不同等級金牡丹烏龍茶品質和礦質元素差異分析

張 奇，張 熒,2, ，晏 紫，葉江華，龐曉敏，李奇松，雷衛星，賈小麗

（1.武夷學院茶與食品學院，福建南平 354300；2.福建農林大學園藝學院，福建福州 350002；3.武夷學院信息技術與實驗室管理中心，福建南平 354300；4.武夷學院生態與資源工程學院，福建南平 354300）

金牡丹是由福建省農業科學院茶葉研究所使用雜交育種法制成，其母本為鐵觀音，父本為黃棪[1]。金牡丹茶葉品質優異，在雜交種中的優勢明顯，成活率高，表現在綜合性狀優良，其中以香氣為主，制優率也相對較高。目前對金牡丹茶的相關研究已有許多相關報道。但較多的是研究金牡丹茶樹良種引進和栽培技術、制作工藝等方面。周陳清等[2]調查研究了茶樹良種金牡丹引種至浙江省龍泉市后的一些主要問題，如引種的適制性、適應性、生產效益、經濟效益等。陳慧聰等[3]在永春縣開展了關于烏龍茶品種的區域性試驗，結果表明一些品種種植產量高、品質好，其中包含了金牡丹、紫牡丹、黃玫瑰等一些特殊花香品種，這些品種的區域試驗表現出綜合性狀優異，適合在永春這種氣候條件的地方推廣種植。黃彪等[4]通過對不同季節對金牡丹烏龍茶主要營養素和活性成分組成和含量的影響進行比較，研究表明春季茶葉中茶多酚、咖啡堿、游離氨基酸和兒茶素含量顯著高于秋茶。張凌云等[5]研究了金牡丹烏龍茶品質與其干燥方法的關系，結果表明使用微波干燥所制得的金牡丹茶總體綜合質量較好，省時省力，可廣泛使用。鄭國華[6]對金牡丹烏龍茶加工技術研究表明，曬青減重6%、180轉的搖青、溫度20 ℃和75%濕度是金牡丹烏龍茶加工的最優制作條件。但目前對于金牡丹不同等級品質差異的內在物質基礎研究相對較少。

茶葉的品質主要受茶多酚、氨基酸、黃酮、可溶性糖、咖啡堿和水浸出物等內含物含量影響[7]。茶多酚是決定茶湯滋味和色澤的主要成分之一[8]。人體生理代謝所需要的氨基酸有很多是可以從茶葉中獲取的[9]。相關研究表明，游離氨基酸的含量與茶葉品質等級密切相關[10]。咖啡堿是一種苦味物質，是茶葉中重要的滋味物質之一。兒茶素是茶的主要化學成分，也是茶沖泡中苦味和澀味的主要成分[11-13]。Narukawa等[14]對茶中兒茶素的苦味強度研究表明，兒茶素的苦味強度依次為EGCG（表沒食子兒茶素沒食子酸酯）、EGC（表沒食子兒茶素）、EC（表兒茶素）和ECG（表兒茶素沒食子酸酯）。茶葉中還含有大量人體所需的礦質元素，但目前對于礦質元素與茶葉品質的影響的相關研究較少[15-17]。茶葉品質的評價主要通過感官審評的方法進行評定，只有感官評價的數據，較為缺乏品質差異相關的內在物質基礎數據研究數據支撐。鑒于此，本研究以武夷山市茶業局舉辦的2020年斗茶賽的28個不同等級金牡丹烏龍茶茶葉為材料，運用現代儀器分析技術分析其內在物質基礎，結合感官評審結果探究不同等級烏龍茶品質差異的科學內涵，以期為茶產業發展助力。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

