不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶品质差异分析

2020-07-23徐邢燕俞晓敏赵小嫚林宏政刘国英郝志龙

食品科学 2020年13期

徐邢燕，陈思，俞晓敏，赵小嫚，林宏政，刘国英，苏峰，高峰，孙云,*，郝志龙,*

（1.福建农林大学园艺学院，福建福州 350002；2.茶学福建省高校重点实验室，福建福州 350002；3.福建农林大学海峡联合研究院园艺植物生物学与代谢组学中心，福建福州 350002；4.武夷山市农业科学研究所，福建武夷山 354300；5.福建省农业农村厅种植业技术推广总站，福建福州 350003）

武夷肉桂作为武夷岩茶的当家品种之一，因其香气馥郁、富有韵味而被广泛种植[1]。陈郁榕等[2]认为武夷肉桂茶香气馥郁、清长，辛锐带桂皮味，滋味醇厚甘润，并有特定的消费人群，但其价格参差不齐，核心景区所产的武夷肉桂甚至出现天价。柯文静等[3]在研究消费者选择购买武夷岩茶的影响因素时发现，消费者对岩茶品质宽容度过高，市场出现以次充好、对武夷岩茶品牌认可度下降的情况；武夷肉桂茶同样存在不同等级、不同烘焙程度等消费者难以区分的产品。近年来，就烘焙工艺对乌龙茶、武夷岩茶品质影响的研究中，张蕾等[4]通过分析焙火程度对武夷水仙和肉桂茶感官品质、主要生化成分和茶汤物理特性（粒径、色差、透光率和沉淀量）的影响发现，随焙火温度的增加和时间的延长，茶汤澄清度越高，茶多酚、咖啡碱、游离氨基酸、茶黄素和茶红素含量均显著降低（P＜0.05），儿茶素各组分含量变化差异不显著。翁睿[5]研究表明茶叶水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡碱含量随温度的增加和时间的延长而减少，非酯型儿茶素、酯型儿茶素含量低于毛茶；从毛茶到高火茶样，茶汤颜色由黄转红，由混浊变清澈。孙君等[6]研究认为烘焙后丹桂乌龙茶水浸出物和咖啡碱含量显著高于未烘焙茶，其他成分差异不显著。黄凤[7]通过BP神经网络训练和分类对武夷岩茶茶汤色品质进行识别。陆建良等[8]通过对绿茶、红茶和乌龙茶色差参数和感官审评分析发现，感官汤色评分、滋味评分和品质总评分与乌龙茶茶汤明暗度（L值）呈显著正相关，而与红绿度（a值）和黄蓝度（b值）呈显著负相关。这些研究主要集中在生化成分测定或部分儿茶素组分的定量分析上，缺乏对茶汤pH值、电导率、色差等物理特性和包含氨基酸组分在内的主要呈味物质的综合性分析。因此，本实验以不同烘焙程度与等级的武夷肉桂茶为材料，对茶汤物理特性参数和氨基酸组分、儿茶素组分、咖啡碱等茶汤主要呈味物质含量进行分析，探究不同烘焙程度和等级武夷肉桂茶的品质差异，以期为更客观准确地鉴定武夷肉桂茶品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

不同等级（低等级和高等级）和烘焙程度（轻火和中火）武夷肉桂成品茶（每种样品各6 个）购自武夷山市农业科学研究所。

甲醇、甲酸、乙腈、(-)-儿茶素（C）、(-)-表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）、(-)-没食子儿茶素（(-)-gallocatechin，GC）、(-)-表没食子儿茶素（(-)-epigallocatechin，EGC）、(-)-表儿茶素没食子酸酯（(-)-epicatechin gallate，ECG）、(-)-表儿茶素（epicatechin，EC）、γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）、色氨酸（Trp）、谷氨酸（Glu）、赖氨酸（Lys）、脯氨酸（Pro）、酪氨酸（Tyr）、精氨酸（Arg）、缬氨酸（Val）、亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）、组氨酸（His）、天冬氨酸（Asp）、苯丙氨酸（Phe）、茶氨酸（Theanine）（纯度均不低于95%）美国Sigma-Aldrich公司；(-)-表没食子儿茶素-3-O-(3-O-甲基)没食子酸酯（(-)-epigallocatechin-3-o-(3-o-methyl)-gallate，EGCG3’’Me）（纯度不低于95%）武汉天植生物技术有限公司；咖啡碱和茶黄素-3,3-双没食子酸酯（纯度不低于98%）上海源叶生物技术有限公司；芦丁（纯度不低于91.9%）中国食品药品检定研究院；茶黄素（纯度不低于98%）成都普瑞法科技开发有限公司。

