不同产地扁形绿茶的品质成分差异分析

桂安辉,高士伟,叶 飞,龚自明,郑鹏程,王胜鹏,刘盼盼,王雪萍,滕 靖,郑 琳

(湖北省农业科学院果树茶叶研究所,湖北省茶叶工程技术研究中心,湖北武汉 430064)

扁形绿茶是加工过程中通过做形工序制成的具有特定外形特征的绿茶。通过在扁形茶炒制机或理条机中进行抖炒、理条、压扁等工序,所加工出的扁形绿茶外形扁平、锋苗显露,色泽黄绿油润，滋味醇厚、香气浓郁,汤色黄绿明亮,叶底嫩绿匀整,深受高端消费者的青睐。外形、汤色、香气、滋味及叶底是构成绿茶品质特征的5个主要因子。其中,滋味是决定绿茶风味品质的关键因子,茶多酚、氨基酸、咖啡碱、可溶性糖等化学物质的含量均起着重要作用[1]。近年来,人们对扁形绿茶的已有研究多数集中于加工工艺[2]、产地判别分析[3-5],品种适制性分析等[6],但对构成扁形绿茶特有品质并起主要作用的化学成分组成和含量方面的研究尚不够系统。要全面评价扁形绿茶的品质,首先需要选择应用标准加工工艺加工而成的具有代表性的扁形绿茶样品,然后在相关品质成分等方面进一步展开系统性地检测分析研究工作。

本研究针对来自湖北大悟、浙江磐安、安徽歙县、贵州湄潭、四川峨眉山5个产地的具有代表性的扁形绿茶样品进行系统的化学成分含量和色泽的检测分析,主要利用分光光度计等常规方法检测了茶多酚、游离氨基酸总量,并使用高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)法检测8种儿茶素组分及咖啡碱(caffeine,CAF)的含量,使用色差法分析了扁形绿茶干茶、叶底和茶汤色泽变化,基于各品质成分的相对含量建立的偏最小二乘法判别分析(partial least square discriminant analysis,PLS-DA)模型成功区分了5个产地的扁形绿茶样品,揭示其主要化学成分含量差异,并进行产地溯源与判别分析,以期明确扁形绿茶的主要品质特征,为扁形绿茶加工工艺和品质提升提供一定的科学借鉴和参考,同时为扁形绿茶原产地保护提供鉴定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

16个扁形绿茶样品 分别来自湖北大悟(孝感龙剑茶,5个)、浙江磐安(龙井茶,3个)、安徽歙县(大方茶,2个)、贵州湄潭(湄潭翠芽,2个)、四川峨眉山(竹叶青茶,4个),选取的均为当地具有代表性的2018年3月至4月春茶样品,原料质量等级均为一级,具体信息见表1,加工方式均按照扁形绿茶基本工艺流程,即“摊青→杀青→做形→干燥”;咖啡碱、儿茶素、没食子儿茶素、儿茶素没食子酸酯、没食子酸儿茶素没食子酸酯、表儿茶素、表儿茶素没食子酸酯、表没食子儿茶素、表没食子儿茶素没食子酸酯 均购自美国Sigma公司;甲醇、乙腈 均为色谱纯,购自德国默克公司;冰乙酸、碳酸钠、福林-酚、茚三酮等 均为国产分析纯。

表1 16个代表性扁形绿茶样品基本信息

Waters2695高效液相色谱、2998 PDA检测器、Waters Symmetry C18(150 mm×4.6 mm,5 μm)色谱柱 美国Waters公司;CM-5分光测色计 日本柯尼卡美能达公司;UV-2550紫外-可见光分光光度计 日本岛津公司;Milli-RO PLUS 30纯水机 法国Millipore公司;HHS型恒温水浴锅 上海博迅实业有限公司医疗设备厂;PerkinElmer Avio200电感耦合等离子体发射光谱仪 美国珀金埃尔默公司。

