滇红滋味类型判别模型的建立

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(1.湖南农业大学茶学教育部重点实验室,湖南长沙 410128; 2.国家植物功能成分工程技术研究中心,湖南长沙 410128; 3.云南省临沧市发展生物产业办公室,云南临沧 677000)

红茶为世界范围内广受欢迎的茶饮料之一,全球每年茶叶贸易中大约75%为红茶[1]。云南红茶又称“滇红”,其原料为大叶种茶,经萎凋、揉捻、发酵和干燥制得,具有茶多酚含量高、芽叶肥硕和茸毛多等特点[2]。而滇红又以云南省临沧市凤庆县的工夫红茶最为著名。本研究所选红茶样品都来源于临沧市的各产茶县。

茶汤中的主要滋味类型是苦涩味、鲜味、甜味、酸味等,对滇红而言,主要滋味类型可分为鲜醇、浓醇、醇厚、其他型[3-5]。目前有研究发现对茶汤滋味有影响的水溶性物质主要有多酚类物质及其氧化物质、氨基酸、水浸出物、茶氨酸、生物碱[6-8]等。同时,另有研究证明,红茶的色差值与滇红滋味具有较显著的相关性[9]。但将这些指标作为影响因子来量化滇红滋味类型的研究比较少见。

本文基于感官审评和理化分析的结果,以滇红内含成分及色差值为主要研究因子,通过主成分分析与判别分析,筛选出滇红滋味评价因子,从而建立滇红滋味类型的评价模型,以求改善人工感官审评结果不能量化的缺点。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

滇红样品 本研究中所采用的茶样均为云南省临沧市各茶叶龙头企业生产的经同一工艺处理的大叶种工夫红茶(滇红),茶样均为春茶,共计55份样品,实验样品均由临沧市发展生物产业办公室提供;乙腈、甲醇、蒽酮、茚三酮等 分析纯,国药集团;儿茶素标准品(纯度98%)、茶碱标准品(纯度99%)、茶黄素标准品(纯度98%) 美国Sigma公司;所有标准品均为混合标准品。

UV-2550型紫外分光光度计 日本岛津公司;LC-2010A HT型HP-LC高效液相色谱 日本岛津公司;MS204TS/00型分析天平 美国Metttler Toledo公司;

1.2 实验方法

表1 滇红色差值及理化指标测定结果Table 1 Results of contains ingredients and color difference of Yunnan provinceTable tea

续表

1.2.1 色差值(L*、b*、a*、(ΔE2=ΔL2+Δb2+Δa2))测量方法 称取3 g干茶,加沸蒸馏水150 mL冲泡5 min,趁热用滤纸过滤,冷却至室温,以纯净水作为空白参比样,用测色仪测定茶汤色差值ΔL、Δa、Δb、ΔE,每种茶汤测定3次,取平均值[10-11]。

1.2.2 理化指标检测方法 所有样品进行检测时均重复三次,取平均值;

1.2.2.1 游离氨基酸的测定 参照国标(GB/T 8314-2013)[12]进行测定;

1.2.2.2 水浸出物的测定 参照国标(GB/T 8305-2013)[13]进行测定;

1.2.2.3 儿茶素、生物碱和茶黄素(TF)的测定 参照国标(GB/T 30483-2013)采用HPLC检测法[14]测定简单儿茶素、酯型儿茶素、可可碱、咖啡碱的相对含量;

1.2.2.4 茶氨酸的测定 参照国标(GB/T 23193-2017)[15]进行测定;

1.2.3 滇红感官审评方法 参照(GB/T 23776-2018)测定[16]。由高级评茶师、评茶师、高级评茶员构成的7人审评小组,男女比例3∶4,参照茶叶审评标准中工夫红茶的审评方法进行审评。称取3 g茶样,用150 mL沸水冲泡5 min,从茶样外形、香气、汤色、滋味和叶底五项因子进行审评并重点记录滋味评语。

