光温因子对湄潭翠芽春茶品质的影响

王加真， 黄家春， 王 舒， 陈莹莹， 安雪姣， 张金利

(1.遵义师范学院 生物与农业科技学院， 贵州 遵义 563000； 2.贵州栗香茶业有限公司， 贵州 湄潭 563000)

茶树(CamelliasinensisL.)是世界上重要的叶用经济作物，茶叶中含有大量的次生代谢产物，诸如茶多酚、咖啡碱、茶氨酸、芳香物质和色素等，这些物质共同构成了茶汤的滋味，并使茶具有一定的保健功效[1-2]。贵州湄潭种茶史悠久，作为贵州省十大名茶之一的湄潭翠芽创制于1943年，以嫩芽焙制的上等芽茶，茶叶品质别具一格，富有独特浓郁的香气，是一类扁形高级绿茶。福鼎大白茶和黔湄601是加工湄潭翠芽的两类主要茶树资源。相关研究表明，高山出好茶是因为茶树处在低温、高湿、弱光照的生长环境之中，而连续的低湿干热、强光环境不利于茶叶品质成分的积累，外界环境的变化也会影响茶树体内的碳氮代谢[3]。茶园光、热等生态因子对茶树的形态、结构、生理及生化特性都有重大影响[4-5]，茶树芽叶的形成及体内代谢产物的动态变化与茶树所处的环境密切相关，茶树代谢产物在不同环境因子影响下会表现出很大的差异[6-7]。春茶生化成分与采摘时间有着密切的关系，通常早春采摘的春茶品质好于晚春采摘的春茶[8-11]，但对其成因还缺乏深入研究[12]。环境条件是引起不同采收加工期春茶品质差异的原因，但具体的光温条件和品质成分之间的变化规律尚不明确。在全球气候变化背景下，研究茶叶主要品质成分随采收期温度、光照的变化规律，开发新技术，有目的地控制生态因子，对稳定并提高春季茶叶品质，促进茶产业可持续发展有着积极的推动作用。为此，以福鼎大白茶和黔湄601不同采收期的单芽加工的湄潭翠芽为试样，对其氨基酸、茶多酚、咖啡碱和色素等主要品质成分进行测定，结合不同采收期间的温度、光照数据，探索春茶品质差异与光温因子的变化规律，以采取有效措施提高茶叶品质，为茶树栽培环境调控技术提供指导参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

茶青原料：于2018年5月从贵州湄潭栗香茶叶公司取不同时期批量生产的湄潭翠芽各50 g，分别为3月15日、3月25日和4月18日采收的福鼎大白茶单芽加工的湄潭翠芽；3月24日和4月5日采收的黔湄601单芽加工的湄潭翠芽。茶青原料均来自公司自有生态茶园。茶叶样品在检测之前置于烘箱中80℃烘干2 h，用研钵磨碎，过1 mm筛，待测茶叶品质成分。

主要检测仪器：DHG-9140型电热恒温鼓风干燥箱、SX-4-10马弗炉、UV-7502C紫外分光光度计和Eppendorf低速离心机等。

1.2 试验方法

1.2.1 茶叶品质分析 茶叶品质成分的测定在遵义师范学院有机绿茶产学研基地茶品质分析实验室进行。茶叶品质检测分析项目：水浸出物、氨基酸、茶多酚、咖啡碱、叶绿素、类胡萝卜素、花黄素、总灰分、水溶性灰分、水不溶性灰分、全氮和全碳。主要检测方法：水浸出物的测定采用全量法，参照GB/T 8305-2013沸水萃取法；氨基酸的测定采用茚三酮显色法，参照GB/T 8314-2002；茶多酚的测定采用酒石酸铁比色法，参照GB/T 8313-2008；咖啡碱的测定采用紫外分光光度法，参照GB/T 8312-2013；叶绿素和类胡萝卜素采用丙酮乙醇浸提比色法；花黄素采用三氯化铝比色法；全氮采用H2SO4-H2O2消煮，奈氏比色法；总灰分、全碳采用烧失法测定。

1.2.2 气象数据监测 茶园架设自动气象监测站进行实时动态监测，监测指标为茶园10 cm处土壤温湿度、茶树蓬面10 cm处空气温湿度与光照强度、CO2浓度和降雨量等，数据通过环境监测云平台在远程电脑获取。

1.2.3 数据分析与处理 试验中所有测试指标均为3次平行，测定结果用SPSS 16.0软件进行数据统计，采用单因素方差分析和多重比较法，对试验数据进行差异显著性检验(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 茶园生态因子

