不同海拔云南大叶种晒青茶感官品质及主要生化成分差异分析

陈宏宇，陈金华，3，熊立瑰，3，李 勤，3，李 娟，3，李 适，3，江鸿键，张庆华，黄建安，3*，刘仲华，3

（1 湖南农业大学 茶学教育部重点实验室 长沙 410128 2 国家植物功能成分利用工程技术研究中心 长沙 410128 3 湖南省植物功能成分利用协同创新中心 长沙 410128 4 云南省临沧市农业农村局 云南临沧 675800 5 云南省临沧市云县地方产业发展服务中心 云南临沧 675800）

普洱茶是我国特有名茶之一，历史悠久，广受欢迎。根据加工工艺与品质特征，普洱茶分为普洱生茶与普洱熟茶[1]。作为普洱茶原料，云南大叶种晒青茶品质与普洱茶品质密切相关。云南大叶种晒青茶以地理保护范围内的云南大叶种鲜叶为原料，经摊放、杀青、揉捻、解块、日光干燥等工艺制成，其香气清香浓郁，滋味浓醇回甘[1]。目前，云南大叶种晒青茶品质研究主要集中于不同产地品质差异及加工工艺对其的影响等方面。杨雪梅等[2]研究表明不同茶区晒青茶氨基酸、咖啡碱、儿茶素多样性指数和变异系数均较高，说明云南大叶种茶树资源存在较大变异。戴宇樵等[3]研究发现，“云抗10 号”晒青茶加工过程中，从鲜叶到晒青叶，儿茶素类含量明显下降，茶氨酸含量则先升后降，总趋势为上调，说明加工过程中晒青茶内含物质发生急剧转化。

茶叶鲜叶也是影响云南大叶种晒青茶品质的重要因素，其受到环境条件的影响，如气候、土壤、生物胁迫等[4-6]。云南大叶种的栽培区域很广，主要分布在21°～26°N、97°～105°E、海拔1 000～2 100 m、坡度≤25°的中山山地[1]。研究表明，不同海拔的茶园环境迥异，海拔每上升100 m，年平均气温下降0.65 ℃，降水量增加36.3 mm，相对湿度增加3.85%，日光照强度曲线呈开口向下的抛物线趋势[7]。分析海拔对云南大叶种晒青茶品质的影响，对云南大叶种晒青茶的开发和利用具有重要意义。本研究以无量山不同海拔的云南大叶种晒青茶为对象，对其感官品质、主要生化成分、挥发性成分进行比较分析，揭示不同海拔的大叶种晒青茶品质成分差异，旨在为普洱茶加工提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

茶叶样品原料来自云南省普洱市无量山（23°～24°N，100°～101°E），于2018年4月采摘一芽一叶或二叶，经杀青、揉捻、干燥制成晒青茶，具体海拔信息见表1。

表1 不同海拔晒青茶样品原料信息Table 1 Raw material information of dried green tea samples at different altitudes

1.2 试剂

N，N-二甲基甲酰胺（色谱纯级）、乙腈（色谱纯级）、冰醋酸（色谱纯级）、甲醇（色谱纯级）、甲醇（分析纯级）、碳酸钠、福林酚、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、茚三酮、氯化亚锡、三氯化铝、蒽酮、无水葡萄糖、浓硫酸，上海国药集团试剂有限公司。表儿茶素（EC）、表没食子儿茶素（EGC）、儿茶素（D，LC）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、表儿茶素没食子酯（ECG）、没食子儿茶素没食子酸酯（GCG）、天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸、精氨酸、苏氨酸、丙氨酸、脯氨酸、茶氨酸、半肱氨酸、酪氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、癸酸乙酯标准品，美国Sigma公司。

1.3 仪器与设备

LC-2010AHT 高效液相色谱仪、UV-2250 型紫外分光光度计、GC/MS-QP 2010 气相色谱-质谱联用仪，日本岛津公司；DSY-2-8 型水浴锅，常州国华有限公司；MS204TS/00 型电子分析天平，美国Metttler Toledo 公司；AccQ.TagTM色谱柱，美国Waters 公司；ECOSIL C18色谱柱，中国CNW 公司。

1.4 方法

1.4.1 感官审评方法参照国家标准GB/T 23776-2018《茶叶感官审评方法》和GB/T 14487-2017《茶叶感官审评术语》，由3 名专业人员对样品进行100 分制评分，并按照加权法计算总分（总分=外形×25%+汤色×10%+香气×25%+滋味×30%+叶底×10%）。