1.3 数据处理

使用SPSS 25.0和Orign 8.0数据处理软件进行数据分析,实验数据采用主成分分析、判别分析,以P<0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 茶汤色差值及理化指标检测结果与分析

对55个红茶样品进行理化检测,并对茶汤进行色差值测定,其结果如表1。临沧工夫红茶品质的好坏由于采摘标准与产地的影响,其理化成分含量与比例各不相同。临沧功夫红茶中简单儿茶素含量均高于酯型儿茶素含量。茶氨酸作为特殊氨基酸提供茶汤的鲜味,而茶黄素提高茶汤的亮度,儿茶素和生物碱类提供茶汤的物质感以及收敛性。

红茶中儿茶素、游离氨基酸、茶黄素等物质与红茶滋味类型具有一定的联系。有研究表明红茶中多酚及氨基酸的含量与茶滋味浓度、鲜度和醇度有较显著正关性[17]。红茶汤色的色差值与感官审评结果具有较显著的相关性[18]。本实验在前人研究的基础上,检测55个滇红样品的理化指标,并测定其茶汤色差值,为红茶滋味类型分析建立基础。

茶叶中呈味物质归纳下来主要分为涩味、苦味、鲜味、甜味和酸味这几类物质。其中涩味物质主要是多酚类,构成茶叶苦味的主要成分为咖啡碱、花青素等,而儿茶素和黄酮类等是既呈涩味又呈苦味的物质,茶的苦味与涩味总是相伴而生。茶汤中的生物碱和大量儿茶素容易形成氢键,而该氢键所形成的络合物既不呈涩味也不呈苦味,而是相对增强了茶汤的醇度和厚度[18]。鲜味物质的主体是游离氨基酸,甜味物质和酸味物质的主要呈味物质分别为可溶性糖、部分氨基酸及有机酸和部分氨基酸。不同含量的各种呈味物质相互组合、相互作用,从而构成各式各样不同滋味的茶汤[20]。相对于中小叶种,云南大叶种中儿茶素及茶多酚含量均相对较高,尤其酯型儿茶素的含量特别高[21]。

2.2 滇红样品滋味审评结果与分组

2.2.1 基于感官评语的滇红滋味类型分组 55个实验样品的审评结果如下(表2),根据滋味评语,将其分为4种类型:鲜醇型、浓醇型、醇厚型、其他型。其中鲜醇型命名为M1组,共有14个样本;浓醇型命名为M2组,共有13个样本;醇厚型和其他型分别命名为M3、M4组,分别有15和12个样本。由此可知该批滇红样品的滋味具有一定的区分度。

不同的茶树品种、不同栽培条件以及不同采时间均会影响茶叶品质,同时茶叶加工过程中不同采摘标准以及不同的工艺,同样会对茶叶产生一定的影响[19]。

表2 审评结果及样品分组Table 2 Evaluation results and sample grouping

表3 判别模型样品分组Table 3 Grouping of discriminant model samples

2.2.2 基于滇红滋味类型的判别和回判模型样本分组 在滇红滋味类型分组的基础上,将各样本组的样本,按3∶1的比例将其分为模型样本组和回判样本组(表3)。判别模型样品用来建立滋味评价模型,回判模型样本则用来对判别模型进行回判检验。其中模型组样本共54个,预测组样本共15个。

2.3 滇红样品理化因子的主成分分析

2.3.1 主成分分析可行性检验 运用SPSS数据处理软件对滇红样本数据进行KMO和Bartlett’s球形检验,其中KMO值为0.797、Bartlett’s检验P值为0.00,呈极显著(P<0.05),表现该7样本满足建模的基本要求,可以进行主成分分析。

2.3.2 主成分分析结果 由表4可以看出按照主成分大于1的提取原则,占总变量78.221%的特征值大于1的四个主成分在一定程度上能较全面的概括原始数据。变量ΔE在各主成分中因子得分均小于0.4,并且特征值贡献率均小于0.05[22],表明该变量不能有效的对滇红品质做出评价,因此舍去该变量。

