灌木与乔木晒青茶生化成分与抗氧化活性研究比较

焦文文 念波 陈立佼 刘倩葶 蒋宾 张正艳 刘明丽 马燕 赵明

摘  要：在灌木茶樹留养改造形成乔木茶树的过程中，出现了改造中的灌木茶树、乔木茶树以及改造后的乔木茶树3种类型的茶树。本文对不同季节的上述3类茶树加工的晒青茶叶的生化成分与抗氧化活性进行比较研究。应用分光光度法、高效液相色谱法测定晒青茶的各内含成分含量，发现除苏氨酸、精氨酸和γ-氨基丁酸外，乔木晒青茶的茶氨酸、谷氨酸等15种氨基酸含量与游离氨基酸总量均高于灌木晒青茶（P<0.05），而乔木晒青茶的茶多酚、没食子酸、1，4，6-O-没食子酰基-β-D-葡萄糖、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）的含量显著低于灌木晒青茶（P<0.05），感官审评表明灌木晒青茶滋味较乔木晒青茶苦涩;正交偏最小二乘法（OPLS-DA）分析表明，两类茶聚成不同簇，进一步证实了茶叶生化成分存在差异。春季样品中，除羟自由基清除能力无显著差异外，乔木晒青茶的总抗氧化能力、DPPH自由基和超氧阴离子清除能力均显著高于灌木晒青茶（P<0.05）;秋季样品中，乔木晒青茶的总抗氧化能力显著高于灌木晒青茶（P<0.05），但乔木晒青茶的超氧阴离子清除率则显著低于灌木晒青茶（P<0.05），而DPPH和羟自由基清除活性二者差异不显著（P>0.05）。综上，与灌木晒青茶比较，改造形成的乔木晒青茶的氨基酸含量提高，多酚含量降低，苦涩度降低，部分抗氧化活性指标提高，表明灌木茶树留养改造成乔木茶树，能够提高晒青茶品质。

关键词：乔木茶;灌木茶;生化成分;抗氧化活性

中图分类号：S571.1;TS272.5      文献标识码：A

Abstract： Bush， transforming and transformed arbor tea trees would be formed during the transformation of tea plantation from bush to arbor trees. In this study， the biochemical components and antioxidant activities of sun-dried green tea processed by the above three kinds of tea plants were compared. The contents of various components were determined by spectrophotometry and high performance liquid chromatography methods. The content of theanine， glutamic acid and other 15 amino acids in arbor tea were higher than those in bush tea， exception threonine， arginine and gamma-aminobutyric acid （P<0.05）， while the content of tea polyphenols， gallic acid， 1，4，6-O-gallic acyl-beta- D-glucose and epigallocatechin gallate （EGCG） in arbor tea were significantly lower than those in bush tea （P<0.05）. Sensory evaluation showed that the taste of bush tea was bitterer than that of arbor tea. Arbor and bush tea grouped into different clusters in orthogonal partial least squares analysis of the content of the compounds， which confirmed the difference of the biochemical components between these two teas. The activities of spring arbor tea including the total antioxidant capacity， DPPH free radical and superoxide anion scavenging capacity were higher than those of bush tea （P<0.05）， while hydroxyl radical scavenging abilities between these two types of teas were not different. In autumn tea， the total antioxidant capacity of arbor tea was higher than that of bush tea （P<0.05）， while the scavenging capacity of superoxide anion were lower than bush tea （P<0.05）， while the scavenging capacities of hydroxyl free radical and DPPH were not different （P>0.05）. In summary， comparison to bush sun-dried green tea， the content of amino acid in arbor tea was increased， and the level of polyphenol and bitterness were reduced. Partial antioxidant activities were also increased. Thus， the transformation of tea plantation from bush to arbor tree can improve the quality of sun-dried green tea.

Keywords： arbor tea; bush tea; biochemical composition; antioxidant activity

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.09.025

古树茶一般是指树龄百年以上的乔木型茶树鲜叶加工的茶叶产品[1]，由于其稀有性与独特的品质特征，深受市场和消费者青睐。近年来，随着古茶树保护及茶产业生态发展理念的推广[2-4]，云南省普洱市等地区，出现了灌木茶树留养形成乔木茶树的茶园改造[5]（图1A），即：间隔性保留1～2株茶树不修剪，待未修剪茶树长成乔木后，砍伐其它灌木型茶树，最终形成乔木茶园（图1C）;在留养过程中便出现了灌木型与乔木型茶树间作的过渡型茶园（图1B）。

