云南特有“藤条茶”品质化学成分分析

2024-05-15 02:03:30方成刚杨高中杨莹彪张丽秋陈霞李连超吕海鹏林智
茶叶科学 2024年2期
关键词:挥发性成分化学成分

方成刚 杨高中 杨莹彪 张丽秋 陈霞 李连超 吕海鹏 林智

摘要:云南特有的藤條茶,源于当地茶农在长期生产中创造的一种独特留采法,因能促使茶树树干形似藤条而得名。为探究藤条茶留采管理模式对茶叶品质的影响,选取藤条茶园一芽二叶鲜叶制作晒青茶、红茶、白茶,以现代茶园同类鲜叶制样为对照,结合感官审评和品质化学成分进行分析。研究表明,采用藤条茶树鲜叶制成的晒青茶一般具有更高爽的香气和浓醇的滋味,白茶则具有更浓郁的香气及甘和的滋味,而现代茶园红茶一般具有更高甜的香气和甘爽的滋味。藤条茶的儿茶素总量均显著低于现代茶园茶树鲜叶,尤其是藤条白茶中的儿茶素总量为67.11 mg·g-1,显著低于现代茶园白茶(84.19 mg·g-1)。藤条晒青茶中的茶氨酸含量为16.79 mg·g-1,显著高于现代茶园晒青茶(14.69 mg·g-1)。藤条晒青茶和藤条白茶具有更低的酚氨比。在所有茶样中共鉴定出205个初级代谢产物,藤条白茶中积累更丰富的糖类。此外,在所有茶样中检测出127种挥发性物质,醇类和酯类是不同茶样中主要的挥发性成分,藤条白茶中挥发物总量显著高于现代茶园白茶;藤条红茶中香叶醇含量更高,而现代茶园红茶的芳樟醇含量更高。可见,采用晒青茶和白茶的加工工艺一般更有利于获得高品质藤条茶产品。

关键词:藤条茶;感官审评;化学成分;挥发性成分

中图分类号:S571.1                文献标识码:A                 文章编号:1000-369X(2024)02-299-17

Chemical Composition Analysis of Unique

‘Rattan Tea in Yunnan

FANG Chenggang1, YANG Gaozhong2,3, YANG Yingbiao4, ZHANG Liqiu5, CHEN Xia1,

LI Lianchao6, L? Haipeng2*, LIN Zhi2*

1. Horticultural Research Institute Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kunming 650205, China; 2. Tea Research Institute of the Chinese Academy of Agricultural Science/Key Laboratory of Biology, Genetics and Breeding of Special Economic Animals and Plants, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Hangzhou 310008, China; 3. Graduate School of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 4. Green Food Development Center of Yunnan Province, Kunming 650205, China; 5. Pu'er Institute of Agricultural Sciences, Pu'er 665000, China; 6. Shuangjiang Colorful Rooting Tea Industry, Shuangjiang 677300, China

Abstract: ‘Rattan tea is a unique tea in Yunnan, named after the distinctive cultivation method developed by local tea farmers over generations which prompts tea tree trunks to resemble rattan in appearance. To investigate the impact of the ‘rattan tea pluck management system on tea quality, the one bud and two leaves from rattan tea plantation were collected to produce sun-dried tea, black tea and white tea, and the samples of the same kind of fresh leaves of the modern tea plantation were used as the control. These samples were used for the sensory evaluation and chemical composition analysis. The study shows that the sun-dried tea made from fresh rattan tea leaves exhibits a higher refreshing aroma and stronger taste, while the white tea has a stronger aroma and sweeter taste. In contrast, the black tea from modern tea gardens is characterized by a higher level of sweet aroma and a refreshing taste. The total catechin content in rattan tea was significantly lower than that in modern tea plantations, particularly in rattan white tea (67.11 mg·g-1), which was significantly lower than that of modern tea plantation white tea (84.19 mg·g-1). The content of theanine in rattan sun-dried tea (16.79 mg·g-1) was significantly higher than that in modern tea plantation sun-dried tea (14.69 mg·g-1). Both rattan sun-dried tea and rattan white tea exhibited lower phenol-to-amino acid ratios. A total of 205 primary metabolites were identified, with rattan white tea accumulated a richer profile of sugars. In addition, a total of 127 volatile compounds were detected in all tea samples. Alcohols and esters were the predominant volatile components in different tea types, with rattan white tea exhibiting significantly higher total volatile compound content than modern tea plantation white tea. Rattan black tea contained a higher content of geraniol, while modern tea plantation black tea had higher levels of linalool. In summary, the processing methods of sun-dried tea and white tea were found to be more conducive to obtain high-quality rattan tea products, and the overall chemical quality of tea samples made from rattan tea plantation were better than that of tea samples from modern tea plantation.