1.2 仪器与设备

ACQUITY UPLC I-class液相色谱、XEVO TQS MS质谱美国Waters公司；KQ-300GDV恒温数控超声波清洗器昆山市超声仪器有限公司；Milli-QAdvantageA10纯水系统美国Millipore公司；电子精密天平德国Sartorius公司；5430台式高速冷冻离心机德国Eppendorf公司；Vortex-Genie 2涡旋振荡器美国Scientific Industries公司；PHS-3E酸度计瑞士梅特勒-托利多公司；DDS-307A型电导率仪上海仪电科学仪器股份有限公司；YS3060分光测色仪深圳市三恩时科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 感官审评

由5 位武夷岩茶审评专家根据GB/T 23776—2018《茶叶感官审评方法》中的乌龙茶盖碗审评法进行审评，以标准中5 项因子的综合评分作为样品高低等级的判定依据，综合评分大于90 分的样品为高等级，低于90 分的样品判定为低等级；根据本实验目的，专家对茶样叶底、茶汤色泽和香型进行感官评价，以叶底青褐、汤色橙黄偏深、花果香显露的茶样为中火烘焙程度茶样；以叶底绿褐、汤色橙黄偏浅、花香显露为轻火烘焙程度茶样。

1.3.2 茶汤pH值、电导率和色差测定

根据GB/T23776—2018中条形乌龙茶柱形杯审评法冲泡制得茶汤，冷却至室温，用定性滤纸过滤后，通过相应仪器分别测定pH值、电导率和色差值，每个样品重复3 次。

1.3.3 氨基酸和多酚的定量分析

1.3.3.1 UPLC-TQS-MS分析样品的制备

超高效液相色谱-三重四极杆-质谱（ultra performance liquid chromatography-triple-quadrupole-mass spectrometry，UPLC-TQS-MS）的制备参照Chen Si等[9]的方法对样品进行相关滋味代谢物提取，称取研磨后的供试样品30 mg，加入1 mL体积分数70%甲醇溶液，充分振荡后超声30 min，在12 000 rcf 4 ℃条件下离心10 min，取上清液，经0.22 µm滤膜过滤后，稀释至适当倍数，供UPLC-TQS-MS分析，每个样品重复3 次。同时等量混合每个样品制备质量控制样品，在整个数据采集过程中，每采集5 个样品数据采集一个质量控制样品数据用于检测仪器稳定性。

1.3.3.2 UPLC-TQS-MS分析条件

分析条件参照Chen Si等[9]的方法。氨基酸的测定：UPLC-TQS-MS分析条件：Merck ZIC-pHILIC色谱柱（100 mm×2.1 mm，5 µm）；溶液A为5 mmol/L乙酸铵-水溶液；溶液B为0.1%甲酸-乙腈溶液；流速0.4 mL/min；柱温：40 ℃；样品室温度：10 ℃；进样量：2 µL。梯度洗脱条件为：5%～41% A（0～13 min）；41%～60% A（13～13.01 min）；60% A（13.01～15 min）；60%～5% A（15～15.01 min）；5% A（15.01～20 min）。

多酚类的测定：UPLC-TQS-MS分析条件：BEH C18色谱柱（100 mm×2.1 mm，1.7 µm）；溶液A为0.1%甲酸-水溶液；溶液B为0.1%甲酸-乙腈溶液；流速0.3 mL/min；柱温：40 ℃；样品室温度：10 ℃；进样量：1 µL。梯度洗脱条件为：95%～83% A（0～12 min）；83%～0% A（12～13 min）；0% A（13～16.5 min）；0%～95% A（16.5～16.6 min）；95% A（16.6～20 min）。