从图1看出，茶树单芽采收期间，每日最高气温、最高地温及最大光照强度整体表现出一定的上升趋势。最大光照强度：茶树蓬面10 cm处的最大光照强度在采收前期较低，在80 000 lx以下，采收后期最大光照强度上升趋势明显，最大达130 800 lx。最高地温：茶园土壤10 cm 处温度保持在10℃以上，整体呈明显上升趋势；最高地温在4月13日达最高，为16.9℃；4月5日和4月17日有2次大的降幅，但仍保持在13℃左右。最高气温：茶树蓬面10 cm处的每日最高气温变化波动较大，介于14.3～40.2℃；平均温度为23℃。

图1 茶叶采收期间茶园的温度和光照Fig.1 Light and temperature of tea garden during harvesting time

茶树新梢春天萌发的起点温度因品质类型而异，处在活跃生长期的茶树新梢对温度的反应十分敏感。在适宜范围内，茶树芽叶生长速度会随温度的上升而增加。当土壤10 cm处温度稳定在10℃以上，日平均气温稳定通过10℃，福鼎大白茶开始萌动，黔湄601的头茶采收时间较福鼎大白茶晚10 d左右，主要是因为2种茶的芽头大小不一致，福鼎大白茶属于中小叶种，黔湄601属于大叶种，新梢生长对温度的响应存在品种间差异。适宜茶树生长的日平均气温是20～30℃，茶树能忍受的短时极端最高气温是45℃，可见整个采收期间温度适宜茶树生长。茶树接受的光照强度在1 000～50 000 lx，茶树光合作用随光照强度的增加而增加，4月5日和4月18日采收的茶叶其生长期间的光照强度都超出了茶树的光饱和点。

2.2 不同采收期茶的品质

2.2.1 氨基酸、茶多酚及咖啡碱含量 从表1看出，2种茶树单芽中的茶多酚、氨基酸含量存在显著差异，且随着采收期延后，茶多酚含量显著增加，氨基酸含量明显下降。同期采收(3月25日左右)的福鼎大白茶其茶多酚含量为25.00%，氨基酸含量为4.36%；黔湄601茶多酚含量为30.30%，氨基酸含量为3.88%。咖啡碱含量：福鼎大白茶随采收期延后呈显著增加趋势，3月25日与4月18日采收的差异不显著；3月24日和4月5日采收的黔湄601咖啡碱含量差异不显著；同期采摘的福鼎大白茶与黔湄601的咖啡碱含量差异也不显著。

2.2.2 全碳与全氮含量 由表1可知，2个不同采收期黔湄601单芽中的全碳与全氮含量均存在显著差异，采收后期全碳量增加，全氮量有所减少。福鼎大白茶全碳含量在3个不同采收期存在显著差异，3月25日采收的全碳含量最低；4月18日采收的全碳含量显著高于其他采收期。后期采收的福鼎大白茶全氮含量降低，4月18日采收的全氮含量与前两批采收的无显著差异。

2.2.3 水浸出物与灰分含量

1) 水浸出物。茶叶中水浸出物含量表明茶叶中可溶性物质的总量，可以在一定程度上衡量茶叶品质的高低。从表1看出，福鼎大白茶的水浸出物含量前期采摘(3月15日和3月25日)显著高于后期采摘(4月18日)；黔湄601表现相反，前期采摘(3月24日)的显著低于后期采摘(4月5日)；同期采收相比，福鼎大白茶的水浸出物含量(43.28%)显著高于黔湄601(40.49%)。

2) 灰分。灰分是茶叶中的无机化合物，随生长环境不同而不同，能在一定程度上反应出叶片的老嫩程度。水溶性灰分占茶叶总灰分的比例越大，茶叶的品质越好。总灰分：参试茶品种单芽的总灰分含量存在显著差异，黔湄601高于福鼎大白茶；整体而言，后期采收的含量均略高于前期采收的；黔湄601的差异不显著；福鼎大白茶3月15日采收的总灰分显著低于3月25日和4月18日采收的。水溶性灰分：参试品种间及不同采收期间的差异均不显著。水不溶性灰分：福鼎大白茶水不溶性灰分变化趋势与总灰分变化一致，黔湄601后期采收(4月5日)的水不溶性灰分显著高于前期采收的(3月24日)。3月15日首批采收福鼎大白茶水溶性灰分占茶叶总灰分的73.3%，其他批次的福鼎大白茶和黔湄601的水溶性灰分占茶叶总灰分的56.3%～64.0%。

2.2.4 茶叶色素含量

1) 总叶绿素与类胡萝卜素。由表1可知，2种茶的总叶绿素与类胡萝卜素含量在不同采收期的变化规律完全一致。同期采收的(3月24日和3月25日)的2种茶的总叶绿素与类胡萝卜素含量差异均不显著。黔湄601：后期采收的总叶绿素与类胡萝卜素含量显著高于前期采收的。福鼎大白茶：3月25日采收的总叶绿素与类胡萝卜素含量显著低于3月15日和4月18日采收的；3月15日采收的与4月18日采收的总叶绿素与类胡萝卜素含量差异不显著。

