基于多元统计分析评价不同茶树品种的绿茶适制性

王欢欢，袁丽萍，雷震东，杨淑雅，李玉川，周敬涛，覃信雪，余 志，倪德江，陈玉琼,*

（1.华中农业大学 果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室，湖北 武汉 430070；2.华中农业大学园艺林学学院，湖北 武汉 430070）

中国是茶树发源地，茶树品种资源丰富，我国经认定、审定、鉴定的国家级茶树良种就有134 个[1]。不同茶树品种因各自的基因表型、理化特征的差异，而具有不同茶类加工适制性，出现了绿茶适制品种、红茶适制品种及乌龙茶适制品种等。茶树品种的这种适制性具有相对性，受环境等多种因素影响。因此，同一茶树品种在不同生长环境，生长代谢会发生变化，茶类的适制性也可能会随之变化。此外，随着茶产业和消费市场的不断发展，特色品种茶备受消费者青睐，如高氨基酸品种、低咖啡因品种、特色香味品种、彩色芽叶品种等[2-5]，这些品种打破了传统品种的适制性概念，使茶品质更丰富多彩，满足了不同消费者的需求[6-7]。

绿茶是我国生产量、消费量和出口量最多的一类茶，全国各个茶区都有绿茶生产，但因自身品种特性和生态环境的差异而品质各异。各地在引种时大多根据最初品种选育地的特性进行引种，往往具有环境适应性及品质变化的风险。目前，各地针对一些当地及引进品种的绿茶适制性研究已有很多报道，包括恩施玉露、都匀毛尖、信阳毛尖、保靖黄金茶等[8-11]，通过感官品质和主要理化成分的综合分析，为特定绿茶品种的筛选提供了理论基础。此外，陈敏仪等[12]利用德尔菲法和层次分析法对24 个茶树品种包括产量、感官品质、抗性、环境适应性、资源利用效率和价格等指标进行综合评价，筛选出适制优质条形绿茶的生态经济型茶树品种，提出的筛选条件和目标更明确和精准。

尽管各区域对绿茶品种适制性研究较多，但大多同时进行比较的茶树品种数量相对较少、品种类型也比较单一，主要针对传统意义上的绿茶适制品种[13-18]。此外，在品种适制性筛选过程中，对产品品质评价则主要根据对茶样的感官审评结果和主要理化成分含量进行对比判断，缺乏一种更客观、直接的综合评价方法。

为此，本实验以种植于同一茶园的63 个茶树品种为研究对象，采摘相同嫩度鲜叶、按相同工艺加工成烘青绿茶，分析绿茶样品感官品质、主要理化品质和干茶色度值等12 项指标，通过主成分分析和多元线性回归分析，筛选绿茶适制品种评价指标。并以此为依据，优选绿茶适宜品种，为绿茶品种的筛选和引种提供理论基础和应用指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

茶叶鲜叶于2021年4月采自湖北省武汉市南湖茶叶实验茶园，共63 个茶树品种，采摘标准为1芽2叶，信息如表1所示。

表1 供试茶品种信息Table 1 Information of tea cultivars tested in this study

福林-酚、丙酮、甲醇、乙醇、浓硫酸、蒽酮、茚三酮、Na2CO3（均为分析纯），葡萄糖（≥98%）、没食子酸标准品（≥98%）（均为色谱纯），以上均购自国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

AW22型电子分析天平 日本Shimadzu公司；LD-5-10型离心机 北京医用离心机厂；SW-CJ-1FD型超净工作台 苏州安泰空气技术公司；HH-2系列恒温水浴锅 江苏金坛中大仪器厂；722型可见光分光光度计上海菁华科技仪器有限公司；6CST-50型滚筒杀青机、6CHW-4型烘干机 浙江绿峰茶机有限公司；CS-820N型台式分光测色仪 上海精密仪器仪表有限公司；101-3B型电热恒温干燥箱 上海尚普仪器设备有限公司；SHZ-3型循环水多用真空泵 上海沪西仪器厂有限公司。