1.2 实验方法

1.2.1 感官审评 委托农业农村部茶叶质量监督检验测试中心对全部扁形绿茶样品进行感官评定,并参照GB/T 23776-2018《茶叶感官审评方法》、GB/T 14487-2017《茶叶感官审评术语》分别对每个样品的外形、汤色、香气、滋味以及叶底的感官品质进行打分。样品感官审评总分(分)=外形得分×25%+汤色分×10%+香气得分×25%+滋味得分×30%+叶底得分×10%。

1.2.2 色差测定 色差法(亮度L值、红绿色度a值、黄蓝色度b值、综合色差E值)测定(光源D65,角度4°),对不同产地的扁形绿茶干茶、叶底和茶汤进行色差值检测。干茶和叶底混匀随机取样,用专用比色皿测定;汤色采取3 g茶叶加150 mL沸纯净水冲泡5 min,过滤后用专用比色皿测定[7]。扁形绿茶样品干茶色差值分别标记为L1、a1、b1、E1,叶底色差值分别标记为L2、a2、b2、E2,茶汤色差值分别标记为L3、a3、b3、E3。

1.2.3 主要化学成分含量测定 水浸出物含量测定:参照GB/T 8305-2013《茶 水浸出物测定》;茶多酚含量测定:参照GB/T 8313-2018《茶叶中茶多酚和儿茶素含量的检测方法》中福林-酚法;游离氨基酸总量测定:参照GB/T 8314-2013《茶游离氨基酸总量测定》茚三酮比色法;可溶性总糖的测定采用蒽酮-硫酸法[8];儿茶素组分以及咖啡碱含量采用高效液相色谱法[9],流动相为2%乙酸和乙腈,色谱条件:检测波长为 280 nm,流速:1 mL·min-1,柱温:40 ℃,进样量:10 μL。

1.3 数据处理

所有指标均重复测定三次,采用SAS 9.4进行显著性分析,SIMCA 11.0软件进行PLS-DA分析。

2 结果与分析

2.1 不同产地扁形绿茶感官品质分析

不同产地的扁形绿茶各具特色,因产地不同,其外形、汤色、香气、滋味和叶底等感官品质表现出一定的差异性。同一产地的产品因不同样品也不完全一致,与取样的鲜叶质量、茶树品种、加工工艺及生产时间均有一定关系。由表2可知,从外形来看,龙井茶更加扁平光滑,且颜色偏黄,显花杂;湄潭翠芽、竹叶青茶均为全芽,呈月牙形,颜色为嫩绿或绿翠;孝感龙剑茶根据鲜叶等级呈现不同形态,得分差异大(84.20～88.33分),整体较挺直、颜色为深绿。从汤色来看,竹叶青茶为浅嫩黄、明亮,仅次于湄潭翠芽的嫩绿、清澈明亮。从香气来看,竹叶青茶香气清高、部分样品带花香、栗香,有些样品微青,而孝感龙剑茶略微闷。从滋味来看,浓醇、较浓醇、尚浓醇、青涩、苦涩均有分布。

表2 16个不同产地扁形绿茶样品感官审评结果(分)

从叶底来看,湄潭翠芽和竹叶青茶相对较好,得分均为91.00分,主要是与其鲜叶等级相关。从感官审评总分来看,绝大部分扁形绿茶样品感官审评总分在83～90分之间,可见取样的扁形绿茶样品质量等级相当,具有较好的品质特征和代表性。

2.2 不同产地扁形绿茶的色泽分析

对不同产地的扁形绿茶干茶、叶底和茶汤进行色差值检测,结果如表3所示。

从叶底来看,5个产地扁形绿茶的叶底L2值、b2值与综合色差值E2均无显著差异。李立祥等[10]采用色差分析和感官审评的方法对10种绿茶汤色进行分析,结果显示,评茶师对绿茶评分与评价呈现较高度一致,差异性较小。色差分析绿茶汤色各组间明亮度(L3)、茶汤绿度(a3)和茶汤黄度(b3)均具有较好的一致性,表明色差计测定可以作为茶叶汤色评定的衡量方法。从汤色来看,大方茶茶汤L3值最高,达到98.98,孝感龙剑茶L3值最低,为97.48;孝感龙剑茶、龙井茶汤色a3值均小于-3.0,显著(P<0.05)低于大方茶、湄潭翠芽与竹叶青茶,表明其汤色偏绿;同时这两个茶的茶汤b3值也显著高于其他3个产地的扁形绿茶,这与汤色感官评语“黄绿”相一致。

