永川秀芽活性成分及滋味特征分析

杨 娟，袁林颖，王 杰，王廷华，钟应富，罗红玉，邬秀宏，吴 全,

（1.重庆市农业科学院茶叶研究所，重庆 402160；2.重庆市茶叶工程技术研究中心，重庆 402160；3.重庆市永川区经济作物技术推广站，重庆 402160）

针形是我国名优绿茶主要造型之一，针形绿茶其因外形紧细圆直、色泽翠绿油润、汤色黄绿明亮、香气鲜嫩持久、滋味鲜醇回甘、叶底嫩绿明亮等特点而备受消费者青睐。以永川秀芽为代表的重庆针形名茶，已成为重庆的特色和优势茶类，发展潜力较大。袁林颖等的研究表明云岭永川秀芽茶氨基酸总量越少其品质级别越低，随着茶多酚、氨基酸含量的降低，永川秀芽茶的内质感官品质呈下降趋势。张莹等研究发现不同等级永川秀芽主要滋味成分茶多酚含量、可溶性糖含量和酚氨比与其感官评分呈显著负相关，氨基酸含量和咖啡碱含量与茶叶感官评分呈显著正相关，以上结果为永川秀芽特征性品质的深入研究奠定了基础。

在茶叶品质分析研究中，感官审评是鉴定茶叶品质的重要手段，研究者通常会组建专业的审评小组，该审评小组人员由具有多年审评经验或通过定期感官培训的专业人员组成，并采用科学评判方法，对呈味物质进行滋味的鉴别，如Scharbert 等采用定量研究、味觉重建、遗漏实验等感官审评方法得到了茶叶中8 种儿茶素的涩味阈值，Frank 等采用味觉稀释法对苦味强的奎尼唑进行了表征，Wen 等采用高效的质谱、浑浊度分析和感官评定方法鉴定4-O-p-香豆酰奎尼酸为Keemun 红茶的涩味化合物。但由于感官评价受其环境及主观因素影响较大，科研人员不断致力于茶叶品质的量化评价，利用一些科学仪器和新技术，建立理化检测与感官审评之间的联系，寻求更接近感官审评结果的现代智能评价方法，以期实现更为客观、准确、快捷、全面的茶叶品质评判。

电子舌技术是一种新兴的基于模拟味觉传感器的人工味觉识别技术，其原理是多个不同的味觉传感器对所测液体中不同组分的响应各异，从而获得代表滋味特点的整体“指纹”信息，已广泛地应用于食品、医药等研究领域。采用电子舌分析结合化学计量学法在茶叶品质研究领域已有诸多应用，如姚月凤等采用电子舌技术实现了对工夫红茶甜纯滋味特征的快速、准确判别评价；Huo 等研究得出采用基于比色传感器阵列的人造仿生鼻舌可用于鉴别中国绿茶品种和等级；邹光宇等通过电子鼻与电子舌响应的融合数据，对茶叶样品中茶多酚、咖啡碱含量建立预测模型；Ren 等利用电子舌检测工夫红茶五种味觉特征建立的LS-SVM 模型具有较好的预测性能，可以获得较好的预测效果，预测集的正确判别率为99.14%。目前，永川秀芽产品滋味特征表现及等级判断指标尚无深入的研究。因此，本研究运用主成分（PCA）分析不同等级永川秀芽产品品质的成分特征，并采用电子舌结合感官审评分析永川秀芽的呈味特征，以期为永川秀芽品质定位、特征性物质筛选及品牌建设提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

永川秀芽 重庆云岭茶业科技有限责任公司，取永川秀芽精制大关堆样的6 级产品，取样时间为2020 年5 月中旬；按企业备案产品标准分别编号为：1～6 号（1 号产品等级最高，按标号顺序等级依次降低），各样品取样重复3 次，各200 g，-8 ℃冰箱冷冻保存；甲醇（色谱纯）、NaCO、KHPO、KHPO、水合茚三酮、蒽酮、碱式乙酸铅、NaHCO、95%乙醇 重庆永捷实验仪器有限公司；福林酚试剂（2 mol/L）、草酸（≥99%）、没食子酸（99%）、无水乙醇、浓盐酸、酒石酸、KCl、谷氨酸钠 上海泰坦科技股份有限公司；金鸡纳碱单盐酸盐、异酸（isoalpha acid）、单宁酸（tannic acid） 北京盈盛恒泰科技有限责任公司；没食子酸（GA）、没食子儿茶素（GC）、表没食子儿茶素（EGC）、儿茶素（C）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、表儿茶素（EC）、没食子儿茶素没食子酸酯（GCG）、表儿茶素没食子酸酯（ECG）、咖啡碱（CAF） Sigma-aldrich 西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司；上述试剂无特殊说明均为分析纯。