1.3 方法

1.3.1 茶样制作

鲜叶采摘后（约5 kg）在篾盘中自然摊放约3～4 h，于滚筒杀青机（设定温度270 ℃）杀青，冷却回潮，轻揉捻10 min，在烘干机中110 ℃烘焙10 min，摊凉回潮30 min后，用烘干机80 ℃烘至足干（约40 min）。样品一部分用于感官审评，另一部分磨碎过40 目筛，供理化品质分析及色度值测定使用。

1.3.2 感官品质评定

根据GB/T 23776—2018《茶叶感官审评方法》[19]对茶样进行感官审评和评分，由5 名熟练评茶人员密码评审，审评因子及其权数为：外形色泽20%、汤色10%、香气30%、滋味30%、叶底色泽10%。

1.3.3 色度值测定

用台式分光测色仪测定干茶的亮度值（L*）、红绿属性（a*）、黄蓝属性（b*），重复3 次取平均值。

1.3.4 理化指标测定

游离氨基酸的测定按照GB/T 8314—2013《茶 游离氨基酸总量的测定》[20]中的茚三酮比色法进行；水浸出物的测定参照张正竹[21]实验教程中《茶叶水浸出物含量的测定》进行；茶多酚参照GB/T 8313—2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》[22]中福林-酚比色法；叶绿素含量采用丙酮-乙醇浸提比色法测定[23]，各指标重复3 次取平均值。

1.4 数据统计与分析

2 结果与分析

2.1 不同茶树品种加工绿茶的感官品质分析

感官审评包括外形、汤色、香气、滋味和叶底色泽5 个方面，63 个茶树品种感官审评结果见表2。结果分析显示，总分得分范围在62.3～90.2之间，其中，干茶色泽得分范围在5.3～18.7之间，汤色、香气、滋味和叶底色泽得分范围分别为4.0～9.8、20.0～28.0、19.3～28.2和5.0～9.8。变异系数最大的是汤色，为17.1%，其次是干茶色泽和叶底色泽，分别为16.2%和12.0%，表明不同品种对绿茶汤色、干茶和叶底色泽品质影响较大。

表2 不同茶树品种所制绿茶感官品质评分分析Table 2 Statistical analysis of sensory evaluation scores of green tea made from different tea cultivars

考虑到绿茶外形繁多，因此茶叶并未做形，干茶外形评分时以色泽为重点，并以绿色度、明亮度和润度方面为主要评分因子。干茶色泽得分在18.0 分以上的品种有中茶108、龙井43、薮北种和平阳特早，其干茶色泽绿翠，符合高档绿茶对色泽绿的品质要求；中茶102、乌牛早、舒茶早、茂绿、鸠坑16、福鼎大毫、昆明十里香和福云6号干茶色泽绿度或润度方面略差，得分在17.0 分以上，品质较优；而绿度较差的品种有紫鹃、白叶1号、黔湄106、鄂茶10号和水仙，紫鹃干茶色泽黑暗，其他品种颜色偏黄或偏暗。叶底品质与干茶色泽品质表现规律基本上一致。

汤色品质以绿度和明亮度为评判依据，大多品种茶汤明亮度较好，只有紫牡丹、紫鹃、五峰212、台茶12号、舒茶早、铁罗汉、牛皮茶、昆明十里香、桂红4号和鄂茶2号汤色尚亮，明亮度稍差。茶汤绿度较高的有中茶108、鸠坑16号、凫早2号、薮北种和福选9号，汤色鲜绿，其次有名选131、茂绿、马边绿、福鼎大毫、楚香1号、白叶1号、槠叶齐9号、槠叶齐12号、桃源大叶、老山香、鄂茶3号、鄂茶1号、川茶9号和碧云，少数品种如紫鹃、紫牡丹、鄂茶2号、黔眉106和铁罗汉汤色绿色度较差，紫鹃汤色浅紫，其他汤色偏黄。

香气是绿茶重要品质指标，往往受品种、环境、加工工艺等因素影响。本实验中63 个品种在相同栽培环境及加工工艺条件下，表现出了不同的香气特征，包括栗香型、花果香型、复合香型、清香型、嫩香型5 种香气类型。

