北苑贡茶品质成分测定及其点茶沫饽物质组成分析

何春梅 曾柔 林进龙 项文懿 张悌吉 王松清 庄明珠 叶乃兴 金珊

关键词：龙团凤饼；品质成分；点茶沫饽；代谢物；广泛靶向代谢组学

北苑贡茶产于福建省建瓯市，始现于南唐，兴盛于宋元，极具盛名[1-3]。当前，建瓯市按照茶文化、茶产业、茶科技“三茶”统筹的要求，加快茶产业高质量步伐，将当地历史名茶龙团凤饼、南路水仙、矮脚乌龙等统一到“北苑贡茶”公共品牌下，重振建瓯“北苑贡茶”品牌，大力促进北苑贡茶的文化、产业和科技的融合发展[4-5]。北苑贡茶中最著名的当数龙团凤饼。龙团凤饼是以带有龙凤图案的模具压制成的茶饼，在北宋期间深受帝王喜爱[6]。点茶则是以龙团凤饼为原料，将其碾磨成粉，经茶罗筛出茶粉，注水击拂，形成极具观赏性的沫饽（汤花）的技艺[7]。北苑贡茶和点茶技艺作为中华传统文化的载体，承载着经济与文化双重价值，是我国的优秀文化遗产[8]。

然而，前人关于龙团凤饼茶的研究大多着重于其历史发展、工艺溯源和文化意义的解读[9-11]，鲜有对其化学品质及点茶沫饽成分的研究。目前关于龙团凤饼的各类研究报道均属于文史类论文。虽然黄鉴舜等[12]在1993年概述了形成茶沫的主要物质以及憎水性固体粉末，并讨论了点茶“汤花”形成与稳定的影响因素。但是，该综述性论文主要通过茶叶中的基础物质来推断“汤花”的物质组成，并未对点茶沫饽的生化成分进行测定。梁爽等[13]研究了红茶汁液态发酵时生成的泡沫组成成分，研究得出产生的泡沫会带走茶叶中较多的品质成分，虽然该论文能侧面反映茶叶沫饽中的物质组成，但是，其试验材料为茶叶鲜叶经萎凋后的匀浆液通气发酵过程中收集的泡沫，跟龙团凤饼点茶技艺制备的沫饽截然不同。

为探索龙团凤饼的品质化学特点，了解点茶沫饽中的组成成分，本研究以建瓯市水仙茶树品种为原料，以北苑贡茶研膏茶传统工艺制得团饼茶（龙团凤饼），以建瓯现代闽北乌龙茶加工工艺制得条形散茶（南路水仙）；以团饼茶为原料，经点茶技艺获得点茶沫饽与茶汤，测定和比较龙团凤饼和南路水仙的主要品质化学成分，并利用广泛靶向代谢组学技术检测和对比点茶沫饽和茶汤中的代谢物，解析点茶沫饽中的功能成分，以期为北苑贡茶文化和茶产业的发展提供科学支撑。

1材料与方法

1.1材料

团饼茶（又称研膏茶）以福建省建瓯市南雅镇闽北乌龙茶科技小院示范基地松清茶业茶园的水仙茶树品种的新梢为原料，经采茶、拣芽、泉水濯芽、蒸芽、杵磨研碾、压片去膏、烘焙成型等工序制得，制作时间为2021年4月，地点为福建省建瓯市南雅镇闽北乌龙茶科技小院示范基地松清茶业茶厂。取得样品后用食品级自封袋避光密封保存于4℃冰箱内。散茶为同一时期同一茶园相同茶树品种鲜叶，以闽北乌龙茶制作工艺制得的建瓯水仙，具体加工过程包括茶叶采摘、萎凋、做青、杀青、揉捻和烘焙。

生化成分测定所用化学试剂均购自福州美利莎生物科技有限公司。代谢组试验所用试剂为甲醇、乙腈，色谱纯（德国Merck公司）。标准品，色谱纯（美国BioBioPha/Sigma-Aldrich公司）。

点茶所用建盏与茶筅由福建农林大学茶学重点实验室提供。生化成分测定所用UV-2700紫外可见分光光度计（日本岛津公司）。代谢组实验所用仪器设备：冻干机（Scientz-100F），研磨仪（MM400，Retsch），超高效液相色谱仪（日本岛津公司），串联质谱（美国赛默飞世尔科技公司），SB-C18色谱柱（1.8μm，2.1mm×100mm，美国安捷伦公司）。