Keywords: rattan tea, sensory evaluation, chemical composition, volatile components

“藤条茶”是一种俗称,是指云南地区特有的一种特殊形态的茶树,其树冠宽广、枝条众多且长,枝头自然下垂,叶片相对较少,因树干形似藤条而得名。这种独特形态的茶树是由当地茶农采用特殊的留采法长期培育而成,其品质优异,产值高,深受普洱茶原料采购商的青睐。藤条茶的留采法,是在采摘时只保留顶端的两片叶,同时把枝条上其他侧芽全部去除,顶端发出侧芽后继续按这种方式留采,长此以往,茶树枝杆逐渐变成由顶端侧芽不断发展起来的藤条状。这种留采法可以抑制茶树的花果生殖生长,促进茶树的营养生长[1]。相较于现代茶园,藤条茶个体优势明显,更有利于强化树梢顶部的发芽优势,提升了枝条顶部侧边发芽率,形成高大的伞形采摘冠面,并提高了光合作用能力,树干间通透性更好,促进次级代谢产物的形成,抑制了生殖生长。此外,这种方式促进茶树根系的粗壮深广发育,根和茎不仅具有支撑和输导作用,还承担重要的营养贮藏和合成代谢功能[2],促进了优异品质的形成。因此,采用云南藤条茶为原料制成的晒青茶具有香气高扬、滋味鲜爽的感官品质特征[3]。

茶鲜叶中的初级代谢产物和次级代谢产物对茶叶的品质和风味有重要影响[4]。初级代谢产物如蛋白质、碳水化合物和脂类直接影响茶树叶片的生长发育。次级代谢产物如茶多酚、咖啡碱和茶氨酸等赋予茶叶独特的品质风味和生物活性[5]。茶叶的品质和风味受生长环境、茶树品种和加工工艺等因素影响[6]。修剪作为一种每年进行的常规农艺实践,在茶树的栽培管理中被广泛采用,对茶树的生理活动产生多重影响,如茶芽发育和根系生长。茶树修剪可以刺激侧芽的生长,并增加侧枝,进而有利于茶叶产量的提高[7]。此外,修剪对茶树中的碳水化合物和次生代谢物的生物合成有影响,这取决于茶树品种、修剪策略(修剪高度和时间)和环境条件等因素[8]。以往研究表明,茶树修剪可以调节儿茶素生物合成的代谢通量,未修剪的古茶树鲜叶中的表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechingallate,EGCG)含量比每年修剪的普通茶树积累量更低,常年修剪可能是影响古茶树和种植园茶树茶叶风味品质差异的主要因素[8]。然而,藤条茶园的留采方式有别于修剪管理,每次采摘去除了全部侧芽和顶芽,但又保留顶端侧叶萌发侧芽以继承顶端优势。当前有关藤条茶园制成的晒青茶、白茶和红茶的品质化学成分的研究仍然有限。了解这些茶叶的化学成分和品质特征,可为藤条茶的独特品质形成机理研究奠定良好基础。

本研究以藤条茶园与现代茶园的茶树鲜叶制成的晒青茶、白茶和红茶3种成品茶样为研究对象,对样品中主要非挥发性成分包括初级代谢物、儿茶素和氨基酸等进行测定,并采用搅拌棒吸附萃取结合气相色谱-质谱联用技术(Stir bar sorptive extraction-gas chromatography-mass spectrometry,SBSE-GC-MS)测定茶样中的香气化合物。为探究茶园留采管理模式对茶叶品质的影响,本研究利用藤条茶园茶鲜叶制成不同类型的茶样,并对比现代茶园茶样的品质化学成分差异,以期为藤条茶的发展提供理论依据。此外,在本研究过程中,查阅相关文献,未找到藤条茶的专业翻译,为便于研究和产业发展,拟在本文中提出藤条茶的英文翻译为Rattan tea,以供业界参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 样品制备方法

本研究采用藤条茶园和现代茶园的茶树鲜叶,均来自于云南省双江县勐勐镇勐库大叶种茶园,海拔1 600~1 680 m,茶树生长年限均為40~50 a。制样鲜叶采摘标准均为一芽二叶,同期采摘,同一制样者同一时间按照同样标准参数制作,包括藤条茶园晒青茶(Rattan tea plantation sun-dried tea,RS)、藤条茶园白茶(Rattan tea plantation white tea,RW)、藤条茶园红茶(Rattan tea plantation black tea,RB)、现代茶园晒青(Modern tea plantation sun-dried tea,MS)、现代茶园白茶(Modern tea plantation white tea,MW)、现代茶园红茶(Modern tea plantation black tea,MB)。3种茶样(图1)的制作工艺流程按照下列参数进行:

晒青茶:鲜叶摊青2 h(失水率约为18%)→杀青8 min(锅温260 ℃左右)→揉捻5 min→日光干燥(含水率下将至10.2%)。

白茶:鲜叶日光萎凋1 h(低温)→室内萎凋1 h→日光萎凋1 h(低温)→室内萎凋至干(含水率下将至11.3%)。

红茶:鲜叶萎凋7 h(温度约25 ℃,湿度40%~60%,失水率约40%)→揉捻90 min→发酵3 h(温度约30 ℃,湿度约90%)→日晒至干(温度40 ℃左右,含水率下降至9.6%)。

