普洱熟茶化学成分与品质特性相关性分析

白晓丽

张建勇2,3,4

江和源2,3,4

李长文1

张晨霞1

(1. 云南天士力帝泊洱生物茶集团有限公司，云南 普洱 665000；2. 中国农业科学院茶叶研究所，浙江 杭州 310008；3. 农业部茶树生物学与资源利用重点实验室，浙江 杭州 310008；4. 浙江省茶叶加工工程实验室，浙江 杭州 310008)

普洱熟茶化学成分与品质特性相关性分析

白晓丽1

张建勇2,3,4

江和源2,3,4

李长文1

张晨霞1

(1. 云南天士力帝泊洱生物茶集团有限公司，云南 普洱 665000；2. 中国农业科学院茶叶研究所，浙江 杭州 310008；3. 农业部茶树生物学与资源利用重点实验室，浙江 杭州 310008；4. 浙江省茶叶加工工程实验室，浙江 杭州 310008)

以50个普洱熟茶为研究对象，采用主成分分析和偏最小二乘回归分析法，研究11个化学成分和感官审评结果间的相关性，揭示影响品质特性的主要因子。结果表明，水浸出物、总糖、茶多糖、茶多酚、氨基酸和茶色素与品质呈正相关；水分、总灰分、pH值、粗纤维和咖啡碱与品质呈负相关。

普洱熟茶；化学成分；品质特性；主成分分析；偏最小二乘回归分析

普洱茶是以地理标志保护范围内的云南大叶种晒青茶为原料，采用特定加工工艺制成、具有独特品质特征的茶叶。普洱茶具有降脂减肥等多种保健功效[1-2]，根据加工工艺的差异，可以分为普洱生茶，以及经过杀青、揉捻、后发酵和干燥等工序制成的普洱熟茶。后发酵是普洱熟茶加工的关键工序，后发酵的实质是以微生物的活动为中心，通过生化动力——胞外酶，物化动力——微生物热与茶坯水分相结合，以及微生物自身代谢的综合作用，推动一系列复杂生化变化，塑造了普洱熟茶独特的滋味品质[3]。

目前，有关普洱茶的香气品质成分分析[4-6]、茶汤色泽变化与理化成分关系[7]、茶汤滋味与茶叶主要成分关系[8]等研究已取得了一定的进展，然而有关普洱熟茶多变量化学成分与滋味、汤色品质特性的相关性分析仍多见理论综述，鲜有基于大量检测数据的统计分析报告。本研究选择不同等级的50个普洱熟茶，对水分、水浸出物、总灰分、总糖、茶多糖、茶多酚、氨基酸、茶色素、pH值、粗纤维、咖啡碱共11个化学指标进行检测，结合感官审评结果，采用主成分分析法和偏最小二乘回归分析法对样品进行研究，以期为普洱熟茶的品质评定和等级鉴定提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验样品

50个普洱熟茶样品分别来自云南省普洱市澜沧、镇沅、景谷、勐腊、宁洱、墨江、江城等核心产区，级别分布由特级至七级(参照GB/T 22111—2008 《地理标志产品 普洱茶》进行级别划分)。

1.1.2 试剂

无水葡萄糖、咖啡碱标准品：中国食品药品检定研究院；

福林酚、碳酸钠、正丁醇、乙醇、草酸、蒽酮、硫酸：分析纯，百灵威科技有限公司；

乙腈、甲醇、乙酸：色谱纯，德国Merck公司。

1.1.3 仪器

高效液相色谱仪：A1100型，安捷伦科技公司；

紫外可见分光光度计：UV2550型，岛津仪器公司。

1.2 试验方法

1.2.1 化学成分测定和感官审评

(1) 水分：按照GB/T 8304—2013方法测定。

(2) 水浸出物：按照GB/T 8305—2013方法测定。

(3) 总灰分：按照GB/T 8306—2013方法测定。

(4) 总糖、茶多糖：按照蒽酮硫酸法测定[9]。

(5) 茶多酚、咖啡碱：按照GB/T 8313—2008方法测定。

(6) 游离氨基酸：按照GB/T 8314—2013方法测定。

(7) 茶色素：按照分光光度法测定[10]。

(8) pH值：pH计测定。

(9) 粗纤维：按照GB/T 8310—2013方法测定。

(10) 感官审评：按照GB/T 23776—2009方法审评。

1.2.2 数据分析 采用SPSS 17.0进行主成分分析，SIMCA-P12.0进行偏最小二乘判别分析。

2 结果与分析

2.1 化学成分测定和感官审评结果

一般水浸出物含量越高，茶的品质越好[11]。由图1可知，化学成分中含量最高的是水浸出物，占比18%～32%。此外，茶多酚占比6%～17%，茶色素占比7%～13%，粗纤维占比9%～14%。