1.4.2 主要生化成分检测方法 茶多酚参考GB/T 8313-2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》中的方法进行测定，水浸出物参考GB/T 8305-2013《茶 水浸出物》中的方法进行测定，游离氨基酸总量参考GB/T 8314-2013《茶 游离氨基酸总量》中的方法进行测定，可溶性糖总量采用蒽酮比色法进行测定[8]。

1.4.3 儿茶素组分、生物碱组分、没食子酸含量测定方法 采用高效液相色谱法同时测定6 种儿茶素组分（EC、EGC、D，L-C、EGCG、ECG、GCG）、3 种生物碱组分（咖啡碱、可可碱、茶碱）和没食子酸。色谱条件：色谱柱为C18（4.6 mm×150 mm），检测波长278 nm，进样量10 μL，柱温30 ℃，流速1.0 mL/min，流动相A 为超纯水，流动相B 为N，N-二甲基甲酰胺、甲醇、冰醋酸混合液（VN，N-二甲基甲酰胺∶V甲醇∶V冰醋酸=39.5∶2∶1.5）。洗脱梯度：流动相B 初始为9%，10 min 后上升为14%，27 min 后升至36%，保持4 min，随后于32 min 降至9%，至37 min 时结束。

1.4.4 氨基酸组分测定方法 采用高效液相色谱法同时测定18 种氨基酸组分。色谱条件：色谱柱为Waters ACCQ·TagTM（3.9 mm×150 mm，5 μm），检测波长248 nm，进样量10 μL，柱温37 ℃，流速1 mL/min，流动相A 为10% ACCQ.TagTM液，流动相B 为60%乙腈。洗脱梯度：流动相B 初始为2%，15 min 时上升至7%，19 min 时上升至10%，32 min 时上升至33%，34 min 时上升至100%，保持3 min，随后39 min 时降至0%结束。

1.4.5 挥发性成分测定方法

1.4.5.1 香气成分的提取 采用同时蒸馏萃取法（Simultaneous distillation and extraction，SDE）提取挥发性成分。A 瓶（2 000 mL）中装茶样粉末50 g 和蒸馏水1 000 mL，B 瓶（250 mL）中装入乙醚50 mL。在A 瓶中加入癸酸乙酯（50 μg/mL）1 mL，分别用电热恒温套和水浴加热A、B 瓶，A 瓶保持微沸状态，B 瓶50 ℃，蒸馏45 min。收集萃取液，加入无水NaSO4后在冰箱中静置过夜后过滤，滤液用液氮浓缩1.0 mL，待GC/MS 分析用。

1.4.5.2 气相色谱条件 采用RTX-5ms 石英毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），升温程序如下：柱温50 ℃，保温4 min；保持2 ℃/min 升温速率升温至150 ℃保温1 min；保持5 ℃/min 升温速率升温至180 ℃保温5 min；保持10 ℃/min 升温速率升温至280 ℃保温30 min。进样口温度210 ℃，MS接口温度220 ℃，分流比1∶10 进样。载气N2，流速0.7 mL/min，MS 检测。

1.4.5.3 质谱条件 电子能量70 eV，电离方式EI，离子源温度200 ℃进样量2 μL，扫描范围：35～500 amu，溶剂延滞时间（Solvent delay）2.8 min。

1.4.5.4 定性与定量分析 用计算机谱库检索（NST05sLIB）经GC-MS 分析获得的质谱数据，与文献值对照并结合质谱匹配度来进行核对，参考有关茶叶芳香物质成分的分析结果进行组分比较鉴定再从特征离子、相对丰度、实际成分和保留时间等方面进行比较，确定其化学成分。采用峰面积归一化法进行定量分析，计算出各组分的相对含量（组分峰面积占总峰面积的百分比）。

1.4.6 数据处理 数据分析采用Excel、SPSS 25.0、Simca-p 14.1 软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同海拔云南大叶种晒青茶的感官品质分析

感官审评结果见表2，外形、汤色、香气、滋味和叶底评分均在85～93 之间，说明不同海拔的云南大叶种晒青茶等级相当，具有较好的代表性。不同海拔的云南大叶种晒青茶汤色和滋味差异较大。汤色分析表明，海拔1 800 m 以下试样（W1～W6）主要表现为浅黄亮，海拔1 800 m 以上试样（W7～W12）主要表现为黄较亮、黄带暗和黄尚亮，海拔更高汤色色泽加深而亮度降低。滋味分析表明，W7～W12 主要表现为醇浓，而W1～W6 主要表现为醇浓或醇厚带涩，尚爽，海拔更高其涩味减轻且鲜爽味增强。