CR410 便携式色差计 柯尼卡美能达（中国）投资有限公司；安捷伦1200 HPLC 安捷伦科技（中国）有限公司；日本Insent 味觉分析系统-SA-402B电子舌 北京盈盛恒泰科技有限责任公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品前处理 样品前处理依据GB T8303-2013《茶 磨碎试样的制备及其干物质含量测定》。

1.2.2 主要生化成分检测 茶多酚含量测定依据GB/T 8313-2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》；氨基酸含量测定依据GB/T 8314-2013《茶 游离氨基酸总量的测定》；咖啡碱含量测定依据GB/T 8312-2013《茶 咖啡碱测定》；水浸出物含量测定依据GB/T 8305-2013《茶 水浸出物测定》；采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量。

叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量测定方法参考向芬等的方法，称取磨碎茶样0.1 g，采用95%乙醇定容至25 mL 容量瓶避光浸提24 h，过滤取上清液分别在645 和663 nm 处测定吸光度，由Arnon 公式计算叶绿素a、叶绿素b 及叶绿素总含量。

叶绿素a 含量（mg/g）：C=（12.7A-2.69A）×V/（1000 W）

叶绿素b 含量（mg/g）：C=（22.7A-4.68A）×V/（1000 W）

叶绿素总含量（mg/g）：C=C+C

式中：A、A分别为663、645 nm 波长下的吸光度，V 为提取液的体积（mL），W 为叶片的干重（g）。

1.2.3 色泽检测 采用便携式色差计测定干茶及叶底色泽，三点测定，每点重复3 次。叶底色泽采用标准审评方式，取1:50 茶水比例浸泡4 min 后测定。其中，GL、Ga、Gb、YL、Ya、Yb依次表示干茶L值、干茶a值、干茶b值、叶底L值、叶底a值、叶底b值。

1.2.4 儿茶素组分检测 标准工作液及供试液制备、结果计算参照GB/T 8313-2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》。

色谱条件：安捷伦1200 高效液相色谱仪；色谱柱：C检测柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相：A 相甲醇（色谱纯），B 相0.2%乙酸；梯度洗脱：见表1；流速：0.8 mL/min，进样量：10 μL，检测波长：278 nm，柱温：30 ℃。

表1 梯度洗脱程序Table 1 Gradient elution procedure

1.2.5 感官审评 由3 位高级评茶员按GB/T 23776-2018《茶叶感官审评方法》进行密码评分审评。

1.2.6 电子舌检测 茶汤准备按GB/T 23776-2018《茶叶感官审评方法》中进行。冷却至室温（25±2 ℃）后进行电子舌数据采集，清洗时间5.5 min，传感器自检时间30 s，样品测试时间30 s，测量回味30 s。

1.3 数据处理

实验重复数为3 次，最终数据均以平均值±标准差表示；采用SPSS 21.0 软件对数据进行统计分析，相关性检验采用Pearson 相关系数法，方差分析和差异显著性分析采用Duncan 新复极差法，＜0.05 表示差异性显著；作图采用Origin 软件。

2 结果与分析

2.1 永川秀芽产品主要生化成分含量分析

茶多酚、氨基酸、咖啡碱、可溶性糖等是茶汤中的主要呈味物质。由表2 可知，茶多酚含量在4 级产品中最高，但4、5、6 级产品差异不显著（＞0.05），随着产品等级的降低茶多酚含量大致呈增加的趋势；氨基酸含量大致随着产品等级的降低而减少，各等级差异不显著（＞0.05）；可溶性糖含量随等级变化的趋势不明显，4 级产品中含量显著高于其他等级（＜0.05）；咖啡碱在3 级产品中含量最高，6 级最低；水浸出物含量随产品等级的降低而增加，1、2 级产品极显著低于其他等级（＜0.01），这与各级产品原料物质基础有关，等级越高，原料采摘时期越早嫩度越高，则总物质含量越低。酚氨比随产品等级的降低而升高，与已有研究结果一致。从水浸出物含量及酚氨比值可大致推测产品等级越低，滋味浓度越大，物质感越丰富。