2.3 不同产地扁形绿茶主要化学成分比较

不同产地扁形绿茶主要化学成分如图1和表4所示。茶多酚与茶叶品质密切相关,是茶叶内含成分和功能性成分的主体,是茶叶滋味浓度和苦涩味的代表物质[11]。5个产地扁形绿茶的茶多酚含量在15.70%～16.50%之间,并无显著差异,其滋味评语多为“浓醇”或“尚浓醇”“略/微青涩”(图1A)。氨基酸对绿茶滋味贡献主要表现为鲜爽、醇和两种特征,品质好的绿茶滋味为鲜、醇、浓[12-13]。不同产地扁形绿茶中游离氨基酸含量以湄潭翠芽最高,为3.35%,显著高于其他4个产地扁形绿茶样品,孝感龙剑茶中游离氨基酸含量最低,为2.85%(图1B)。酚氨比可以反映绿茶滋味的纯度,5个产地扁形绿茶样品的酚氨比范围为5.14～5.58,无显著差异(图1C)。茶叶中水浸出物是一切可溶性物质的总和,其中包括多酚类化合物、可溶性蛋白质、果胶、维生素群、糖类、生物碱及微量的芳香油等,对茶叶的品质起决定性的作用[14]。大方茶和湄潭翠芽中水浸出物总量显著高于孝感龙剑茶、龙井茶及竹叶青茶,其平均质量分数超过48.00%,分别达到48.64%、48.05%(图1D)。咖啡碱是茶叶苦味的主要呈味物质,一般茶树新梢越嫩的部位,咖啡碱含量越高,反之原料越老,咖啡碱含量越低[15]。湄潭翠芽和竹叶青茶中咖啡碱含量均超过4.00%,分别达到4.31%、4.16%,显著(P<0.05)高于其他3个产地的扁形绿茶,这可能与湄潭翠芽、竹叶青茶均采用细嫩的芽头为原料相关(图1E)。可溶性糖含量以大方茶最高,为8.17%,显著(P<0.05)高于孝感龙剑茶(6.20%)、龙井茶(6.51%)和竹叶青茶(6.50%),与湄潭翠芽(7.12%)则无显著差异(图1F)。

表4 不同产地扁形绿茶儿茶素组分含量分析

图1 不同产地扁形绿茶主要生化成分含量分析

儿茶素是茶多酚的主体成分,也是茶叶涩味品质主要呈味物质之一[16-17]。从表4可知,5个产地扁形绿茶儿茶素组成含量则存在较大差异。作为儿茶素组成中含量最高的一种组分,EGCG含量以孝感龙剑茶最高,为8.32%,竹叶青茶含量最低,仅有6.87%,这与孝感龙剑茶滋味评语“略涩”、“青涩”,竹叶青茶滋味评语“微青涩”相一致。此外,孝感龙剑茶鲜叶等级以一芽二叶为主,而竹叶青茶鲜叶等级均为单芽,因此EGCG含量存在较大差异。湄潭翠芽中C、ECG、CG含量最高,但EGC和EC含量最低;龙井茶和大方茶中GC含量均达到0.40%以上,而其他3个产地茶叶中GC含量在0.20%～0.28%之间;GCG含量则以龙井茶最高,达到0.78%,显著高于其他产地扁形绿茶(0.27%～0.31%)。儿茶素品质指数在一定程度上反映出绿茶的品质差异,指数愈大,品质愈好[18]。湄潭翠芽儿茶素品质指数最高,达到2740.56,龙井茶最低,仅为871.50,这与湄潭翠芽加工原料均为单芽,而龙井茶加工原料为一芽二叶相关。儿茶素苦涩味指数是表示绿茶滋味品质的经验参数。5个产地扁形绿茶儿茶素苦涩味指数以孝感龙剑茶最高(4.13),竹叶青茶最低(2.05),两者之间相差两倍。

