寿宁长叶1号 等茶树新品系儿茶素和氨基酸组分分析

徐梦婷，魏明秀，陈潇敏，卢明基，吴文晞，陈晓岚，高水练，叶乃兴*

（1. 福建农林大学园艺学院，福建 福州 350002；2. 福建农林大学安溪茶学院，福建 泉州 362400；3. 寿宁县茶产业发展中心，福建 寿宁 355500；4. 福建恒正检测技术有限公司，福建 福州 350100）

茶树［Camellia sinensis （L.） O. Kuntze］属山茶科山茶属植物，起源于中国的西南地区，茶叶作为世界三大饮料之一，有着巨大的研究价值与开发潜力［1］。茶叶中的儿茶素、氨基酸等主要品质成分是茶类适制性与品质形成的重要基础，是鉴定评价茶树新品系的重要指标。优异茶树种质资源的发掘是开展品种改良的基础，对茶产业发展具有重要的意义。对地方茶树品系品质成分含量的测定与分析，可为当地优异茶树品系的开发利用提供理论参考依据［2］。国内外许多学者对优异茶树品系的农艺性状、生化成分、抗逆性等方面开展了大量的研究［3－6］。江新凤等［3］对江西特色茶树资源“黄金菊”中儿茶素和氨基酸组分含量进行测定，总结其特征成分变化趋势，从而指导当地茶树资源的创新与利用；Jin等［4］在福建省发现了同时富含甲基化EGCG和苦茶碱的特异茶树种质资源；陈潇敏等［5］对福建野生茶树资源嘌呤生物碱的组分构成进行测定，筛选出一批嘌呤生物碱特异的茶树种质资源。

福建省寿宁县位于福建省东北部，地处闽浙两省的交界，属于中亚热带山地气候，夏无酷暑，冬无严寒，气候温暖湿润，得天独厚的原生态环境十分适合茶树生长。寿宁县是“中国名茶之乡”“全国重点产茶县”，产茶历史悠久，茶树种质资源丰富，为茶树新品种的选育与开发利用奠定了坚实的基础［7－8］。近年来，本课题组开展了寿宁茶树新品系生物学性状、农艺性状的鉴定与利用研究［7－8］，在此基础上，本研究以国家级茶树优良品种‘福鼎大白茶’为对照，利用HPLC和UPLC-MS/MS法测定寿宁长叶1号等5个茶树新品系中儿茶素和游离氨基酸组分含量，初步明确供试茶树品系的主要品质成分含量，挖掘地方优异茶树品系，为茶树品种的创新利用与有效成分的综合开发提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料及试剂仪器

供试材料：寿宁长叶1号、寿宁长叶2号、芎坑大白1号、芎坑大白2号、伏际大茶树等5个茶树新品系，以福鼎大白茶为对照材料，实验样品由寿宁县茶产业发展中心提供。

主要试剂：儿茶素、氨基酸组分标准品，纯度大于98%（上海生物科技有限公司）；甲醇，色谱纯（安谱实验科技股份有限公司）；乙腈，色谱纯（上海默克化工技术有限公司）；甲酸，色谱纯（国药集团化学试剂有限公司）；甲酸铵（安谱实验科技股份有限公司）。

主要仪器：UltiMate 3000高效液相色谱仪（美国赛默飞世尔科技公司）；C18反相色谱柱（5 μm，4.6×250 mm，广州菲罗门公司）；Nexera X2 LC-30A高效液相色谱仪（日本Shimadzu公司）；串联Sciex 4500 Q-Trap质谱仪（美国Sciex公司）；C18反相色谱柱（2.6 μm，2.1×100 mm，广州菲罗门公司）；3K15离心机［曦瑪（扬州）离心机有限公司］；KQ-800E型超声波清洗机（昆山市超声仪器有限公司）。

