不同焙火程度對閩北烏龍茶化學品質的影響

王 飛，孫 云，周子維，蔡烈偉*

（1.福建農林大學 園藝學院，福建 福州 350001；2.寧德師范學院 生命科學學院，寧德 352100；3.寧德師范學院 茶葉審評中心，福建 寧德 352100）

茶[Camellia sinensis(L.)O.Kuntze]在我國已有千年的歷史，其風味品質的形成一直受到關注[1].茶葉風味特征是我國茶學研究的重點之一，其風味品質主要表現在茶葉內質滋味上，如：烏龍茶茶湯中的各種生化成分是決定烏龍茶特征滋味的物質基礎.水浸出物是茶湯中水溶性物質的總和，包含氨基酸、水溶性果膠及各種微量元素等，其中以多酚類物質為主[2]；水浸出物含量變化是影響茶湯滋味濃度的重要因素，也是判斷茶湯品質的依據之一[3]；氨基酸是影響茶葉品質形成的重要物質，也是茶湯主要的呈味物質，能夠對茶湯的鮮爽和香氣的形成產生重要影響；咖啡堿呈苦味，是影響茶葉品質的重要因素，但它與茶黃素以氫鍵締合后，產生的復合物具有鮮爽滋味[4]；茶多酚的主要成分是兒茶素類，也是茶湯的重要呈味物質，在茶湯中表現為苦澀味；茶黃素與茶湯苦澀度、強度、鮮爽度相關[5].

烏龍茶主要分為臺灣烏龍、廣東烏龍、閩南烏龍和閩北烏龍，不同產地的茶葉滋味特征存在差異.近年來，國內的新式茶飲行業發展迅速，產業規模不斷擴大，但缺少合適的專用原料茶成為其發展的限制因素.茶基底是制作新式茶飲最主要的材料，茶基底常見的專用茶品種有烏龍茶、花茶、紅茶、綠茶[6]，閩北烏龍的茶湯滋味具有濃醇口感，常將烏龍茶適當焙火后作為茶基底來調制新式茶飲.目前，有關茶葉烘培技術的研究主要集中在焙火方法的改進、焙火過程中茶葉生化成分和揮發性化合物所發生的變化及其對茶葉品質的影響等方面[7]，鮮有關于不同焙火程度對不同品種的閩北烏龍茶滋味品質的影響，以及焙火程度與調制成的新式茶飲品質的相關研究.

通過生化實驗對烏龍茶茶葉的內含物質進行檢測[8]，結合偏最小二乘法分析（partial least squares discrimination analysis,PLS-DA）及層次聚類分析（hierarchical cluster analysis,HCA）方法，可以了解滋味品質特性和內含成分間的關聯[9].因此，本研究選取閩北烏龍茶中的奇蘭、金牡丹、黃觀音、黃玫瑰、肉桂和水仙等6個品種為研究對象，對不同焙火程度茶葉的滋味成分含量進行檢測，結合多元統計分析方法中的PLS-DA、HCA 方法，探究不同焙火程度對茶葉滋味特征中化學成分的影響，研究閩北烏龍茶化學品質，探索以閩北烏龍茶為原料加工新式茶飲專用基底茶的焙火技術.

1 材料與方法

1.1 供試材料

茶樣制備：本試驗選取建甌市建斌茶廠提供的奇蘭、金牡丹、黃觀音、黃玫瑰、肉桂和水仙6 個閩北烏龍茶作為試驗材料，采樣時間為2021 年11 月.采回的茶葉經閩北烏龍初制工藝鏈條式烘干機130 ℃加工成毛茶，揀剔篩分后備用，作為輕火茶.取輕火茶于120 ℃溫度烘焙4 h 焙成中火茶；取中火茶繼續對其進行135 ℃烘焙4 h成足火茶.烘焙過后的茶樣及時攤涼，密封保存，備用.