所有样品检测3次重复,结果以平均值±标准差(Mean±SD)表示。

1.1.2 主要试剂

儿茶素(Catechin,C)、表儿茶素(Epicatechin,EC)、儿茶素没食子酸酯(Catechin gallate,CG)、表儿茶素没食子酸酯(Epicatechin gallate,ECG)、没食子儿茶素(Gallocatechin,GC)、表没食子儿茶素(Epigallocatechin,EGC)、没食子儿茶素没食子酸酯(Gallocatechingallate,GCG)、EGCG(98.0%)购自上海源叶生物技术有限公司。天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯基丙氨酸、组氨酸、色氨酸、精氨酸、胱氨酸、赖氨酸(纯度为95.0%~99.0%)、没食子酸(Gallic acid,GA)、γ-氨基丁酸(γ-Aminobutyric acid,GABA)(97.0%)、氯化钠(分析纯)购自上海Sigma-Aldrich公司。L-茶氨酸(>99.0%)、甲酸(>98.0%)、正构烷烃(C8~C40)、癸酸乙酯购自北京百灵威科技有限公司。茚三酮(固体)和柠檬酸锂盐缓冲液(pH分别为2.9、4.2、8.0)购自杭州津本科学仪器有限公司。磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸(85%~90%)、氯化钾和三氟乙酸(≥98.0%)购自上海麦克林生化科技有限公司。福林酚、无水葡萄糖、浓硫酸、蒽酮、氯化铝(分析纯)购自国药集团化学试剂有限公司。乙腈和甲醇(色谱纯)购自德国默克公司。纯净水购自杭州娃哈哈集团有限公司。

1.2 仪器与设备

杀青机(JY-6CST-90B型)、揉捻机(JY-CRT-55型)、烘焙提香机(JY-6CHZ-7B型)购于福建省安溪佳友机械有限公司,智能人工气候室购于宁波普朗特仪器有限公司,电子天平(AB107-S型)购于瑞士Mettler Toledo公司,真空冷冻干燥机(FD5-10B型)购于美国GOLD-SIM公司,研磨机购于德国IKA公司,电热恒温水浴锅(DK-S11型)购于上海森信实验仪器有限公司,离心机(Centrifuge 5810 R型)购于德国Eppendorf公司,分光光度计(UV-3600型)、高效液相色谱系统(LC-20A型)配备WondaSil C18柱(250 mm×4.6 mm×5 μm)购于日本岛津公司,超高效液相色谱系统(Acquity H-Class型)配备Acquity UPLC BEH C18柱(100 mm×2.1 mm×1.7 μm)购于英国Waters公司,氨基酸分析仪(S-433D型)配备阳离子LCAK07/Li柱(4.6 mm×150 mm)购于德国Sykam公司。配备电喷雾离子源的质谱仪的Agilent 1290 infinity系统购于美国Agilent公司。7980B-5977B气相色谱质谱联用仪、DB-5ms色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)购自美国安捷伦公司;SP200-2T多位点磁力搅拌器购自杭州米欧公司;PDMS搅拌棒(10 mm×0.5 mm,含量24 μL)购自德国哲斯泰公司。

1.3 方法

1.3.1 感官审评方法

委托农业农村部茶叶质量监督检验测试中心根据GB/T 23776—2018《茶叶感官审评方法》对样品的外形、汤色、香气、滋味、叶底等5项因子进行感官审评。

1.3.2 常规组分分析检测方法

茶样中水浸出物含量的测定参考GB/T 8305—2013《茶水浸出物测定》;茶多酚含量的测定参考GB/T 8313—2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》;氨基酸总量的测定参考GB/T 8314—2013《茶游离氨基酸总量的测定》;总黄酮含量的测定参考采用三氯化铝比色法;水溶性碳水化合物含量的测定参考采用蒽酮-硫酸比色法。

1.3.3 氨基酸分析检测方法

茶样中氨基酸含量的测定参考Yang等[9]的方法并稍作修改,采用氨基酸分析仪进行定性定量。称取100 mg的茶粉,加入10 mL的沸水并在100 ℃下提取15 min,每5 min摇匀1次。冷却后,将混合溶液在离心机中以8 000 r·min-1离心10 min。将上清液用0.45 μm的膜过滤,并储存在4 ℃下进行氨基酸分析。氨基酸在Na+型磺酸基强酸性阳离子交换树脂上分离。流动相由pH为2.9、4.2、8.0的柠檬酸锂盐缓冲液组成,流速为0.45 mL·min-1。茚三酮流速为0.25 mL·min-1,反应器温度130 ℃,进样量为10 μL,柱温设定为40 ℃,检测波长设定为570 nm和440 nm。采用外标法对茶样中的氨基酸成分进行定量。

