不同品種永泰綠茶的靶向及廣泛靶向代謝組學分析

中圖分類號：S571.101 文獻標志碼：A 文章編號：1002-1302（2025）10-0196-08

茶葉是世界三大飲料原料之一，也是重要的葉用經濟作物之一[1]。茶葉分為六大類，包括綠茶、白茶、紅茶、黑茶、黃茶和烏龍茶，各類茶都有其獨特的化學成分和風味品質特征[2]。六大茶類中最早出現的一類茶就是綠茶，受到制作工藝的影響，綠茶最大程度地保留了茶葉風味與品質成分[3-4] 。近年來，關于綠茶代謝產物的研究主要集中在探究茶葉常見次生代謝產物如茶多酚、兒茶素和茶氨酸等的代謝途徑方面[5-8] 。

茶葉品質主要從干茶外形、滋味、香氣、湯色等方面進行評定，其中滋味是重要因素，主要包括以下2個方面：令人愉悅的鮮爽及甜味等；令人不悅的澀味、苦味和酸味等。茶葉中的滋味呈現受到茶葉中水溶性成分組成及含量的影響，主要包括多酚類物質（茶多酚、兒茶素等）、氨基酸（茶氨酸、色氨酸等）、維生素（維生素C、維生素B等）和咖啡堿等[9]。茶葉中的水溶性成分含量受到茶樹品種、原料嫩度、季節、制作工藝等的影響[10-11]。研究發現，影響綠茶滋味的成分主要是茶多酚，其次為氨基酸、生物堿[12]。綠茶茶湯的色澤常見有黃綠色、綠色、淺綠色、綠黃色等，與黃酮、黃酮苷類物質在水中的溶解相關，溶解度較大時呈黃綠色，是綠茶茶湯的重要呈色物質，此外，在較低閾值濃度下，茶葉中的黃酮苷類物質會呈現出一種絲滑、干燥的口感[13-14]。茶葉優異品質形成的基礎是茶樹品種，有研究發現，用同樣加工工藝制作不同茶樹品種會形成不同品質及口感的成茶，造成這一現象的主要原因是不同茶樹品種的原料生化成分含量存在較大區別[15-16]。例如，黃化茶樹品種安吉白茶、中黃1號鮮葉原料中具有豐富的氨基酸類物質和含量較低的多酚類物質，該原料在相同綠茶加工工藝及生產條件下制成的綠茶，其感官特征存在顯著區別[17] 。

永泰縣是福建省傳統綠茶產區，綠茶加工量占永泰縣茶葉總產量的 50% 以上。2015年，原農業部批準對永泰綠茶實施國家農產品地理標志登記保護。福云6號、福云595為永泰綠茶主要栽培品種，為當地茶農帶來了較大收益，同時茶產業也是鄉村振興的主要支柱產業之一[18]。本研究以永泰福云6號、福云595綠茶為供試材料，通過靶向組學結合廣泛靶向代謝組學分析永泰綠茶整體代謝物的變化情況，以期對不同品種永泰綠茶的品質成分差異提供直接的認識，為永泰綠茶的生產、永泰綠茶地理標志保護產品的品質鑒定提供科學依據。

1材料與方法

1.1 材料與儀器

本研究于2023年3月選取福建省福州市永泰縣主栽品種福云6號和福云595春梢一芽二葉為原料，按照永泰綠茶加工工藝流程（殺青、揉捻、做形、干燥）進行加工，制成綠茶，對獲得的茶樣進行感官審評、代謝組學分析。每組材料設置3次生物學重復。

7種兒茶素標準品（純度 ?98% ）、3種嘌呤生物堿標準品（純度 ?98% ）、22種氨基酸標準品（純度 98% ）均購于上海源葉生物科技有限公司。液質聯用設備所需要的色譜純甲醇、甲酸銨購自上海安譜實驗科技股份有限公司，色譜純乙腈購自默克化工技術（上海）有限公司，甲酸購自國藥集團化學試劑有限公司。