1.2方法

1.2.1团饼茶和散茶品质相关成分的测定磨碎茶样制备：将团饼茶和散茶磨碎并过40目筛。

茶叶含水量测定：参照120℃快速法[14]测定，每个重复用3g（精确到0.001g）茶样。

茶叶水浸出物含量测定：称取1g（精确到0.001g）磨碎茶样于500mL锥形瓶中，加入300mL煮沸蒸馏水，摇匀。100℃水浴浸提30min，每10min摇动1次。趁热减压过滤。其余步骤和计算方法参照GB/T8305—2013[15]。

茶多酚总量、游离氨基酸总量、咖啡碱含量测定：分别参照GB/T8313—2002[16]、GB/T8314—2013[17]、GB/T8312—2013[18]中的方法。

茶黄素、茶红素和茶褐素含量测定：参照系统分析法[19]。称取3g（精确到0.001g）茶样，计算结果以干态质量分数表示。

1.2.2沫饽和茶汤制备将团饼茶磨碎，过200目筛，用100℃沸水烫建盏，取3g（精确到0.01g）茶粉，加入热水共75mL，以点茶法击拂茶汤制得沫饽，取尽沫饽后过滤取得茶汤（图1）。本研究以茶汤（tealiquid，TL）和沫饽（teafoam，TF）为材料。取上层沫饽和剩余茶汤分别加入50mL离心管，于?20℃冰箱保存备用。广泛靶向代谢组检测由武汉迈特维尔生物科技有限公司完成。设置3个重复，沫饽样品分别标TF-1、TF-2、TF-3，茶汤样品分别标为TL-1、TL-2、TL-3。

1.2.3樣品前处理将沫饽和茶汤样品真空冷冻干燥后，于研磨仪中均匀研磨至粉末状。参考林洁鑫等[20]的样品制备方法制得样本提取物，将样本提取物保存于2.0mL棕色进样瓶中，于?80℃冰箱保存，用于超高效液相色谱串联质谱（ultrahighperformanceliquidchromatographytandemmassspectrometrytandemmassspectrometry，UPLC-MS/MS）分析。

1.2.4超高效液相色谱条件采用AgilentSB-C18色谱柱，规格为1.8μm，2.1mm×100mm，流动相洗脱梯度设置如表1所示。流速设置为0.35mL/min，柱温设置为40℃，进样量为4μL。

1.2.5质谱条件仪器的参数设置参照林洁鑫等[20]的质谱条件，使用MRM模式进行QQQ扫描，碰撞气体参数中等，去簇电压（declusteringpotential，DP）和碰撞能（cellexitpotential，CE）优化，完成各个MRM离子对的DP和CE[21]。根据每个时期内洗脱的代谢物，监测特定的MRM离子对。

1.2.6样本质控质控样本（qualitycontrol，QC）由均匀混合的茶汤和沫饽样本的提取物制备而成，用于分析实验样品的重复性。在整个仪器分析的过程中，每3个检测分析样本中插入一个质控样本，以监测仪器分析过程的重复性。

1.3数据处理

运用MicrosoftExcel软件对生化成分测定所得数据进行初步计算与统计处理，用IBMSPSSStatistics26软件进行单因素方差分析，利用Analyst1.6.3软件处理仪器分析所得质谱数据，基于武汉迈特维尔生物科技有限公司的自建数据库（metwaredatabase，MWDB）进行茶汤和沫饽样本的代谢物质谱的定性与定量分析，用MultiaQuant软件进行色谱峰的积分和色谱峰校正，代谢组学数据分析软件以及版本信息如表2所示，所用软件为R软件。