1.3.3.3 标准曲线的绘制

根据已测批量待测物的峰面积与已知标准溶液质量浓度的峰面积进行比例换算，估算待测物的质量浓度范围；配制5 个以上不同质量浓度的标准溶液，以标准溶液质量浓度为横坐标（x），峰面积为纵坐标（y），绘制不同氨基酸、多酚类组分的标准曲线，得出回归方程，然后根据标准曲线进行定量分析。

1.4 数据处理与分析

利用Excel 2007软件对数据进行统计；采用SPSS 22.0软件Analyze模块下的Compare Means进行方差分析，数据以平均值±标准差表示；通过Graphpad Prism 7.0软件进行数据图表的绘制。

2 结果与分析

2.1 不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶感官评价结果

根据本实验目的对不同烘焙程度（火功）、不同等级武夷肉桂茶进行感官审评，最终选取样品的评价结果如表1所示。高等级茶综合评分均高于90 分，低等级茶综合评分均低于90 分。同时对样品的汤色、香型和叶底色泽进行感官评价。中火高等级武夷肉桂茶具有汤色明亮橙黄偏深，桂皮香、花果香显露，叶底色泽青褐的特点；中火低等级武夷肉桂茶汤色橙黄较明亮，花果香较显露并略带火香，叶底色泽青褐偏暗；轻火高等级武夷肉桂茶汤色橙黄明亮，花香显露，叶底绿褐均匀；轻火低等级茶橙黄偏浅较明亮，香气以花香为主并略带青气，叶底绿褐色。

表1 不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶感官评价结果Table 1 Sensory evaluation of different grades of Wuyi Rougui tea with different baking degrees

2.2 不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶汤理化特性分析结果

2.2.1 不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶汤pH值、电导率差异分析

表2 不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶汤pH值、电导率差异分析Table 2 pH and conductivity of different grades of Wuyi Rougui tea infusion with different baking degrees

茶汤pH值与茶叶嫩度、发酵程度、有机酸含量等有关[10]。不同等级与烘焙程度武夷肉桂茶汤pH值、电导率如表2所示，高等级武夷肉桂茶汤pH值极显著高于低等级茶；高等级不同烘焙程度茶pH值差异极显著，中火高等级茶茶汤pH值极显著低于轻火高等级茶，但低等级中、轻火武夷肉桂茶汤pH值差异不显著。茶汤中离子浓度增加可提高茶汤的导电能力[11]，高等级武夷肉桂茶汤电导率极显著高于低等级茶，而同等级不同烘焙程度武夷肉桂茶汤电导率差异不显著。

2.2.2 不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶汤色差值差异分析结果

不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶汤色差值分析结果如表3所示，高等级武夷肉桂茶汤明亮度（L值）极显著高于低等级茶汤，色彩饱和度（Sab值）极显著低于低等级茶汤，说明高等级茶茶汤更亮，但鲜艳度略低，茶汤色泽较深，因此，L值和Sab值可作为高、低等级武夷肉桂茶的判别参数。另外，高等级中火茶汤色相角（Hab值）极显著高于低等级中火茶汤。中火茶汤的红绿度（a值）极显著高于轻火茶汤，黄蓝度（b值）、色相（b/a值）、Hab值和Sab值极显著低于轻火茶汤，说明中火茶汤色泽更偏红，而轻火茶汤色泽偏黄，可见a、b、b/a、Hab和Sab值可作为不同烘焙程度武夷肉桂茶的判别参数。其他色差指标也存在差异，其中高等级中火茶汤的b值大于低等级中火茶汤，说明高等级中火茶汤较低等级中火茶汤偏黄，而高等级茶汤的a值小于低等级茶汤，说明高等级茶汤红色程度低于低等级茶汤。由此可见，茶汤的L和Sab值可作为武夷肉桂茶品质高低等级的差异判别指标，茶汤a、b、b/a、Hab和Sab值可作为武夷肉桂茶不同烘焙程度的差异指标，为品质评定提供参考。

