建瓯地区13个不同茶树品种制成乌龙茶品质差异研究

郑安儒 ，陈光武 ，徐 凯 ，张 成 ，周承哲 ，朱 晨 ，郭玉琼 *

（1.福建农林大学园艺学院，福建 福州 350002；2. 福建农林大学茶产业研究院，福建 福州 350002）

乌龙茶是中国六大茶类之一，福建是乌龙茶的原产地，根据地区可以分为闽北乌龙和闽南乌龙［1］。建瓯市是闽北乌龙茶的重要生产、销售地区，产茶历史悠久［2］，品种丰富，种植面积达12万亩［3］，主要种植的茶树品种有矮脚乌龙、水仙、肉桂、梅占、金牡丹、奇兰等，其中矮脚乌龙和水仙种植数量最多，是建瓯地区的主栽品种［4］。建瓯地区所制乌龙茶香气馥郁，滋味醇厚鲜爽，深受广大消费者的喜爱。

滋味作为评价乌龙茶品质的关键因子，受到茶叶中多种呈味物质的影响。茶叶中各种生化成分是形成乌龙茶特征滋味的物质基础［5］。多酚类、氨基酸类、生物碱类及可溶性糖等是茶叶中主要的呈味物质，其含量、组成及阈值的差异会对茶汤滋味造成不同影响［6］。茶多酚主要提供了茶叶中重要的涩味、苦味感官性质［7］；游离氨基酸中的甘氨酸和丙氨酸能与茶氨酸发生协同作用，抑制苦涩味，增强鲜甜味，对茶汤滋味具有积极作用［8］。 咖啡碱是组成茶叶滋味物质的成分之一，提供苦味［9］；可溶性糖是构成茶汤甜醇滋味的主要成分［10］。茶黄素与茶汤苦涩度、强度、鲜爽度相关［11］；水浸出物对茶汤滋味的浓厚度有一定的贡献［12］。各种呈味物质的相互作用，使茶汤呈现苦、涩、鲜、甜的风味特征。目前，测定并分析茶叶中的差异性生化成分，已被广泛应用于铁观音、武夷岩茶等乌龙茶的品质差异研究，但关于建瓯地区乌龙茶滋味成分的研究存在空缺。同时，建瓯地区乌龙茶品质相关的研究主要集中在感官审评以明确其风味品质［13］，但此方法容易受到感觉器官、心理状态及生理状态等主观性因素的影响［14］，缺乏客观性。

品种是造成茶叶品质差异的重要原因，适合的品种是加工优质乌龙茶的关键。本研究通过对建瓯地区13个不同茶树品种制成的乌龙茶进行感官审评结合生化成分测定，并对其进行聚类分析（Hierarchical cluster analysis, HCA）、偏最小二乘判别分析（Partial least squares discriminant analysis,PLS-DA），通过明确不同茶树品种所制乌龙茶品质差异的关键生化成分，以期为探究建瓯地区乌龙茶滋味特征、适制品种选育、改善及优化乌龙茶加工工艺，提升茶叶品质提供重要的理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选取建瓯地区主栽乌龙茶品种作为试验原料，其对应的缩写如表1所示。试验原料均选取4月开采期，大小均一的开面三四叶，采用闽北乌龙茶传统加工工艺制作，试验茶样由建瓯市成龙茶厂提供。

表1 样品信息Table 1 Information of tea samples

主要试剂：福林酚、碳酸钠、盐酸、硫酸、碳酸氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、茚三酮、氯化铝、草酸、正丁醇、乙酸乙酯均购自国药集团化学试剂有限公司，植物可溶性糖含量测试盒购自苏州科铭生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

紫外分光光度计（美国Perkin Elmer公司）；台式高速冷冻离心机（美国Beckman公司）；多功能酶标仪（奥地利Tecan公司）；KQ-600KDE 型高功率数控超声波清洗机（昆山市超声仪器有限公司）；电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 茶叶感官审评

参照《GB/T23776-2018茶叶感官审评方法》的乌龙茶审评方法对茶样进行感官审评。随机取样，根据形状、嫩度、色泽、整碎度及净度评价干茶外形；扦5 g茶样置于110 mL倒钟型评茶杯中，注入沸水，刮去液面泡沫，冲泡时间为2、3、5 min，以第二次冲泡为主要依据评定茶叶汤色、香气及滋味的等级；白色搪瓷叶底盘内以清水漂洗审评叶底。

