为基础建立了龙井茶香气品质的评价模型并取得了较好的预测效果。本研究借鉴该方法，将上述7个滋味品质化学成分的含量水平数据组成X-matrice，20个普洱茶的滋味得分组成Y-matrice，PLS回归验证了X-matrice与Y-matrice二者之间存在较好的相关性(R2Y=0.71)(图2)。采用该PLS回归模型绝大多数样品的滋味品质得分得到了较好预测效果(表4)；但PLS主成分预测的观测值(Y)的变异(Q2Y=0.62)比较低，因此该模型的预测性能尚需要进一步完善提高。

图2　基于7个品质相关的滋味成分的滋味感官评分PLS回归Fig.2　Plot of the PLS regression between observed and predicted taste scores of Pu-erh tea based on 10 taste quality relevant compounds

编号滋味评分预测评分编号滋味评分预测评分18484.5529186.2938887.5149090.3459389.4569594.9578883.6589292.7798690.06108888.31119390.57129190.78138787.13148584.12157577.80168085.38178482.75188888.83198890.30209090.40

2.5普洱茶样品的氨基酸成分分析

普洱茶加工过程中氨基酸成分的变化规律如表5所示。可见，在加工过程中，以茶氨酸和谷氨酸为代表的部分氨基酸成分存在持续降低的趋势，而以丝氨酸、精氨酸、脯氨酸、蛋氨酸等为代表的部分氨基酸成分存在先升高而后在降低的趋势。

茶氨酸是茶叶氨基酸中含量最高的组分，一般占茶叶氨基酸总量的50%左右，具有焦糖香及类似味精的鲜爽味，是绿茶鲜味的重要因子[18]。在普洱茶加工过程中，茶氨酸的降低变化趋势最为剧烈，3批普洱茶的加工过程样中，成品普洱茶中茶氨酸的保留量只有晒青毛茶中的2.01%、3.86%以及1.41%。研究发现，成品普洱茶中的氨基酸成分主要以茶氨酸、丝氨酸和脯氨酸为主，三者的平均含量分别约为0.73、0.35以及0.31 mg/g。此外，与以往报道相同，本研究中渥堆普洱茶的天冬酰胺含量低于检测限，无法检出[20]。

研究表明，在普洱茶加工的后发酵过程中发生了十分复杂的化学成分转化，例如茶多酚的氧化以及氨基酸的降解等，从而使茶叶的风味品质产生巨大变化，由晒青毛茶风味品质的黄绿色泽、纯正尚涩滋味以及清鲜纯正香气特征等转化为了普洱茶的红褐色泽、醇和回甘滋味和陈醇香气风味特征[2,6]。

3结论

(1)普洱茶中的儿茶素成分以简单儿茶素为主，茶色素成分中以茶褐素为主，生物碱成分以咖啡碱为主，有机酸成分以草酸、苹果酸和没食子酸为主。

(2)普洱茶中游离氨基酸总量、儿茶素、没食子儿茶素没食子酸酯、儿茶素总量、酒石酸、柠檬酸以及有机酸总量等7个化学成分的含量水平与普洱茶的滋味品质得分的相关性达到了显著性水平(P<0.05)或极显著性水平(P<0.01)。其中，游离氨基酸总量与普洱茶滋味品质得分的相关性最强，呈现出极显著的负相关关系。

表5　普洱茶加工过程中氨基酸成分变化规律(mg/g)

(3)建立了1个PLS回归模型，PLS回归验证了上述7个化学成分的含量水平与普洱茶的滋味品质得分二者之间存在较好的相关性，且绝大多数样品的滋味品质得分得到了较好预测。

(4)普洱茶中的氨基酸成分主要以茶氨酸、丝氨酸和脯氨酸为主。此外，氨基酸成分在普洱茶加工过程中存在急剧降低的变化规律。

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The main flavor compounds of Pu-erh tea

LYU Hai-peng1, ZHANG Yue1, YANG Ting1，2, SHI Jiang1, 2,LIN Zhi1*

1(Key Laboratory of Tea Biology and Resource Utilization of Ministry of Agriculture, Tea Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310008, China)2(Graduate School of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)

ABSTRACTPu-erh tea was originally produced in Yunnan province of China, and sun-dried green tea was then post-fermented. It has a mellow taste, stable flavor and brownish red infusion color. Few studies focused were on chemical components of the tea taste. This study discovered the chemical componets and their content in Pu-erh tea by HPLC and other methods. Correlation analysis showed that the levels of the total free amino acid, total catechins, DL-Catechin, Gallocatechin gallate, total organic acid tartaric acid and citric acid were the most important components that influencing the taste of the tea based on the sensory evaluation and electronic tongue technology. A PLS model to predict the taste quality of Pu-erh tea was established based on the levels of the above seven components. Moreover, the levels of total amino acids were found to be significantly correlated (P<0.01) to the score of sensory evaluation. Amino acids composition and their changes during the processing were also analyzed.

Key wordsPu-erh tea; taste; chemical compounds; content; electronic tongue

收稿日期：2015-08-19，改回日期：2015-09-10

基金项目：国家自然科学基金(No.31000317)；中国农业科学院创新工程(CAAS-ASTIP-2014-TRICAAS)；现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-23)

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201602031

第一作者：博士，副研究员(林智博士为通讯作者，E-mail:teachem@hotmail.com)。