保康不同等级绿茶主要化学成分的比较分析

郑 琳，刘盼盼，龚自明，王雪萍，程一方，杨 伟，唐前勇*，郑鹏程*

1. 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；

2.襄阳市农业科学院，湖北 襄阳 441057

绿茶作为世界范围内最受欢迎的茶饮料之一，除了提神清心、清热解暑、生津止渴功能外，还对“三高”及癌症等疾病有一定的药理功效[1-3]。不管是风味还是功效，其价值都取决于冲泡过程中从茶叶中提取成分的数量和类型[4]。数年来，对绿茶的研究热情从未消退，检测分析技术手段日新月异[5-9]，不同产地[10]、不同原料[11]、不同设备[12]、不同加工方式[13-15]等都会带来化学成分的组成及含量差异。保康县隶属湖北襄阳市，地处鄂西北，东依襄樊，南接宜昌，西连神农架，北交武当山。作为襄阳市唯一全山区县，具有典型的立体分层气候特征，地貌复杂，素有“高一丈，不一样；阴阳坡，差得多”之说，如此环境造就其所产茶叶质地独特，香气突出，但关于保康绿茶的感官品质和化学成分研究尚不多见。本试验联合采用感官审评法、高效液相色谱法、气质色谱联用法和主成分分析法，系统测定分析了8种保康代表性绿茶的香气成分和滋味成分的组成与含量，以期了解不同等级保康绿茶的品质特征及其差异，为进一步提升茶叶品质、完善和统一质量标准、打造保康绿茶品牌提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 茶叶原料

从湖北省襄阳市保康地区具有代表性的茶厂（茶企）共收集绿茶样品8个，其中1 ～ 4号样为一级绿茶，5 ～ 8号样为二级绿茶，均为炒青。基本信息详见表1。

表1 保康绿茶样品基本信息Table 1 Basic information of green tea samples from Baokang

1.2 仪器与试剂

1.2.1 仪器设备

手动SPME进样器和50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取头，美国Supeclo公司；7890 A气相色谱仪，5975 C质谱仪，美国Agilent公司；Waters 2695高效液相色谱、2998 PDA检测器，美国Waters 公司；岛津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。

1.2.2 试剂耗材

Waters Symmetry C18（150 mm×4.6 mm，5 μm）色谱柱；Atlantis T3 C18（150 mm×4.6 mm，5 μm）色谱柱；癸酸乙酯（≥98%）、咖啡碱、没食子酸（GA）、没食子儿茶素（GC）、表没食子儿茶素（EGC）、儿茶素（C）、表儿茶素（EC）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG)、没食子儿茶素没食子酸酯（GCG）、表儿茶素没食子酸酯（ECG）和儿茶素没食子酸酯（CG）等购自Sigma 公司；乙酸、乙腈、甲醇、磷酸二氢钾等试剂为色谱纯；氯化亚锡、茚三酮等试剂均为分析纯。

1.3 方法

1.3.1 感官评价

按照GB/T 23776—2018方法，由专业人员分别对茶样的外形、汤色、香气、滋味和叶底进行审评，总分=外形×0.25 +汤色×0.10 +香气×0.25 +滋味×0.30 +叶底×0.10。

1.3.2 滋味成分测定

水浸出物参照GB/T 8305—2013恒温干燥法测定；氨基酸含量参照GB/T 8314—2013茚三酮比色法测定；茶多酚含量参照GB/T 8313—2018福林酚法测定；儿茶素、没食子酸及咖啡碱含量的测定采用高效液相色谱法，流动相为0.2%乙酸和乙腈，色谱条件：检测波长为278 nm，流速1 mL/min，柱温25℃，进样量10 μL，流动相A：2%乙酸水溶液（V/V），流动相B：乙腈，梯度洗脱条件为：流动相B 在16 min内由6.5%线性变化至15%，在16 ～ 25 min内保持25%，在25 ～ 30 min由25%线性变化至初始状态。每个样品重复3次。

1.3.3 香气成分检测

采用顶空固相微萃取-气质联用分析法。

茶样处理：取出茶样混匀，磨碎后称取1.0 g放入萃取瓶中，加入 30 mL沸水，然后将 SPME 手 持 器（ 装 有 50/30 µm DVB/CAR/PDM萃取头，实验前须在250 ℃温度下老化15 min）通过瓶盖的橡皮垫插入到萃取瓶中，在60℃水浴中平衡10 min，推出纤维头，吸附50 min后取出并立即插入GC仪的进样口中，解吸附5 min，同时启动仪器收集数据。