表2 永川秀芽不同等级产品主要生化成分含量Table 2 Content of main biochemical components in different grades of Yongchuan Xiuya

2.2 永川秀芽产品色泽及叶绿素含量分析

绿茶外形和叶底评分占感官审评总分的35%，其中，色泽又是上述两因子重要的评判指标，色泽的亮度、绿度、润度均在一定程度上反映了工艺的掌握程度，可见色泽对绿茶品质的影响突出。由表3 可知，GL、Gb值在绿茶1 级与2 级中差异不显著（＞0.05），从变化趋势来看，GL、Gb及YL、Yb值随着产品等级的降低而逐渐降低，说明等级越高亮度越好、黄度越高。Ga随着产品等级的降低而逐渐升高，说明等级越高干茶绿度越高。叶绿素是脂溶性色素，是绿茶干茶色泽及叶底色泽的重要物质基础。叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量均呈现等级越低含量反而升高的趋势，与Ga值变化趋势一致，6 级产品总叶绿素含量最高达0.97 mg/g，1 级产品中含量最低为0.63 mg/g。其原因可能在于叶绿素含量与原料老嫩及季节有密切关系，产品等级越高原料越嫩，叶组织及叶绿体发育不完全，从而其叶绿素含量较低，或夏秋季原料叶绿素高于春季的缘故。

表3 永川秀芽不同等级产品色泽及叶绿素含量Table 3 Color and chlorophyll content of different grades of Yongchuan Xiuya

2.3 永川秀芽产品没食子酸及儿茶素组分分析

如图1 所示，永川秀芽不同等级产品GA 含量范围在0.047%～0.068%，在前5 个等级中，含量随产品等级的降低而降低，6 级产品中最高，极显著高于3、4、5 级产品（＜0.01）；GC 含量范围在0.232%～0.436%，6 级产品中最高，极显著高于1、2 级产品（＜0.01）；EGC 含量范围在1.632%～2.759%，随产品等级降低而升高，6 级产品中最高，极显著高于1～3 级产品（＜0.01）；C 含量范围在0.175%～0.295%，除4 级产品有所波动外，基本随产品等级降低而升高，6 级产品含量最高，极显著高于其余等级（＜0.01）；EGCG 含量范围在8.574%～10.826%，3 级产品中含量最高，1 级最低，各等级差异不显著（＞0.05）；EC含量范围在0.668%～0.844%，4 级产品中含量最高，1 级最低，3、4 级产品显著高于1、2 级产品（＜0.05）；GCG 含量范围在0.060%～0.088%，5 级产品中含量最高，1 级最低，5 级显著高于1、2 级产品（＜0.05）。ECG 含量范围在2.357%～2.605%，3 级产品中含量最高，6 级最低，各等级差异不显著（＞0.05）。

图1 永川秀芽不同等级没食子酸及儿茶素组分含量Fig.1 GA and catechins contents in different grades of Yongchuan Xiuya

总体来看，EGCG、ECG 在永川秀芽各级产品中含量较高但差异不显著（＞0.05）；GC、C 含量随等级变化呈波浪式起伏，但低等级产品含量极显著高于高等级产品（＜0.01）；EGC 含量随产品等级降低而升高；EC、GCG 含量在中等级别即3、4、5 级产品中较丰富，而GA 则恰好相反。