金牡丹烏龍茶 源自武夷山茶業局2020年斗茶賽，根據比賽的結果，把特等獎金牡丹（10個）、一等獎金牡丹（7個）、優質獎金牡丹（11個）的各個茶樣，采用四分法取出其中的1/4研磨成茶粉作為品質指標和礦質元素測定實驗材料，茶粉分別過0.5 mm篩子后，密封儲存于4 ℃低溫冰箱中；甲醇（色譜純）、乙腈（色譜純） 德國默克有限公司；濃硝酸（分析純）、過氧化氫（分析純）、福林酚、蒽酮、三氯化鋁（分析純）、茚三酮、甲醇（分析純） 國藥集團化學試劑有限公司；茶氨酸（99%）、GC（沒食子兒茶素，HPLC純）、EGC（表沒食子兒茶素，HPLC純）、C（兒茶素，HPLC純）、EC（表兒茶素，HPLC純）、EGCG（表沒食子兒茶素沒食子酸酯，HPLC純）、ECG（表兒茶素沒食子酸酯，HPLC純）、GCG（沒食子兒茶素沒食子酸酯，HPLC純）、CG（兒茶素沒食子酸酯，HPLC純） 上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

HH-4數顯恒溫水浴鍋 常州市鴻科儀器廠；Neofuge23R臺式高速冷凍離心機 上海力申科學儀器有限公司；UV1902紫外可見分光光度計 上海

皆準儀器設備有限公司；微型粉碎機 天津市泰斯特儀器有限責任公司；BPG-9240A電熱恒溫干燥箱浙江賽德儀器設備有限公司；artorius BS224S電子分析天平 深圳市朗普電子科技有限公司；Waters e2695高效液相色譜儀 美國Waters有限公司；z2000型原子吸收分光光度計 日本日立有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 感官審評 根據GB/T 23776-2018[18]中烏龍茶審評方法三次沖泡，評分采用百分加權評分法，評分在90分以上計為特等獎，評分在90～85分計為一等獎，評分在85～75計為優質獎。

1.2.2 茶葉生化成分測定 水浸出物測定參考國家標準GB/T 8305-2013[19]，取0.5 g茶粉加入100 mL錐形瓶中，用量筒量大約40 mL的沸的蒸餾水并搖勻，在沸水浴中加熱45 min（中途需要搖勻）。取出后趁熱進行抽濾，而后再將殘渣用蒸餾水沖洗3次。茶渣以及稱量過后的濾紙放入已知重量的空離心管內，后置于85 ℃恒溫干燥箱，烘5 d后，取出稱量，實驗重復三次。

茶多酚測定參考國家標準GB/T 8313-2002[20]，采用福林酚比色法測定，將0.2 g茶粉置于100 mL三角瓶中，加入70 ℃的70%甲醇溶液5 mL，70 ℃浸提10 min。重復浸提2次后，濾液合并定容到10 mL。吸取茶湯1 mL，加福林酚試劑5 mL搖勻，加碳酸鈉溶液4 mL。以試劑空白溶液為對照，波長765 nm，測定吸光度值，實驗重復三次。

游離氨基酸測定參考國家標準GB/T 8314-2013[21]，采用茚三酮比色法測定，取0.3 g茶粉，加入45 mL沸蒸餾水，后沸水浴10 min。濾液定容到50 mL。吸取茶湯2 mL，加磷酸緩沖液0.5 mL、茚三酮水溶液0.5 mL，沸水浴中加熱，15 min后拿出冷卻定容至25 mL，搖勻。以試劑空白溶液為對照，波長570 nm，測定吸光度值，實驗重復三次。

黃酮測定參考SN/T 4592-2016[22]，用移液槍吸取游離氨基酸制得的母液茶湯2 mL，加1%三氯化鋁水溶液8 mL，搖勻。以試劑空白溶液為對照，波長420 nm，測定吸光度值，實驗重復三次。

