海拔对乌牛早茶叶品质的影响

叶伟华，李杰峰

(1.松阳县绿谷精耕园家庭农场，浙江 丽水 323400； 2.浙江农艺师学院, 浙江 杭州 310021；3.松阳县自然资源和规划局，浙江 丽水 323400)

嘉茗1号(乌牛早)原产于浙江省永嘉县，1988年通过省级品种认定，属于无性繁育系特早芽种，适制绿茶[1]，后被松阳县引进用于山地茶园种植，但是山地茶园海拔不同，气候条件差异很大，对茶叶的生产与产品品质有影响。其中，湿度变化对茶叶品质的影响最大，茶园海拔每上升100 m，年平均湿度上升3.65%。春季气温上升缓慢，茶叶的物候期延迟，春梢萌芽和茶叶的采摘期等随海拔上升而延迟。在一定海拔下，茶叶产量随海拔上升而降低，但茶叶品质随海拔上升而提高[2]。

目前，国内外关于海拔与生态因子对茶叶品质的影响已有报道。舒庆龄等[2]研究表明，海拔500 m以上的成茶品质明显优于海拔200 m以下的茶叶。汪春园等[3]研究表明，山区低温导致茶梢生长缓慢是形成高山茶香的主要原因。然而茶叶品质不是海拔越高越好，随着海拔的升高，茶叶中游离氨基酸总量和可溶性糖含量出现了下降情况，结合其他营养成分的变化，过高的海拔不利于形成优质茶叶，最佳海拔根据当地气候的不同有所变化[4]。李永菊等[5]研究发现，优质茶叶的形成并不由某一个成分所决定，也不只受一项指标的影响，而是地理环境、海拔、茶树品种等共同作用的结果。

本文研究松阳县不同海拔茶叶的主要营养成分和抗氧化性能差异，旨在探明茶叶品质与海拔的关系，改进其品质风味，进一步提高质量，为茶树栽培育种和合理开发茶园提供必要的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

乌牛早鲜叶(一芽二叶)于2018年春季采自丽水市松阳县3处产茶基地，海拔分别为150～300、300～500、500～700 m，每个海拔区间采样6个。按照相同的工艺加工制得松阳香茶。

草酸、乙醇、浓硫酸均为分析纯(AR)，磷酸盐缓冲液、醋酸-醋酸钠缓冲液、福林酚试剂、3,5-二硝基水杨酸(纯度>99%)均为国药集团化学试剂有限公司；异硫氰酸苯酯(纯度>97%)、氨基酸、没食子酸标准品为美国sigma公司产品；甲醇、乙腈为色谱纯，为美国TEDIA公司产品；2,6-二氯靛酚(纯度>97%)购自上海源叶生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

DFT-200手提式高速粉碎机(温岭市林大机械有限公司)，TP-214电子天平(DENVER)、RC实验室用离心机(上海化工机械厂有限公司)，RE-52A旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂)，T6新世纪紫外可见光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)，LC20A高效液相色谱(HPLC)[Q2010型气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)]，手动固相微萃取(SPME)进样器配PDMS/DVB萃取头(日本岛津仪器公司)。

1.3 方法

1.3.1 营养成分测定

水浸出物含量的测定参照GB/T 8305—2013《茶水浸出物测定》，茶多酚含量的测定方法参照GB/T 8313—2008《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》，蛋白质含量的测定参照GB/T 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》，VC含量采用2,6-二氯靛酚滴定法测定，总黄酮含量采用三氯化铝比色法[6]测定。

氨基酸的测定采用异硫氰酸苯酯柱前衍生-高效液相色谱法(PITC-HPLC)，根据氨基酸对照品的保留时间与待测样品中相应组分的保留时间进行定性分析，外标法定量分析[7]。

样品衍生化：取0.25 mL标准液或经离心的茶叶上清液，加入0.75 mL的高纯水，加入含0.5 mL 14%三乙胺的乙腈溶液和含0.5 mL 1.2%异硫氰酸苯酯的乙腈溶液，摇匀，室温下静置60 min。反应完全后3 000g离心5 min，取上清液加入2 mL正己烷萃取，经0.45 μm有机滤膜过滤后进样。流动相与洗脱程序见表1。

表1 氨基酸分析梯度洗脱程序

1.3.2 香茶香气成分的测定

称取0.3 g(精确至0.001 g)磨碎的茶叶干样，置于顶空瓶中，加入10 mL沸水(超纯水)，保鲜膜封口，70 ℃固相微萃取30 min，GC-MS进样分析，进样口250 ℃解析15 min[8]。