1.2 试验方法

采摘2021年春季第一轮茶树新梢一芽二叶，采用液氮固样，冷冻干燥后粉碎过60目筛后待测，测定茶叶中儿茶素及氨基酸等指标，试验设3次重复。

1.3 组分测定

1.3.1 儿茶素组分测定

参照王丽丽［9］的方法并略作修改，采用HPLC法。样品的前处理：称取茶样0.20 g，分别加入30 mL甲醇，超声浸提30 min，在温度为4℃，转速为10000 g条件下离心5 min,取离心后的上清液过0.22 μm尼龙滤膜，上机待测。

色谱条件：C18反相色谱柱（5 μm，4.6×250 mm）；流动相A为0.2%甲酸水溶液，流动相B为甲醇；柱温40 ℃；流速1.0 mL·min-1，进样量10.0 μL。梯度洗脱程序（A）：0～2 min，88%；2～10 min，88%～75%；10～15 min，75%～73%；15～25 min，73% ～ 68%；25～ 30 min，68%；30～ 32 min，68%～88%。

1.3.2 氨基酸组分的测定

参考 zhou［10］和陈思彤［11］的方法测定，采用UPLC-MS/MS法。样品提取及AQC衍生：称取粉碎茶样0.05 g，加入5 mL超纯水并混合涡旋，室温下45 KHZ超声浸提30 min,在温度为4℃，转速为10000 g条件下离心5 min，取20.0 μL经0.22 μm微孔滤膜过滤的上清液，稀释定容至1 mL，取稀释液10.0 μL，加70.0 μL硼酸钠缓冲液（pH 9.0）混合，再与 20.0 μL AccQ-Fluor试剂（3000 mg·L-1）混合并涡旋，置于烘箱（55℃）10 min，待冷却至室温上机测试。

色谱条件：C18反相色谱柱（2.6 μm，2.1×100 mm）；流动相A为甲酸铵溶液（10 mmol·L-1，pH 6.0），流动相B为乙腈溶液；流速0.3 mL·min-1，进样量1 μL。梯度洗脱程序（B）：0～12 min，5%～20%；12～16 min，20%～35%；16～18 min，35% ～ 90%；18～ 19 min，90% ～ 5%；19～ 23 min，5%。

1.4 数据分析

每个样品进行3次重复,测定结果均以“平均值±标准偏差”表示。使用Microsoft Excel 2010进行数据整理与图表制作；使用SPSS26.0软件对数据进行单因素方差分析（P＜0.05）；使用SIMCA 14.1软件进行主成分分析（PCA）。

2 结果与分析

2.1 5个寿宁茶树新品系儿茶素组分含量分析

儿茶素类化合物可分为酯型儿茶素和非酯型儿茶素,前者主要包括：ECG、EGCG、GCG和CG；后者主要包括C、EC、EGC和GC［12］。本研究共测定了包含EGCG3"Me在内的9种儿茶素，其中GCG、CG和GC在供试茶样中均未被检测出。HPLC法测定的供试茶树品系与对照福鼎大白茶的儿茶素、嘌呤生物碱组分色谱图见图1-A。从表1可以看出，5份供试茶树品系中,儿茶素总量为83.12～150.87 mg·g-1，平均含量较低，仅为113.29 mg·g-1。供试茶树品系中儿茶素组分和总含量差异较为显著，在儿茶素组分中，均以EGCG含量最高，其中含量最高的是芎坑大白2号（84.45 mg·g-1），最低的为寿宁长叶2号（43.43 mg·g-1）。EGCG3" Me在寿宁长叶1号、芎坑大白1号、伏际大茶树中均有检测出，其中伏际大茶树含量最高为6.49 mg·g-1，其次为芎坑大白1号为5.88 mg·g-1；供试茶树资源中酯型儿茶素的总量均高于非酯型儿茶素，酯型儿茶素含量为55.80～108.41 mg·g-1，平均含量为80.72 mg·g-1；非酯型儿茶素含量为20.87～42.46 mg·g-1，平均含量为 30.58 mg·g-1。

