不同焙火程度对闽北乌龙茶化学品质的影响

王 飞，孙 云，周子维，蔡烈伟*

（1.福建农林大学 园艺学院，福建 福州 350001；2.宁德师范学院 生命科学学院，宁德 352100；3.宁德师范学院 茶叶审评中心，福建 宁德 352100）

茶[Camellia sinensis(L.)O.Kuntze]在我国已有千年的历史，其风味品质的形成一直受到关注[1].茶叶风味特征是我国茶学研究的重点之一，其风味品质主要表现在茶叶内质滋味上，如：乌龙茶茶汤中的各种生化成分是决定乌龙茶特征滋味的物质基础.水浸出物是茶汤中水溶性物质的总和，包含氨基酸、水溶性果胶及各种微量元素等，其中以多酚类物质为主[2]；水浸出物含量变化是影响茶汤滋味浓度的重要因素，也是判断茶汤品质的依据之一[3]；氨基酸是影响茶叶品质形成的重要物质，也是茶汤主要的呈味物质，能够对茶汤的鲜爽和香气的形成产生重要影响；咖啡碱呈苦味，是影响茶叶品质的重要因素，但它与茶黄素以氢键缔合后，产生的复合物具有鲜爽滋味[4]；茶多酚的主要成分是儿茶素类，也是茶汤的重要呈味物质，在茶汤中表现为苦涩味；茶黄素与茶汤苦涩度、强度、鲜爽度相关[5].

乌龙茶主要分为台湾乌龙、广东乌龙、闽南乌龙和闽北乌龙，不同产地的茶叶滋味特征存在差异.近年来，国内的新式茶饮行业发展迅速，产业规模不断扩大，但缺少合适的专用原料茶成为其发展的限制因素.茶基底是制作新式茶饮最主要的材料，茶基底常见的专用茶品种有乌龙茶、花茶、红茶、绿茶[6]，闽北乌龙的茶汤滋味具有浓醇口感，常将乌龙茶适当焙火后作为茶基底来调制新式茶饮.目前，有关茶叶烘培技术的研究主要集中在焙火方法的改进、焙火过程中茶叶生化成分和挥发性化合物所发生的变化及其对茶叶品质的影响等方面[7]，鲜有关于不同焙火程度对不同品种的闽北乌龙茶滋味品质的影响，以及焙火程度与调制成的新式茶饮品质的相关研究.

通过生化实验对乌龙茶茶叶的内含物质进行检测[8]，结合偏最小二乘法分析（partial least squares discrimination analysis,PLS-DA）及层次聚类分析（hierarchical cluster analysis,HCA）方法，可以了解滋味品质特性和内含成分间的关联[9].因此，本研究选取闽北乌龙茶中的奇兰、金牡丹、黄观音、黄玫瑰、肉桂和水仙等6个品种为研究对象，对不同焙火程度茶叶的滋味成分含量进行检测，结合多元统计分析方法中的PLS-DA、HCA 方法，探究不同焙火程度对茶叶滋味特征中化学成分的影响，研究闽北乌龙茶化学品质，探索以闽北乌龙茶为原料加工新式茶饮专用基底茶的焙火技术.

1 材料与方法

1.1 供试材料

茶样制备：本试验选取建瓯市建斌茶厂提供的奇兰、金牡丹、黄观音、黄玫瑰、肉桂和水仙6 个闽北乌龙茶作为试验材料，采样时间为2021 年11 月.采回的茶叶经闽北乌龙初制工艺链条式烘干机130 ℃加工成毛茶，拣剔筛分后备用，作为轻火茶.取轻火茶于120 ℃温度烘焙4 h 焙成中火茶；取中火茶继续对其进行135 ℃烘焙4 h成足火茶.烘焙过后的茶样及时摊凉，密封保存，备用.

试验试剂：碱式乙酸铅、茚三酮、氯化亚锡（Ⅱ）、六水氯化铝、福林酚、甲醇、硫酸、盐酸、无水碳酸钠等均购自国家集团化学试剂有限公司.

1.2 主要仪器与设备

6CH-30 型茶叶烘干机；HH-S4 型数显恒温水浴锅；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）；紫外分光光度计（美国Perkin Elmer公司）.

1.3 实验方法

茶叶生化成分检测：茶叶含水率按照台式烘干箱快速法测定[10]；水浸出物含量按照GB/T 8305—2013的方法测定[11]；茶多酚含量按照GB/T 8313—2018的方法测定[12]；游离氨基酸含量按照GB/T 8314—2013的方法测定[13]；咖啡碱含量按照GB/T 8312—2013的方法测定[14]；采用系统分析法测定茶红素和茶黄素含量[10].

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2019 软件对原始数据进行预处理，采用SPSS 19.0 软件进行单因素方差分析，采用SIMCA 14.1软件进行PLS-DA分析；采用GraphPad Prism 8软件绘制图片.