咖啡堿測定參考國家標準GB/T 8312-2013[23]，用移液槍吸取游離氨基酸制得的母液茶湯2.5 mL，加0.01 moL/L鹽酸1 mL、堿性乙酸鉛溶液0.25 mL，加蒸餾水定容至25 mL，搖勻過濾；吸取濾液5 mL，加4.5 moL/L硫酸溶液0.02 mL，加蒸餾水定容至10 mL，搖勻過濾。以試劑空白溶液為對照，波長274 nm，測定吸光度值，實驗重復三次。

可溶性糖測定參考GB/T 37493-2019[24]，用移液槍吸取游離氨基酸制得的茶湯稀釋5倍，取2 mL加入到50 mL裝有16 mL蒽酮試劑的容量瓶，搖勻，沸水浴加熱，7 min后拿出冷卻。以試劑空白溶液為對照，波長620 nm，測定吸光度值，實驗重復三次。

茶氨酸測參考GB/T 23193-2017[25]，用移液槍吸取游離氨基酸制得的母液茶湯1 mL，用0.45 μm水系濾膜過濾后備用。測定的色譜條件為：C18色譜柱（粒徑5 μm，250 mm×4.6 mm）；流動相A為水，流動相B為100%乙腈。流速為1.0 mL/min；柱溫35±0.5 ℃；進樣量10 μL；檢測波長210 nm。梯度洗脫程序為：0～10 min，A:B=100:0；10～20 min，A:B=20:80；20～40 min，A:B=100:0。實驗重復三次。

8種兒茶素的測定采用稍加修改的GB/T 23193-2017高效液相色譜法[20]進行測定，取1 g茶樣于200 mL燒杯中，加入沸蒸餾水100 mL，沸水浴30 min，過濾，轉移至100 mL容量瓶中，定容，搖勻后用0.45 μm水相濾膜過濾，上機進行測定。測色譜條件為：色譜柱：C18（粒徑5 μm，250 mm×4.6 mm）；流動相A為0.02 mol/L的磷酸二氫鉀溶液，流動相B為100%乙腈。流速為1.0 mL/min；柱溫30±0.5 ℃；進樣量5 μL；檢測波長210 nm。梯度洗脫程序為：

0～18 min，A:B=87:13；18～40 min，A:B=70:30；40～50 min，A:B=70:30。實驗重復三次。

1.2.3 茶葉礦質元素測定 茶葉礦質元素含量參考時鵬濤等[26]進行測定：用天平稱取茶粉0.20 g，采用HNO3-H2O2微波消解法消解茶葉樣品，采用原子吸收分光光度計對茶葉中的K、Na、Ca、Mg、Cu、Fe、

Zn、Mn。

1.3 數據處理

采用Excel 2010進行整理和圖表繪制；使用IBM SPSS20.0軟件進行差異性分析、線性回歸分析和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 不同等級金牡丹烏龍茶感官審評結果

如表1，根據武夷山茶葉局春茶賽對不同等級金牡丹烏龍茶進行的感官審評結果可知，特等獎的金牡丹烏龍茶審評平均總得分在94.30分，一等獎金牡丹烏龍茶的評分平均總得分88.14分，優秀獎金牡丹烏龍茶審評平均總得分在80.09分。從評審結果來看，外形、香氣、滋味、葉底和湯色的得分越高的茶，等級越高。

表1 不同等級金牡丹烏龍茶感官審評結果Table 1 Sensory evaluation results of Jinmudan Oolong tea with different grades