1.3.2 生化成分检测

茶叶含水量按照GB/T 8304-2013中120℃快速烘干法（快速法）的方法测定；水浸出物含量按照GB/T 8305-2013的方法测定；茶多酚含量按照GB/T 8313-2018的方法测定；游离氨基酸总量按照GB/T 8314-2013，采用茚三酮显色法测定；黄酮采用三氯化铝比色定量法测定［15］；可溶性糖采用植物可溶性糖含量测试盒测定；咖啡碱含量按照GB/T 8312-2013，采用紫外分光光度法测定；茶三素（茶黄素、茶红素和茶褐素）含量采用系统分析法测定［16］。

1.4 数据分析

采用Excel 2003进行数据均值和标准差计算；SPSS（v.19.0）对生化成分进行方差齐次性检验；TBtools（v.1.046）对生化成分进行热图绘制和层次聚类；SIMCA（v.14.0）对生化成分进行偏最小二乘判别分析。

2 结果与分析

2.1 建瓯地区不同品种乌龙茶感官品质分析

感官审评结果表明（表2），建瓯地区13个不同品种所制乌龙茶样品之间具有显著性差异。感官审评总得分最高的是AJ（89.8分），其次是JMD（89.0分），均显著高于其他品种，尤其是香气和滋味的单项评分。香气方面，AJ呈甜香带水蜜桃香，JMD呈花香，二者香气均馥郁持久，显著优于其他品种；滋味方面，JMD主要以浓醇甘爽为主，AJ更加浓醇，滋味回甘；干茶外形方面，13份乌龙茶样品之间不存在显著差异，以紧结匀整、乌褐尚润为主；汤色方面，QD与JMD得分90分，优于其他品种；叶底方面，HGY与RZ肥厚软亮，优于其他品种，得分90分。

表2 建瓯地区13个茶树品种制成不同风味类型乌龙茶的感官审评结果Table 2 Sensory evaluation of different flavor types of Oolong teas in Jian'ou area

2.2 建瓯地区不同品种乌龙茶生化成分分析

2.2.1 生化成分含量分析

13份建瓯地区不同品种乌龙茶主要理化成分检测结果如表3所示。水浸出物是反映茶汤滋味厚薄的重要指标，一定程度上，其含量高低与茶叶品质呈正相关［17］。不同品种间水浸出物含量存在显著性差异，含量范围为30.18%～38.36%，其中，SX（38.36%）的水浸出物含量最高，其次为RZ（38.19%）和AJ（37.71%），三者间无显著性差异（P＞0.05），但显著高于其他品种，含量最低的品种是QS，仅为30.73%，显著低于其他品种。茶多酚、咖啡碱、氨基酸等生化成分对乌龙茶品质影响较大，其中茶多酚是决定乌龙茶滋味品质的重要成分之一，也是茶汤苦涩味的主要贡献物质，与茶汤浓度、强度及鲜爽感极显著相关［18］。茶多酚含量分析结果表明，不同品种间茶多酚含量存在显著性差异，含量范围为14.73%～22.75%，其中，SX茶多酚含量最高（22.75%），其次为JMD（22.20%）和AJ（19.43%），显著高于其他品种。游离氨基酸是茶汤鲜爽味的主要呈味物质，其含量的高低决定茶汤的鲜爽程度，与茶叶品质呈正相关［19］。游离氨基酸含量分析结果表明，不同品种间游离氨基酸含量存在显著性差异，含量范围为1.28%～2.41%，其中，游离氨基酸含量最高的是CY（2.41%），其次为JMD（2.28%）和MZ（2.19%），三者之间存在显著性差异（P＜0.05），且CY品种氨基酸含量极显著高于其他品种。不同品种间咖啡碱含量范围在3.77%～4.50%之间，咖啡碱含量最高的品种是JGY（4.50%），显著高于其他品种，其次是QL（4.40%）、QS（3.91%），咖啡碱含量最低的是SX（3.77%），除了与MZ品种无显著性差异外（P＞0.05），显著低于其他品种（P＜0.05）。品种间可溶性糖含量存在显著性差异，其中，RZ（8.64%）和JMD可溶性糖（8.48%）含量最高，二者间无显著性差异（P＞0.05），RX可溶性糖含量最低（4%），与其他品种间存在显著性差异（P＜0.05）。酚氨比是茶多酚总量与氨基酸总量的比值，其值可以反映茶汤醇和度，酚氨比越小，茶汤醇和感越明显［20］。13份茶样酚氨比在6.10～15.96之间，酚氨比最低的品种是CY（6.1），最高的为JMD（15.96），不同品种之间存在显著性差异（P＜0.05）。黄酮属于多酚类物质，约占茶叶干重的3%～4%，是茶多酚的重要组成部分。黄酮含量范围为0.71%～0.92%，MZ（0.918%）黄酮含量最高，除了与RZ（0.916%）无显著差异外（P＞0.05），与其他品种均存在显著性差异（P＜0.05），含量最低的是JMD（0.711%），与QL、QS、CY和JGY不存在显著性差异（P＞0.05），但显著低于其他品种。