属于栗香型绿茶的茶树品种有24 个，主要有茂绿、名选131、薮北种、福鼎大白及平阳特早等，该类品种在选育地大多属于适制绿茶品种或红绿兼制品种，其中陕西紫阳、黔眉106和紫牡丹栗香浓郁、持久；属于花果香型绿茶的茶树品种有19 个，主要有鄂茶1号、梅占、马边绿、铁观音、黄旦、多抗香等，该类品种中一部分在原产地属适制乌龙茶品种，如梅占、铁观音、黄旦、青心大冇、金观音和金牡丹，另一部分有红绿兼制品种以及紫化品种紫鹃[24-35]，其中梅占、黄旦、桃源大叶、青心大冇、多抗香、鸠坑早、宜红早、春波绿和金牡丹花香较浓郁、持久；属于复合香型绿茶的茶树品种有11 个，代表品种主要有凫早2号、迎霜、乌牛早、蒙山9号、福鼎大毫等，该类品种绿茶复合有2 种以上香气类型，如清香与花香、清香与果香或嫩香与花香，如凫早2号具有清香和花香，蒙山9号主要以嫩香为主，带花果香，其中，迎霜、福安大白和铁罗汉香高持久；属于清香型的有鸠坑16号、昆明十里香、水仙、老山香；属于嫩香型的有中茶108、碧云、台茶12号、舒茶早和白叶1号，其中碧云香高持久。

滋味品质主要从鲜度、浓强度、苦涩度方面进行评分。除紫鹃滋味略苦涩外，大部分品种加工的绿茶滋味鲜醇度较好，其中迎霜、铁观音、名选131、梅占、福安大白和鄂茶1号，滋味鲜醇，得分在27.0及以上，而舒茶早和老山香滋味醇和，其鲜度和浓度不足，得分相对较低。

2.2 不同茶树品种加工绿茶的主要品质成分及色度值分析

63 个茶树品种的理化成分含量见表3，叶绿素是茶叶干茶和叶底色泽的重要组成成分，含量范围在0.5～2.7 mg/g之间，变异系数最大，为26.7%，其中龙井43叶绿素含量最高，白叶1号含量最低。游离氨基酸是茶汤滋味鲜爽的重要成分，质量分数范围在2.3%～5.4%之间，变异系数为14.3%，其中，含量最高的是白叶1号，最低的为昆明十里香。茶多酚是茶汤滋味浓强度、苦涩度及收敛性的重要成分，不同品种绿茶多酚质量分数范围为13.7%～22.2%，其中含量最高的是福安大白，最低的是白叶1号。水浸出物含量是茶汤滋味浓度的重要指标，含量高，内含物丰富，滋味醇厚饱满，不同品种绿茶水浸出物质量分数在39.4%～51.4%之间，其中，含量最高的是桃源大叶，最低的是台茶12号，变异系数为5.8%，变异幅度较小。茶多酚与氨基酸总量的比值（酚/氨比）在一定程度上可以反映茶汤的醇爽度，在氨基酸含量较高的情况下，酚/氨比越小，滋味越醇爽，不同品种绿茶酚/氨比在2.5～8.1之间，变异幅度达到19.7%，其中酚/氨比最大的是紫鹃，最小的是白叶1号，这与感官审评结果一致。

表3 不同品种所制绿茶的主要品质指标含量分析Table 3 Statistical analysis of major quality components in green tea made from different tea cultivars

干茶色度值包括L*、a*及b*值，结果如表3所示。L*值反映干茶亮度，各品种绿茶L*值在50.3～62.1之间，变异系数为4.7%，其中L*值最大的为白叶1号，最小的为青心大冇。a*值代表颜色的红绿度，负值为绿色，正值为红色，各品种的a*值范围在-1.7～-5.6，变异系数22.2%，变异幅度较大，其中最大值为紫鹃，最小值为中茶108，说明中茶108色泽最绿。b*值反映色泽的黄蓝度，正值为黄色度，负值为蓝色度，各品种b*值范围在7.6～21.6之间，变异系数为11.9%，其中最大值为白叶1号，最小值为紫鹃，说明白叶1号干茶色泽最黄。