樣品處理設備：凍干機（Scientz-100F）、研磨儀（MM400，Retsch）電子天平（MS105DM）。靶向代謝物數據采集儀器液質聯用儀型號：Sciex4500QTrap質譜儀（美國Sciex公司產品）配NexeraX2LC-30A高效液相色譜儀（購自日本Shimadzu公司）。廣泛靶向代謝組數據采集儀器系統主要包括超高效液相色譜（ultraperformance liquid chromatography，UPLC）（ExionLCTM AD，https：//sciex.com. cn/）和串聯質譜（tandemmassspectrometry，MS/MS），購自武漢邁特維爾生物科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1感官審評福云6號、福云595永泰綠茶茶葉樣品的感官評定標準按照GB/T23776—2018《茶葉感官審評方法》[19]。總分為100分，其中外形占25% ，湯色占 10% ，香氣占 25% ，滋味占 30% ，葉底占 10% ，最終進行綜合評分。

1.2.2靶向代謝物的測定對福云6號、福云595永泰綠茶中的22種游離氨基酸、7種兒茶素和3種嘌呤生物堿的含量進行測定，具體條件參考Lin等的方法[20] 。

1.2.3廣泛靶向代謝組的測定液相條件：色譜柱規格為Agilent SB-C₁₈1.80μm，2.10mm×100mm 5流動相條件中A相為超純水（加入 0.1% 甲酸），B相為乙腈（加入 0. 10% 甲酸）。洗脫梯度設置：0.00minB 相的比例為 5.00% ： 9.00min 內B相的比例線性提高到 95% ，并維持在 95%1min;10.00～ 11.10min，B 相的比例降為 5.00% ，并在 5.00% 水平平衡至 14min 。流速為 0.35mL/min ，柱溫為40^°C ，進樣量為 2.00μL 。

質譜條件：利用電噴霧離子源（electrosprayionization，ESI），具體設置條件參考Lin等的報道[20]，完成對2組樣品的3個重復試驗數據在每個時期內洗脫的代謝物進行三重四級桿質譜的多反應監測模式（multiplereactionmonitoring，MRM）監測特定離子對。試驗數據的定性分析根據二級譜信息進行物質定性[自建數據庫及代謝物信息公共數據庫（邁特維爾生物科技公司）]。代謝物定量利用峰面積歸一法，計算獲取的2組樣本物質質譜峰峰面積積分[21]

1.3 數據處理

用AnalystTM1.6.3軟件進行質譜數據處理，利用在線網站（https：//cloud.metware.cn）進行主成分分析（principalcomponentanalysis，PCA）及正交偏最小二乘判別分析（orthogonal partial least squares-discriminantanalysis，OPLS-DA）。基于 OPLS-DA模型，得到變量重要性投影（variableimportanceinprojection，VIP），VIP值再用R包進行OPLS-DA計算。同時，結合差異代謝物篩選標準，選取 VIPgt;1 、foldchange ?2 和fold change ?0.5 的代謝物。代謝物在2組樣品中的差異為2倍以上或0.5倍以下，則認為差異顯著，并對差異代謝成分進行聚類分析，用Prism8軟件繪制柱狀圖，用TBtools軟件繪制熱圖，并進行KEGG富集分析。用SPSS對靶向測定數據進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1永泰福云6號、福云595綠茶感官審評結果茶葉感官審評是通過審評專家對茶葉的色、香、味、形與葉底進行綜合打分，進而評定級別。茶葉的香氣、茶湯的滋味是茶葉品質鑒定的核心因素，美觀的外形和色澤是重要品質。本研究對永泰綠茶的干茶外形、湯色、香氣、滋味及葉底進行感官品質鑒定。表1結果顯示，永泰福云6號、福云595綠茶總分分別為89.1、92.4分；在外形上，福云6號表現為卷曲較緊結、綠潤毫顯、較勻齊、略有梗，得分為88分，福云595表現為卷曲尚緊結、綠潤毫顯、有嫩莖、勻整，得分為90分。2種綠茶的香氣類型不同，福云6號為清香型，得分為90分；福云595為花香型，得分為94分。在滋味方面，福云6號是鮮醇型，得分為88分；福云595為鮮爽甘醇型，得分為94分。福云595綠茶在干茶外形、湯色、香氣和葉底方面的得分均高于福云6號，具有較明顯的花香。