表3 建瓯地区不同风味类型乌龙茶成品茶的生化成分含量Table 3 The content of basic biochemical components of differernt flavor types of Oolong teas in Jian'ou area

（接表3）

不同品种间茶黄素、茶红素和茶褐素含量如表4所示，茶黄素含量在0.08%～0.15%范围之间，茶红素含量在0.82%～2.22%范围之间，茶褐素含量在0.41%～1.37%之间，不同品种之间茶三素含量还是存在较大的差异。茶黄素含量较高的为HGY（0.15%）、QD（0.13%）、SX（0.13%）及RX（0.13%）。相关文献报道，茶黄素与茶红素的比值，茶黄素加茶红素之和与茶褐素的比值能更有效的体现出茶叶外形和汤色的特征［21］。如表4所示，AJ的TR/TF值最高，为25.72，SX的TR/TF最低，为6.25。AJ、RZ、QL、QS、RG、CY、MZ、JMD 的 TR/TF值高于其他成品茶；AJ的TFRB值最高，为5.63，JGY的TFRB最低，为0.73，其中AJ、RZ、QL、QS、RG的TFRB值高于其他乌龙茶。

表4 建瓯地区不同风味类型乌龙茶成品茶的茶三素含量比值Table 4 The content ratio of thearubigins, theaflavins, and theabrownin of differernt flavor types Oolong teas in Jian'ou area

2.2.2 生化成分聚类分析

利用Tbtools软件对建瓯地区乌龙茶生化成分含量进行聚类热图分析，采用log2转换方式对数据进行均一化处理，结果表明（图1），建瓯地区13个不同品种所制的乌龙茶样除了MZ以外，分为两大类，HGY、QD、RX、CY和JGY聚为一类（T1），AJ、RZ、QS、QL、RG、JMD及SX聚为另一类（T2）。T1类茶褐素、茶黄素、游离氨基酸含量显著高于T2类，而水浸出物、茶多酚及茶红素、可溶性糖含量显著低于T2类，表明乌龙茶生化成分含量存在品种间差异，推测茶褐素、茶黄素、游离氨基酸、水浸出物、茶多酚、茶红素、可溶性糖是区分建瓯地区乌龙茶的特征成分。

图1 建瓯地区不同风味类型乌龙茶成品茶的生化成分热图及层次聚类图Fig. 1 Heatmap and HCA on biochemicals in differernt flavor types of Oolong teas in Jian'ou area

T1聚类结果中，HGY、QD、RX聚为一小类（T1-1），CY和JGY聚为另一小类（T1-2），T1-1类中黄酮、茶黄素含量高于T1-2类，相反，氨基酸、可溶性糖含量低于T1-2，表明茶黄素、黄酮、氨基酸及可溶性糖含量差异可能是决定分类结果的重要影响因素。T2聚类结果中，AJ、RZ、QS、QL、RG聚为一小类（T2-1），JMD、SX聚为另一小类（T2-2），其中，T2-1类中咖啡碱和茶红素含量显著高于T2-2类，而茶褐素含量显著低于T2-2类，氨基酸和茶黄素含量除了SX外，其他品种间无显著差异，表明咖啡碱、茶红素、茶褐素含量差异可能是决定分类结果的重要影响因素。

2.2.3 生化成分偏最小二乘法判别分析

基于生化成分构建PLS-DA模型（图2），模型拟合参数R2Y为0.565，Q2为0.362。排列检验200次的交叉验证模型（图3）的Q2回归直线与Y轴的截距小于0，表明该 PLS-DA 判别模型不存在过度拟合现象，模型较为可靠（R2＝0.16，Q2＝-0.376）。除SX外其余品种分为3类，HGY、QD聚集于第四象限以及横坐标轴上，JMD和MZ聚集在第一象限，AJ、RZ、QS、QL聚集在第二象限，RG、CY、JGY、RX则聚集在第三象限，说明特征生化成分可以区分13份乌龙茶的风味品质。

图3 建瓯地区不同风味类型的乌龙茶生化成分PLS-DA交叉验证结果Fig. 3 PLS-DA cross-validation result of biochemical components of differernt flavor types of Oolong tea in Jian'ou area