有重要影响，如巩雪峰[6]研究发现，林茶复合栽培和大棚茶园能够提高茶叶品质;肖正东等[7]发现，茶园间种银杏或板栗可提高茶叶水浸出物、咖啡因、氨基酸含量，降低茶多酚含量，提高茶叶品质;杨海滨等[8]报道茶马尾松、茶竹间作模式，能够提高绿茶品质;叶晶等[9]研究得出，茶柿间作可以提高茶叶水浸出物、咖啡碱、氨基酸、可溶性糖、可溶性蛋白质含量;余冬等[10]研究发现，伞状或球形状茶树模式能够提高茶叶品质。另外，王晶[11]的研究表明，古树茶口感比原生茶（荒野茶）好，原生茶口感好于台地茶。本研究调查的茶树栽培模式是将灌木型茶树改造成乔木型茶树，市场上一般认为乔木茶品质高于灌木茶[12-13]，经查阅文献，未见针对茶园改造中形成灌木型、乔木型和改造后的乔木型茶叶品质比较研究。

本文追踪调查云南省普洱市某灌木茶树留养形成乔木茶树生态茶园的改造情况，并分别采摘鲜叶加工制备晒青茶，分析晒青茶的生化成分、抗氧化活性，结合感官审评结果，应用正交偏最小二乘法（OPLS-DA）模型比较灌木、乔木晒青茶的品质差异，为灌木茶树留养形成乔木茶树的生态茶园的改造提供依据和参考。

1  材料与方法

1.1  材料

1.1.1  材料与试剂  调查取样的灌木茶树留养形成乔木茶树的生态茶园位于云南省宁洱县大黑山（10123E，231911N），对该茶园区域面积、海拔、经纬度、地形、坡向、防护林与遮阴树、气温、降水量、茶园地上植物、土壤、病害等生态数据和茶树植物学形态特征进行了调查。分别在春季、秋季采摘乔木茶园乔木型茶树（At1）、过渡茶园乔木型茶树（At2）、过渡茶园灌木型茶树（Bt）一芽二叶鲜叶，按照晒青茶加工标准制成晒青茶样。

乙腈、甲醇，均为色谱纯，Sigma公司;标准品咖啡碱（CA）、儿茶素（C）、表儿茶素（EC）、表没食子酸儿茶素（EGC）、表兒茶素没食子酸酯（ECG）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、没食子酸（GA）、1，4，6-O-没食子酰基-β-D-葡萄糖（GG）、鞣花酸（EA）、杨梅素（My）、槲皮素（Qu）、木犀草素（Lu）、山奈酚（Kf）、飞燕草色素（Dp）、矢车菊色素（Cy）、天竺葵色素（Pg），天津一方科技有限公司;天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）、丝氨酸（Ser）、组氨酸（His）、甘氨酸（Gly）、苏氨酸（Thr）、精氨酸（Arg）、丙氨酸（Ala）、酪氨酸（Tyr）、半胱氨酸（Cys）、甲硫氨酸（Met）、苯丙氨酸（Phe）、异亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、赖氨酸（Lys）、脯氨酸（Pro）标准品，美国安捷伦公司;茶氨酸（Thean）、γ-氨基丁酸（GABA）标准品，中国药品生物制品检定所。硫酸亚铁、酒石酸钾钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、食用乙醇、茚三酮、三氯化铝、氢氧化钠等，均为国产分析纯。

1.1.2  仪器与设备  1200高效液相色谱仪（美国Agilent公司），AR-1140电子分析天平（奥豪斯仪器上海有限公司）、DHG-9140电热恒温鼓风干燥箱（上海中友仪器设备有限公司）、756CRT紫外-可见分光光度计（上海元析仪器有限公司）、DZKW-S-8电热恒温水浴锅（北京市永光明医疗仪器有限公司）。

1.2  方法

1.2.1  茶叶生化成分测定   应用全量法[14]、酒石酸铁比色法[15]、茚三酮比色法[16]和蒽酮比色法[17]分别测定叶水浸出物（WE）、茶多酚（TP）、游离氨基酸（AA）和可溶性糖（SS）含量。应用实验室前期建立的HPLC法[18-19]分别测定样品中儿茶素、没食子酸、咖啡碱、黄酮类的含量及17种氨基酸组分含量。