1.3.4 儿茶素、咖啡碱、GA含量分析检测方法

茶样中儿茶素、咖啡碱、GA含量的测定参考Yang等[9]的方法并稍作修改,采用UPLC配备Acquity UPLC BEH C18柱进行定性定量。称取0.2 g茶粉,加入10 mL預热的70%甲醇水溶液,70 ℃水浴30 min,每5 min混匀1次。待冷却后4 000 r·min-1离心5 min,用纯净水稀释10倍后,过0.22 μm尼龙膜装入进样瓶待测。柱温为35 ℃,进样量为5 μL,检测波长为280 nm。流速为0.35 mL·min-1,其中溶剂A为含0.1%甲酸的水溶液,溶剂B为纯甲醇。线性梯度洗脱曲线如下:0~3.0 min,3% B相;3.0~7.5 min,8% B相;7.5~11.0 min,20% B相;11.0~13.0 min,20% B相;13.0~14.5 min,60% B相;14.5~15.0 min,60% B相;15.0~19.0 min,3% B相;19.0 min,3% B相。采用外标法测定。

1.3.5 初级代谢物测定

将冻干茶叶样品细磨(50 mg),加入500 ?L在﹣80 ℃下预冷的80%甲醇于1.5 mL的Eppendorf离心管中。4~8 ℃下涡旋1 min,放置在4 ℃冰箱中过夜。使用冷冻离心机在4 ℃下以14 000 g离心20 min,先后将相同体积的上清液转移到新的离心管。

茶叶中的初级代谢产物测定方法参考Shi等[10]的方法,采用配备电喷雾离子源的质谱仪进行测定。采用BEH酰胺色谱柱(100 mm×2.1 mm×1.7 μm),柱温为40 ℃。流动相A为含有0.3%氨水和15 mmol·L-1乙酸铵的超纯水,流动相B为含有0.3%氨水和15 mmol·L-1乙酸铵的乙腈水(9︰1)。流速为0.3 mL·min-1,流动相A的梯度为0~1 min保持在5%,1~9 min从5%变为50%,9~12 min保持在50% 3 min,12~12.5 min从50%变为10%,12.5~19 min保持在5%。注射样品体积为2 μL。检测采用了Agilent 6545 QTOF-MS系统,检测电喷雾电离ESI+和ESI-模式下的初级代谢物。参数设置如下:毛细管电压为3 500 V,喷嘴电压为120 V,雾化气体为35 psi,干燥气流速为8 L·min-1,气体温度为350 ℃。进行了从m/z为50到1 200的全扫描。根据化学标准品的质荷比及保留时间进行茶样中初级代谢物的鉴定。

1.3.6 挥发性成分测定

挥发性成分萃取:采用SBSE方法[11]进行茶样品挥发性成分的富集,取0.6 g茶粉和0.5 g无水氯化钠加入到20 mL的顶空瓶中,然后加入10 mL沸水,静置1 min。加入PDMS搅拌子后,在80 ℃、1 200 r·min-1的多位点磁力搅拌器上萃取30 min后取出搅拌子。用去离子水冲洗表面残留的茶粉,用无尘纸擦干后,将其放入进样瓶中,以便进行香气检测分析。

色谱条件:气体进样,进样口温度为280 ℃;在50 ℃的初始温度下进行程序升温,以4 ℃·min-1的速率升温至170 ℃,保持2 min;以10 ℃·min-1的速率升温至265 ℃,保持5 min;流速为1.6 mL·min-1,以高纯度氦气(>99.99%)为载气,溶剂排空模式。

质谱条件:EI离子源,温度220 ℃,电子能量70 eV,质量扫描范围为50~600 Amu。

定性定量方法:将提取到的质谱数据通过计算机在NIST 14谱库进行检索,结合化合物的基峰、质核比,以及依据正构烷烃(C8~C40)测得的保留指数进行确认。以茶叶空白基质为基础进行定量分析,以减少基质的影响。取50 g混合干茶样品,用沸水冲泡至无明显香气。随后,将冲泡过的茶样转移到圆底烧瓶中,并进行旋转蒸发,直至通过GC-MS检测确认茶样中所有挥发性成分峰面积小于100 000为止。向空白基质茶样中添加不同浓度梯度

(0.001、0.0025、0.005、0.01、0.025、0.05、0.1 μL·mL-1)的癸酸乙酯溶液并进行GC-MS测定。根据癸酸乙酯的浓度与峰面积作标准曲线(y=285 071 608x-111 483),通过各香气化合物与癸酸乙酯的峰面积比值计算化合物的相对含量。

1.4 数据处理

采用GraphPad Prism 9软件(GraphPad Software,San Diego,USA)进行单因素方差分析(ANOVA)。使用TBtools软件进行热图分析。使用MetaboAnalyst 5.0(www.metaboanalyst.ca)进行了最小二乘判别分析(Patrial least squares discriminant analysis,PLS-DA)和火山图分析。