試驗試劑：堿式乙酸鉛、茚三酮、氯化亞錫（Ⅱ）、六水氯化鋁、福林酚、甲醇、硫酸、鹽酸、無水碳酸鈉等均購自國家集團化學試劑有限公司.

1.2 主要儀器與設備

6CH-30 型茶葉烘干機；HH-S4 型數顯恒溫水浴鍋；臺式高速冷凍離心機（美國Beckman 公司）；多功能酶標儀（奧地利Tecan公司）；紫外分光光度計（美國Perkin Elmer公司）.

1.3 實驗方法

茶葉生化成分檢測：茶葉含水率按照臺式烘干箱快速法測定[10]；水浸出物含量按照GB/T 8305—2013的方法測定[11]；茶多酚含量按照GB/T 8313—2018的方法測定[12]；游離氨基酸含量按照GB/T 8314—2013的方法測定[13]；咖啡堿含量按照GB/T 8312—2013的方法測定[14]；采用系統分析法測定茶紅素和茶黃素含量[10].

1.4 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2019 軟件對原始數據進行預處理，采用SPSS 19.0 軟件進行單因素方差分析，采用SIMCA 14.1軟件進行PLS-DA分析；采用GraphPad Prism 8軟件繪制圖片.

2 研究結果與分析

2.1 不同焙火烏龍茶的滋味成分差異分析

如圖1A所示，隨著焙火程度的升高，奇蘭、金牡丹、黃觀音和肉桂5個品種水浸出物含量呈遞減趨勢；而水仙和黃玫瑰則是先增加后減少.輕火肉桂的水浸出物含量最高(41.44%)，足火奇蘭的水浸出物含量最低（35.43%）.奇蘭、肉桂的水浸出物在不同焙火程度下差異具有統計學意義（P<0.05），黃玫瑰的中火與輕火間差異具有統計學意義（P<0.05），金牡丹、黃觀音、水仙的3個處理間差異不具有統計學意義（P>0.05）.

圖1 不同焙火程度烏龍茶滋味成分的檢測結果

由圖1B可知，隨著焙火程度的升高，6個品種茶樣的氨基酸含量均出現不同程度的減少.輕火茶的氨基酸含量顯著高于中火茶和足火茶（P<0.05），以輕火金牡丹茶氨基酸含量(1.56%)最高，足火金牡丹氨基酸含量最低(1.09%)，金牡丹的降幅最大，6個品種茶樣在不同焙火程度下差異具有統計學意義（P<0.05）.

隨著焙火程度的升高，6個品種的咖啡堿含量總體呈下降趨勢，烘焙至足火的咖啡堿含量以水仙茶最低.在不同焙火程度下，奇蘭、金牡丹、黃觀音、肉桂的咖啡堿含量變化都具有統計學意義（P<0.05），中火和足火的黃玫瑰、水仙間差異不具有統計學意義（P>0.05，圖1C）.

不同焙火程度烏龍茶茶多酚含量見圖1D，隨著焙火程度的升高，奇蘭、金牡丹、黃觀音、黃玫瑰和肉桂的茶多酚含量均呈現不同程度的減少；而水仙的茶多酚含量隨著焙火溫度的上升先呈增加趨勢，中火時達到峰值（11.61%），至足火時又開始下降.在不同焙火程度下，肉桂、黃玫瑰的茶多酚含量間差異具有統計學意義（P<0.05），金牡丹中火和足火的茶多酚含量間差異不具有統計學意義（P>0.05），奇蘭、黃觀音的輕火和中火無顯著差異，水仙的輕火和足火間差異不具有統計學意義（P>0.05）.

隨著焙火溫度的上升，奇蘭、黃觀音、肉桂的茶紅素到中火時含量上升，到足火時含量下降；而金牡丹、黃玫瑰、水仙的茶紅素含量持續下降.其中足火水仙的茶紅素含量最低（0.57%），中火肉桂的茶紅素含量最高（1.11%）.在不同焙火程度下，黃觀音的3個處理間差異具有統計學意義（P<0.05），奇蘭的輕火和足火間差異不具有統計學意義（P>0.05），金牡丹、黃玫瑰、肉桂、水仙的3 個處理間差異不具有統計學意義（P>0.05，圖1E）.