GC-MS条件：Wax色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；进样口温度为250 ℃，柱温40 ℃，程序升温为40 ℃保存5 min，以5 ℃·min-1升至250 ℃，保持5 min；流速1.0 mL·min-1；进样方式为不分流；载气为He；EI源，电子能量70 ev；离子源温度230 ℃；扫描范围33～650 nm。

定性定量分析方法采用NIST08和NIST08s标准图谱库进行检索定性，并用峰面积归一法分析各成分相对含量。

1.3.3 香茶抗氧化性能的测定

Fe3+还原力的测定参照Apáti等[9]的方法，Fe2+金属螯合力的测定参照Dinis等[10]的方法。

1.4 数据分析

采用Excel 2016和SPSS 22.0软件进行数据统计分析，用GraphPad 8.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同海拔茶叶的主要营养成分

能溶于热水的物质被称为水浸出物。茶叶中水浸出物的主要成分有茶多酚、氨基酸、可溶糖、可溶蛋白、咖啡碱、水溶色素、水溶性果胶、维生素和无机盐等，茶叶中水浸出物含量一般为30%～48%[11-13]。由图1可知，不同海拔茶叶中水浸出物的含量差异不显著，可见海拔变化对茶样品水浸出物的含量影响较小。

*、**分别表示差异极显著(P<0.01)和显著(P<0.05)，ns表示差异不显著。

茶多酚是多羟基酚类衍生物的总称，包括儿茶素(黄烷醇类)、花青素、花白素类、黄酮、黄酮醇类、酚酸类等成分，其含量占茶叶干质量的18%～36%[14]，茶多酚是茶叶的特征性物质，是决定茶汤浓醇度、收敛性的主要物质[15]。随海拔的增加，茶叶中茶多酚含量呈显著性下降趋势。相较于150～300 m海拔绿茶的茶多酚含量，500～700 m海拔所产绿茶中茶多酚下降了28.6%。茶园区域的气候随海拔升高而改变，在高海拔地区阴雾天时，大雾缭绕，湿度大，促进了茶树鲜叶营养循环，提高了酶活性，有利于含氮化合物的合成；晴天时，茶树受到较多较强的漫射光作用，光合强度增大，茶树基部长期阴湿，有利于含氮化合物的合成积累[16]。在温度高、日照强的环境中，茶多酚含量有升高的趋势。因此，适当增加温度和日照可以促进茶多酚的合成代谢。但当海拔超过800 m时，温度起主导作用，即温度降低对茶多酚的合成抑制大于日照增加对其的影响，这是高海拔茶叶中多酚类物质含量低的生理原因[17]。

茶叶样品中蛋白质的含量随海拔的升高变化不显著，海拔500～700 m的茶叶中蛋白质含量最高达到31.47%，海拔150～300 m的茶叶样品中蛋白质含量最低，为29.41%。蛋白质含量的变化是海拔、地理环境、茶树品种等共同作用的结果。不同海拔茶叶中VC含量差异显著，随着海拔的升高，VC含量显著上升。海拔500～700 m所产绿茶每100 g鲜质量中VC为219.56 mg，比海拔150～300 m所产绿茶中VC含量上升了19.5%。茶样中总黄酮含量随海拔升高无显著变化，海拔150～300 m的茶叶样品中总黄酮含量达到11.06%，海拔500～700 m的茶叶样品中总黄酮含量为10.61%。

茶叶中的氨基酸，一部分参与茶树的蛋白质和一些生理活性物质的合成，一部分以游离状态存在于细胞中。氨基酸与茶叶品质有显著相关性，氨基酸的组成和含量，以及次生代谢产物和转化产物直接影响茶叶的品质，尤其是一些氨基酸与茶叶等级、茶汤滋味和香气密切相关[18]。茶叶中游离氨基酸含量随着海拔的升高而增多(表2)。海拔500～700 m的茶叶样品中总游离氨基酸量最高，达到1 951.64 mg·kg-1，比海拔150～300 m的茶叶高了19.7%。在17种游离氨基酸中，天冬氨酸和谷氨酸在海拔500～700 m茶叶中的含量相对较高，分别比海拔150～300 m茶叶高19.0%、14.7%。谷氨酸和乙胺是茶氨酸生物合成的底物[4]。茶树是一种喜铵类植物，耐铵性较强，茶树可以通过谷酰胺合成酶——谷酰胺α-酮戊二酸氨基转移酶系充分利用氮，从而提升茶叶品质。茶叶中苯丙氨酸含量随海拔升高呈先升高后降低的趋势，海拔300～500 m茶叶中苯丙氨酸含量最高。茶叶样品中胱氨酸、蛋氨酸含量在高海拔地区含量较高，因其结构中含有硫，在加工过程中可以转变成为二甲硫等挥发性香气物质，有利于高山茶叶的香气形成。