GC条件：安捷伦HB-5MS弹性石英毛细管柱（30 mm× 0.32 mm× 0.25 µm）；载气为高纯氦气；进样口温度240℃；升温程序：50℃保持5 min，以3℃/min升至180℃保持2 min，然后以10℃/min升至250℃保持3 min；电子俘获检测器温度250℃；流速1.0 mL/min。

MS条件：EI电离能量为70 eV；质量扫描范围50 ～ 600 u；离子源温度230℃；四极杆温度150℃；质谱传输线温度280℃。

物质鉴定：利用NIST11.L谱库对得到的质谱图进行串连检索和人工解析。查对有关质谱资料，对基峰、质核比和相对峰度等方面进行分析，结合保留时间和质谱分别对各峰加以确认。

2 结果与分析

2.1 感官品质

由表2结果可见，感官评价总分最高为90.60分，最低为88.25分，其中一级绿茶样总分均高于90分，二级绿茶样总分均低于90分，感官品质与市场所定等级一致；干茶外形多为条形，基本上都显毫，其中一级绿茶均较为匀净，二级绿茶有花杂；汤色得分全部在90分以上，黄/绿、亮，其中一级绿茶的得分相对较高；一级绿茶除3号茶样香气闷以外，基本显示出绿茶特有的栗香或清香，二级绿茶仅7号样显示出清香；一级绿茶叶底芽叶嫩软，较匀亮，得分均高于90分，二级绿茶叶底存在花杂欠匀的问题。

表2 感官审评Table 2 Sensory evaluation results of green tea samples from Baokang

2.2 滋味成分

表3结果可看出，一级绿茶的水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡碱、酯型儿茶素和儿茶素总量均值均高于二级绿茶，仅非酯型儿茶素总量略小于二级绿茶；一级绿茶与二级绿茶相比，水浸出物、茶多酚、氨基酸、非酯型儿茶素的含量均值无显著差异，咖啡碱、没食子酸（GA）、酯型儿茶素和儿茶素总含量均值有显著差异；一级绿茶4个样品，所有滋味成分含量均具有差异性，其中4号茶样的水浸出物、茶多酚、氨基酸和儿茶素含量均相对较高。二级绿茶4个样品，所有滋味成分含量均具有差异性，其中7号茶样的水浸出物、茶多酚、氨基酸含量较高，5号茶样酯型儿茶素、非酯型儿茶素和儿茶素总量均相对较高。可见，本试验的8个茶样，一级绿茶的滋味成分含量高于二级绿茶，意味着有效功能成分含量较多，与市场等级定位较为一致；而同一等级绿茶的滋味成分含量和比例均存在不同，可能源于原料品种、地理环境、机械设备、加工工艺等的不同。

表3 不同等级保康绿茶滋味化学成分含量Table 3 Content of taste chemical contents in different grades of Green tea from Baokang

2.3 主要香气成分

2.3.1 主要香气成分组成与含量

8个茶样的香气组分见表4，代表性样品的香气谱图如图1，香气种类与含量如图2。8个茶样共检测到64种香气化合物，包括醇类13种、醛类9种、酮类5种、烯类12种、芳香烃6种、酯类15种和其他类4种；其中醇类物质含量最高，平均含量为31.36%；其次为酯类，平均含量为26.19%；含量较高的成分有芳樟醇（8.97%～ 30.08%）、香叶醇（3.07% ～ 16.79%）和己酸顺式-3-己烯酯（1.37% ～ 14.61%），与马林龙[11]等人的研究结果较一致；一级绿茶中醛类、酮类、烯类、芳烃类和其他类香气化合物含量均高于二级绿茶，主要是壬醛、顺-茉莉酮、δ-杜松烯、邻二甲苯和二甲硫的含量相对较高；二级绿茶醇类和酯类香气化合物中平均含量高于一级绿茶，主要是香叶醇和己酸顺式-3-己烯酯含量较高。

图 1 保康代表性绿茶样品的香气GC-MS谱图Figure 1 GC-MS spectrogram of aroma of representative samples of Baokang green tea

图 2 保康绿茶样品的香气种类与含量Figure 2 Aroma types and contents of green tea samples from Baokang

