基于生化成分的铅山群体种茶树鲜叶品质分析

王治会，彭华，岳翠男，李琛，李文金，江新凤，杨普香*

（1.江西省蚕桑茶叶研究所/江西省茶叶质量与安全控制重点实验室，江西 南昌 330202；2.江西省经济作物研究所，江西 南昌 330202）

铅山县位于武夷山脉北麓，境内南高北低，海拔相差2 104.9 m，山区丘陵密布，雨量充沛、雾日长，自古以来盛产优质茶叶，被农业部划入国家茶叶产业发展优势区域[1]。目前铅山县创建茶叶品牌19个，包括红茶6个、绿茶12个、白茶1个，“河红茶”为其重要代表，产于“万里茶道第一镇”河口镇[2]。在《中国通史》中记载“铅山河红茶乃国内著名红茶”和“第一次问世（出口）之华茶”，被西方奉为“至尊名茶”与“茶中皇后”，其品质特征条索紧细，乌润显毫，香气清鲜持久，滋味甘醇鲜爽，汤色红艳[3]。产生其特征性品质的一个重要因素就是铅山群体种，该品种是本区域的主栽茶树品种，适应性强，制茶品质优异，且经过长期的自然杂交与变异，形成了一个天然茶树种质库，极具开发利用价值。茶叶生化成分与其品质和功能等息息相关[4-5]，研究其生化成分特征特性有助于人们明确其资源特征，对进一步改善茶叶品质，选育各区域生态经济型品种以及挖掘其深加工利用价值等具有重要意义。

目前，我国各茶区茶树资源生化特性的研究在不断深入，张金霞等[6]对黄山群体种的主要生化成分进行分析，筛选出了7份适制红茶、15份适制绿茶、6份适制乌龙茶的种质。莫岚等[7]对金秀野生群体的儿茶素及氨基酸组分进行分析，为其区域茶产品与深加工的开发提供了参考。宋勤飞等[8]对久安古茶树的生化成分进行分析，筛选出了6份高茶多酚资源。林小瑞等[9]研究不同资源的儿茶素的变化，对乌龙茶加工工艺的改良提供了基础。这些研究的侧重点在于发掘特异茶树种质资源，而缺少关于种群生化特性的遗传变异及多样性的探讨，关于铅山群体种生化品质多样性及其特征特性的研究尚未见报道，因此不能准确有效的发掘与利用该资源。本研究在江西省茶树种质资源收集与创新利用的基础之上，拟对铅山群体种的28份单株春梢生化成分含量进行鉴定，明确其多样性及品质特性，从中筛选出优良单株与特异种质，为进一步开发利用铅山群体种资源提供基础数据。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

2014年江西省蚕桑茶叶研究所科研人员从铅山县各区县的群体种中收集实生苗单株，保存于试验基地内，2018年～2019年随机从实生苗单株中采摘28份单株的春梢生化成分进行检测分析。采摘各单株越冬芽第一轮新梢一芽二叶进行微波固样，制作生化样品用于分析。咖啡碱、表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）、表儿茶素（epicatechin，EC）、表没食子儿茶素（epigallocatechin，EGC）、表儿茶素没食子酸酯（epicatechin gallate，ECG）、儿茶素没食子酸酯（catechin gallate，CG）、没食子儿茶素没食子酸酯（gallocatechin gallate，GCG）、没食子酸（gallic acid，GA）、儿茶素（catechin，C），此9份标准品纯度均为98%：成都普瑞法科技开发有限公司。

1.2 仪器设备

Hypersil BDS C18色谱柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）：美国赛默飞世尔公司；高效液相色谱仪（1100VL）：美国安捷伦有限公司；紫外可见分光光度计（UV-2550）：日本岛津仪器有限公司；电子天平（ME104）：赛多利斯科学仪器（上海）有限公司；离心机（TG16-WS）：常州金坛良友仪器有限公司。

1.3 方法

儿茶素组分（ECG、EC、GCG、GC、EGCG、C、EGC）、GA、咖啡碱含量测定：采用高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）法，色谱柱采用Hypersil BDS C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相 A为0.3%冰乙酸溶液；流动相B为纯乙腈。流动相A的梯度变化：0～5 min为95%～92%，5 min～15 min为92%～88%，15 min～30 min 为 88%～80%，30 min～31 min 为88%～0%，31min～35min为0%；流动相B的梯度与A的梯度对应；进样量：10 μL；柱温：35 ℃；流速：1 mL/min；检测波长：278 nm。

水分测定：采用减重法；水浸出物含量测定：采用GB/T 8305—2013《茶水浸出物测定》方法；游离氨基酸含量测定：采用GB/T 8314—2013《茶游离氨基酸总量测定》方法；茶多酚含量测定：采用GB/T 8313—2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》方法；各个生化成分测定每个茶样重复3次。酚氨比为茶多酚与氨基酸的比值；总儿茶素为各儿茶素单体之和。