2.4 永川秀芽产品感官品质分析

感官审评是鉴别茶叶品质优劣、判定茶叶级别的重要手段。从表4 可以看出，永川秀芽各等级产品品质差异较大，其中，1 级产品品质得分最高，6 级产品得分最低，相邻等级间综合评分差距在1.05～2.40 分之间。随着等级的升高，各因子变化趋势表现为，外形色泽：黄绿—绿—翠绿；汤色：黄绿—浅绿，亮度逐渐提升；香气：栗香—清香—嫩香；滋味：浓醇—清爽—鲜爽—甘鲜；叶底色泽：绿—黄绿—嫩绿，软—柔软—柔嫩。由此可见，永川秀芽产品等级越高，原料嫩度越好，且永川秀芽产品品质特征具有以下特点：高等级产品以展现茶叶清新鲜嫩的风味特征为主，表现为外形绿润显毫、紧细圆直，汤色嫩绿明亮，清香高爽，滋味鲜爽，叶底柔嫩绿亮；低等级产品以展现茶叶香高味醇的风味特征为主，表现为外形黄绿紧直，汤色黄绿明亮，栗香高长，滋味浓醇，叶底绿亮。

表4 永川秀芽不同等级产品感官品质比较Table 4 Comparison of sensory quality of Yongchuan Xiuya products with different grades

2.5 永川秀芽产品的滋味特征成分分析

利用SPSS 23.0 对6 个等级产品的主要成分进行主成分分析。经分析，得到主成分特征值及其累计贡献率见表5。经主成分提取后，第一至第四主成分的初始特征值依次为14.453、4.913、1.243、1.015；方差贡献率依次为65.70%、22.33%、5.65%、4.61%；可见，前4 个主成分的初始特征值均大于1，且解释的方差累计贡献率98.29%，说明前4 个主成分能够表达22 项指标98.29%的信息。因此，提取前4 个因子作为主因子。

表5 主成分特征值及其累积变异百分比Table 5 Principal component eigenvalue and its cumulative variation percentage

从成分的因子载荷值（表6）可将22 个指标按高载荷分为4 类：第一个主成分上具有高载荷的分别是GC、EGC、C、GL、Ga、Gb、YL、Yb、茶多酚、氨基酸、水浸出物、叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素，主要为表征绿茶色泽、滋味鲜爽度、浓度类物质指标；第二个主成分上具有高载荷的分别是GA、EGCG、CAF、EC、GCG、ECG，主要为表征绿茶滋味苦涩味类物质指标；第三个主成分上具有高载荷的是Ya，为表征绿茶叶底色泽指标；第四个主成分上具有高载荷的是可溶性糖含量，为表征绿茶滋味甜度指标。而根据载荷绝对值（＞0.8），筛选出对品质有重要贡献的特征指标16 个，包括色泽指标GL、Ga、Gb、YL、Yb，叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、茶多酚、氨基酸、水浸出物、GA、GC、EGC、C、CAF。

表6 因子载荷值Table 6 Factor load value

根据表5 主成分载荷矩阵数据除以主成分相对应的特征值开平方根即得到各主成分中每个指标所对应的系数，可以得到四个主成分的表达式为：

注：上式中ZX1～ZX22 依次为GA 、GC.....叶绿素含量指标原始变量经过标准化处理后的值。

其次，4 个主成分的方差贡献率分别为：65.70%、22.33%、5.65%、4.61%，最终的综合得分函数为：F 综=0.657F1+0.2233F2+0.0565F3+0.0461F4。

由F1、F2、F3、F4、F 综的表达式可以计算出各等级永川秀芽各特征指标主成分得分及综合得分，并按综合得分排名，数据如表7 所示。

表7 不同等级永川秀芽各特征指标主成分得分及排名Table 7 Principal component scores and ranking of different grades of Yongchuan Xiuya

各主成分得分中（表7），在第一主成分中6 级产品得分最高，第二、第三主成分中3 级产品得分最高，第四主成分中4 级产品得分最高。综合得分与第一主成分得分趋势一致，得分高低依次是：6 级＞5 级＞4 级＞3 级＞2 级＞1 级。可见，所建立主成分的评价模型与产品等级具有良好的一致性，主成分分析综合得分排名与实际产品等级排名呈相反的趋势，综合得分越高，产品等级越低。说明通过主成分分析建立的评价指标可以很好的预测永川秀芽产品级别。