表2 不同海拔晒青毛茶感官审评结果Table 2 Sensory evaluation results of sun-dried green tea at different altitudes

2.2 不同海拔云南大叶种晒青茶的主要生化成分分析

本研究共测定了12 个试样中水浸出物、茶多酚、游离氨基酸、可溶性糖、没食子酸、生物碱、儿茶素组分以及氨基酸组分等34 种主要生化成分含量，其变化规律如图1所示。结果显示，不同海拔区间的12 个试样主要分为两类W1～W6 与W7～W12；W1～W6 的水浸出物、可可碱、咖啡碱、可溶性糖、酚氨比、茶多酚、儿茶素总量以及儿茶素组分含量高于W7～W12，而游离氨基酸总量以及氨基酸组分含量（除蛋氨酸）均为W1～W6 低于W7～W12。

图1 不同海拔晒青毛茶主要生化成分热图Fig.1 Heat map of main biochemical components of sun-dried green tea at different altitudes

主成分分析（Principal component analysis，PCA）是利用降维思想对多个变量的相关性进行统计分析的方法[9-10]。采用Simca-p 14.1 软件对12 个试样的34 种主要生化指标进行主成分分析，结果显示，PCA 模型共提取2 个主成分，拟合指数为R2=0.671，表明2 个主成分共累计方差贡献度67.1%，其中主成分1 与主成分2 分别为46.2%，20.9%。由PCA 得分图（图2）可看出，12 个试样区分明显，W1～W6 分散于主成分1 正轴方向，W7～W12 分散于主成分2 负轴方向。根据PCA结果，可将12 个试样以海拔1 800 m 为界分为两组，W1～W6 为海拔1 400～1 800 m（H1），W7～W12为海拔1 800～2 000 m（H2），这与感官审评结果吻合。

图2 主要生化成分PCA 得分图Fig.2 PCA scores of main biochemical components

为进一步筛选H1 和H2 差异性生化成分，通过OPLS-DA 模型分析发现，OPLS-DA 模型拟合指数R2X=0.457，R2Y=0.815，Q2=0.745，表明该模型解释45.7% X 矩阵与81.5% Y 矩阵，Q2为预测指数，说明该模型具有74.5%的预测能力。如图3所示，H1 与H2 在Y 矩阵上区分明显，进一步说明H1 和H2 试样存在特征性差异物质。为证明此模型稳定可靠，对其进行置换检验（图4），结果显示Q2截距小于0，表明该模型不存在过拟合现象。根据VIP＞1 结合S-plots，筛选出16 种特征性差异生化指标，以VIP 值由大到小排序依次为甘氨酸、氨基酸总量、异亮氨酸、茶氨酸、儿茶素总量、茶多酚总量、酚氨比、赖氨酸、游离氨基酸总量、谷氨酸、水浸出物、ECG、天冬氨酸、苯丙氨酸、没食子酸、GCG。

图3 生化成分OPLS-DA 得分图Fig.3 OPLS-DA score chart of biochemical components

图4 生化成分OPLS-DA 模型置换检验图Fig.4 Permutations test diagram of OPLS-DA model of biochemical components

在PCA 和OPLS-DA 基础上，对差异性生化成分进行进一步分析发现（P＜0.05），H1 水浸出物、茶多酚以及儿茶素总量、没食子酸、酚氨比、GCG、ECG 显著高于H2，游离氨基酸总量、茶氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸显著低于H2（图5）。

图5 差异性成分分析结果Fig.5 Analysis results of difference components

2.3 不同海拔云南大叶种晒青茶挥发性成分分析

12 个试样共确定65 种挥发性物质（表3），其中，醇类18 种、醛类9 种、酯类9 种、酸类7 种、碳氢类6 种、酮类12 种、酚类1 种、杂氧类2 种、其它1 种。醇类相对含量最高（总占比为40.05%～52.02%），其中芳樟醇、顺式氧化芳樟醇、反式氧化芳樟醇、脱氢芳樟醇、α-松油醇、香叶醇、橙花醇、叶绿醇、反式橙花叔醇等占比较高。其次是酯类（总占比为5.15%～8.4%），其中乙酸乙酯、水杨酸甲酯、二氢猕猴桃内酯等占比较高。除此之外，本研究还测定出壬醛、水芹醛、青叶醛、臧红花等醛类化合物，月桂酸、油酸等酸类化合物，D-柠檬烯等碳氢化合物，β-紫罗酮、茉莉酮等酮类化合物。