2.2永泰綠茶靶向代謝物分析

氨基酸、兒茶素和生物堿是構成茶葉滋味品質特征的重要組成成分。為了準確探究永泰福云6號、福云595綠茶在氨基酸、兒茶素和生物堿代謝物方面的變化情況，對福云6號、福云595的主要氨基酸、兒茶素和生物堿含量進行靶向測定。如表2所示，永泰綠茶中共檢測出22種氨基酸、7種兒茶素和2種生物堿。2種永泰綠茶的總氨基酸含量分別為 46.43，53.43mg/g ，福云595的總氨基酸含量是福云6號的1.15倍，其中福云595中的 γ -氨基丁酸 B^- 氨基丁酸、丙氨酸、谷氨酰胺、酪氨酸、色氨酸、蘇氨酸和天冬氨酸含量顯著高于福云6號， γ- 氨基丁酸、天冬氨酸、谷氨酰胺 ??β?-? 氨基丁酸含量分別較福云6號上調 1.69，1.99，1.42，1.14 倍，賴氨酸和天冬酰胺顯著低于福云6號。而永泰綠茶中的茶氨酸含量是所有氨基酸組分中含量最高的，分別達到 29.76mg/g （占氨基酸總含量的 64.10% ）、30.89mg/g （占氨基酸總含量的 57.81% ）。通過檢測發現，2個綠茶品種的兒茶素含量差異未達顯著水平，福云6號、福云595綠茶的總兒茶素含量分別為 78.31.70.57mg/g 。此外，測定的3種生物堿，茶堿在2種茶葉中均未檢測出，可可堿、咖啡堿含量分別為 0.62，0.42mg/g;20.80.24.32mg/g_?

2.3永泰福云6號、福云595綠茶廣泛靶向代謝組 分析

本研究利用廣泛靶向代謝組學技術對永泰福云6號、福云595綠茶樣品的代謝物進行分析。共鑒定出12類2270種代謝物，包括532種黃酮、371種酚酸類、270種其他類、221種脂質、184種生物堿、175種氨基酸及其衍生物、117種木脂素和香豆素、116種萜類、114種有機酸、81種核苷酸及其衍生物、72種鞣質、17種醌類（圖1）。

PCA結果表明，福云6號、福云595綠茶代謝物分布出現明顯分離（圖2-A），其中主成分1（PC1）的貢獻率為 52.08% ，主成分2（PC2）的貢獻率為14.20% 。從總體上看，組間存在明顯差異，樣本數據的可信度高，可進行后續分析。OPLS-DA結果表明，福云6號、福云595綠茶之間存在顯著區分，OSC過程中主成分的得分（Tscore[1]）為 52.30% ，樣品差異較明顯；正交成分的得分（orthogonalTscore[1]）為 12.70% ，表明組內重復性較好（圖2-B）。

2.4永泰綠茶廣泛靶向差異代謝物分析

2.4.1永泰福云6號、福云595綠茶廣泛靶向差異代謝物的篩選為進一步了解永泰福云6號、福云595綠茶的代謝物差異，以 VIP?1 、fold change ?2 和foldchange ≤0.5 作為篩選條件，永泰綠茶共篩選到416種（ 18.33% ）差異代謝物（圖3），其中有267種成分在福云595綠茶中上調表達，149種成分在福云6號中下調表達。這些差異代謝物可分為12類，其中以黃酮數量最多，其次是酚酸類物質，分別占差異代謝物數量的 38.22%.11.78% 。由此可以初步判斷，黃酮類相關代謝產物是福云595、福云6號代謝物中影響較大的一類成分，可能是影響茶葉風味的主要因素。圖4所示為主要差異代謝物，包括黃酮類物質、氨基酸和糖類物質。

