不同产区绿茶氨基酸及矿物元素分析评价

王雪萍，高士伟，郑鹏程，叶飞，王胜鹏，龚自明

湖北省农业科学院果树茶叶研究所，湖北省农业科技创新中心果茶分中心，湖北省茶叶工程技术研究中心（武汉 430064）

绿茶是中国的主要茶类之一，浙江、四川、贵州、云南、福建、安徽、湖北、湖南、河南、广东、广西、陕西、重庆等省份均生产绿茶，2017年湖北绿茶产量19.9万 t，仅次于贵州、云南，为全国第三大绿茶主产省份[1]。湖北为产茶大省，全省有四大优势产区，分别为鄂西武陵山富硒绿茶和宜昌三峡名优绿茶及宜红茶区、鄂西北秦巴山高香绿茶区、鄂东大别山优质绿茶区、鄂南幕阜山名优早茶及边销茶区。

不同地区土壤矿物元素有着地质特异性差异，通过对不同地区样品中矿物元素含量统计分析可筛选出有效信息实现产地判别[2]，该方法在蜂蜜[3]、水稻[4]、大豆[5]、山药[6]、西红柿[7]等植物产地判别中应用较为广泛。茶叶富含多种矿物元素，其中钾、钠、钙、镁、铁、铜、锌、钼是中国居民膳食营养需求的主要元素，对人体健康具有重要作用[8-9]。通过对茶叶中多种矿物的测定分析可对不同产地来源的茶叶进行有效判别[10-13]。氨基酸是茶汤中的主要呈味物质，茶叶中氨基酸的组成及含量与茶叶品质密切相关[14-15]。通过氨基酸组分的测定分析可将原产浙江的龙井茶与其他省份绿茶区分开来[16]。试验对湖北不同茶区名优绿茶进行氨基酸组分和矿物元素测定，分析不同茶区样品氨基酸组分和矿物元素差异，探讨以氨基酸组分和矿物元素进行茶叶产地判别的可行性。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

分别从湖北四大茶区8个市州14个县市收集具代表性的36份名优绿茶样品，样品采集情况详见表1。

S433D氨基酸自动分析仪（德国Sykam公司）；Optima 3300DV电感耦合等离子体发射光谱仪（ICPAES）：美国Perkin ELmer公司；HWS-24电热恒温水浴锅（上海一恒科学仪器有限公司）；单道移液器（德国Eppendorf公司）。

表1 茶叶样品表

1.2 方法

1.2.1 氨基酸组分测定

称取0.2 g（精确至0.001 g）粉碎后的茶叶样品，倒入50 mL旋盖离心管，加入30 mL沸水于沸水浴中浸提30 min，以3 000 r/min离心5 min，取1 mL上清液，加入1 mL样品稀释液，混匀，用0.22 μm滤膜过滤于样品瓶中，采用氨基酸自动分析仪进行游离氨基酸组分测定。

1.2.2 矿物元素测定

称取0.5 g（精确至0.001 g）粉碎后的茶叶样品，倒入瓷坩埚中，在500 ℃下灰化5 h，冷却后用2 mL 1∶1盐酸溶解，定溶至25 mL，采用电感耦合等离子体发射光谱仪对矿物元素进行测定。

2 结果与分析

2.1 氨基酸组分分析

不同茶区茶样中游离氨基酸总量表现为鄂西武陵山及宜昌三峡茶区＞鄂南幕阜山茶区＞鄂西北秦巴山茶区＞鄂东大别山茶区，氨基酸组分含量较高的有茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸和天冬酰胺，含量较低的有脯氨酸、异亮氨酸、组氨酸、缬氨酸和甘氨酸。茶氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、精氨酸在不同茶区茶样中差异显著。

根据氨基酸呈味特性，分为鲜味氨基酸（天门冬氨酸、谷氨酸）[17-20]、甜味氨基酸（苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸和脯氨酸）[17-20]、苦味氨基酸（缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、组氨酸和精氨酸）[17-20]、芳香味氨基酸（缬氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸和精氨酸）[16,21]和鲜爽味氨基酸（谷氨酸、茶氨酸、甘氨酸、丙氨酸和脯氨酸，可协同增强茶叶的鲜爽味）[16]。其中，鲜味氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸、芳香味氨基酸含量均表现为鄂西武陵山及宜昌三峡茶区＞鄂南幕阜山茶区＞鄂西北秦巴山茶区＞鄂东大别山茶区，鲜爽味氨基酸表现为鄂西武陵山及宜昌三峡茶区＞鄂西北秦巴山茶区＞鄂南幕阜山茶区＞鄂东大别山茶区。