表1 供试茶树品系儿茶素组分含量Table 1 Catechins content of tested tea varieties （单位：mg·g-1）

图1 供试茶树品系主要品质成分色谱图（A为儿茶素及嘌呤生物碱组分色谱图，B为氨基酸组分总离子流图）Fig. 1 Key quality constituents in tested tea varieties （A: chromatogram on catechins and purine alkaloids;B: total ion flow diagram on amino acids）

儿茶素苦涩味指数＝（EGCG＋EGC＋ECG＋GC）/（EC＋C），根据苦涩味指数能较为准确的估价出茶汤苦涩味强度，指数越大，说明鲜叶的苦涩味愈重［13－14］。由表2结果可知，供试茶树品系儿茶素苦涩味指数由高到低依次为芎坑大白1号（10.76）＞芎坑大白2号（10.30）＞伏际大茶树（9.55）＞寿宁长叶1号（8.45）＞寿宁长叶2号（7.47）。儿茶素品质指数是评价绿茶品质的一个综合评价指标，儿茶素品质指数＝（EGCG＋ECG）/EGC，儿茶素品质指数高，说明儿茶素组分含量比例更适合人们饮用或用于食品生产加工可以获得更好的品质［15－16］。5个供试茶树品系儿茶素品质指数为222.37～842.38，平均值为454.71，其中芎坑大白1号（524.50）和伏际大茶树（842.38）儿茶素品质指数较高，高于福鼎大白茶（511.23），初步推测其加工成绿茶、白茶将有较好的品质表现。

2.2 5个寿宁茶树新品系游离氨基酸组分含量分析

供试的茶树品系中共检测出了19种游离氨基酸组分，氨基酸含量丰富，以UPLC-MS/MS方法测定的氨基酸色谱图见图1-B。由表2可知，供试的5个茶树品系氨基酸总量为26.40～56.22 mg·g-1，其中寿宁长叶2号（56.22 mg·g-1）含量最高，其次是寿宁长叶1号（56.02 mg·g-1）和芎坑大白1号（54.92 mg·g-1），这3份茶树品系的氨基酸总量都超过50 mg·g-1，显著高于对照福鼎大白茶。游离氨基酸组分中茶氨酸含量最高，变幅为15.43～41.71 mg·g-1，除伏际大茶树的茶氨酸含量（15.43 mg·g-1）低于对照福鼎大白茶（23.52 mg·g-1），其余均高于对照福鼎大白茶，其中寿宁长叶2号、芎坑大白1号和寿宁长叶1号的茶氨酸含量较高，分别为：41.71 mg·g-1、40.78 mg·g-1和 36.90 mg·g-1， 显 著 高于对照福鼎大白茶。精氨酸含量在不同品系间差异达到显著水平，其中寿宁长叶1号的精氨酸含量高达8.24 mg·g-1，显著高于其他参试材料；寿宁长叶2号（5.51 mg·g-1）、芎坑大白1号（1.58 mg·g-1）的含量较高，显著高于对照福鼎大白茶（0.45 mg·g-1）；鲜味氨基酸如天冬氨酸含量均高于对照种,谷氨酸含量除寿宁长叶2号、芎坑大白2号略低于对照,其余也均高于对照。

表2 供试茶树品系氨基酸的组分含量Table 2 Amino acids content of tested tea varieties （单位：mg·g-1）

人体必需氨基酸（EAA）包含苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、丙氨酸和色氨酸，大量氨基酸（LAA）包含茶氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、丝氨酸和组氨酸［17］。经统计分析可知（表3）：寿宁长叶1号等5个茶树新品系，茶氨酸占茶叶游离氨基酸总量的58%～79%，变异系数为11.43%。其中变异系数最大的为EAA/TAA，为50.00%；其次为大量氨基酸（LAA）与氨基酸总量（TAA），变异系数分别为31.58%和33.64%；变异系数最小的为LAA/TAA，为5.95%，这表明供试茶树品系中LAA/TAA一致性较强，变异范围不大；EAA/TAA、LAA、TAA变异范围较大，遗传资源丰富。

表3 部分氨基酸含量及其占氨基酸总含量的比例Table 3 Contents and percentages in total of some amino acids in tea varieties