表2 不同海拔茶叶中的游离氨基酸含量 单位：mg·kg-1

2.2 香气成分的测定与分析

香气是影响绿茶品质的重要内质因子[19]，目前茶叶中已经发现了700多种芳香物质[20]。芳香物质的组成极为复杂，大致可分为11类：碳氢化合物、醇类、醛类、酮类、酯类、内酯类、酚类、羧酸类、含硫化合物、含氧化合物和含氮化合物，含量占茶叶干物质量的0.03%～0.05%[21]。本研究采用GC-MS测定茶叶中的香气成分，筛选得到26种主要香气成分，包括12种醇、4种酯、4种烷、2种烯和4种其他类化合物(表3)。不同海拔茶叶中香气成分种类和含量皆差异显著，海拔300～500 m的茶叶香气成分种类最多，为21种，海拔150～300 m和500～700 m所产绿茶分别鉴定出19种、15种。从所属类别看，茶叶香气成分主要是醇类、酮类、酯类、醛类、酸类、酚类和碳氢化合物。150～300、300～500、500～700 m海拔的茶叶香气成分中碳氢化合物含量所占比例分别为28.50%、20.66%、13.99%，酮类含量所占比例分别为0、6.29%、5.12%，醛类含量所占比例分别为2.12%、2.86%、5.32%。随着海拔的升高，茶叶香气成分中碳氢化合物含量所占比例下降，酮类和醛类含量所占比例升高。

表3 不同海拔绿茶的香气成分比较

具有玫瑰香气的壬醛在海拔150～700 m处均有检出，且在海拔500～700 m含量最高，为1.08%。海拔150～500 m茶叶中检测出具有微弱苹果香的苯甲醇和具有较持久、柔和玫瑰香气的苯乙醇，而海拔500～700 m的茶叶中均未检出这2种化合物。沸点较高的萜稀醇类具有花香、果香，对茶香的形成具有较大的贡献作用[20]。其中，橙花叔醇作为花香型名优绿茶的主要香气成分，在海拔150～500 m处的茶叶中均有检出，且随着海拔升高而降低。具有花香、木香的芳樟醇在不同海拔的茶叶中均有检出，且在海拔为300～500 m时含量最高；芳樟醇主要是在茶叶干燥过程中形成，对茶叶良好香气的形成具有重要作用。呈强烈弥散性水果香味的己酸、叶醇，具有青草香的α-法呢烯在海拔150～300、300～500 m的茶叶中均有检出，且在150～300 m海拔处含量最高。酮类化合物常伴有花果香味，如具有紫罗兰香的β-紫罗兰酮，是绿茶中重要的芳香物质，在海拔300～500、500～700 m均有检出，在海拔300～500 m茶叶中含量最高，在海拔150～300 m茶叶中未检出。

2.3 不同海拔绿茶抗氧化性能分析

不同海拔绿茶的抗氧化性能显著差异(图2)，还原力随海拔的升高而降低，当海拔在0～500 m时，还原力无明显变化，海拔超过500 m时，还原力显著降低。而螯合力随着海拔的升高呈现先上升后下降的趋势，在海拔300～500 m达到最大，为8.12 mg·g-1EDTA当量。总的来说，海拔的变化显著影响茶叶的抗氧化性能，随着海拔的升高，抗氧化性能先升高后降低。因为随着海拔的升高，维生素C含量逐渐增多，但茶多酚、黄酮等含量逐渐降低，多种抗氧化物质共同作用使茶叶的抗氧化性能随着海拔的升高呈现先升高后降低的趋势。

图2 不同海拔绿茶的抗氧化性能

3 小结

在乌牛早制得的香茶中，海拔对茶叶中氨基酸含量、VC含量和抗氧化性能有显著影响，对水浸物、蛋白质含量、总黄酮含量无显著影响；随着海拔的升高，茶叶香气成分中碳氢化合物含量所占比例下降，酮类和醛类含量所占比例升高，高海拔的茶叶具有更加浓郁的玫瑰香气和花果香味。综合分析，在海拔150～700 m，随着海拔的升高，维生素C和总氨基酸含量显著升高，而茶多酚则随着海拔升高呈下降趋势。就香气物质而言，低海拔区域的茶叶具有更丰富更浓郁的茶香，而高海拔的茶叶香气更温和。从氧化稳定性来看海拔300～500 m的茶叶抗氧化性能更强。