2.2 不同等級金牡丹烏龍茶品質指標分析

圖1結果表明，不同等級金牡丹烏龍茶的水浸出物含量大小關系為：特等獎＞一等獎＞優質獎，且三個等級間差異均達到顯著水平（P＜0.05）。特等獎金牡丹水浸出物含量比一等獎和優質獎分別高1.02和1.04倍。茶多酚含量大小關系為：一等獎＞優質獎＞特等獎，但三個等級的茶多酚含量均不存在顯著差異。游離氨基酸含量大小關系為：一等獎＞優質獎＞特等獎，特等獎的游離氨基酸含量與一等獎和優質獎存在顯著差異（P＜0.05）。一等獎游離氨基酸含量是特等獎的1.23倍。咖啡堿含量大小關系為：優質獎＞一等獎＞特等獎，優質獎的咖啡堿含量要顯著高于一等獎和特等獎（P＜0.05），分別高1.08和1.06倍。可溶性糖含量大小關系為：優質獎＞一等獎＞特等獎，優質獎的可溶性糖含量顯著高于特等獎（P＜0.05），是特等獎的1.24倍，但與一等獎之間不存在顯著差異（P＞0.05）。總黃酮含量大小關系為：優質獎＞特等獎＞一等獎，優質獎的類黃酮含量顯著高于特等獎和一等獎（P＜0.05），分別高1.09和1.11倍。酚氨比大小關系為：一等獎＞優質獎＞特等獎，特等獎與一等獎和優質獎存在顯著差異（P＜0.05）。茶氨酸大小關系為：一等獎＞特等獎＞優質獎，優質獎與特等獎和一等獎存在顯著差異（P＜0.05），分別高1.22和1.50倍。

圖1 不同等級金牡丹烏龍茶品質指標Fig.1 Quality index of Jinmudan Oolong tea with different grades

2.3 不同等級金牡丹烏龍茶兒茶素含量分析

不同等級金牡丹烏龍茶兒茶素含量見表2，結果表明三個等級金牡丹烏龍茶總兒茶素關系為特等獎＞優質獎＞一等獎。特等獎各兒茶素組分含量分別與優質獎之間不存在顯著差異（P＞0.05）。一等獎的GC、EGC、C、EC、EGCG、ECG和總兒茶素顯著低于特等獎（P＜0.05），分別低1.20、1.21、1.17、1.27、1.41、1.46和1.29倍。優質獎的GC、C和EC顯著高于一等獎（P＜0.05），分別高1.20、1.15和1.27倍。

表2 不同等級金牡丹兒茶素含量Table 2 Contents of catechins in Jinmudan Oolong tea with different grades

不同組分兒茶素在總兒茶素中的占比結果表明（表3），EGCG含量在不同等級兒茶素中均占比最高。三個等級的EGCG含量占比大小關系為特等獎＞優質獎＞一等獎。三個等級金牡丹烏龍茶中其他兒茶素的占比之間的差異不大。澀味指數和酯型兒茶素/非酯型兒茶素比值在三個等級金牡丹烏龍茶的大小關系為特等獎＞優質獎＞一等獎。說明兒茶素不能用于評價金牡丹烏龍茶的等級差異。

表3 不同等級金牡丹茶葉兒茶素組分Table 3 Proportion of different types of catechins in Jinmudan Oolong tea with different grades

2.4 線性回歸分析

感官審評得分和品質指標之間的線性回歸分析結果表明（表4），感官審評得分與品質指標之間的線性回歸方程的粘合度不高，最高的是水浸出物，R2為0.445；最低的是咖啡堿，R2為0.010。相關性結果表明，感官審評等分與游離氨基酸、總黃酮和可溶性糖呈顯著或極顯著負相關（P＜0.05或P＜0.01）；與水浸出物呈極顯著正相關（P＜0.01）。雖然審評得分和游離氨基酸含量、總黃酮含量、可溶性糖含量和水浸出物存在顯著相關，但不能用線性方程擬合審評得分和品質指標之間的關系。

表4 不同等級金牡丹烏龍茶感官審評得分與品質指標的線性回歸方程Table 4 Linear regression equation between sensory evaluation scores and quality index of Jinmudan Oolong tea with different grades

2.5 不同等級金牡丹烏龍茶礦質元素含量分析

不同等級金牡丹烏龍茶礦質元素含量結果表明（表5）：三個等級的礦質元素含量存在差異，但差異均未達到顯著水平（P＞0.05），除Fe和Mn外。不同等級金牡丹Fe含量關系為特等獎＞優質獎＞一等獎，且三者之間存在顯著差異（P＜0.05）。Mn含量的關系為一等獎＞優質獎＞特等獎，且特等獎的錳含量顯著低于一等獎和優質獎（P＜0.05）。