2 结果与分析

2.1 茶样的感官品质分析

藤条茶园和现代茶园茶样的感官审评结果如表1所示,样品总得分在83.6~89.7,整体感官品质较为优异。值得注意的是,藤条晒青茶和藤条白茶的感官审评总分高于现代茶园的对应茶样,而红茶的感官审评总分相反。其中RS在香气上优于MS,具有高爽的香气,MS的香气略带闷味。在滋味方面,RS呈现出尚浓醇、甘爽的滋味,MS滋味尚甘醇,但微涩。RW的香气则更浓郁,微带果香,有大叶品种香,而MW具有高甜的香气。在滋味方面,RW呈现出甘爽滋味,而MW则略带涩感。MB在香气上明显优于RB,具有高甜的香气,RB虽然也有甜香,但相对略显粗糙。在滋味方面,MB呈现出尚浓醇、甘爽的滋味,RB滋味尚浓醇、较甘,但微酸涩。虽然两者的滋味评分相近,但MB在滋味方面带有浓郁而甘爽的口感。总体来说,藤条茶园的晒青茶和白茶具有更浓郁的香气和甘爽无明显涩感的滋味,具而现代茶园红茶具有更高甜的香气和甘爽的滋味。

2.2 茶叶中常规理化成分含量分析

不同茶园的留采管理方式不同,其茶叶内含物成分存在一定差异。藤条茶园和现代茶园的茶鲜叶采用不同加工工艺制备的茶样中常规理化成分含量如表2所示。茶叶中的水浸出物含量是茶叶中可溶性物质的指标,对茶汤的口感和浓度有直接影响,反映了茶叶中可溶性成分的丰富程度[12]。6种茶样的水浸出物含量在38.37%~48.13%,晒青茶的水浸出物含量最高,其次为白茶,红茶最低。茶多酚是茶叶中的重要品质成分,现代茶园的3个茶类茶多酚含量均显著高于藤条茶园茶样(P<0.05),且两者均呈现晒青茶>白茶>红茶规律。这主要是由于绿茶的杀青工艺钝化了茶鲜叶中的多酚氧化酶和过氧化物酶,防止茶多酚被进一步氧化;而红茶的发酵工艺则促进了茶多酚氧化

形成聚合物如茶黄素类和茶红素类等,从而导致其含量显著下降[13]。酚氨比是指茶叶中茶多酚与氨基酸总量的比值,是成品茶茶汤滋味醇度的重要指标。其中,RS的酚氨比为6.24,显著低于MS的7.50(P<0.05),RW的酚氨比为4.41,显著低于MW的5.47,而两种红茶RB和MB的酚氨比无显著差异。这可能是RS和RW茶汤呈现出更加甘爽且无明显涩感的原因。3种茶类的藤条茶园茶样和现代茶园茶样之间的游离氨基酸总量、总黄酮和水溶性碳水化合物含量差异不显著(P>0.05)。此外,RS和RW中的咖啡碱含量均显著低于相应的MS和MW,这与以往的研究结果一致[3]。

不同于常规茶树鲜叶品种,本研究采用勐库大叶种制备的晒青茶中,两种非酯型儿茶素(包括EC和EGC)的含量高于酯型儿茶素(包括EGCG和ECG)。值得注意的是,EC和EGC在RS中的含量分别为26.08 mg·g-1和23.58 mg·g-1,均显著高于MS样品(P<0.05)。相反,ECG和EGCG在MS中的含量分别为17.47 mg·g-1和19.23 mg·g-1,均显著高于RS样品(P<0.05)。众所周知,非酯型儿茶素是茶汤呈现醇爽的呈味成分,而酯型儿茶素往往呈现出苦涩味,两种类型儿茶素含量的比例是影响茶汤滋味的重要因素[14]。白茶样中的儿茶素总量相对晒青茶较低,其中,RW中的非酯型儿茶素总量和酯型儿茶素总量分别为38.41 mg·g-1和28.70 mg·g-1,均显著低于MW(P<0.05),在两种红茶样品中也观察到相似的结果。总体而言,3种不同工艺的现代茶园的茶样中的兒茶素总量均显著高于藤条茶。尤其是RW中的儿茶素总量为67.11 mg·g-1,显著低于MW(84.19 mg·g-1)(P<0.05)。这可能是由于不同的留采方式导致的茶树鲜叶中品质化学组分的差异,这些差异是形成藤条茶独特品质风味的化学基础。光合作用是儿茶素和糖类合成的主要能量来源[15]。糖类在植物体内发挥重要的代谢和能量储存功能,因此藤条茶的光合作用强度的增加可能导致更多的光能用于糖类合成,从而可能减少了可用于儿茶素合成的能量。