2.4.2永泰綠茶廣泛靶向差異代謝物KEGG富集分析根據差異代謝物的篩選結果，進行KEGG 通路富集分析。圖5-A結果顯示，差異代謝物主要富集到與黃酮和黃酮醇的生物合成、類黃酮生物合成、異黃酮生物合成途徑以及與糖類代謝相關的途徑，如糖酵解/糖異生、戊糖磷酸途徑、果糖和甘露糖代謝、淀粉和蔗糖代謝、戊糖和葡萄糖醛酸的相互轉化、半乳糖代謝等途徑。上述代謝途徑與永泰福云6號、福云595綠茶中糖類物質、黃酮代謝物的變化密切相關。

對永泰福云6號、福云595綠茶糖類代謝和黃酮生物合成相關的代謝途徑的分析結果表明，與福云6號相比，福云595中糖類代謝物大部分下調，其中糖酵解途徑中的重要中間代謝物磷酸二羥基丙酮 ??D?-? 葡萄糖-1-磷酸分別顯著下調 392.24% 、200.06% 。與福云6號相比，福云595的黃酮類相關代謝物大部分顯著上調，其中山柰酚-3-0-鼠李糖苷、根皮素、牡荊素 鼠李糖苷、山柰素、金圣草黃素、木犀草素、異牡荊素、牡荊素、芹菜素、高良姜素、表阿夫兒茶精和阿夫兒茶精分別顯著上調了8.93、7.60、6.89、3.77、3.25、3.16、1.77、1.40、1.38、1.30、1.26、1.13倍（圖5）。

3討論

永泰綠茶品質優異，不同茶樹品種按照相同工藝制成永泰綠茶后，其滋味、香氣等品質特征存在差異。前人研究發現，對綠茶滋味的影響中鮮爽和甜味所占比例較小，但兩者的存在卻能調節綠茶的總體滋味風格，認為其對綠茶滋味品質形成具有一定作用[22]。氨基酸、兒茶素和生物堿是構成茶葉滋味品質特征的重要組成成分。為了準確探究永泰福云6號、福云595綠茶中氨基酸、兒茶素和生物堿代謝物的變化情況，本研究對福云6號、福云595的主要氨基酸、兒茶素和生物堿含量進行靶向測定。馬林龍等以福鼎大白茶、茶農98、漕溪1號、嵐里香、中黃1號等25個茶樹春梢一芽二葉作為試驗材料，通過烘青工藝制作出25款烘青綠茶，并進行氨基酸組分測定，結果表明，造成綠茶呈現不同鮮味、甜味滋味的主要差異因素是鮮葉氨基酸類物質，并發現谷氨酸是綠茶鮮味的主要貢獻物質[23]。本研究發現，永泰福云6號、福云595綠茶具有豐富的氨基酸，總含量分別為 46，43，53.43mg/g ，福云595的總氨基酸含量是福云6號的1.15倍，氨基酸組分中呈現鮮味的茶氨酸占比較高，含量分別為29.76、30.89mg/g ，分別占總含量的 64.10% .57.81% ，與永泰綠茶滋味呈現鮮醇的感官屬性相符。此外，福云595中 γ- 氨基丁酸 β- 氨基丁酸、丙氨酸、谷氨酰胺、酪氨酸、色氨酸、蘇氨酸和天冬氨酸含量顯著高于福云6號，福云6號中的含量分別為0.32、0.22，0.46，1.97，0.47，0.58，0.58，0.74mg/g ，福云595中的含量分別為 0.86，0.47，0.84，4.77，0.53 、0.65，0.80，2.21，mg/g ，其中 γ- 氨基丁酸、天冬氨酸、谷氨酰胺 ??β?-? 氨基丁酸含量分別顯著上調了

1.69，1.99，1.42，1.14 倍。通過檢測發現，2個品種綠茶的兒茶素含量差異未達顯著水平，福云6號、福云595綠茶的總兒茶素含量分別為78.31、70.57mg/g 。此外，測定的3種生物堿中茶堿在2種綠茶中均未檢測出，福云6號、福云595中的綠茶可可堿、咖啡堿含量分別為 0.62，0.42，mg/g 20.80，24.32mg/g 0