2 研究结果与分析

2.1 不同焙火乌龙茶的滋味成分差异分析

如图1A所示，随着焙火程度的升高，奇兰、金牡丹、黄观音和肉桂5个品种水浸出物含量呈递减趋势；而水仙和黄玫瑰则是先增加后减少.轻火肉桂的水浸出物含量最高(41.44%)，足火奇兰的水浸出物含量最低（35.43%）.奇兰、肉桂的水浸出物在不同焙火程度下差异具有统计学意义（P<0.05），黄玫瑰的中火与轻火间差异具有统计学意义（P<0.05），金牡丹、黄观音、水仙的3个处理间差异不具有统计学意义（P>0.05）.

图1 不同焙火程度乌龙茶滋味成分的检测结果

由图1B可知，随着焙火程度的升高，6个品种茶样的氨基酸含量均出现不同程度的减少.轻火茶的氨基酸含量显著高于中火茶和足火茶（P<0.05），以轻火金牡丹茶氨基酸含量(1.56%)最高，足火金牡丹氨基酸含量最低(1.09%)，金牡丹的降幅最大，6个品种茶样在不同焙火程度下差异具有统计学意义（P<0.05）.

随着焙火程度的升高，6个品种的咖啡碱含量总体呈下降趋势，烘焙至足火的咖啡碱含量以水仙茶最低.在不同焙火程度下，奇兰、金牡丹、黄观音、肉桂的咖啡碱含量变化都具有统计学意义（P<0.05），中火和足火的黄玫瑰、水仙间差异不具有统计学意义（P>0.05，图1C）.

不同焙火程度乌龙茶茶多酚含量见图1D，随着焙火程度的升高，奇兰、金牡丹、黄观音、黄玫瑰和肉桂的茶多酚含量均呈现不同程度的减少；而水仙的茶多酚含量随着焙火温度的上升先呈增加趋势，中火时达到峰值（11.61%），至足火时又开始下降.在不同焙火程度下，肉桂、黄玫瑰的茶多酚含量间差异具有统计学意义（P<0.05），金牡丹中火和足火的茶多酚含量间差异不具有统计学意义（P>0.05），奇兰、黄观音的轻火和中火无显著差异，水仙的轻火和足火间差异不具有统计学意义（P>0.05）.

随着焙火温度的上升，奇兰、黄观音、肉桂的茶红素到中火时含量上升，到足火时含量下降；而金牡丹、黄玫瑰、水仙的茶红素含量持续下降.其中足火水仙的茶红素含量最低（0.57%），中火肉桂的茶红素含量最高（1.11%）.在不同焙火程度下，黄观音的3个处理间差异具有统计学意义（P<0.05），奇兰的轻火和足火间差异不具有统计学意义（P>0.05），金牡丹、黄玫瑰、肉桂、水仙的3 个处理间差异不具有统计学意义（P>0.05，图1E）.

如图1F所示，随着焙火程度的升高，奇兰、黄观音、肉桂和水仙的茶黄素先增加后减少；金牡丹的茶黄素则是先在中火减少，后到足火过程增加；黄玫瑰的茶黄素在焙火过程中呈逐渐增加趋势.茶黄素增加是因为儿茶素类在高温下氧化为茶黄素.轻火的奇兰茶黄素含量最低（0.03%）.黄玫瑰的3 个焙火程度处理间差异具有统计学意义（P<0.05），金牡丹、黄观音的轻火和足火间差异不具有统计学意义（P>0.05），肉桂、水仙的中火和足火间差异不具有统计学意义（P>0.05），奇兰的3个处理间差异不具有统计学意义（P>0.05）.

不同焙火程度乌龙茶含水率见图1G，茶叶中水分对加工过程中的品质变化具有重要作用，随着焙火程度的升高，从轻火焙至中火过程中，含水率均呈现显著下降，含水率最大的是轻火的奇兰（7.78%），最低的是足火肉桂（3.37%）；从中火焙至足火过程中，奇兰、黄玫瑰、肉桂持续呈下降趋势，金牡丹、黄观音、水仙变化不大.在不同焙火程度下，6个茶样差异具有统计学意义（P<0.05）.

2.2 不同焙火乌龙茶的关键滋味成分分析

不同焙火程度乌龙茶非挥发物热图及聚类结果(图2)显示：在同一大类中，滋味品质相近的茶样会先被聚合在一起；轻火烘焙的茶样与中火、足火烘焙的茶样分别聚为两大类，表明不同茶样的滋味品质受焙火程度影响较大，且相比于轻火来说，中火和足火对茶样内含物质成分的影响相似；与轻火茶相比，中火和足火茶的含水率、氨基酸、咖啡碱和茶多酚含量偏低，表明乌龙茶在焙火温度下存在差异，焙火程度重的茶叶，生化成分中滋味物质的含量减少，结构比例也发生了变化，从而影响茶叶感官品质的变化.