续表

2.3.2 香气成分的主成分分析

8个绿茶样品共检出30种共有的香气成分（取平均含量高于0.5%的香气成分），以30个共有的香气成分含量构成的30×8的矩阵，利用SPSS软件进行主成分分析，相关矩阵的特征值如表5所示，特征向量如表6所示。可见：1 ～ 4矩阵，4个主成分方差累计贡献率达到89.608%，可基本反映总体情况；第1主成分方差贡献率为45.080%，主要综合了β-紫罗酮、邻二甲苯、乙苯、苯乙烯、二甲基戊酸甲酯和顺-茉莉酮的贡献，对应的特征向量依次为0.967、0.966、0.966、0.948、0.925 和 0.917，β -紫罗酮和顺-茉莉酮具有花香[21-22]，邻二甲苯、乙苯和苯乙烯都具有特殊芳香[23-25]，二甲基戊酸甲酯具有果香[26]，故第1主成分主要反映绿茶中的花果香及特有芳香；第2主成分方差贡献率为26.009%，6 -甲基-5-庚烯-2-酮和顺-3-己烯-苯甲酸酯的贡献率最大，对应的特征向量为0.932和0.877，6 -甲基-5-庚烯-2-酮具有柠檬草的香气[27]，顺-3-己烯-苯甲酸酯具花香[28]，故第2主成分主要反映绿茶中的柠檬果香和花香；第3主成分方差贡献率为11.533%，乙酸乙酯的贡献率最大，对应的特征向量为0.550，乙酸乙酯浓度较低时有怡人的甜香，故第3主成分主要反映绿茶中的甜香；第4主成分方差贡献率为6.986%，庚醛的贡献率最大，对应的特征向量为0.659，庚醛具有青草气[29]，故第4主成分主要反映绿茶中的青味。

表5 香气主成分分析的特征值Table 5 Characteristic value of aroma principal component analysis

3 结论

本试验选取湖北省襄阳市保康地区具有代表性的8个绿茶样，其中一级茶样4个、二级茶样4个。由感官审评结果可见，一级绿茶样总分均高于90分，二级绿茶样总分均低于90分，感官品质与市场所定等级一致。

比较分析不同等级绿茶的滋味成分，发现不同等级绿茶水浸出物、茶多酚、氨基酸、非酯型儿茶素含量均值无显著差异，咖啡碱、没食子酸（GA）、酯型儿茶素和儿茶素总量均值有显著差异；一级绿茶的水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡碱、酯型儿茶素和儿茶素总量均值均高于二级绿茶，仅非酯型儿茶素总量略小于二级绿茶。一级绿茶中滋味品质成分含量较高，意味着有效功能物质较多。8个茶样共检测到64个香气化合物，包括醇类13种、醛类9种、酮类5种、烯类12种、芳香烃6种、酯类15种和其他类4种，其中醇类物质平均含量最高，酯类其次，含量较高的成分有芳樟醇、香叶醇和己酸顺式-3-己烯酯；主成分分析发现，4个主成分方差累计贡献率达到89.608%，其中第1主成分方差贡献率为45.080%，综合了β-紫罗酮、邻二甲苯、乙苯、苯乙烯、二甲基戊酸甲酯和顺-茉莉酮的贡献，主要反映绿茶中的花果香及特有芳香。进一步比较分析发现，一级绿茶醛类、酮类、烯类、芳烃类和其他类香气化合物含量均高于二级绿茶，主要是壬醛、顺-茉莉酮、δ-杜松烯、邻二甲苯和二甲硫等成分的含量相对较高，一级绿茶中醇类物质芳樟醇与反-橙花叔醇等含量也相对较高。结果表明与市场所定等级基本一致。

表6 香气主成分的特征向量Table 6 Eigenvectors of aroma principal components

绿茶品质受茶树品种、栽培管理条件、采摘季节、茶叶嫩度、加工工艺及储存条件等多种因素影响。王海利[30]等研究比较了安吉白茶、碧螺春、龙井三个品种的绿茶，结果发现不同品种的绿茶茶多酚、酚氨比、抗坏血酸、EGCG、酯型儿茶素与非酯型儿茶素的比值均有显著差异性，且与三种绿茶感官品质均有显著相关性，三种绿茶共有20种挥发性成分，其中醇类化合物、酮类和醛类化合物大部分具有花香和清香等香型特征，在绿茶成分中含量较高；李昌涛[10]等从纬度、气候和土壤等地理环境特殊性的角度解释了山东绿茶独特品质的成因。针对保康绿茶，下一步有待开展品质特征与茶树品种及地域性之间的相关性等研究。