应用实验室建立的HPLC法测定茶叶样品花青素含量，主要方法与操作如下：（1）样品提取：称取1.0 g茶叶磨碎样品，加入40 mL甲醇，再加入4 mL盐酸，85 ℃水浴90 min，过滤于50 mL容量瓶，定容至50 mL，测定前经0.45 μm滤膜过滤，待测。（2）HPLC检测：使用TSKgel ODS-80TM色谱柱（4.6 mm×250 mm， 5 μm，日本 TOSOH）分离;流动相A为0.2%磷酸，流动相B为80%甲醇;洗脱梯度程序为：0～0.5 min B液从10%线性梯度增加至45%;0.5～10 min，B液从45%增加至50%;10～18 min，B液从50%增加至85%;18～18.2 min，B液从85%增加至100%;18.2～21.5 min，B液100%保持不变;21.5～ 21.9 min，B液从100%降低至10%，22 min程序停止;以10% B液后运行平衡6 min;进样量5 μL，流速0.8 mL/min;柱温为40 ℃;检测波长530 nm;由保留时间确定化合物，使用外标法根据峰面积定量。

1.2.2  体外抗氧化活性测定   晒青茶样液制备：精密称取磨碎茶样1.00 g，加45 mL蒸馏水，沸水浴浸提45 min（每隔10 min摇1次），趁热过滤至50 mL容量瓶，滤渣用少量沸水冲洗数次，冷却后定容，所得茶汤稀释至适合浓度[20]，待测。

清除DPPH自由基能力测定[21]：取茶汤稀释1000倍后测定。精密吸取2 mL已经配置好的0.04 mg/mL DPPH无水乙醇溶液和2 mL无水乙醇于试管中，充分摇匀后避光反应15 min，用无水乙醇作为空白对照，在波长517 nm处测定吸光值，记为A0;用样品稀释液代替无水乙醇，其余操作同上，测得吸光值记为A1;用样品稀释液代替DPPH无水乙醇溶液，其余操作同上，测得吸光值记为A2。按如下公式计算样品对DPPH自由基的清除率：

取茶汤稀释40倍，按试剂盒内说明书测定清除羟自由基（·OH）活性。取茶汤稀释4倍，采用邻苯三酚自氧化法测定清除超氧阴离子（·O2）活性[22]。取茶汤稀释13倍，按试剂盒内说明书测定总抗氧化能力。

1.2.3  感官审评   根据GB/T 23776—2018[23]对样品的外形和内质进行审评。

1.3  数据分析

生化成分测定每个样品提取2次，每个提取测定3次重复，以平均值±标准差表示。数据用SPSS Statistics 22软件进行单因素方差分析，组间采用最小显著差数法进行两两比较;用SIMCA 14.1软件进行正交偏最小二乘判别分析（orthog- onal partial least squares discrimination analysis， OPLS-DA），为防止模型过拟合，采用7次循环交互验证和200次响应排序检验的方法来考察模型的质量[24];用Origin 8.0软件绘图。

2  结果与分析

2.1  茶园及茶树植物学特性调查

本研究调查的茶园始建于20世纪70年代，2010年开始改植为过渡型茶园，2015年改造为乔木茶园。两类茶园均位于向阳坡地上，海拔1880 m左右，年均气温在17 ℃左右，降水量1200～1800 mm。茶园土壤为疏松潮湿的松沙腐质土壤，土层深厚。茶园内植有香樟、三角枫等遮阴植物，地上植物丰富。所调查的At1、At2、Bt 3种类型的茶树中，At1、At2型属小乔木型，基部主干明显，主干直径10 cm以上，树高3 m以上，呈直立、半开展状，株间距较大;Bt型茶树属灌木型，主干不明显，树高1 m左右，呈开展状，株间距较密集，每亩B型茶树株树分别约为At1、At2型茶树的14倍。3种形态的茶树冠幅由Bt、At2、At1呈现依次增大的趋势（表1），经过改植后的茶树叶片面积有所减小。

2.2  晒青茶感官审评

感官审评结果见表2。制备的样品均具有晒青茶的典型特征：外形条索紧结、肥壮，黄褐匀整;汤色黄绿明亮;香气为清香。但乔木晒青茶相较灌木晒青茶茶，滋味更鲜爽，灌木晒青茶茶滋味稍苦涩，且乔木晒青茶茶的香气较之灌木晒青茶茶清香更加持久。

2.3  茶叶生化成分

各晒青茶样的水浸出物、茶多酚、氨基酸、儿茶素、咖啡碱等化合物含量見表3。春季样品中，灌木晒青茶的C、EC、矢车菊、天竺葵色素和杨梅素、槲皮素、游离氨基酸、可溶性糖以及氨基酸各组分的含量均显著低于乔木晒青茶（P<0.05），而ECG、GG、EGCG、GA、EGC、山奈酚、鞣花酸、咖啡碱、茶多酚的含量显著高于乔木晒青茶（P<0.05）。秋季样品中，灌木晒青茶中EC、C、ECG、槲皮素、咖啡碱、可溶性糖、游离氨基酸，以及除GABA、精氨酸外的15种氨基酸含量均显著低于乔木晒青茶（P<0.05），而EGC、GG、GA、EGCG、GABA、精氨酸、茶多酚、花青素、黄酮类的含量显著高于乔木晒青茶（P<0.05）。