表3 挥发性成分测定结果Table 3 Determination results of volatile component

（续表3）

为探明不同海拔的云南大叶种晒青茶挥发性成分差异，进行PCA 分析表明，PCA 模型拟合指数R2=0.502。如图6所示，H1 和H2 有一定区分。通过OPLS-DA 模型进一步分析H1 与H2 特征性差异挥发性成分表明，拟合指数R2X=0.431、R2Y=0.957、Q2=0.642（图7），12 个试样在Y 矩阵上得到很好的分离，该模型对Y 矩阵的解释达95.7%，对该模型进行置换检验发现，Q2截距小于0（图8），表明不存在过拟合现象，模型稳定可靠。根据VIP＞1 结合S-plots，筛选出17 种差异性挥发性成分（表4），包括醇类6 种、醛类3 种、酯类4 种、酮类3 种、酸类1 种，这些物质的香气特征多为花果香。

表4 差异挥发性物质Table 4 Differential volatile substance

图6 挥发性成分PCA 得分图Fig.6 PCA scores of volatile components

图7 挥发性成分OPLS-DA 得分图Fig.7 OPLS-DA score chart of volatile components

图8 挥发性成分OPLS-DA 模型置换检验图Fig.8 Permutations test diagram of OPLS-DA model of volatile components

3 讨论

茶的风味品质受多种成分综合影响，其中茶多酚是影响茶汤浓醇度、收敛性的主要物质，氨基酸则赋予茶汤鲜爽味，其比值称为酚氨比，常作为综合判定茶叶品质的一项重要指标[11-12]。本研究中H2 水浸出物、茶多酚、酚氨比、ECG 等含量显著低于H1，游离氨基酸、茶氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸等含量显著高于H1，与感官审评结果涩味减轻，鲜爽味增强相符，这与吴道良[13]的研究结果基本一致。此外，不同海拔的乌龙茶、红茶、绿茶等研究也报导了相似的结果[14-18]。茶氨酸在光照条件下会分解成乙胺和谷氨酸，用于合成儿茶素[19-23]。儿茶素属于黄烷醇类化合物，是茶叶中多酚类物质的主体成分，适度遮荫会减少茶叶中多酚类物质含量[24-26]。高海拔地区降雨量大，云雾缭绕等因素会减少茶园光照时间与强度，这可能是H2 茶多酚含量低，茶氨酸含量高的原因之一。没食子酸是可水解单宁的组成部分，具有抗菌、抗炎、抗肿瘤等多种生物学作用，在普洱茶中含量较高[27]。吴雪钗等[28]研究表明没食子酸在碱性、中性、强氧化条件下不稳定，在酸性环境、强光、高温条件下稳定。随着海拔升高，无量山土壤呈强酸性，光照减弱，气温降低，因此可能是高海拔地区漫射光效应及低温导致其含量发生变化[29]。这可能是本研究中H2没食子酸含量显著低于H1 的潜在原因之一。

香气是决定茶叶品质的重要因素之一，其形成除与品种、工艺相关外，与海拔也有一定关联。刘敏等[30]研究表明芳樟醇、香叶醇、叶绿醇、青叶醛、橙花醇等是云南大叶种晒青茶的主要香气成分，这与本研究结果一致。孙慕芳等[31]研究表明高海拔处信阳毛尖香气物质种类及含量都显著高于低海拔处，其中高海拔萜烯醇类含量更高、种类更丰富，低海拔含有较高比例的具有木香的芳香物质，与本研究结果不完全一致，可能是产地和品种不同导致。本研究发现，高海拔H2 试样中具有花香和果香特征的醇类物质含量最高。Kfoury 等[32]研究表明云南勐海县大叶种茶香气主要差异物质为2-苯基-2-丙醇、壬醛、反式橙叔花醇、异丁香酚、Z-茉莉、4-甲基苯甲酸甲酯、十二醛等，具有花香或果香特征香气，与本研究结果不完全一致，可能是产地不同所致。

4 结论

本研究对无量山海拔1 400～2 000 m 云南大叶种晒青茶进行感官审评、主要生化成分及挥发性成分测定，分析发现试样以海拔1 800 m 为界存在显著差异，海拔更高试样汤色色泽加深、亮度降低，涩味减轻、鲜爽味增强，氨基酸含量更高而茶多酚含量低；海拔1 400～1 800 m 与1 800～2 000 m 试样共有差异挥发性成分17 种，其中花香和果香成分共11 种。本研究结果为海拔对云南大叶种晒青茶品质影响和云南大叶种晒青茶品质特征研究提供了科学依据，为云南大叶种晒青茶的开发和利用以及普洱茶加工奠定了理论基础。