2结果与分析

2.1团饼茶和散茶品质相关生化成分比较

对团饼茶和散茶主要品质相关生化成分进行测定，结果如图2所示。从图2可以看出，龙团凤饼茶的含水量、水浸出物含量和游离氨基酸总量略高于散茶，但均无显著差异。鲜叶原料均产自同一片茶园、采自同一时期、于同一生产厂加工制作而成，水浸出物含量和游离氨基酸总量无显著差异是合理的。另外，团饼茶中茶多酚总量与咖啡碱含量显著高于散茶，而团饼茶中茶黄素、茶红素、茶褐素的含量显著低于散茶。这可能是加工工艺不同造成的。散茶制作工艺为乌龙茶加工工艺，做青工序会使茶叶中的多酚类物质在多酚氧化酶等的作用下发生部分氧化，生成茶黄素、茶红素、茶褐素等新的物质，导致未被氧化的多酚类物质减少。而团饼茶加工过程中，蒸青工序的高温使茶叶中多酚氧化酶等氧化酶迅速失活，使茶多酚物质较少发生氧化反应而被大量保留下来，最终导致团饼茶的茶多酚总量显著高于散茶。因此，团饼茶中茶黄素、茶红素和茶褐素等茶色素的含量显著低于散茶。而咖啡碱在团饼茶和散茶之间的差异可能也与不同的加工工艺有关。

2.2沫饽和茶汤代谢组测定分析

2.2.1样本质控及统计分析对质控样本进行检测分析，质控样本质谱结果表明，仪器分析过程中仪器稳定，实验过程具有较好的稳定性，检测结果可靠。

基于UPLC-MS/MS检测，对全部样本进行主成分分析。主成分分析得分图（图3）显示，沫饽和茶汤2组样本有明显的分离趋势，2组样本间存在明显差异。沫饽（TF）和茶汤（TL）组内样品聚集在一起，组内生物学重复较好。

通过对沫饽和茶汤所有样品进行相关性分析，观察沫饽（TF）和茶汤（TL）组内样品之间的生物学重复。样本组内的相关性系数均大于0.95，表明试验材料沫饽（TF）和茶汤（TL）组内样本相关性极强，重复性较好。测得的代谢组数据可以用于后续差异代谢物分析。

2.2.2沫饽和茶汤代谢物种类及数量从沫饽（TF）和茶汤（TL）样本各3个重复中均检测分析出12大类1245个代谢物质，2组样品无特有物质检出。其中黄酮类物质248个、酚酸类代谢物质225个、脂质163个、有机酸107个、生物碱94个、氨基酸及其衍生物91个、核苷酸及其衍生物67个、萜类物质44个、木脂素和香豆素类40个、鞣质30个、醌类物质13个、其他类代谢物质123个。进一步对检测到的1245个代谢物质进行归类，即归类为41个二级分类。代谢物种类及数量如图4所示。

2.2.3沫饽和茶汤物质差异分析（1）差异代谢物质筛选。基于超高效液相色谱质谱串联检测技术，通过正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）方法，将主成分分析中不相关的差异信息进一步摒弃，然后进行差异代谢物质的筛选。如图5，沫饽和茶汤在第一主成分上具有明显分离。可根据变量重要性投影值（variableimportanceintheprojection，VIP）筛选沫饽和茶汤中的差异代谢物。

根据OPLS-DA结果，依据VIP值，判定每个代谢物对样品差异的贡献度。初步筛选出沫饽（TF）和茶汤（TL）样本中的差异代谢物质，如图6A，红色点表示VIP≥1的代谢物，差异贡献率高；绿色点表示VIP＜1的代谢物，差异贡献度不显著。同时结合差异倍数值（foldchange，FC）對沫饽和茶汤样本的差异代谢物进一步筛选，筛选标准为FC≥2或FC≤0.5，如图6B，红色点表示茶汤vs沫饽上调的差异代谢物，绿色点表示茶汤vs沫饽下调的差异代谢物，灰色点表示差异不显著的代谢物。本试验主要依据FC值筛选沫饽和茶汤样本中的差异代谢物质。

（2）沫饽和茶汤差异代谢物质。将所筛出的茶汤（TL）vs沫饽（TF）差异代谢物数据归一化处理，绘制成聚类热图（图7），以便观察筛选出的差异代谢物的变化规律。结果显示，从沫饽与茶汤中共筛选出5大类26个差异代谢物，其中25个差异代谢物质在沫饽中多于茶汤，1个差异代谢物质在茶汤中多于沫饽。各类差异代谢物数量由多到少分别为脂质类代谢物（16个）、萜类代谢物（6个）、其他类代谢物（2个）、黄酮类代谢物（1个，落新妇苷，在茶汤中含量高于沫饽）、酚酸类代谢物（1个）。