藤条茶园和现代茶园的茶鲜叶采用不同加工工艺制备的茶样中氨基酸组成及含量如图2所示。茶氨酸是茶树鲜叶中含量最为丰富的氨基酸,是茶汤呈现鲜爽味的重要品质成分[15]。RS中的茶氨酸含量为16.79 mg·g-1,显著高于MS的14.69 mg·g-1(P<0.05),这可能是RS表现出更为甘爽滋味的重要原因。而白茶和红茶样中的茶氨酸含量之间差异不显著(P>0.05)。其他氨基酸如天冬酰胺、丙氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸等氨基酸组分在白茶中的含量均显著高于晒青茶和红茶样品(P>0.05),这主要是由于白茶萎凋过程中蛋白质水解形成大量游离氨基酸。值得注意的是,RW和MW中GABA含量分别为0.35 mg·g-1和0.32 mg·g-1,显著高于晒青茶和红茶样(P<0.05)。这与以往的研究结果一致,白茶加工过程中长时间的萎凋工序有利于茶样中游离氨基酸的积累,尤其是谷氨酸在谷氨酸脱羧酶催化下脱羧而转化成GABA。观察到白茶样中的谷氨酸含量显著低于晒青茶和红茶样(P<0.05),进一步验证了该转化路径的存在。

2.3 茶样中初级代谢产物分析

通过针对性代谢组学和自建数据库的比较,在所有茶样中共鉴定了的205种非挥发性初级代谢物,包括氨基酸、生物碱、脂肪酸、有机酸和糖类等。为了更好地了解茶叶样品中初级代谢产物在不同加工工艺过程中的变化差异,根据205种非挥发性化合物的峰面积进行了偏最小二乘判别分析(Partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)。如图3A所示,第一主成分和第二主成分的贡献率分别为58.8%和12.7%,藤条茶园样品均分布在纵轴的正半轴,而现代茶园样品均分布在纵轴的负半轴,表明不同茶园留采管理模式对制成的茶样中的初级代谢产物有重要影响。前两个主成分的自变量拟合指数(R2)为0.963,模型预测指数(Q2)为0.904,采用留一交叉验证方法进行交叉验证没有出现过拟合,意味着该模型具有良好的预测能力。模型中变量投影重要度(Variable important for the projection,VIP)可以量化变量对分组贡献率,一般VIP≥1的成分可以作为不同组别的关键差异化合物。基于此模型,在所有样品中筛选出55个VIP≥1的初级代谢产物,选取VIP≥1.4前22种初级代谢产物绘制VIP图(图3B)。其中,8种糖类包括D-乳糖、蜜二糖、D-(+)-麦芽糖、D-(+)-纤维二糖、蔗糖、D-(+)-海藻糖、帕拉丁糖、D-(-)-塔格糖;3种有机酸(即富马酸、苹果酸、草酸);2种生物碱(即L-肉碱和1,7-二甲基黄嘌呤);2种氨基酸及其衍生物(即N-甲酰基甘氨酸和DL-2-氨基己二酸)等被筛选为主要的差异代谢物。值得注意的是,VIP数值较大的前7种成分均为糖类,且均表现出在同一茶类的藤条茶园茶样中的含量高于对应的现代茶园茶样。糖类是植物光合作用的主要产物,在植物体内不仅是能量的来源,还扮演着调节和维持植物生命活动的重要角色[16]。本研究中藤条茶园茶样比现代茶园茶样积累更加丰富的糖类,可能是由于藤条茶园的留养采摘方式使得其净光合速率更高,因而积累更高含量的糖类物质[3]。这也可能是在感官审评中,藤条茶园茶样比现代茶园茶样表现出更加甘甜的滋味品质的重要原因。

为了更好地了解不同鲜叶原料制备的茶样中初级代谢特征的差异,根据化合物峰面积的变化倍率(Fold change,FC)Log2(FC)≥2且P值≤0.05来确定藤条茶和现代茶园茶样品中的差异代谢物,并采用火山图呈现(图4)。火山图反映了差异代谢物上调和下调的信息,横坐标绝对值越大,说明代谢物含量在两个分组之间的差异倍数越大;纵坐标值越大,说明代谢物含量在分组间的差异越显著,结果越可靠。在RS和MS中存14个化合物上调,包括草酸、顺乌头酸、N-甲基-D-天冬氨酸、3-甲氧基-L-酪氨酸、左旋肉碱等,6个下调化合物如琥珀酸、富马酸、甲基丙二酸、可可碱等。在RW和MW中存在13个上调化合物如尿素5'-二磷酸半乳糖、核糖醇、木糖醇、3-磷酸甘油酸、柠檬酸、L-抗坏血酸、3-磷酸-D-甘油酯等,另有11个化合物呈现下调趋势,包括富马酸、苹果酸、L-半胱氨酸亚磺酸、1,7-二甲基黄嘌呤等。在RB和MB中存在左旋肉碱、3-甲氧基-L-酪氨酸、草酸、顺乌头酸、3-磷酸甘油酸、2-磷酸-D-甘油酸酯等19个化合物上调,N-甲酰基甘氨酸和富马酸2个化合物下调。有机酸在植物的新陈代谢中起着重要作用,它们不仅是光合作用和呼吸的早期产物,也是合成其他化合物的前体[17]。以往的研究表明茶汤中的有机酸如柠檬酸、草酸、苹果酸等呈现酸味[18]。在本研究中,RS中草酸、柠檬酸和顺乌头酸(参与三羧酸循环)的含量较高;而琥珀酸、富马酸则在MS中更丰富。脂质是植物组织的主要成分,是细胞膜的基本成分,在能量储存和信号传导中起着至关重要的作用;脂肪酸是最丰富的一类植物脂质,以不饱和或饱和形式存在[17]。3-磷酸甘油酸是能量代谢中的重要中间产物,在RW和RB中均积累更高含量,表明藤条茶园茶树的能量代谢可能更为活跃。这可能是由于藤条茶的留采方式提供更多的光照和气流,促进茶树叶片的光合作用强度和效率,从而增加光合作用产物3-磷酸甘油酸的积累。