变量投影重要性（variable important for theprojection，VIP）可以量化PLS-DA的每个变量对分类的贡献，通常认为VIP大于1.0表示在判别过程中具有重要作用，VIP值越大，该变量的模型贡献率越大［22］。生化成分VIP值分析结果表明（表5），咖啡碱、茶黄素、茶多酚及水浸出物（VIP＞1）是区分建瓯地区乌龙茶品质风格的重要生化成分。

表5 建瓯地区不同风味类型乌龙茶生化成分PLS-DA 变量重要性因子（VIP值）Table 5 The variable importance for projection of biochemical components of differernt flavor types of Oolong tea in Jian'ou area

咖啡碱含量较高的品种有JGY（4.5%）、QL（4.4%）、RG（4.36%）及AJ（4.32%），茶黄素含量较高的有HGY（0.15%），QD、SX和RX的茶黄素含量皆为0.13%，SX、JMD、AJ及RZ的茶多酚含量较高，分别为22.75%、22.20%、19.43%、19.18%，水浸出物含量较高的品种有SX（38.36%）、RZ（38.19%）、AJ（37.18%）及MZ（37.18%）。不同风味建瓯地区乌龙茶PLS-DA得分（图2）结果显示，位于第一、二象限的品种（SX、JMD、MZ、RZ、AJ、QL、QS）茶多酚含量和水浸出物高于聚集在二、三象限中的品种（HGY、QD、RX、JGY、CY、RG），而咖啡碱和茶黄素含量较低。

图2 建瓯地区不同风味类型乌龙茶生化成PLS-DA得分散点图Fig. 2 PLS-DA scores scatter plot of biochemical component of differernt flavor types of Oolong tea in Jian'ou area

结合感官品质分析、基础生化成分分析、构建基于生化成分的PLS-DA模型及挥发性成分的层次聚类热图的制作，确定造成13种建瓯地区乌龙茶品种风味区别的关键成分，主要是咖啡碱、茶黄素、茶多酚、水浸出物。

3 结论与讨论

基础生化成分含量结果显示，水浸出物含量最高的为SX（38.36%），第二为RZ（38.19%），第三为AJ（37.71%），感官审评结果显示，AJ得分最高89.8、JMD得分89、MZ得分86.4、RZ得分86.3、SX得分83。前人研究表明，水浸出物含量越高，茶叶滋味就越甘醇［23］，推测水浸出物含量高低与建瓯地区乌龙茶品质呈正相关。咖啡碱是茶汤苦味的主要贡献物质，对茶叶品质的形成具有重要作用［24］。生化成分分析结果表明，JGY（4.5%）、QL（4.4%）、RG（4.36%）、AJ（4.32%） 咖 啡碱含量较高，感官审评滋味评价主要为醇和。茶多酚是茶叶中酚类物质及其衍生物的总称，主要由儿茶素，黄酮类化合物，花青素，酚酸组成［25］。茶多酚作为茶叶中主要成分之一，也是组成茶叶色香味的主要物质［26］。生化成分分析和聚类分析结果显示，高茶多酚的SX（22.75%）、JMD（22.20%）、AJ（19.43%）、RZ（19.18%）聚为一类。感官品质分析中，滋味评价主要为浓醇。茶三素与茶叶品质的形成有关，适当含量的茶红素与茶褐素有助茶汤浓度形成，但过高则对品质不利［27］。其中茶黄素是茶汤鲜爽滋味、茶汤“橙黄明亮”、干茶 “砂绿油润”及“绿叶红镶边”叶底的重要生化成分［28］。摇青作用力适度破坏叶缘细胞组织，迫使多酚类物质发生酶促氧化等一系列化学反应，在多酚氧化酶的催化作用下，生成茶黄素。焙火工艺同样在一定程度上能提高茶黄素含量［29］，推测建瓯地区乌龙茶的茶黄素含量差别主要来自焙火工艺。茶黄素含量较高的有HGY（0.15%），QD、SX、RX均为（0.13%）。感官品质分析中，茶黄素含量高的建瓯地区乌龙茶滋味评价主要为鲜醇［28］。其中，AJ的感官审评得分最高，水浸出物、咖啡碱、茶多酚含量均较高，推测其为建瓯地区乌龙茶中风味品质优良的品种。

本研究通过对13份建瓯地区乌龙茶感官审评和生化成分检测分析，确定4种造成建瓯地区乌龙茶品质差异的特征生化成分，分别为水浸出物、咖啡碱、茶黄素、茶多酚。其中水浸出物、咖啡碱含量在13份建瓯地区乌龙茶品种存在显著性差异，茶黄素、茶多酚是聚类分析中将品种分为两大类的重要成分。