由图8和表3可以看出，上调幅度排在前20的差异代谢物中，脂质类物质溶血磷脂酰胆碱19：0、溶血磷脂酰胆碱20：4，萜类物质2α-羟基熊果酸，脂质类物质溶血磷脂酰胆碱19：2、正二十醇、13-羟基十八烷基-9，11-二烯酸*、9S-羟基-10E，12Z-十八碳二烯酸*、石榴酸、13-氧代十八碳-9，11-二烯酸*、溶血磷脂酰胆碱19：3、蓖麻油酸、2-羟基齐墩果酸在沫饽中的含量极显著高于茶汤中含量，这些物质可区别沫饽和茶汤的主要差异代谢物。其他类物质2-十五烷酮，脂质类溶血磷脂酰胆碱18：0，萜类物质圆柚酮，脂质类溶血磷脂酰乙醇胺18：0，酚酸类物质甲基-4，6-二-O-没食子酰-D-葡萄糖，脂质类溶血磷脂酰乙醇胺17：0等在沫饽中的含量显著高于茶汤。综上，差异代谢物中脂质类物质含量大部分表现为在沫饽中极显著或显著高于茶汤；糖及醇类物质D-葡萄糖醛酸*，脂质类溶血磷脂酰甘油16：0等在沫饽与茶汤中的含量差异不显著。上调幅度前10的差异代谢物中有4种LPC类代谢物质，3种游离脂肪酸类代谢物质，1种三萜类代谢物质，1种糖及醇类物质，1种其他类代谢物质。由此可见，差异代谢物中的主要是落新妇苷在茶汤里的含量高于沫饽。落新妇苷具有强抗氧化性，可抑制脂质类物质氧化，间接增强沫饽持久性。而在沫饽中含量高于茶汤的差异代谢物种类较多，以脂质类物质为主，主要是溶血磷脂酰胆碱类物质和游离脂肪酸物质。

3讨论

目前，南路水仙和龙团凤饼是福建省建瓯市主推的两大产品，是北苑贡茶品牌的主要代表。为了适应现代茶叶市场，通常将水仙品种茶树鲜叶制成2类产品，既按历史传承下来的传统工艺制成团饼茶做为点茶茶艺的原料，又按闽北乌龙茶加工工艺制成条形散茶——南路水仙，以占领岩茶市场。因此，本研究中团饼茶和散茶生化成分上的差异更多地与加工工艺有关。鲜叶采自同一时期同一片茶园，于同一生产厂加工制作，在含水量、水浸出物含量和游离氨基酸总量上团饼茶与散茶均无显著差异。团饼茶制作工艺为龙团凤饼茶的初制工艺，更像是蒸青绿茶，经过采茶、拣芽、濯芽、蒸芽、杵磨研碾、压片去膏、烘焙成型等工序，多酚氧化酶在蒸芽过程中失去活性，使团饼茶的茶多酚大量保留。而散茶制作工艺为闽北乌龙茶的加工工艺，萎凋和做青工序伴随着多酚类物质氧化的过程，从而形成多酚类物质的氧化产物茶黄素、茶红素和茶褐素等。团饼茶的茶多酚总量显著高于散茶，而团饼茶的茶黄素、茶红素和茶褐素等含量显著低于散茶。团饼茶的咖啡碱含量显著高于散茶，这与SOBOLEY等[22]研究中绿茶比乌龙茶含有更多的咖啡碱的结果相似。