2.4 茶样的挥发性成分分析

香气是茶叶品质关键特征之一,影响消费者的偏好[19]。香气化合物的类型及其含量因茶叶品种、环境因素、加工技术和储存条件而异[20]。本研究采用SBSE/GC-MS技术分析了不同茶样中的挥发性化合物,确定了127种挥发性物质,包括31种酯类、25种醛类、21种醇类、14种芳香族化合物、14种酮类、10种烯烃类、6种杂环类、3种内酯类、2种酸类和1种酰胺类(图5A)。根据特征离子的峰面积计算出的挥发性物质相对含量在不同样品中的浓度和比例各不相同(图5B)。从不同茶类之间比较,白茶的挥发物总量最高,其次为红茶,而晒青茶的含量最低。这可能与白茶的长时间萎凋工艺有关,在萎凋过程中,茶鲜叶中的糖苷酶(如樱草糖苷酶和芳樟醇糖苷)和蛋白质降解,进一步转化成挥发性成分[20]。以往的文献报道采用同一批茶树鲜叶按照传统工艺制成六大茶类,其中白茶的挥发性总量高于红茶,而绿茶最低,这与本研究结果一致[21]。此外,RW的挥发物總量最高(48 320.70 μg·kg-1),其次为MW(40 797.72 μg·kg-1),两者之间差异显著(P<0.05)。RB和MB的挥发物总量分别为27 118.19 μg·kg-1和28 996.95 μg·kg-1,两者无显著差异(P>0.05),RS和MS中的挥发物总量含量较低,分别为10 446.27 μg·kg-1和13 766.33 μg·kg-1,两者差异显著(P<0.05)。醇类和酯类是不同茶样中主要的挥发性成分,这些化合物主要表现出花香和果香,其次为醛类和杂环类化合物。

茶样中主要挥发性成分及含量如表3所示。水杨酸甲酯具有甜香、类似冬青油的香气,被认为是红茶的关键呈香成分[22],在RW中含量最高(14 843.55 μg·kg-1),显著高于MW(12 286.37 μg·kg-1)。芳樟醇主要是由芳樟醇合酶从香叶基焦磷酸盐前体中释放,具有花香和甜香,是茶叶中最丰富的挥发性成分之一,其在3种藤条茶中的含量均显著低于相应的现代茶园茶样。值得注意的是,芳樟醇的含量在白茶中最高,其次为红茶,而在晒青茶中含量最低,这可能是白茶和红茶在感官审评中呈现出更明显甜香的原因。此外,(E)-芳樟醇氧化物(呋喃型)、(Z)-芳樟醇氧化物(呋喃型)和(E)-芳樟醇氧化物(吡喃型)3种芳樟醇氧化物并非来自芳樟醇的氧化,而是来自新鲜茶叶中芳樟醇氧化物的糖苷形式[19],前两种芳樟醇氧化物在RW中的含量均显著高于MW。此外,香叶醇带有蔷薇香(水中气味阈值为7.5 μg·kg-1),主要在萎凋阶段由香叶醇合酶从香叶基焦磷酸前体中释放[23],在RW中的含量为2 721.42 μg·kg-1,显著高于MW(1 205.89 μg·kg-1)。苯乙醇具有甜香,主要是从其相应的糖苷释放的挥发性化合物,也可以由氨基酸衍生转化而来[24],在RW中的含量为646.01 μg·kg-1,显著高于MW(496.14 μg·kg-1)(P<0.05)。

为了全面了解6种不同茶样之间挥发性化合物含量的差异,对127种挥发性化合物的峰面积进行PLS-DA分析。如图6A所示,第一主成分和第二主成分的贡献率分别为22.7%和23.6%,3种藤条茶园样品均分布在纵轴的正半轴,而3种现代茶园样品均分布在纵轴的负半轴,表明不同的鲜叶原料制备的茶样中挥发性成分存在一定差异。前两个主成分的自变量拟合指数(R2)为0.886,模型预测指数(Q2)为0.810,采用留一法进行交叉验证没有过度拟合,表明模型可靠且具有良好的预测能力。基于PLS-DA模型,在所有样品中筛选出28个VIP≥1挥发性成分,根据VIP大小排序如图6B所示,3-壬烯-2-酮、苯甲酸乙酯、丁酸乙酯、己酸己酯、6,7-二甲氧基-2,2-二甲基-2H-苯并吡喃、甲苯等为主要的差异代谢物。