表5 不同等級金牡丹烏龍茶茶礦質元素含量（mg/g）Table 5 Mineral element content of Jinmudan Oolong tea with different grades (mg/g)

2.6 限制性主坐標分析

如圖2，限制性主坐標分析結果表明，利用限制性主坐標分析金牡丹烏龍茶品質指標可以很好的區分不同等級之間的差異，主坐標1（PCoA1）是造成GT和GF等級間差異性的最大主坐標成分，可以解釋91.86%的差異；而GT和GQ的等級差異以主坐標2（PCoA2）為主，其解釋6.85%的差異。本研究所測定的品質指標對金牡丹烏龍茶等級間總差異的P值達0.01，達到極顯著水平。礦質元素指標對等級間的總差異P值為0.60，未達到顯著水平。三個等級差異由主坐標1（PCoA1）和主坐標2（PCoA2）造成區分，分別解釋87.86%和9.16%的差異。

圖2 金牡丹烏龍茶品質指標和礦質元素限制性主坐標分析Fig.2 Restricted principal coordinate analysis of quality indexes and mineral elements in Jinmudan Oolong tea

2.7 相關性分析

相關性結果表明（圖3），金牡丹烏龍茶中總黃酮與咖啡堿呈顯著正相關（P＜0.05），茶多酚和茶氨酸呈顯著正相關（P＜0.05），GC與EC呈極顯著正相關（P＜0.05），EGCG與C呈顯著正相關（P＜0.05），GCG與EGCG呈極顯著正相關（P＜0.01），水浸出物與Ca呈顯著負相關（P＜0.05），ECG與K呈顯著正相關（P＜0.05），EGC、EGCG、GCG和Mg呈顯著正相關（P＜0.05），CG與Cu呈顯著正相關（P＜0.05），酚氨比與Fe呈極顯著負相關（P＜0.01），與Mn呈極顯著正相關（P＜0.01）。說明礦質元素可以與品質指標協同作用，最終影響茶葉品質。

圖3 不同等級金牡丹烏龍茶品質指標和礦質元素相關性分析Fig.3 Correlation analysis of quality indexes and mineral elements in different grades of Jinmudan Oolong tea

3 討論與結論

茶葉品質指標中，等級越高的金牡丹烏龍茶水浸出物含量越高，且不同等級金牡丹烏龍茶的水浸出物存在顯著差異（P＜0.05），感官審評得分與水浸出物含量呈極顯著線性正相關（P＜0.01）。水浸出物含量能比較直觀地影響茶葉的品質，也能影響茶湯的滋味、口感以及厚薄。研究表明，等級越高的金牡丹烏龍茶水浸出物含量越好，滋味感越強。這與葉江華等[15]研究的等級越高的武夷水仙其水浸出物含量越高的結果一致。相關性結果表明，水浸出物與Ca呈顯著負相關。Ca會影響茶湯的審評等分，導致茶湯滋味變差[15]，這與本研究結果一致。說明水浸出物可以用于評價不同等級金牡丹烏龍茶品質差異。

咖啡堿在茶湯中呈苦味[27]。本實驗表明等級越低的金牡丹烏龍茶其咖啡堿含量也越高，等級低的金牡丹烏龍茶咖啡堿含量要顯著的高于高等級的金牡丹烏龍茶。相關研究表明，茶葉等級越低咖啡堿含量越高，茶湯中的咖啡堿越高其審評得分也越低[28-29]。咖啡堿含量高導致金牡丹烏龍茶茶湯苦味增加，其品質下降。說明咖啡堿可以用于評價不同等級金牡丹烏龍茶品質差異。