表3 不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶汤色差差异分析Table 3 Color difference of different grades of Wuyi Rougui tea infusion with different baking degrees

2.3 不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶主要滋味物质分析结果

2.3.1 不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶儿茶素组分分析结果

茶叶中多酚类物质是茶汤的主要呈味物质之一，主要成分是儿茶素，在茶叶中含量约占总量的12%～24%（以干质量计），分为酯型儿茶素和非酯型儿茶素两大类，能够赋予茶汤苦味、涩味及特有收敛性感官特征。不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶中儿茶素组分含量分析如图1所示。高等级茶中所测7 种儿茶素组分含量均极显著高于低等级茶，说明儿茶素组分含量与武夷肉桂茶等级呈正相关，等级越高儿茶素组分含量越高。同等级情况下轻火茶中EC、EGC、EGCG和EGCG3″Me含量显著高于中火茶，GCG含量极显著低于中火茶。因此，7 种儿茶素组分含量可作为武夷肉桂茶不同烘焙程度与等级的品质差异指标。

图1 不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶儿茶素含量热图Fig. 1 Heat map representation of contents of catechin in different grades of Wuyi Rougui tea with different baking levels

2.3.2 不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶氨基酸组分差异分析结果

图2 不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶氨基酸组分含量热图Fig. 2 Heat map representation of contents of amino acids in different grades of Wuyi Rougui tea with different baking levels

游离氨基酸含量是决定茶汤滋味鲜爽程度的重要因素，部分氨基酸呈甜味等滋味特征，谷氨酸（Glu）、甘氨酸（Gly）与茶氨酸等可以抑制咖啡碱和儿茶素引起的苦涩味，精氨酸（Arg）和组氨酸（His）是儿童必需氨基酸[12]。不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶氨基酸组分分析如图2所示。除呈苦味的酪氨酸（Tyr）外，高等级武夷肉桂茶中13 种氨基酸含量均极显著高于低等级茶（P＜0.01），而高等级武夷肉桂茶中Tyr含量极显著低于低等级茶（P＜0.01）；同时，这13种氨基酸含量在轻火高等级茶中极显著高于中火高等级茶（P＜0.01），Tyr在轻火低等级武夷肉桂茶汤中含量显著高于中火低等级茶（P＜0.05），而在不同烘焙程度高等级茶中差异不显著；这些氨基酸含量在不同烘焙程度低等级武夷肉桂茶中差异不显著。由此可见，所测14 种氨基酸含量可作为武夷肉桂茶高低等级的差异指标，Tyr含量可作为低等级不同烘焙程度茶的差异指标，其他13 种氨基酸含量可作为高等级不同烘焙程度茶的差异指标。

2.3.3 不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶咖啡碱含量差异分析结果

图3 不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶咖啡碱含量差异分析Fig. 3 Comparative analysis of contents of caffeine in different grades of Wuyi Rougui tea with different baking degrees

咖啡碱是茶叶中含量最高的生物碱，被认为是茶汤的主要呈味物质之一，是茶汤产生苦味的重要化合物。不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶咖啡碱含量如图3所示。低等级茶咖啡碱含量极显著高于高等级茶，均在29.00 mg/g左右，这可能是低等级武夷肉桂茶汤滋味更加苦涩的原因之一。相同等级不同烘焙程度的武夷肉桂茶咖啡碱含量差异不显著，中火高等级武夷肉桂茶的含量为23.09 mg/g，轻火高等级的含量为22.77 mg/g。可见，咖啡碱含量仅可作为武夷肉桂茶高低等级的差异指标，不能作为不同烘焙程度茶的差异指标。