为了更好地了解不同鲜叶原料制备茶样中挥发性成分的差异,根据Log2(FC)≥2且P≤0.05,绘制藤条茶和现代茶园茶样品中挥发性成分的火山图(图7)。在RS和MS中存在(E,E)-2,4-癸二烯醛、1-辛醇、6,7-二甲氧基-2,2-二甲基-2H-苯并吡喃、(2-硝基乙基)苯、1-庚烯-3-酮、邻甲苯异氰酸酯、(E,E)-2,4-壬二烯醛、辛醛、(E)-2-辛烯醛等11个上调化合物,另有5个化合物呈现下调趋势,包括(Z)-3-己烯乙酸酯、(Z)-丁酸-3-己烯酯、1-辛烯-3-醇、棕榈酸、(Z)-3-己烯-1-醇。(E,E)-2,4-癸二烯醛可以由脂氧合酶介导的脂质氧化而来,具有类似脂肪香气[19],其在RS(243.18 μg·kg-1)中的含量显著高于MS(47.17 μg·kg-1)。研究表明,相较于自然萎凋红茶,晒青萎凋红茶中(E,E)-2,4-癸二烯醛的含量显著增加[25]。RS中检出较高含量的1-辛醇(188.44 μg·kg-1),而MS中未检出。此外,(Z)-3-己烯-1-醇,也被称为叶醇,高浓度时呈现青草气,低浓度时呈现清香,可以通过α-亚麻酸降解或在萎凋阶段水解其糖苷前体获得[23],在MS中含量较高(138.90 μg·kg-1)。此外,1-辛烯-3-醇在MS中的含量为1 376.68 μg·kg-1,显著高于RS,是由亚油酸降解产生,具有新鲜、类似蘑菇的风味[26]。在RW和MW中存在5个上调化合物,分别为1,3-二甲基苯、丁酸己酯、(E)-芳樟醇氧化物(呋喃型)、1-庚烯-3-酮、(E)-2-癸烯醛;另有4个化合物呈现下调趋势,分别为(2-硝基乙基)苯、棕榈酸、邻苯二甲酸二异丁酯、α-松油醇等。(E)-芳樟醇氧化物(呋喃型)具有甜香、花香风味[26],在RW中含量(3 465.72 μg·kg-1)显著高于MW的880.03 μg·kg-1。此外,α-松油醇具有丁香气味,在白茶的萎凋过程中其含量逐渐增加[27],在MW中含量较高(107.28 μg·kg-1)。在RB和MB中存在5个化合物上调,包括3-壬烯-2-酮、(2-硝基乙基)苯、(E,E)-2,4-己二烯醛、水杨酸乙酯、1-壬醇,3个下调化合物包括(E,Z)-2,6-壬二烯醛、2-丁烯-1,4-二醇、二十二烷醛。己酸己酯具有濃郁果香,在RB中检出含量较低(11.14 μg·kg-1),而在MB中未检出。(E,Z)-2,6-壬二烯醛具有清香、黄瓜的风味,被认为是汉中红茶的关键呈香成分[28],其在MB中的含量较高(52.81 μg·kg-1)。综上,藤条茶园和现代茶园的茶样中挥发性成分存在差异,表明不同的留采管理对茶样中的挥发性成分有重要影响。

3 结论

本研究发现,藤条晒青茶和白茶在感官审评中一般明显优于现代茶园茶样,藤条晒青茶往往具有更高爽的香气和浓醇的滋味,藤条白茶则具有更浓郁香气和甘和滋味。相对而言,现代茶园红茶一般具有更高甜的香气和甘爽的滋味。化学分析进一步表明,藤条晒青茶和藤条白茶中的儿茶素总量和酚氨比均显著低于现代茶园茶样。初级代谢产物分析表明,藤条晒青茶和白茶积累更丰富的糖类,包括D-乳糖、D-(+)-麦芽糖、帕拉丁糖、蜜二糖、蔗糖等,这可能是其具有更加甘和滋味的主要原因之一。此外,藤条白茶的挥发性成分总量一般显著高于现代茶园白茶,尤其在香叶醇、(E)-芳樟醇氧化物(呋喃型)和(Z)-芳樟醇氧化物(呋喃型)方面积累更高含量。综合分析表明,茶园的不同留采管理方式对茶叶中品质化学成分具有重要影响;藤条茶园茶树鲜叶一般更适宜制成晒青茶和白茶。研究结果有助于揭示茶园的留采管理方式对茶叶中品质化学成分的影响,可为开发具高品质藤条茶产品提供依据。后续有必要深入开展藤条茶园与现代茶园茶树鲜叶中代谢产物积累的分子机制。

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