如圖1F所示，隨著焙火程度的升高，奇蘭、黃觀音、肉桂和水仙的茶黃素先增加后減少；金牡丹的茶黃素則是先在中火減少，后到足火過程增加；黃玫瑰的茶黃素在焙火過程中呈逐漸增加趨勢.茶黃素增加是因為兒茶素類在高溫下氧化為茶黃素.輕火的奇蘭茶黃素含量最低（0.03%）.黃玫瑰的3 個焙火程度處理間差異具有統計學意義（P<0.05），金牡丹、黃觀音的輕火和足火間差異不具有統計學意義（P>0.05），肉桂、水仙的中火和足火間差異不具有統計學意義（P>0.05），奇蘭的3個處理間差異不具有統計學意義（P>0.05）.

不同焙火程度烏龍茶含水率見圖1G，茶葉中水分對加工過程中的品質變化具有重要作用，隨著焙火程度的升高，從輕火焙至中火過程中，含水率均呈現顯著下降，含水率最大的是輕火的奇蘭（7.78%），最低的是足火肉桂（3.37%）；從中火焙至足火過程中，奇蘭、黃玫瑰、肉桂持續呈下降趨勢，金牡丹、黃觀音、水仙變化不大.在不同焙火程度下，6個茶樣差異具有統計學意義（P<0.05）.

2.2 不同焙火烏龍茶的關鍵滋味成分分析

不同焙火程度烏龍茶非揮發物熱圖及聚類結果(圖2)顯示：在同一大類中，滋味品質相近的茶樣會先被聚合在一起；輕火烘焙的茶樣與中火、足火烘焙的茶樣分別聚為兩大類，表明不同茶樣的滋味品質受焙火程度影響較大，且相比于輕火來說，中火和足火對茶樣內含物質成分的影響相似；與輕火茶相比，中火和足火茶的含水率、氨基酸、咖啡堿和茶多酚含量偏低，表明烏龍茶在焙火溫度下存在差異，焙火程度重的茶葉，生化成分中滋味物質的含量減少，結構比例也發生了變化，從而影響茶葉感官品質的變化.

圖2 不同焙火程度烏龍茶滋味成分的熱圖及層次聚類圖

輕火聚類中，咖啡堿含量偏高的黃觀音和黃玫瑰最先聚合，中火黃觀音和肉桂聚在輕火大類中，足火和中火聚類中，足火的黃觀音、金牡丹、黃玫瑰、肉桂和中火的金牡丹、黃玫瑰聚為一類；氨基酸含量偏低的足火金牡丹和黃玫瑰最先聚合.

基于非揮發物構建PLS-DA 模型，結果（圖3）表明，其擬合參數R2Y為0.724，R2X為0.955，Q2為0.664.以第一主成分和第二主成分為橫縱坐標建立樣品和非揮發性化合物的相關性得分圖，主成分1和主成分2 分別解釋了總體方差的39.1%和46.5%，各茶樣表現出較為明顯的聚類趨勢，未發現離群樣本點，說明建立的PLS-DA 模型可對18 個茶樣進行分類.輕焙火茶樣聚集于第1、4 象限，而中火和足火茶樣除中火的肉桂外，主要聚集于第2、3 象限，表明輕焙火茶樣和中火、足火茶樣非揮發性物質間差異具有統計學意義（P<0.05），意味著特征非揮發物有助于不同焙火烏龍茶的區分.

圖3 不同焙火程度烏龍茶非揮發物PLS-DA得分圖

圖4中，排列檢驗200次的交叉驗證模型的Q2回歸直線與Y軸的截距小于0，表明該PLS-DA 判別模型不存在過度擬合現象，模型較為可靠（R2=0.020 3，Q2=-0.351）.如圖5 所示，水浸出物、氨基酸、咖啡堿的變量重要性投影（variable importance in projection,VIP）值大于1，可作為區分不同焙火程度烏龍茶的重要非揮發物.