2) 花黄素。从表1看出，福鼎大白茶的花黄素含量显著高于黔湄601，其中，福鼎大白茶的花黄素含量在采收后期(4月18日)显著高于采收前期(3月15日和3月25日)，黔湄601的花黄素含量不同采收期间差异不显著。

2.2.5 碳氮比、酚氨比、叶绿素A/B

1)碳氮比。从图2看出，福鼎大白茶的C/N显著高于黔湄601的，除了3月25日和4月18日采收的福鼎大白茶C/N 无显著差异外，2种茶叶的C/N都随采收批次的增加呈显著上升趋势。

2) 酚氨比。酚氨比与绿茶品质有极高的负相关性，从图2看出，除了3月15日和3月25日福鼎大白茶的酚氨比差异不显著外，2种茶叶的酚氨比都随着采收批次的增加呈显著上升趋势，福鼎大白茶清明前茶叶酚氨比显著低于谷雨前的。整体来看，黔湄601的酚氨比显著高于福鼎大白茶的。

3) 叶绿素A/B。绿茶以色绿取胜，叶绿素含量高的品种加工的绿茶品质更佳，且以叶绿素B占总叶绿素的比例越大越好。从图2看出，3月15日的叶绿素A/B值最高，显著高于3月24-25日，叶绿素A/B的变化趋势反映出3月24日后采收的茶青其绿茶的适制性更好。

图2 不同采收期2种茶的碳氮比、酚氨比和叶绿素A/BFig.2 Carbon-nitrogen ratio, phenol/amino ratio, chlorophyll-a/chlorophyll-b of the two kinds of tea of the different harvesting time

3 结论与讨论

评价茶叶的品质要基于其所含成分的多寡。茶叶中茶多酚、氨基酸和咖啡碱等，是茶汤的主要成味物质，其含量的高低可以反映出茶汤的厚薄、滋味的浓强[13]，含量高则说明茶叶品质好。构成茶叶滋味的氨基酸能提高茶叶的鲜爽度，具有协调茶汤滋味和影响茶叶香气的重要作用。RUAN等[14]认为，表征茶叶品质的茶多酚与氨基酸含量可分别作为茶树碳库与氮库的重要数量表征，酚氨比是影响绿茶滋味的主要因子。不同的茶树品种具有不同的茶叶品质，茶叶品质的变化同时也反映出环境因素的变化，如光、温度等因子变化对茶树生育具有十分显著的作用[15-16]，同时也会影响到茶多酚类、咖啡碱及氨基酸等生化成分的合成与代谢[17-18]。茶叶的外形色泽、汤色及叶底色泽由茶叶所含的色素决定，其量的多少及成分变化对茶叶品质有决定性作用。研究结果表明，3月24日前的最高气温和最大光照强度明显低于3月15日和4月18日前的，该因素是3月24日采收的茶叶色素含量低的原因；另外水溶性的花黄素对光照强度的变化响应没有脂溶性的叶绿素和类胡萝卜素明显。

清明前气温较低，光照强度弱，茶树新梢生长缓慢，发芽数量不多，能达到采摘标准的产量很少，所以有“明前茶，贵如金”的比喻。而谷雨茶相对而言，采摘时期气温升高，光照强度增大，生长速度快，产量大。湄潭翠芽品质随着采收批次的增加，产量逐步提高、各品质成分含量呈下降趋势。研究表明：相同时期，中叶种的福鼎大白茶制得的湄潭翠芽和大叶种的黔湄601制得的湄潭翠芽相比，福鼎大白茶的水浸出物、氨基酸含量整体都高于黔湄601。

光照强度直接影响到茶多酚的总量，茶树单芽对光照强度有明显的生态响应，光照强度增加，对碳素代谢有利，但对氮素代谢有抑制作用。光对茶树新梢中咖啡碱的生物合成并不是必需的，光照强度增加，咖啡碱含量并没有显著性增加。研究表明，湄潭翠芽春茶品质随温度升高、光照强度增强而有所下降，谷雨茶品质低于明前茶；茶叶品质对生长期间的温度、光照的变幅有明显的生理响应。春季茶园地温、气温保持在茶树生长的适宜范围内，光照强度和日照量增大是引起春茶品质下降的主导因素。在这样的变化趋势下，为确保谷雨茶具有明前茶的品质，可以通过在茶园遮光、滤光的调控技术措施降低光照强度及光辐射，确保茶树的最大光合效率，调节碳氮代谢的动态平衡以提高后期春茶的质量。