2.3 不同茶树品种加工绿茶理化品质的相关性分析

为进一步阐明12 项品质指标间的相互关系，对其进行相关性分析，结果见图1。干茶色泽得分与叶底色泽得分、叶绿素含量、|a*|和b*值呈极显著正相关，与茶多酚含量呈极显著负相关（P＜0.01）；汤色得分与叶底色泽得分、|a*|和b*值极显著正相关，与茶多酚含量呈极显著负相关（P＜0.01）；叶底色泽得分与叶绿素含量、|a*|呈极显著正相关，与茶多酚含量呈极显著负相关（P＜0.01）；茶多酚含量与水浸出物含量呈极显著正相关，与|a*|和b*值呈极显著负相关（P＜0.01）；水浸出物含量与|a*|值呈极显著负相关（P＜0.01）；叶绿素含量与干茶色泽、叶底色泽得分、|a*|值都呈极显著正相关（P＜0.01）；L*值与|a*|、b*值呈极显著正相关（P＜0.01）；|a*|值与b*值极显著正相关（P＜0.01），其他指标间相关性不明显。

图1 各品质指标间的Pearson相关关系Fig.1 Pearson correlations between quality characteristics

2.4 不同茶树品种加工绿茶的品质指标主成分分析

为明确适制绿茶品种代表性品质指标，采用主成分分析法对12 项品质指标进行分析，结果显示（表4），前5 个主成分的累计贡献率达到76.895%，能够反映出12 项品质指标的大部分信息，因此，选取前5 个主成分作为综合指标，根据茶树品种品质性状的特征向量矩阵（表5）得到5 个主成分的函数式。

表4 主成分特征根、贡献率和累计贡献率Table 4 Eigenvalues,contribution rates and cumulative contribution rates of principal components

表5 5 个主成分对应的12 个特征向量Table 5 Twelve eigenvalues for first five principal components

表4中第1主成分特征根3.830，贡献率31.918%，主要反映干茶色泽、汤色、叶底色泽和|a*|值；第2主成分特征根1.899，贡献率15.827%，主要反映L*值、b*值；第3主成分特征根1.327，贡献率11.057%，主要反映香气、滋味和茶多酚含量；第4主成分特征根1.103，贡献率9.194%，主要反映游离氨基酸含量；第5主成分特征根1.068，贡献率8.900%，主要反映水浸出物、叶绿素含量。

根据12 项品质指标（x1～x12）的5 项主成分所对应数值（Y1～Y5），得到各主成分函数表达式如下：

分别以5 个主成分的贡献率为权重，构建主成分综合评价函数如下：

将标准化之后的品质指标数据代入综合评价函数，得到每个品种的综合评价值Z（表6）。从不同品种的综合评价值可知，综合评价值排名前10的品种有：中茶108、乌牛早、平阳特早、蒙山9号、薮北种、福鼎大白、鸠坑16号、福鼎大毫、茂绿、龙井43。

表6 不同品种所制绿茶的综合评价值及排序Table 6 Ranking of comprehensive evaluation scores of green tea made from different tea cultivars

2.5 不同茶树品种加工绿茶品质的多元线性回归分析

为更进一步探究各个理化成分及色度值对感官审评总分的贡献率，以63 个茶树品种绿茶的感官审评总分为因变量（Y），4 个理化指标：茶多酚含量、游离氨基酸含量、水浸出物含量、叶绿素含量及3 个干茶色度值：L*、|a*|和b*值共7 个相互独立的指标为自变量（x），进行多元线性回归分析（表7）。对回归方程进行拟合优度及显著性检验，所得调整后的R2值为0.313（P＜0.001），拟合优度较好，证明所构建的变量关系满足进行多元线性回归分析的条件[36]。

表7 影响茶树品种感官品质优劣因素的多元线性回归分析Table 7 Multiple linear regression analysis of factors affecting the sensory quality of green tea

由表7的分析结果可知，色度值中的|a*|值对感官审评总分起到显著的预测作用（P＜0.001），与主成分分析中贡献率最大的第1主成分中所强调的颜色特征相吻合。将回归系数显著性F≤0.05的自变量纳入回归方程，剔除F≥0.1的自变量，得到回归方程为Y＝68.668+5.174x，其中Y为感官评分总分，x为|a*|值，将63 个品种的|a*|值代入回归方程，根据回归模型进行评价得到排名前10的品种为：中茶108、乌牛早、平阳特早、薮北种、龙井43、福鼎大毫、福鼎大白、中茶102、茂绿、鸠坑16号。除中茶102外，其余9 个品种与主成分分析结果基本一致，说明这9 个品种干茶和叶底颜色绿，综合品质较优，是适制绿茶的首选品种。