圖4 不同焙火程度烏龍茶非揮發物PLS-DA交叉驗證結果

圖5 不同焙火程度烏龍茶非揮發物變量重要性因子

3 結論與討論

本研究發現，水浸出物、咖啡堿和氨基酸含量變化是不同焙火溫度下形成滋味差異的關鍵，輕火和足火這兩種焙火程度對茶樣的差異性區分最為明顯.新式茶飲對專用茶的品質要求側重于茶葉的滋味和香氣，焙火是改變茶葉滋味和香氣的重要因素，以閩北烏龍茶為原料加工新式茶飲茶基底時，可以通過焙火程度來控制茶葉含水量，從而調整茶葉的品質風味.

閩北烏龍茶的加工工藝為萎凋→做青→殺青→揉捻→干燥.焙火是干燥工藝中影響烏龍茶品質的主要工藝，在焙火過程中發生氧化、脫水、糖化等反應，改善茶葉的香氣和滋味[15]，提升烏龍茶的色澤、香氣和滋味品質[16-17].含水率是影響茶葉品質的重要因素，已有研究表明，茶葉中的含水率與烘焙程度呈負相關[18-19].生化成分測定結果顯示，茶葉中含水率從輕火到中火下降明顯.隨著焙火溫度的提升和焙火時間的延長，茶葉中含有的水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡堿等主要內含物質總體呈不同程度下降趨勢，與焙火過程中生化成分發生氧化、水解、異構化及升華等作用有關，氨基酸含量減少的主要原因可能是在熱的作用下，氨基酸與鄰醌、糖類發生褐變，并發生美拉德反應促使氨基酸含量減少，這與李少華等[20]的研究結果相似.烘焙至足火時，不同品種茶葉中的茶多酚均出現不同程度下降[21]，這是由于多酚類物質在焙火時進一步氧化，且與蛋白質等絡合成大分子物質導致的[22-23]，水仙茶中火時茶多酚含量增加，可能是因為在焙火工藝中兒茶素的還原作用，部分結合態的兒茶素在熱催化下轉變為游離態，使得茶多酚含量提高，這與王麗等[24]的研究結果一致；茶黃素、茶紅素含量則隨著烘焙程度提升含量增減不一，林心遠等[25]研究結論也顯示焙火程度的增加有助于提升烏龍茶茶黃素含量.

通過將不同焙火溫度下茶樣的生化成分含量進行單因素方差分析，在含水率、氨基酸含量中，不同焙火程度的6個品種間差異具有統計學意義；咖啡堿和茶黃素中，6個品種的輕火與中火、足火間具有顯著差異；茶多酚中，金牡丹、黃玫瑰、肉桂的輕火與中火、足火間差異具有統計學意義；茶黃素中，金牡丹、黃玫瑰、肉桂、水仙的輕火與中火、足火間差異具有統計學意義.相關研究[26-27]顯示，隨著焙火程度的提升,茶多酚、咖啡堿、游離氨基酸和茶黃素的含量均顯著降低，與本文研究結果相似.由聚類熱圖可以看出含水率、氨基酸、咖啡堿和茶多酚是區別茶樣的主要特征成分，中火黃觀音和肉桂聚在輕火大類中，分別是因為這2 種茶樣的茶黃素和茶紅素含量偏高導致，足火金牡丹和黃玫瑰最先聚合是因為氨基酸含量偏低，表明氨基酸可能是影響分類的一個重要因素，輕火黃觀音和黃玫瑰最先聚合可能是咖啡堿含量偏低導致的，輕火閩北烏龍茶的氨基酸、咖啡堿、茶多酚含量顯著高于中火和足火，與林燕萍等[28]的研究結果一致.