2.3 5个寿宁茶树新品系游离氨基酸主成分分析

主成分分析可以比较直观地反应样本构成的近似度问题，样本间距离越近则相似度越高。由图2可知，供试的寿宁茶树品系和对照福鼎大白茶全部分布于图中的椭圆内，并且不同茶树品系之间得到了较好的区分，说明了供试茶树品系的氨基酸成分之间存在较明显差异。其中，寿宁长叶1号、寿宁长叶2号和芎坑大白1号皆分布在横轴的负半轴（第二象限和第三象限），距离较近；而伏际大茶树、芎坑大白2号和福鼎大白茶位于横轴的正半轴（第一象限和第四象限），且芎坑大白2号与福鼎大白茶的距离最近，略有相交，这表明芎坑大白2号与对照福鼎大白茶氨基酸组分最为相似。

图2 基于游离氨基酸组分的供试茶树品系主成分分析图Fig. 2 Principal component analysis based on free amino acids of tested tea varieties

3 讨论与结论

茶叶中的儿茶素属于黄烷醇类化合物，是茶叶的主要品质成分，对提高茶汤浓度有积极作用，儿茶素滋味苦涩，含量过高则不利于茶汤良好滋味的形成［18］。5个供试茶树品系中，儿茶素平均含量较低，仅为113.29 mg·g-1，低于中国茶树种质资源的平均含量（154.50 mg·g-1）［19］。其中EGCG3" Me有着比EGCG更强的抗过敏和消炎等药理作用，在茶叶深加工与开发为保健产品上有着很大的潜在价值［20－21］；供试茶树品系中，芎坑大白1号与伏际大茶树为EGCG3" Me含量较高的茶树品系（含量分别为5.88 mg·g-1和6.49 mg·g-1）。

大部分氨基酸具有鲜味，略带甜味，是构成绿茶“鲜爽”滋味的主要呈味成分，氨基酸含量高，则制成的茶叶滋味鲜醇、香气较好［22］。竹尾忠一［23］等研究发现各种氨基酸与滋味评价的相关系数达0.984，其中的茶氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和精氨酸与绿茶品质呈极显著正相关，是构成绿茶鲜爽滋味的主要成分。茶氨酸是茶叶中的特征氨基酸，被部分学者称作“幸福茶氨酸”，是茶叶鲜爽滋味的主要呈味物质，占茶叶游离氨基酸总量的40%～70%，具有保护神经、延缓衰老、提高免疫力、代谢调节等生理功效［24－25］。本研究5个供试茶树品系中，氨基酸含量均高于20 mg·g-1，其中寿宁长叶1号、寿宁长叶2号和芎坑大白1号的氨基酸总量均大于50.00 mg·g-1，茶氨酸含量均大于30.00 mg·g-1，为高茶氨酸茶树品系。

氨基酸是决定绿茶品质的重要成分，其含量与组分影响茶叶的香气和品质，其中茶氨酸是茶汤鲜味的主要来源，与绿茶品质呈极显著正相关,一般茶氨酸和游离氨基酸含量高的绿茶，滋味鲜爽、香气高长，品质表现优异［26］；而绿茶茶汤的苦涩味主要由EGCG贡献，当EGCG含量过高，则绿茶滋味浓且苦涩［27］。5个供试茶树品系中鲜味氨基酸（天冬氨酸，谷氨酸）含量高于对照福鼎大白茶，且氨基酸总量除伏际大茶树略低于对照福鼎大白茶，其余均高于福鼎大白茶，其中寿宁长叶1号、寿宁长叶2号和芎坑大白1号的氨基酸总量（＞5%）和茶氨酸含量（＞3%）均很高，且儿茶素总量偏低，其中EGCG含量较低（＜8.5%），推测其制成的成品茶滋味鲜爽且苦涩味较轻，这与杨秀芳［23］等适制绿茶茶树品种的生化指标的要求相符，适合制作成绿茶或者白茶［28］，寿宁长叶1号等5个茶树新品系的茶类感官品质有待在今后的茶类试制性试验中进一步鉴定与评价。