图1 化学成分测定结果Figure 1 The content of chemical composition

由图2可知，所有茶汤均为酸性，pH值在4.8～6.3，可能是渥堆发酵过程中微生物作用产生的胞外酶促使各物质之间的转化生成了酸性物质。

由图3可知，样品感官评分在70～94分，分布范围宽，主要是由于茶叶等级不同，导致感官品质有较大差异。70～79分的样品陈香纯正尚浓，滋味醇和回甘；80～89分的样品陈香浓纯，滋味醇厚回甘；90～94分的样品陈香浓厚，滋味浓醇回甘。

图2 pH值测定结果Figure 2 The results of pH value

图3 感官审评结果Figure 3 The results of sensory evaluation

2.2 数据分析结果

2.2.1 主成分分析 由表1可知，5个主成分(按顺序依次为苦味、鲜味、嫩度、甜味、汤色)反映了85.6%的内质信息，由此推导出普洱熟茶品质评价模型：

F=0.405 47F1+0.154 71F2+0.107 25F3+0.097 40F4+0.091 58F5。

(1)

表1 主成分特征值与累计方差贡献率Table 1 The eigenvalue and cumulative variance contribution rate of PCA

由表2可知，第1主成分主要综合了茶多酚和pH值2个因子的变量信息，得分系数分别为0.203，0.190。茶多酚味苦，具有较强的刺激性，是茶汤苦涩味的呈味物质，也是茶叶的主要活性物质[12]，所以主成分1主要反映了苦味特点，因此定义为“苦味”因子方程：

F1=0.19X1-0.171X2+0.084X3-0.152X4-0.037X5-0.203X6-0.128X7+0.081X8+0.19X9+0.128X10+0.104X11。

(2)

第2主成分主要综合了茶多糖和氨基酸2个因子的变量信息，得分系数分别为0.458，0.426。氨基酸作为普洱茶发酵过程中的重要物质，在微生物的作用下，参与美拉德等生化反应影响发酵过程，普洱茶中的氨基酸主要以茶氨酸、丝氨酸和脯氨酸为主[8]，这些氨基酸对普洱茶品质的形成有着重要的作用，是茶汤滋味鲜爽的主要物质，并且也是茶叶香气的主要基质[13]，所以第2主成分主要反映了鲜味特点，因此定义为“鲜味”因子方程：

表2 主成分得分系数矩阵Table 2 The score coefficient matrix of PCA

F2=0.1X1-0.028X2+0.092X3+0.268X4-0.458X5+0.027X6+0.426X7-0.092X8+0.056X9+0.201X10+0.229X11。

(3)

第3主成分主要综合了咖啡碱、粗纤维和总灰分3个因子的变量信息，得分系数分别为0.567，0.486，0.396。主要反映了嫩度特点，因此定义为“嫩度”因子方程：

F3=-0.049X1-0.199X2+0.396X3+0.19X4+0.181X5+0.098X6+0.076X7+0.078X8-0.011X9+0.486X10-0.567X11。

(4)

第4主成分主要综合了总灰分、总糖和水浸出物3个因子的变量信息，得分系数分别为0.665，0.378，0.345。普洱茶中可溶性糖含量较绿茶和红茶高，对苦涩味及刺激性具有良好的缓和作用[14]，主要反映了甜味特点，因此定义为“甜味”因子方程：

F4=0.282X1-0.345X2-0.665X3+0.378X4+0.31X5+0.097X6+0.016X7-0.034X8+0.033X9+0.2X10+0.044X11。

(5)