2.3.4 不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶3 种多酚氧化物含量差异分析结果

以不同烘焙程度与等级样品相对标准偏差值低于30为筛选条件，删除同一分组样品中标准偏差过大的物质，最终选取芦丁、茶黄素和茶黄素-3,3-双没食子酸酯3 种代表性物质进行差异分析。不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶芦丁、茶黄素和茶黄素-3,3-双没食子酸酯含量如图4a、b、c所示。茶黄素含量在高等级武夷肉桂茶中极显著高于低等级茶，在轻火茶中均高于中火茶但差异不显著。低等级武夷肉桂茶芦丁含量极显著高于高等级茶（P＜0.01），轻火低等级茶芦丁含量显著高于中火低等级茶。高等级茶中轻火茶茶黄素-3,3-双没食子酸酯含量显著高于中火茶，轻火茶中高等级茶显著高于低等级茶。综上所述，芦丁和茶黄素含量可作为高低等级武夷肉桂茶的差异指标，但不能作为不同烘焙程度武夷肉桂茶的差异指标。

图4 不同烘焙程度与等级武夷肉桂茶3 种多酚氧化物含量差异分析Fig. 4 Comparative analysis of contents of three oxided polyphenol compounds in different grades of Wuyi Rougui tea with different baking degrees

3 讨论

茶汤物理特性参数中，高低等级武夷肉桂茶汤pH值、电导率、明亮度（L值）和色彩饱和度（Sab值）均存在极显著差异；中轻火武夷肉桂茶汤pH值和色差指标（L、a、b、b/a、Cab、Hab、Sab值）均存在极显著差异，但pH值仅在高等级中、轻火茶中存在极显著差异；轻火武夷肉桂茶汤色调彩度（Cab值）、色彩饱和度（Sab值）显著高于中火茶。陈泉宾等[13]研究表明，随着烘焙温度升高和时间延长，美拉德反应由反应初期逐渐进入后期，茶叶色泽逐渐加深，茶汤色泽由橙黄逐渐转为红褐色，与本实验中中火武夷肉桂茶茶汤红色程度（a值）显著高于轻火茶，而黄色程度（b值）显著低于轻火茶的结果一致。另外，化合物的相互作用对色泽也有很大影响，Ujihara等[14]将儿茶素与芦丁在pH 5.8缓冲液中混合，结果表明芦丁可见区域处吸收值下降，呈减色效应；何媛媛等[15]研究表明EGCG与杨梅素对色泽呈现有相互依存、相互影响的作用。

主要滋味物质中7 种儿茶素组分含量在高低等级武夷肉桂茶中均存在极显著差异；EC、EGC、EGCG、GCG和EGCG3″Me含量在中、轻火茶中也存在极显著差异。郑月梅等[16]研究表明，烘焙后铁观音中儿茶素类含量均比毛茶降低，且烘焙温度越高，时间越长，儿茶素类物质含量降低越多，这与本实验中火武夷肉桂茶儿茶素含量低于轻火茶的结论一致。杨军国等[17]研究表明酯型儿茶素是速溶茶苦涩味的主体成分，酯型儿茶素与非酯型儿茶素含量的比值可以作为评价茶叶苦涩程度的指标。虽然高等级武夷肉桂茶酯型儿茶素含量极显著高于低等级，但非酯型儿茶素含量在高等级中亦极显著高于低等级，这在一定程度上调和了茶汤的苦涩感，使茶汤的厚度、刺激性等特征更明显。高等级茶EGCG3”Me含量均极显著高于低等级茶，这可能与EGCG3”Me含量在新梢第三叶和第四叶含量最高有关[18]，低等级茶可能原料欠佳。孙业良[19]研究发现鲜叶经90 ℃或120 ℃烘干后EGCG3”Me含量明显高于60 ℃烘干茶样；而杀青叶经60 ℃烘干后EGCG3”Me含量较鲜叶经60 ℃烘干处理有明显增加，而本实验结果表明，轻火武夷肉桂茶中EGCG3”Me含量均极显著高于中火茶，这可能与茶树品种和工艺处理不同有关。