2.4 不同产地扁形绿茶品质指标的PLS-DA分析及关键成分判别

PLS-DA是基于偏最小二乘法回归的一种有监督的分析方式,通过对样品数据的归纳、整理和统计分析,较为客观地反映样品的微小变化、分类以及变化趋势等[21-22],广泛应用于茶叶产地识别[23-24]、等级判定[25]、品质比较[26]等方面。本研究采用SIMCA-P 11.0软件对不同产地扁形绿茶进行分析,基于各品质成分的相对含量建立了PLS-DA模型。通过PLS-DA模型成功区分了5个产地的扁形绿茶样品(图2A)。由图2B可知,儿茶素组分C、EGC、ECG、茶汤b3、干茶L1、E1对扁形绿茶样品分类有较大贡献。如图2C所示,Q2回归直线与Y轴的截距小于0,表明该PLS-DA判别模型不存在过拟合现象,模型较为可靠(R2=0.67,Q2=-0.83)。由图2D可知,本研究共有11种品质成分VIP值大于1,它们分别是E1(干茶)、L1(干茶)、b1(干茶)、ECG、GCG、咖啡碱、游离氨基酸(FAA)、a3(茶汤)、b3(茶汤)、L3(茶汤)、E3(茶汤),可以作为区分5个产地扁形绿茶的关键品质成分。

图2 不同产地扁形绿茶化学成分PLS-DA结果

3 结论

不同产地扁形绿茶感官品质各具特点,龙井茶扁平光滑,且颜色偏黄,显花杂,孝感龙剑茶整体较挺直、颜色深绿。湄潭翠芽、竹叶青茶均为全芽,颜色为嫩绿或绿翠,汤色浅嫩黄、明亮,评分较高,香气清高或带花香,整体品质较好。

龙井茶干茶L1值与b1值均显著高于其他4个类型的扁形绿茶,孝感龙剑茶与竹叶青茶外形色泽更偏绿。大方茶茶汤L3值最高,孝感龙剑茶、龙井茶偏黄绿。5个产地扁形绿茶的叶底色差值均无显著差异。

大方茶和湄潭翠芽中水浸出物总量显著(P<0.05)高于孝感龙剑茶、龙井茶及竹叶青茶,5个产地扁形绿茶的茶多酚含量和酚氨比均无显著差异,游离氨基酸和咖啡碱含量以湄潭翠芽最高。大方茶可溶性糖含量显著高于孝感龙剑茶、龙井茶和竹叶青茶,与湄潭翠芽则无显著差异。EGCG含量以孝感龙剑茶最高,竹叶青茶含量最低;龙井茶和大方茶中GC无显著差异,GGG含量则以龙井茶显著(P<0.05)高于其他产地扁形绿茶。湄潭翠芽中C、ECG、CG含量和儿茶素品质指数最高,但EGC、EC含量和儿茶素苦涩味指数均较低。

对5个不同产地扁形绿茶化学成分及色差等进行偏最小二乘法判别分析,以产地为指定变量,PLS-DA模型则成功区分了5个产地的扁形绿茶样品,为打击假冒产品,保护原产地品牌提供了科学依据。同时,利用PLS-DA变量重要性因子VIP值筛选出了在不同产地间差异显著的11种关键品质成分,分别是E1(干茶)、L1(干茶)、b1(干茶)、ECG、GCG、咖啡碱、游离氨基酸、a3(茶汤)、b3(茶汤)、L3(茶汤)、E3(茶汤),这些指标可作为不同产地扁形绿茶的主要品质特征,为后续扁形绿茶加工工艺的提升提供研究方向。