综上所述,滇红样品所测12个指标中,Δa、Δb、ΔL、水浸出物、可可碱、咖啡碱、酯型儿茶素、简单儿茶素、游离氨基酸、茶黄素、茶氨酸各项指标其特征值贡献率均大于0.5,均能对滇红滋味做出较好的评价。所以,选定上述11个指标初步定为滇红滋味评价因子。

PC1(principal components,主成分)主要表达了色差值Δa、Δb、ΔL在滇红品质中所反映的信息;PC2主要表达了水浸出物、酯型儿茶素、可可碱、咖啡碱含量在滇红品质中反映的信息;PC3和PC4分别主要表达了简单儿茶素、游离氨基酸含量及茶黄素茶氨酸在滇红品质中反映的信息。这几种物质相互协调及其组成比例对红茶滋味品质的构成显得尤为重要,因此各种物质含量适当,比例适宜,组成协调,是形成红茶优良滋味的基础。

表4 前4个主成分特征值贡献率及积累贡献率Table 4 Contribution rate and cumulative contribution rate of the first 4 principal components

表5 各预测样品的判别结果Table 5 Discriminant results of the predicted samples

2.4 判别函数的建立

2.4.1 滇红样品的Bayes模型建立 该函数模型主要用于对未知红茶样品进行分类,通过对其内含成分进行检测,通过代入函数模型(Y=aX1+bX2+cX3…zXn),得出其滋味类型。

通过SPSS判别分析,得出基于11个滇红滋味评价因子的Bayes模型系数表,见表5。建立各组相应的滋味判别模型:(F1为鲜醇型,F2为浓醇型,F3和F4分别为醇厚型及其他型)

F1(X)=-11.104X1-14.270X2+3.368X3+16.283X4+32.035X5+414.706X6+37.103X7-26.274X8+88.124X9-13.147X10-135.709X11-720.268

F2(X)=-11.754X1-13.813X2+3.163X3+14.575X4+31.985X5+346.798X6+41.704X7-10.652X8+72.618X9-10.782X10-135.504X11-744.288

F3(X)=-6.926X1-11.460X2+3.053X3+18.235X4+29.912X5+400.316X6+33.373X7-25.744X8+72.714X9-11.558X10-110.432X11-617.453

F4(X)=-25.522X1-25.694X2+2.761X3+11.873X4+27.342X5+318.231X6+35.415X7-25.361X8+61.361X9-12.624X10-125.590X11-595.166

2.4.2 Bayes模型的回判检验 为检验滇红滋味类型模型的准确性,将15个预测样品代入各组相应的Bayes函数中,可得表5,鲜醇型(M1)、醇厚型(M3)和其他型(M4)的正确率均为100%;浓醇型(M2)有1个判为醇厚型(M3),正确率为75%,总的正确率为93.3%,说明用Bayes函数对此判别模型具有较好回判效果。

3 结论

本文结合感官审评和理化检测两方面,对55个滇红样品进行研究,根据感官审评结果,将其滋味类型分为鲜醇型、浓醇型、醇厚型及其他型四种类型。并以理化检测结果为基础,通过主成分分析及判别分析,分别建立了四种滋味类型的判别模型。并将预测样本代入相应的模型进行检验,各组模型正确率分别为100%、75%、100%、100%。该模型对滇红滋味类型的区分有着较好的准确性,同时对揭示滇红茶汤中关键的化学成分、丰富红茶滋味的化学理论、提高红茶滋味品质都具有较好的理论指导意义。

4 展望

本研究所建模型通过回判表现出较高的正确率,为进一步判别滇红滋味类型提供合理的量化方法。同时,该模型对其它茶类滋味评价模型的建立提供了一定条件,同时对根据内含成分将六大茶类分类提供借鉴。对丰富红茶的呈味的化学机理提供了一定参考。虽然该模型判别正确率高,但样品数量较少,无法准确将所有滇红的滋味进行分类,因此还需进一步扩大样品数量,同时样品的检测指标也需更加完善,进一步提高模型的准确度。