本研究进一步对所测成分进行OPLS-DA分析，得到了载荷散点图（图2A、图2B）。春季样品模型质量参数R2X=0.876，R2Y=0.983，Q2= 0.907;秋季茶样模型质量参数R2X=0.945，R2Y= 0.99，Q2=0.958，表明模型拟合较好。运用统计推断分析进一步验证鉴别模型，图2C和图2D分别为春季、秋季的OPLS-DA 模型置换验证图。春季模型的R2和Q2截距值分别为0.576和0.91，秋季模型的R2和Q2截距值分别为0.614和1.11。说明建立的OPLS-DA模型没有出现过拟合现象，具有较好的预测能力。由图2A和图2B可看出各晒青茶样均聚成3簇，表明所测定的3类晒青茶生化成分存在差异。在载荷图中，位于样本附近的化合物含量较高，与样本较远的化合物含量较低[25]。由图2A和图2B可知，EGCG、EGC、GA、GG、茶多酚等化合物均位于灌木晒青茶附近，这说明上述化合物在灌木晒青茶中的含量相对较高;而各种氨基酸、游离氨基酸、C、EC等化合物均位于乔木晒青茶附近，说明这些化合物在乔木晒青茶中的含量相对较高。

2.4  抗氧化活性比较

抗氧化活性测定显示，各晒青样DPPH自由基清除率为35.21%～47.23%（图3A），超氧阴离子自由基清除率为32.98%～45.73%（图3B），羟自由基清除率为42.98%～52.63%（图3C），总抗氧化能力为49.23～57.60 U/mg（图3D）。春季的乔木晒青茶样品，除了羟自由基清除活性与灌木晒青茶差异不显著（P>0.05），其余3种抗氧化活性均显著高于灌木晒青茶（P<0.05）;秋季茶样中，乔木晒青茶的总抗氧化能力显著高于灌木晒青茶（P<0.05），但乔木晒青茶的超氧阴离子清除率则显著低于灌木晒青茶（P<0.05），而二者的DPPH自由基和羟自由基清除活性差异不显著（P< 0.05）。

3  讨论

本研究发现，由于茶树栽培模式的改变，使得茶树形态发生了变化，由原来的灌木型茶树变成了乔木型茶树，其茶叶品质也存在较大差异。通过感官审评发现乔木晒青茶的滋味较为鲜爽，灌木晒青茶滋味稍苦涩，且乔木晒青茶香气更加持久。而以测定的乔木和灌木晒青茶的生化成分进行OPLS-DA分析，进一步证实了乔木与灌木晒青茶在生化成分上的差异。乔木晒青茶中除了苏氨酸、GABA和精氨酸外，其余氨基酸组分的含量均高于灌木晒青茶，而EGCG、EGC、GA、GG以及茶多酚等物质含量低于灌木晒青茶。茶叶中茶多酚与氨基酸是决定绿茶品质的重要物质[26]，茶多酚是造成茶叶苦涩味的主要物质[27]，氨基酸是茶汤鲜爽的主要物质[28]，儿茶素中EGCG、EGC与茶叶的苦涩度有关[29]。因此推断，乔木晒青茶样品中多酚类物质的含量较低，而氨基酸类的含量较高，是其滋味较灌木晒青茶鲜爽的主要原因。

梁名志等[12]的研究认为，老树茶的茶多酚、儿茶素类含量高于台地茶，而台地茶的水浸出物、氨基酸、黄酮类含量上则高于老树茶，这与本研究结果有所差异，这可能与材料不同、产地不同等因素有关;但是感官审评认为老树茶茶汤口感优于灌木茶;这与本研究一致。陈继伟等[30]研究认为，大树茶氨基酸含量显著高于台地茶，儿茶素含量、酚氨比值显著低于台地茶，审评结果也表明，大树茶滋味鲜爽回甘，而灌木茶滋味浓带苦涩;王晶[11]认为，古树茶汤口感协调性好、回甘明显，灌木茶汤苦涩较重。这些结果均与本研究一致。

本研究除了分析和比较改造过程中的灌木、乔木晒青茶的生化成分，还测定了其抗氧化活性，发现改造后形成的乔木晒青茶部分抗氧化指标得到了提高，尤其是总抗氧化能力，无论是春季还是秋季均是喬木晒青茶高于灌木晒青茶，这可能与改造后的乔木晒青茶生化成分变化有关。因此，灌木茶树留养改造成乔木茶树后，多酚类含量降低，氨基酸类含量提高，苦涩度降低，可明显提高晒青茶品质。

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