14 种氨基酸组分含量在高低等级武夷肉桂茶中均存在极显著差异；除Tyr外的13 种氨基酸组分含量仅在高等级不同烘焙程度武夷肉桂茶中存在极显著差异。宋亚赛等[20]对绿茶中儿茶素、咖啡碱和18 种游离氨基酸含量进行主成分分析和因子分析，茶氨酸、谷氨酸等具有鲜味，对茶汤苦涩味有减弱作用，本实验中这几种氨基酸含量在高等级茶中均极显著高于低等级，这可能是高等级茶滋味优于低等级茶的原因。郑月梅[16]、向萍[21]等研究表明，随着烘焙温度的升高和时间的延长，铁观音氨基酸组分含量逐步降低，这与本研究中高等级中火武夷肉桂茶氨基酸组分含量极显著低于轻火茶相一致，但武夷肉桂茶原料比铁观音粗老，低等级武夷肉桂茶原料更粗老，鲜叶中氨基酸含量较少，这可能是导致不同烘焙程度低等级茶氨基酸组分含量差异不显著的原因。

咖啡碱、芦丁和茶黄素含量在高低等级茶中均存在极显著差异。刘盼盼等[22]研究发现绿茶茶汤中咖啡碱含量与茶汤滋味分数和感官总分呈显著负相关性，这与本实验中低等级茶咖啡碱含量极显著高于高等级茶结论一致。李少华等[23]研究表明，随着焙火次数的增加，武夷水仙茶咖啡碱含量呈下降趋势；江山等[24]研究表明，不同焙火温度处理的条形乌龙茶咖啡碱含量随着焙火温度的上升而下降，但差异不显著；本实验中相同等级不同焙火程度武夷肉桂茶咖啡碱含量未见显著差异，可能是咖啡碱是环状结构，较为稳定，且受非酶促作用的影响较小[25]的原因。芦丁又称芸香苷，具有多种生理功能[26]，也是影响茶汤中苦、涩味的重要因素[27]。茶黄素是茶叶中儿茶素及多酚类化合物氧化聚合形成的一类植物酚性色素总称，目前已分离鉴定出25 种茶黄素类物质，其中茶黄素、茶黄素-3-单没食子酸酯、茶黄素-3’-单没食子酸酯和茶黄素-3,3-双没食子酸酯含量较高[28]。本实验中酯型儿茶素转化而成的茶黄素-3,3-没食子酸酯含量在高等级中火茶中显著低于高等级轻火茶，酯型儿茶素可能更多地发生自动氧化、异构化，或形成儿茶素衍生物[29]。罗学平等[30]研究表明，茶黄素和茶红素的含量随着焙火温度的升高和焙火时间的延长而下降，而茶褐素含量呈增加趋势，但本研究中不同烘焙程度茶茶黄素含量差异并不显著，而高低等级间差异显著。

综上所述，本实验中不同烘焙程度与等级武夷肉桂的差异指标如图5所示。茶汤pH值、电导率、明亮度（L值）、饱和度（Sab值）、7 种儿茶素组分及其衍生物含量、14 种氨基酸组分含量、咖啡碱含量、芦丁和茶黄素含量是高低等级茶的差异指标。色差值（L、a、b、b/a、Cab、Hab、Sab值）、儿茶素组分（EC、EGC、EGCG、GCG、EGCG3″Me）含量可以作为区分不同烘焙程度武夷肉桂茶的差异指标；另外，pH值和13 种氨基酸组分（Trp、GABA、Glu、Lys、Pro、Arg、Val、Leu、Ile、His、Asp、Phe、Theanine）含量可以作为高等级武夷肉桂茶不同烘焙程度的差异指标。应用武夷肉桂茶中这些物理特性和滋味物质含量协助品质鉴定，能为武夷岩茶标准化生产中茶叶品质评定提供客观物质指标，有利于降低传统评定方法中受环境因素、审评人员素质等主观因素影响，弥补现有武夷岩茶品质只能依赖感观判定，无法用物理、化学指标来评判的缺陷，为智能化快速辨别武夷肉桂茶等级、烘焙程度的品质鉴定技术提供理论参考。