第5主成分主要综合了茶色素、氨基酸和茶多糖3个因子的变量信息，得分系数分别为0.874，0.247，0.136。氨基酸与还原糖在发酵时进行美拉德反应及焦糖化作用是产生茶叶特殊香气及茶汤褐变原因之一[15]，因此茶色素对于第5主成分的高贡献值可能是美拉德反应的结果。茶色素是普洱茶中十分独特的品质成分，直接决定着普洱茶的品质。普洱茶汤的红褐色主要源于茶色素，因此定义为“汤色”因子方程：

F5=-0.01X1-0.098X2+0.071X3+0.032X4+0.136X5+0.057X6+0.247X7+0.874X8-0.264X9-0.093X10+0.228X11。

(6)

2.2.2 偏最小二乘判别分析 刘彬球等[16]利用主成分分析结合偏最小二乘回归分析对普洱生茶进行了分类，结果显示该方法可以稳定地分出三级茶，并具有较高的可信度，而目前此方法用于普洱熟茶的分析研究鲜有报道。本研究首先根据感官审评结果将样品分为三类：其中A类(70～79分)8个茶样，B类(80～89分)25个茶样，C类(90～99分)17个茶样，再以11个化学成分为变量进行偏最小二乘判别分析。

由图4可知，不同感官审评结果的茶样出现明显的分离现象，且出现了3个聚集区域，表明通过偏最小二乘回归分析后所有样品被分为3个等级，与感官品评结果基本保持一致。

图4 偏最小二乘判别分析结果Figure 4 The results of PLS-DA

由图5可知，pH值、茶多糖、水分、茶多酚和粗纤维5个化学成分的变量重要性因子值都大于1，说明这5个成分对感官品质影响较大，可以作为普洱茶等级区分的重要指标。

由图6 可知，水浸出物、总糖、茶多糖、茶多酚、氨基酸和茶色素6个化学成分含量与品质呈正相关，这6种化学成分含量越高，茶品质越好；水分含量、总灰分、pH值、粗纤维和咖啡碱5个化学成分含量与品质呈负相关，这5种化学成分含量越低，茶品质越好。

图5 变量重要性因子Figure 5 Variable important for the projection

图6 相关性分析结果Figure 6 The results of correlation analysis

3 结论

本研究通过检测50个普洱熟茶样品中11个化学成分的含量，结合感官审评，利用主成分分析法找到5个主成分，建立了品质评价模型，描述了“苦味”“鲜味”“嫩度”“甜味”“汤色”因子；利用偏最小二乘法判别分析推导出水浸出物、总糖、茶多糖、茶多酚、氨基酸和茶色素与滋味品质呈正相关，水分、总灰分、pH值、粗纤维和咖啡碱与滋味品质呈负相关。

本研究创新性地提出了普洱茶品质因子——“嫩度”，并初步揭示了该因子与总灰分、粗纤维和咖啡碱3个化学成分含量的相关性，但有关其形成机理、调控方法等仍有待深入研究。

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Correlation analysis between chemical composition and quality characteristics of Puer ripe tea

BAIXiao-li1

ZHANGJian-yong2,3,4

JIANGHe-yuan2,3,4

LIChang-wen1

ZHANGChen-xia1

(1.YunnanTaslyDeepureBiologicalTeaGroupCo.,Ltd,Puer,Yunnan665000,China;2.TeaResearchInstitute,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Hangzhou,Zhejiang310008,China; 3.KeyLaboratoryofTeaPlantsBiologyandResourcesUtilizationofAgricultureMinistry,Hangzhou,Zhejiang310008,China; 4.KeyLaboratoryofTeaProcessingEngineeringofZhejiangProvince,Hangzhou,Zhejiang310008,China)

The correlation between eleven chemical composition and sensory properties of fifty Puer ripe tea was studied. The data analyses with principal component analysis (PCA) and partial least squares-discriminant analysis (PLS-DA). The results showed that quality characteristics were positively related with water extract, total sugar, tea polysaccharides, tea polyphenol, amino acid and tea pigment; negatively related with water content, total ash, pH, crude fiber and caffeine.

Puer ripe tea; Chemical composition; Quality characteristics; PCA; PLS-DA

白晓丽，女，云南天士力帝泊洱生物茶集团有限公司高级工程师，硕士。

江和源(1974—)，男，中国农业科学院茶叶研究所研究员，博士生导师，博士。E-mail:jianghy@tricaas.com

2017—03—14

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.05.010