儿茶素品质指数分析方法[6-7]：儿茶素品质指数=（EGCG含量+ECG含量）/ECG含量×100；儿茶素苦涩味指数=（EGCG含量+ECG含量+EGC含量+GC含量）/（EC含量+C含量）。

1.4 数据处理

生化成分的Shannon—Weaver多样性指数计算公式为 H′=-ΣPi×lnPi，Pi是某生化成分第 i个级别出现的频率，级别划分利用标准差和平均数分为10级：第1级为 X1<（X-2a）、第 10级为 X10≥（X+2a），X 为各生化成分的平均数，a为各生化成分的标准差，每0.5a为1级。聚类分析采用SPSS19.0，热图分析采用Multiple Experiment Viewer 4.9.0。

2 结果与分析

2.1 生化成分热图描述与多样性分析

28份铅山群体种单株的生化成分热图分析和多样性分析结果见图1。

图1 各单株生化成分热图分析Fig.1 Thermogram analysis of biochemical components of each individual plant

从热图的颜色差异和多样性指数来看，热图中每一个生化成分的颜色均不完全一致，存在较大差异，不同生化成分之间的颜色差异性不同，与多样性指数的大小保持一致。铅山群体种单株的生化成分多样性指数范围为1.44～2.04，平均值为1.83，大小依次为EC>酚氨比>非酯型儿茶素>酯型儿茶素>茶多酚=GC>EGC>EGCG=总儿茶素>水浸出物>ECG>咖啡碱>游离氨基酸>GCG>C>GA。江西省内种质资源生化成分多样性指数范围为1.25～2.11，平均值为1.91[10]。说明铅山群体种的多样性与整个江西省内茶树资源的多样性相比稍低，原因在于江西省的茶树资源包括省外引种、省内群体、野生等原生种质，所以多样性程度较高，而铅山群体种的多样性主要来源于群体内的自然杂交，但与黄山群体种（1.78）[6]等相比较，其多样性相对丰富，具备筛选出优良资源的潜力。

水浸出物、茶多酚、游离氨基酸、咖啡碱是影响茶叶品质的重要代谢物质[11-13]。铅山群体种的水浸出物含量范围为41.60%～47.72%，均值为45.29%，多样性指数为1.85，从热图中可以看出高于均值的有16份；茶多酚含量的范围为12.83%～23.07%，均值为17.79%，多样性指数为1.93，各单株含量差异性较大；游离氨基酸含量的范围为2.77%～5.16%，均值为3.70%，多样性指数为1.69，高于均值的有13份；咖啡碱含量的范围为3.22%～4.94%，均值为4.13%，多样性指数为1.72，低于均值的有14份。从4个成分含量均值来看，与其它茶叶内4个常规成分含量的范围[10]比较，铅山群体种的水浸出物、游离氨基酸含量较高，茶多酚含量较低，咖啡碱含量中等，说明铅山群体种具备优良制茶品质的物质基础。多样性指数中茶多酚最高、其次为水浸出物，说明铅山群体种在自然杂交过程中，茶多酚和水浸出物的变动较大，游离氨基酸和咖啡碱相对稳定。

酚氨比是茶多酚与氨基酸的比值，其值能够在一定程度上体现茶树资源的适制性，值高的适制红茶，值低的适制绿茶[14]。铅山群体种春梢的酚氨比范围为3.12～7.45，多样性指数为2.01，多样性指数较高，从热图颜色差异上也可看出各单株之间差异性较大，说明铅山群体种各单株酚氨比的多样性较丰富，能够适制不同的茶类。

儿茶素是茶汤滋味的基本贡献物质[4，15]，在红茶制作中，儿茶素可转化为茶黄素、茶红素和茶褐素，进而决定红茶的品质[16-17]。铅山群体种的总儿茶素含量范围为9.17%～17.11%，均值为13.17%，多样性指数为1.90，在各单株中儿茶素含量的差异性较大，说明可开发改良利用的潜力较大。

2.2 聚类分析

对28份铅山群体种单株生化成分含量进行聚类分析，结果见图2。在距离为10的时候，可将28份单株分为5类，每一类均含有不同的亚组，各类的生化成分含量平均值见表1。

图2 聚类分析系谱图Fig.2 Cluster analysis pedigree

表1 各类生化成分比较Table 1 Comparison of various biochemical components

由图2可知，第一类包括7个单株，分别为No.2、No.3、No.8、No.15、No.21、No.22 和 No.5，此类单株特征为游离氨基酸含量最低、酚氨比、非酯型儿茶素含量最高；第二类包括2个单株，分别为No.14和No.16，此类单株特征为总儿茶素、酯型儿茶素含量最低；第三类包括3个单株，分别为No.10、No.11和No.6，此类单株特征为水浸出物、茶多酚含量最低，酚氨比最低，游离氨基酸、咖啡碱含量最高；第四类包括10个单株，分别为No.24、No.27、No.1、No.19、No.17、No.23、No.12、No.25、No.26和No.9，此类单株特征为各项生化成分含量均处于中等水平；第五类包括6个单株，分别为No.4、No.13、No.18、No.28、No.7和No.20，此类单株特征为水浸出物、茶多酚、总儿茶素含量最高。