表2 样品氨基酸组分含量 mg/g

2.2 矿物元素分析

对钾、钙、镁、铁、锌、铜、钼元素含量进行多重比较分析（表3），结果表明，钙元素含量在各茶区间差异不显著，其余元素含量差异显著。鄂西武陵山及宜昌三峡茶区样品中的钙在四个茶区中含量最高，而钾、铁、钼含量最低；鄂西北秦巴山茶区样品的镁、铜含量最高；鄂东大别山茶区样品的铁、钼含量最高，锌、铜含量最低；鄂南幕阜山茶区钾、锌含量最高，钙、镁含量最低。

表3 样品矿物元素含量 mg/kg

2.3 判别分析

判别分析是根据多指标对事物进行判别分类的一种统计方法，为探索游离氨基酸组分和矿物元素对不同产地绿茶判别效果，对氨基酸和矿物元素数据进行逐步判别分析，依次筛选出贡献率大的5个判别指标钾、镁、组氨酸、钙和铁，建立不同产区绿茶判别模型：

Y鄂西武陵山及宜昌三峡茶区=-124.142-3.951X1（组氨酸）+0.004X2（钾）+0.011X3（钙）+0.078X4（镁）-0.098X5（铁）

Y鄂西北秦巴山茶区=-177.421-9.649X1（组氨酸）+0.005X2（钾）+0.007X3（钙）+0.106X4（镁）-0.242X5（铁）

Y鄂东大别山茶区=-209.668-33.436X1（组氨酸）+0.009X2（钾）+0.019X3（钙）+0.078X4（镁）-0.136X5（铁）

Y鄂南幕阜山茶区=-179.352-29.108X1（组氨酸）+0.009X2（钾）+0.017X3（钙）+0.068X4（镁）-0.206X5（铁）

提取模型前3个典型判别函数F1，F2和F3，特征值分别为6.803，3.555和0.418，方差贡献率分别为63.13%，32.99%和3.88%，对判别函数的统计学意义进行检验，p＜0.05。以前两个判别函数（累积方差贡献率96.12%）得分作图（图1）。从图1可见，鄂西武陵山及宜昌三峡茶区、鄂西北秦巴山茶区样品分布较为集中，鄂西武陵山及宜昌三峡茶区有2个样品离组质心较远，鄂东大别山茶区、鄂南幕阜山茶区样品有交叉。对样品进行回代检验和交叉检验分析，回代检验判别率为94.40%，交叉检验判别率为86.10%（表4），可见利用钾、镁、组氨酸、钙和铁含量对湖北四大产区绿茶进行产地判别效果较好。

表4 不同产区绿茶产地判别分析结果

3 结论与讨论

不同地区茶叶中氨基酸和矿物元素含量及组成存在差异，有其各自特征，鄂西武陵山及宜昌三峡茶区样品中茶氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、苏氨酸、甘氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、精氨酸等氨基酸组分含量明显高于其他三个茶区，矿物元素中钙含量在四个茶区中最高，而钾、铁、钼含量最低；鄂西北秦巴山茶区样品中苯丙氨酸在四个茶区中含量最低，镁和铜含量在四个茶区中最高；鄂东大别山茶区样品中天冬氨酸、谷氨酸、茶氨酸、甘氨酸、组氨酸、精氨酸、锌、铜含量在四个茶区中最低，铁、钼含量在四个茶区中最高；鄂南幕阜山茶区样品中谷氨酸、丙氨酸、缬氨酸、钾、锌含量在四个茶区中最高，钙、镁含量在四个茶区中最低。

不同产地来源的茶叶有其各自特征，基于茶叶中矿物元素、稀土元素[22-23]、儿茶素及生物碱[24]、香气[25-26]、稳定同位素[27]等指标含量可进行茶叶产地判别，其中以矿物元素应用最为广泛。基于氨基酸在地理标志产品龙井茶[16]、镇江香醋[28]真伪鉴别中的应用，试验将矿物元素和氨基酸组分含量同时用于茶叶产地判别，通过逐步判别分析，筛选出4个矿物元素和1个氨基酸组分共5个指标用于绿茶不同产地判别，回代检验和交差验证判别率分别为94.44%和86.11%，说明基于矿物元素和氨基酸组分的建立的判别模型能够有效判别绿茶的产地来源。