KEGG通路富集分析結果顯示，差異代謝物主要富集到與黃酮和黃酮醇的生物合成、類黃酮生物合成、異黃酮生物合成途徑，以及與糖類代謝相關的途徑。對永泰福云6號、福云595綠茶糖類代謝和黃酮生物合成相關的代謝途徑的分析結果表明，與福云6號相比，福云595中糖類代謝物大部分下調表達，其中糖酵解途徑中的重要中間代謝物磷酸二羥基丙酮、D-葡萄糖-1-磷酸分別顯著下調392.24% 200.06% 。茶葉中糖類的存在與轉化對茶葉香氣、滋味、湯色等都有直接影響[24]。茶葉中的多糖為淀粉、水溶性果膠等，其中可溶性果膠因具有黏稠性，在茶葉中可以增加茶湯濃度，從而使茶湯變得甘醇[14]。從福云6號、福云595的糖類物質代謝途徑可以看出，一部分如半乳糖、甘露糖、果糖、葡萄糖、阿拉伯糖等物質在福云595中的含量低于福云6號，感官審評結果顯示，福云6號綠茶的滋味較醇和，這與代謝物含量的測定結果相似。糖苷類在水中的溶解度較大，呈黃綠色，是綠茶茶湯的重要呈色物質[]，因此推測福云6號呈現綠黃色澤的主要原因可能是糖苷類物質更為豐富。

茶多酚類化合物是茶樹中多酚類化合物的總稱。在茶中，多酚類物質占干物質的 18%～36% ，主要由花青素、黃酮類物質、酚酸、兒茶素四大類物質構成，對茶葉品質、香氣、滋味等有顯著影響[25-26]。目前，茶葉中黃酮及黃酮醇類物質的多種生理功能已得到證實，如增加血液的抗氧化活性、保護肝臟和抑制癌細胞增生等，迄今許多研究者已針對黃酮醇類化學變化及生理功能做了許多研究[27]。然而黃酮及黃酮醇一般難溶于水，各種黃酮醇昔在茶葉中的含量較低，因此關于其在茶湯呈味中作用的相關研究還不多。但有研究發現，黃酮類、黃酮苷類物質可以發生水解反應，使氧原子脫去糖苷配基，從而影響茶湯的滋味和茶葉湯色[28-29]。當前在茶葉化學相關研究中，已經分離鑒定出多種黃酮醇及糖苷，如山柰素、槲皮素、楊梅素、異牡荊素等[14]。在用福云6號、福云595 制成的永泰綠茶中，黃酮類相關代謝物的變化顯著，416種差異代謝物中以黃酮類物質上調最為顯著，達110種，占比超過差異代謝物總量的1/4，其中山柰酚-3-0-鼠李糖苷、根皮素、牡荊素 -2\"-O- 鼠李糖苷、山柰素、金圣草黃素、木犀草素、異牡荊素、牡荊素、芹菜素分別顯著上調表達8.93、7.60、6.89、3.77、3.25、3.16、1.77、1.40、1.38倍，此類物質發生顯著變化可能與促使永泰綠茶滋味醇厚具有一定關系。

4結論

綜上所述，通過感官審評、靶向代謝和廣泛靶向代謝組學聯合分析，初步揭示了永泰福云6號、福云595綠茶高氨基酸、高茶氨酸含量的品質特征，永泰福云6號、福云595綠茶的湯色差異與黃酮、黃酮苷及糖類等代謝物質含量有關。永泰綠茶優異的滋味品質與其豐富的氨基酸含量相關，特別是福云6號、福云595的茶氨酸含量分別達到29.76、30.89mg/g 。此外，在后續開展永泰綠茶品質化學特征研究中，可進行香氣關鍵組分的鑒定與評價，從而為永泰綠茶生產及其地理標志保護產品的推廣應用提供科學依據。

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