图2 不同焙火程度乌龙茶滋味成分的热图及层次聚类图

轻火聚类中，咖啡碱含量偏高的黄观音和黄玫瑰最先聚合，中火黄观音和肉桂聚在轻火大类中，足火和中火聚类中，足火的黄观音、金牡丹、黄玫瑰、肉桂和中火的金牡丹、黄玫瑰聚为一类；氨基酸含量偏低的足火金牡丹和黄玫瑰最先聚合.

基于非挥发物构建PLS-DA 模型，结果（图3）表明，其拟合参数R2Y为0.724，R2X为0.955，Q2为0.664.以第一主成分和第二主成分为横纵坐标建立样品和非挥发性化合物的相关性得分图，主成分1和主成分2 分别解释了总体方差的39.1%和46.5%，各茶样表现出较为明显的聚类趋势，未发现离群样本点，说明建立的PLS-DA 模型可对18 个茶样进行分类.轻焙火茶样聚集于第1、4 象限，而中火和足火茶样除中火的肉桂外，主要聚集于第2、3 象限，表明轻焙火茶样和中火、足火茶样非挥发性物质间差异具有统计学意义（P<0.05），意味着特征非挥发物有助于不同焙火乌龙茶的区分.

图3 不同焙火程度乌龙茶非挥发物PLS-DA得分图

图4中，排列检验200次的交叉验证模型的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=0.020 3，Q2=-0.351）.如图5 所示，水浸出物、氨基酸、咖啡碱的变量重要性投影（variable importance in projection,VIP）值大于1，可作为区分不同焙火程度乌龙茶的重要非挥发物.

图4 不同焙火程度乌龙茶非挥发物PLS-DA交叉验证结果

图5 不同焙火程度乌龙茶非挥发物变量重要性因子

3 结论与讨论

本研究发现，水浸出物、咖啡碱和氨基酸含量变化是不同焙火温度下形成滋味差异的关键，轻火和足火这两种焙火程度对茶样的差异性区分最为明显.新式茶饮对专用茶的品质要求侧重于茶叶的滋味和香气，焙火是改变茶叶滋味和香气的重要因素，以闽北乌龙茶为原料加工新式茶饮茶基底时，可以通过焙火程度来控制茶叶含水量，从而调整茶叶的品质风味.

闽北乌龙茶的加工工艺为萎凋→做青→杀青→揉捻→干燥.焙火是干燥工艺中影响乌龙茶品质的主要工艺，在焙火过程中发生氧化、脱水、糖化等反应，改善茶叶的香气和滋味[15]，提升乌龙茶的色泽、香气和滋味品质[16-17].含水率是影响茶叶品质的重要因素，已有研究表明，茶叶中的含水率与烘焙程度呈负相关[18-19].生化成分测定结果显示，茶叶中含水率从轻火到中火下降明显.随着焙火温度的提升和焙火时间的延长，茶叶中含有的水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡碱等主要内含物质总体呈不同程度下降趋势，与焙火过程中生化成分发生氧化、水解、异构化及升华等作用有关，氨基酸含量减少的主要原因可能是在热的作用下，氨基酸与邻醌、糖类发生褐变，并发生美拉德反应促使氨基酸含量减少，这与李少华等[20]的研究结果相似.烘焙至足火时，不同品种茶叶中的茶多酚均出现不同程度下降[21]，这是由于多酚类物质在焙火时进一步氧化，且与蛋白质等络合成大分子物质导致的[22-23]，水仙茶中火时茶多酚含量增加，可能是因为在焙火工艺中儿茶素的还原作用，部分结合态的儿茶素在热催化下转变为游离态，使得茶多酚含量提高，这与王丽等[24]的研究结果一致；茶黄素、茶红素含量则随着烘焙程度提升含量增减不一，林心远等[25]研究结论也显示焙火程度的增加有助于提升乌龙茶茶黄素含量.

通过将不同焙火温度下茶样的生化成分含量进行单因素方差分析，在含水率、氨基酸含量中，不同焙火程度的6个品种间差异具有统计学意义；咖啡碱和茶黄素中，6个品种的轻火与中火、足火间具有显著差异；茶多酚中，金牡丹、黄玫瑰、肉桂的轻火与中火、足火间差异具有统计学意义；茶黄素中，金牡丹、黄玫瑰、肉桂、水仙的轻火与中火、足火间差异具有统计学意义.相关研究[26-27]显示，随着焙火程度的提升,茶多酚、咖啡碱、游离氨基酸和茶黄素的含量均显著降低，与本文研究结果相似.由聚类热图可以看出含水率、氨基酸、咖啡碱和茶多酚是区别茶样的主要特征成分，中火黄观音和肉桂聚在轻火大类中，分别是因为这2 种茶样的茶黄素和茶红素含量偏高导致，足火金牡丹和黄玫瑰最先聚合是因为氨基酸含量偏低，表明氨基酸可能是影响分类的一个重要因素，轻火黄观音和黄玫瑰最先聚合可能是咖啡碱含量偏低导致的，轻火闽北乌龙茶的氨基酸、咖啡碱、茶多酚含量显著高于中火和足火，与林燕萍等[28]的研究结果一致.