2.6 基于电子舌技术分析永川秀芽产品滋味品质

采用电子舌对不同等级永川秀芽茶汤进行分析，如图2 所示，除6 级产品外，随着产品等级的降低，酸味、苦味以及涩味指标值呈逐渐降低的趋势，1 级和2 级与其他等级产品差异较显著；苦味回味6 级产品中数值较高，涩味回味在5 级产品中数值较高，但各等级数值差异不显著；随着产品等级的降低，鲜味、丰富性大体呈现增加的趋势，5 级产品的鲜味最高，6 级产品丰富性最好。这可能与各等级茶产品原料物质基础有关，等级较低的产品茶鲜叶原料成熟度相对较高，糖类、果胶、蛋白质等物质含量相对丰富，相对的苦涩味表现较弱；而等级较高的产品，原料嫩度越好，糖类等物质含量相对薄弱，相对表现出来的直接苦涩味较强，但又由于氨基酸含量丰富，苦涩味的回味反而较低，与人的感官审评结果一致。

图2 不同等级永川秀芽滋味雷达图Fig.2 Radar chart of taste performance of different grades of Yongchuan Xiuya

2.7 永川秀芽产品电子舌呈味与感官审评间的相关性分析

基于电子舌技术的各等级茶汤呈现的滋味中（表8），酸味与苦味、涩味具有极显著的正相关性（＜0.01），与鲜味呈显著负相关（＜0.05）；苦味与涩味呈极显著正相关（＜0.01），与鲜味呈显著负相关（＜0.05）；涩味与鲜味、丰富性呈极显著或显著负相关（＜0.01，＜0.05）；涩味回味与鲜味、丰富性呈极显著正相关（＜0.01）；鲜味与丰富性呈极显著正相关（＜0.01）。因此，根据永川秀芽电子舌的滋味属性相关性可将该7 种滋味属性分为3 类，第一类是酸味、苦味、涩味；第二类为苦、涩味回味；第三类为鲜味、丰富性。其中，电子舌呈味中涩味回味、鲜味和丰富性3 项指标与感官审评的滋味得分及综合得分呈现显著或极显著负相关（＜0.05，＜0.01），与滋味得分的相关系数分别为-0.968、-0.897、-0.956；与总分的相关系数分别为-0.964、-0.885、-0.950。

表8 电子舌滋味属性与感官审评间的相关性Table 8 Correlation between taste attributes and sensory evaluation of electronic tongue

3 结论与讨论

本文检测了永川秀芽各级产品主要品质指标及活性成分，并通过感官审评，进一步探明了永川秀芽活性成分与滋味品质间的关系。永川秀芽产品活性成分指标随着产品等级的变化呈现一定的趋势，其中，水浸出物与酚氨比变化趋势明显，随等级的降低而升高，与已有研究基本一致。通过主成分分析，筛选出16 个对永川秀芽品质构成具有重大贡献的特征性品质指标，包括色泽指标GL、Ga、Gb、YL、Yb，叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、茶多酚、氨基酸、水浸出物、GA、GC、EGC、C、CAF。进一步通过PCA 建立评价指标模型，综合得分排名与实际产品等级排名呈相反的趋势，该模型可以很好地预测云岭公司永川秀芽产品级别。这对于今后区域公共品牌永川秀芽的产品定级及精制拼配、品质调控研究等均具有重要的参考意义。

本研究中除6 级永川秀芽产品外，随着产品等级的降低，酸味、苦味以及涩味呈逐渐减弱的趋势；苦味回味变化趋势不明显，在6 级产品中苦味回味最重，其次是3 级产品。鲜味、丰富性及涩味回味随着产品等级的降低呈现增强的趋势；电子舌呈味中涩味回味、鲜味和丰富性3 项指标与审评员的滋味评分及综合评分均呈极显著或显著负相关（＜0.01，＜0.05）。可见电子舌在部分味觉反应上与人体感官还存在一定的差距，而绿茶茶汤滋味主要由多酚类、咖啡碱、氨基酸、碳水化合物和金属离子等共同作用形成，物质间的相互作用也会影响最终茶汤的整体风味表现，如儿茶素组分是茶汤苦味与涩味的主要贡献物质，不同儿茶素种类和含量的组合形成了茶汤不同的苦涩味强度。因此，在今后的研究中应尽快建立滋味物质与机器味觉的联系，为茶叶风味品质调控技术研究提供基础，并促进茶叶加工智能化发展。