2.3 儿茶素品质与苦涩味指数分析

儿茶素品质指数是衡量茶叶品质及评价茶叶功效的一个经验常数，指数越大，说明鲜叶的嫩度与品质越好，儿茶素苦涩味指数是酯型儿茶素与简单儿茶素的比值，指数越大，说明鲜叶的苦涩味越重[6-7]。以福鼎大白茶为对照，采用此两项指标能够初步对铅山群体种单株鲜叶的品质进行初步评价，各单株儿茶素品质与苦涩味指数的结果见图3。

图3 各单株的儿茶素品质与苦涩味指数Fig 3 Catechin quality and bitterness index of each individual plant

由图3可知，各单株的儿茶素品质指数比福鼎大白茶高的有7份，苦涩味指数比福鼎大白茶低的有19份。单株中既能满足儿茶素品质指数高，又能满足苦涩味指数低的单株有4份，分别为No.3、No.5、No.17和No.18，说明此4份单株鲜叶的儿茶素品质高、苦涩味低，初步判定为优良茶树单株，结合此4份单株的酚氨比来判断其适制性。传统认为酚氨比小于8适制绿茶，8～15之间为红绿茶兼制，大于15适制红茶，此划分依据的茶多酚检测方法为酒石酸亚铁法，而GB/T 8313—2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》福林酚比色法测的茶多酚含量比酒石酸亚铁法检测的降低约30%左右，所以酚氨比划分应适当进行调整[18-19]。本研究认为，采用福林酚比色法检测茶多酚含量的以酚氨比小于6适制绿茶，6～10为红绿茶兼制，大于10适制红茶较为实际，结合图1中酚氨比初步判断，No.5和No.3为红绿茶兼制，No.17和No.18适制绿茶。

2.4 特异单株筛选

随着人们对于茶叶药理功能的研究不断深入，以及消费更加多元化，筛选出适应加工多样化茶叶产品或能够满足深加工利用的特异性茶树资源是今后的重点方向[20]。依据对铅山群体单株常规生化成分的检测结果进行分析，筛选出的生化成分特异的单株见表2。

表2 生化成分含量特异的单株Table 2 Single plant with specific biochemical component

由表2可知，从铅山群体种中可筛选出了5份高水浸出物单株、1份高游离氨基酸单株、1份高儿茶素单株、6份低茶多酚单株。

3 结论

本研究对28份铅山群体种单株的16项主要生化成分进行分析，其多样性指数范围为1.44～2.04，均值为1.83，各成分多样性指数大小依次为EC>酚氨比>非酯型儿茶素>酯型儿茶素>茶多酚=GC>EGC>EGCG=总儿茶素>水浸出物>ECG>咖啡碱>游离氨基酸>GCG>C>GA，由此可以看出铅山群体种在自然杂交与自然变异过程中形成了丰富的生化成分多样性，其中以茶多酚类物质（非酯型儿茶素、酯型儿茶素）多样性为主，茶多酚类物质对茶叶的适制性具有决定性作用，说明了铅山群体种可开发与可改良潜力较大。聚类分析将28份单株分为5类，明确了各类单株的典型生化特征，在利用这些单株时，可根据其典型生化特征发挥其资源优势。依据儿茶素品质与苦涩味指数筛选出了儿茶素品质高、苦涩味低的4份单株，初步判定其为优良茶树单株，通过酚氨比值来看，2份为红绿茶兼制，2份为适制绿茶，铅山县茶产品以红茶和绿茶为主，茶树品种对茶产品的特色品质具有决定性作用，因此培育出适合制作红茶和绿茶的铅山区域性茶树新品种对其茶产业发展具有重要作用，进一步的工作将对此4份单株进行扩繁，形成系列新品系，全面测定其性状指标，探索其形成优良品种的可能性。通过对比茶叶常规生化成分含量范围，从铅山群体种中筛选出了5份高水浸出物、1份高游离氨基酸、1份高儿茶素、6份低茶多酚特异资源，特异资源的应用价值较大，可作为功能型和深加工专用型茶树品种培育，如高氨基酸、高儿茶素等茶树品种，也可作为茶树遗传改良的基础性材料（如作为杂交亲本）或探索其特异性成分的功能基因。