3 讨论

本研究利用引种栽培在同一茶园的63 个茶树品种鲜叶加工成烘青绿茶，分析了其感官品质、主要理化成分和干茶色度值，分别利用主成分分析和多元线性回归分析，各筛选出排名前10的品种，其中有9 个品种为相同品种，包括中茶108、乌牛早、平阳特早、薮北种、福鼎大白、鸠坑16号、福鼎大毫、茂绿和龙井43。这些品种感官品质总体得分较高，色泽绿润，|a*|值和叶绿素含量较高，且酚/氨比较低，是适制绿茶的优良品种。

优质绿茶的典型特征是“绿”，即要求其干茶色泽绿、汤色绿、叶底绿的三绿品质。除此之外还要求滋味具有较高的鲜爽度，香气愉悦、高爽而持久。而茶叶的色香味感官品质直接受内含成分的影响，高氨基酸和低茶多酚含量是茶叶鲜醇滋味的重要基础，叶绿素含量高则是干茶和叶底色泽绿的基础。本实验感官评分与内含成分相关性分析也显示，干茶色泽得分和叶底色泽得分、叶绿素含量、|a*|和b*值都呈极显著正相关，与茶多酚含量呈极显著负相关（P＜0.01）。汤色得分则与|a*|和b*值呈极显著正相关，与茶多酚含量呈极显著负相关（P＜0.01）；说明茶叶茶多酚含量高，色泽绿色度品质会下降，这可能与茶树碳氮代谢平衡有关。茶树碳代谢旺盛，有利于多酚的合成，而氮代谢旺盛有利于氨基酸、叶绿素等成分的形成[37-39]。因此，在选择绿茶适制品种时，应适当考虑茶树品种的这些品质特征。

茶叶作为饮品，香味是十分重要的品质，本实验采用63 个茶树品种所加工的绿茶，香气品质除传统的清香和栗香外，还出现了较多花果香或复合香型的绿茶，如梅占、金牡丹和黄旦花香浓郁，持久；铁罗汉具有花香、毫香的复合香型。这些品种为传统意义上的乌龙茶适制品种，加工出来的绿茶花香馥郁，香气品质突出，虽然外形及色泽品质不及中小叶品种加工的绿茶，但也可考虑制作对外形要求不高的高香袋泡绿茶或其他特定绿茶。在异色茶树品种中，紫鹃制作的绿茶外形色泽和叶底色泽紫绿偏暗，汤色浅紫，滋味略苦涩，但富含花青素且具有特殊的花香，花青素具有较好的清除自由基、减缓衰老等功效，而加工成烘青绿茶可以有效保持其花青素水平[40]；白叶1号因早期芽叶色白如玉，氨基酸含量高、茶多酚含量低，使其滋味鲜爽、醇和，尤其是L-茶氨酸含量非常高，其具有保护神经、预防帕金森等疾病的功效[2]，因此，这两个茶树品种也可根据市场需要，适度种植，以满足不同消费者需求。

目前对绿茶的品质评价主要通过感官审评结合品质成分分析进行，但感官审评靠人的感觉器官，容易受主观因素的影响，大量的成分分析又耗时耗力。为了更客观、便捷地评价绿茶品质，本实验对63 个茶树品种加工成的烘青绿茶进行主成分分析，得出贡献作用最大的主成分1所代表的是绿茶的色泽品质，包括干茶色泽、汤色和叶底色泽，以及干茶的|a*|值，提示色泽品质对绿茶品质的贡献最大。多元线性回归结果显示，|a*|值与感官审评总分高度相关，通过回归模型评价出的排名前10的品种与主成分模型得到的结果基本一致。说明|a*|越大，茶叶色泽越绿，滋味更鲜爽醇和，综合品质越优。因此，a*值在一定程度上可以作为评价绿茶适制品种的重要指标，使绿茶品种评价方法更方便、简单可行。