茶葉茶湯中的甜物質主要是可溶性糖，它主要是通過中和茶湯中的滋味，從而使茶湯更加甜醇，減少苦澀味。在不同等級金牡丹烏龍茶中，等級越低的茶葉可溶性糖含量越高，且與審評得分呈極顯著負相關（P＜0.01）。說明可溶性糖可以用于評價不同等級金牡丹烏龍茶品質差異。

黃酮類物質是茶葉中重要的滋味物質，在茶湯中呈苦澀味[30]。本研究結果表明，等級越高的金牡丹烏龍茶總黃酮含量越低，且與審評得分呈顯著線性負相關（P＜0.05），與咖啡堿呈顯著正相關（P＜0.05）。說明低等級的金牡丹烏龍茶黃酮、咖啡堿含量越高，茶湯的苦澀味增加，使得茶葉品質差。說明總黃酮可以用于評價不同等級金牡丹烏龍茶品質差異。

游離氨基酸與茶湯的鮮爽度密切相關[10,31]。本次實驗的不同等級金牡丹烏龍茶游離氨基酸含量與感官審評得分呈顯著負相關，但線性回歸的粘合度不高。這與前人報道的結果不一致[31-32]，可能是由于品種差異導致。茶氨酸是茶葉游離氨基酸含量最高的氨基酸，在茶湯中呈鮮味[33]。本實驗的金牡丹烏龍茶茶氨酸含量高等級的要顯著高于低等級（P＜0.05）。這與前人的研究結果一致[34]。

酚氨比與茶湯的鮮爽度密切相關。試驗分析結果表明，高等級金牡丹烏龍茶的酚氨比要低于低等級。說明高等級的金牡丹烏龍茶鮮爽度要優于低等級。酚氨比可以作為評價金牡丹烏龍茶等級的參考指標。但酚氨比跟其他品質指標之間沒有顯著相關，但與Mn呈極顯著正相關，與Fe呈極顯著負相關。

茶多酚是茶葉中重要的滋味物質，在茶湯中呈苦澀味[28]。本研究結果表明，不同等級金牡丹烏龍茶的茶多酚與感官審評得分之間沒有顯著相關。說明不能利用茶多酚來評價金牡丹烏龍茶等級差異。

兒茶素在茶湯中呈苦味，是茶葉中重要的滋味物質。本試驗的金牡丹烏龍茶兒茶素含量之間的關系沒有明確的規律，且與感官審評得分之間沒有顯著差異，但多數的兒茶素與礦質元素存在顯著差異。同時本試驗結果表明，品質指標結合限制性主坐標分析可以很好的區分等級差異的金牡丹烏龍茶。

茶葉中的礦質元素對茶葉的品質有重要作用[4]。相關研究表明，茶葉中的大部分礦質元素可以溶解與熱水中[35]。有研究表明，茶葉中的Mn可以調控茶多酚的積累，Mn濃度越高越不利于茶多酚的積累。本研究表明特等獎的金牡丹烏龍茶Mn含量要顯著低于其他等級。這與前人的研究結果一致[36]。薛俊鵬[37]研究表明，正巖區茶葉的茶青中鐵含量要大于半巖區，但沒有顯著差異。本實驗表明高等級的金牡丹烏龍茶Fe含量要顯著高于低等級。這可能是加工過程導致Fe發生變化，使得成品茶的鐵元素存在顯著差異。礦質元素結合限制性主坐標分析結果表明，利用礦質元素無法區分金牡丹烏龍茶的等級差異。

綜上所述，水浸出物、咖啡堿、可溶性糖和總黃酮含量是評價金牡丹烏龍茶等級差異的重要指標，同時利用品質指標結合限制性主坐標分析可以很好的來區分金牡丹烏龍茶等級差異。礦質元素對金牡丹烏龍茶品質差異的影響程度低，不能用于評價金牡丹烏龍茶的等級差異。本研究為科學鑒定金牡丹烏龍茶提供理論依據。