自唐朝起，认为沫饽是一碗茶汤中的精华，在日常品饮或闲时斗茶中经常以沫饽的多少来评判茶的优劣以及茶艺的高低[23]。本研究应用广泛靶向代谢组学技术，以南路水仙茶树品种新梢经龙团凤饼茶初制工艺制得的团饼茶的点茶沫饽和茶汤作为材料，通过化学计量方法分析二者代谢物质的差异，从沫饽和茶汤样品中筛选出5大类共26个差异代谢物，其中25个差异代谢物质在沫饽中多于茶汤，这些差异代谢物的分子结构多为网状结构，容易形成稳定泡沫[24]；1个差异代谢物（落新妇苷）在茶汤中多于沫饽，落新妇苷具有强抗氧化性，可以抑制脂质类物质氧化，具有抗炎抗菌、免疫抑制、护肝、镇痛等药理活性[25]。各类差异代谢物及其数量分别为脂质类16个、萜类6个、其他类2个、酚酸类1个、黄酮类1个。梁爽等[13]研究红茶汁液态发酵时生成的泡沫组成成分时发现，泡沫会带走较多的品质成分。本研究筛选出的25个茶汤vs沫饽上调差异代谢物中，以抗肿瘤、抗炎作用的萜类物质，降脂和表面活性剂作用的脂质类物质为主要成分。游离脂肪酸类物质蓖麻油酸和正二十醇具有合成乳化剂、表面活性剂的作用[26]。甘油酯类的溶血磷脂酰甘油16：0也是主要的食品乳化剂、天然表面活性剂[27]。酚酸类物质甲基-4，6-二-O-没食子酰-D-葡萄糖，糖及醇类物质D-葡萄糖醛酸*，三萜类物质科罗索酸*、2-羟基齐墩果酸和2α-羟基熊果酸等均具有抗肿瘤、抗炎等功效，而且这些物质所具有的一端亲水基团、另一端疏水基团的结构有利于稳定泡沫，使茶汤表面的沫饽不易消散[28-31]。游离脂肪酸类物质石榴酸、13-氧代十八碳-9，11-二烯酸*、13-羟基十八烷基-9，11-二烯酸*和9S-羟基-10E，12Z-十八碳二烯酸*等具有调节血脂和降脂的功能[32]。这些上调差异代谢物均有一定的健康功效，研究结果也印证了“沫悖，汤之华也”的说法，这也从科学的角度说明了古人点茶时主要品饮上层的沫饽的原因。

点茶技艺以沫饽细腻、咬盏持久、观赏性强为佳。点茶茶汤上层的沫饽又称为茶沫、汤花。叶宝存等[33]研究了汤花形成的影响因素，推断茶汤中的大量表面活性物质如蛋白质、氨基酸、多糖、茶皂素、果胶等是形成湯花的物质基础，尤其是氨基酸组分中的脯氨酸和甘氨酸，具有起泡作用和很强的稳泡作用。茶汤中一些表面活性物质中的基团间能够形成氢键，由于分子间氢键的作用，汤花中泡沫之间的膜壁比较牢固稳定。茶皂素是一类五环三萜类皂苷的混合物，是一种天然良好的非离子型表面活性剂，茶皂素基本由3部分结构组成，即皂苷元、糖苷配基和有机酸。茶皂素具有乳化、分散、发泡、湿润等功效，并且具有消炎、镇痛、抗渗透等药理作用[34-37]。黄鉴舜等[12]研究发现，茶皂素的糖苷一端具有亲水性，由皂苷元与另一端有机酸基团连接，这种一端亲水另一端疏水的结构，能有效降低茶汤的表面张力，使其具有良好的表面活性作用，因此，认为茶皂素是茶汤起泡的主要影响物质。而本研究发现，茶汤vs沫饽中脂质类物质的溶血磷脂酰胆碱（LPC）和溶血磷脂酰乙醇胺（LPE）类物质为主要上调代谢物，这2类物质比水轻，易存在于茶汤上层，可能是点茶沫饽主要的起泡剂和稳泡剂。而主要下调差异代谢物落新妇苷具有强抗氧化性，可以抑制脂质类物质氧化，从而保护起泡和稳泡。溶血磷脂是天然的食品添加剂和食品乳化剂[38]。LPC类物质由磷脂水解所产生，具有诱导细胞性状改变、引起溶血和改变细胞的渗透性等多种生物学效应[39-40]。LPC类物质由甘油、磷酸、胆碱、长链脂肪酸组成，分子间可以形成众多的氢键，因此，溶血磷脂酰胆碱类物质既是良好的起泡剂，同时具有较好的泡沫稳定性，所以溶血磷脂酸胆碱类和溶血磷脂酰乙醇胺类物质在沫饽中的含量多于茶汤，说明脂质类物质是龙团凤饼茶点茶沫饽中的关键物质，由此也说明宋代茶文化中斗茶时以沫饽持续时间长短来评判茶的优劣是有科学依据的。这些脂质类物质在点茶过程中富集于上层沫饽中，能使泡沫稳定持久，这与目前认为茶皂素是引起点茶沫饽的主要物质有所不同。研究结果为进一步研究与利用点茶沫饽提供一定的理论依据。