滇紅滋味類型判別模型的建立

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(1.湖南農業大學茶學教育部重點實驗室,湖南長沙 410128; 2.國家植物功能成分工程技術研究中心,湖南長沙 410128; 3.云南省臨滄市發展生物產業辦公室,云南臨滄 677000)

紅茶為世界范圍內廣受歡迎的茶飲料之一,全球每年茶葉貿易中大約75%為紅茶[1]。云南紅茶又稱“滇紅”,其原料為大葉種茶,經萎凋、揉捻、發酵和干燥制得,具有茶多酚含量高、芽葉肥碩和茸毛多等特點[2]。而滇紅又以云南省臨滄市鳳慶縣的工夫紅茶最為著名。本研究所選紅茶樣品都來源于臨滄市的各產茶縣。

茶湯中的主要滋味類型是苦澀味、鮮味、甜味、酸味等,對滇紅而言,主要滋味類型可分為鮮醇、濃醇、醇厚、其他型[3-5]。目前有研究發現對茶湯滋味有影響的水溶性物質主要有多酚類物質及其氧化物質、氨基酸、水浸出物、茶氨酸、生物堿[6-8]等。同時,另有研究證明,紅茶的色差值與滇紅滋味具有較顯著的相關性[9]。但將這些指標作為影響因子來量化滇紅滋味類型的研究比較少見。

本文基于感官審評和理化分析的結果,以滇紅內含成分及色差值為主要研究因子,通過主成分分析與判別分析,篩選出滇紅滋味評價因子,從而建立滇紅滋味類型的評價模型,以求改善人工感官審評結果不能量化的缺點。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

滇紅樣品 本研究中所采用的茶樣均為云南省臨滄市各茶葉龍頭企業生產的經同一工藝處理的大葉種工夫紅茶(滇紅),茶樣均為春茶,共計55份樣品,實驗樣品均由臨滄市發展生物產業辦公室提供;乙腈、甲醇、蒽酮、茚三酮等 分析純,國藥集團;兒茶素標準品(純度98%)、茶堿標準品(純度99%)、茶黃素標準品(純度98%) 美國Sigma公司;所有標準品均為混合標準品。

UV-2550型紫外分光光度計 日本島津公司;LC-2010A HT型HP-LC高效液相色譜 日本島津公司;MS204TS/00型分析天平 美國Metttler Toledo公司;

1.2 實驗方法

表1 滇紅色差值及理化指標測定結果Table 1 Results of contains ingredients and color difference of Yunnan provinceTable tea

續表

1.2.1 色差值(L*、b*、a*、(ΔE2=ΔL2+Δb2+Δa2))測量方法 稱取3 g干茶,加沸蒸餾水150 mL沖泡5 min,趁熱用濾紙過濾,冷卻至室溫,以純凈水作為空白參比樣,用測色儀測定茶湯色差值ΔL、Δa、Δb、ΔE,每種茶湯測定3次,取平均值[10-11]。

1.2.2 理化指標檢測方法 所有樣品進行檢測時均重復三次,取平均值;

1.2.2.1 游離氨基酸的測定 參照國標(GB/T 8314-2013)[12]進行測定;

1.2.2.2 水浸出物的測定 參照國標(GB/T 8305-2013)[13]進行測定;

1.2.2.3 兒茶素、生物堿和茶黃素(TF)的測定 參照國標(GB/T 30483-2013)采用HPLC檢測法[14]測定簡單兒茶素、酯型兒茶素、可可堿、咖啡堿的相對含量;

1.2.2.4 茶氨酸的測定 參照國標(GB/T 23193-2017)[15]進行測定;

1.2.3 滇紅感官審評方法 參照(GB/T 23776-2018)測定[16]。由高級評茶師、評茶師、高級評茶員構成的7人審評小組,男女比例3∶4,參照茶葉審評標準中工夫紅茶的審評方法進行審評。稱取3 g茶樣,用150 mL沸水沖泡5 min,從茶樣外形、香氣、湯色、滋味和葉底五項因子進行審評并重點記錄滋味評語。

1.3 數據處理

使用SPSS 25.0和Orign 8.0數據處理軟件進行數據分析,實驗數據采用主成分分析、判別分析,以P<0.05為差異顯著。

2 結果與分析

2.1 茶湯色差值及理化指標檢測結果與分析

對55個紅茶樣品進行理化檢測,并對茶湯進行色差值測定,其結果如表1。臨滄工夫紅茶品質的好壞由于采摘標準與產地的影響,其理化成分含量與比例各不相同。臨滄功夫紅茶中簡單兒茶素含量均高于酯型兒茶素含量。茶氨酸作為特殊氨基酸提供茶湯的鮮味,而茶黃素提高茶湯的亮度,兒茶素和生物堿類提供茶湯的物質感以及收斂性。

紅茶中兒茶素、游離氨基酸、茶黃素等物質與紅茶滋味類型具有一定的聯系。有研究表明紅茶中多酚及氨基酸的含量與茶滋味濃度、鮮度和醇度有較顯著正關性[17]。紅茶湯色的色差值與感官審評結果具有較顯著的相關性[18]。本實驗在前人研究的基礎上,檢測55個滇紅樣品的理化指標,并測定其茶湯色差值,為紅茶滋味類型分析建立基礎。

茶葉中呈味物質歸納下來主要分為澀味、苦味、鮮味、甜味和酸味這幾類物質。其中澀味物質主要是多酚類,構成茶葉苦味的主要成分為咖啡堿、花青素等,而兒茶素和黃酮類等是既呈澀味又呈苦味的物質,茶的苦味與澀味總是相伴而生。茶湯中的生物堿和大量兒茶素容易形成氫鍵,而該氫鍵所形成的絡合物既不呈澀味也不呈苦味,而是相對增強了茶湯的醇度和厚度[18]。鮮味物質的主體是游離氨基酸,甜味物質和酸味物質的主要呈味物質分別為可溶性糖、部分氨基酸及有機酸和部分氨基酸。不同含量的各種呈味物質相互組合、相互作用,從而構成各式各樣不同滋味的茶湯[20]。相對于中小葉種,云南大葉種中兒茶素及茶多酚含量均相對較高,尤其酯型兒茶素的含量特別高[21]。

2.2 滇紅樣品滋味審評結果與分組

2.2.1 基于感官評語的滇紅滋味類型分組 55個實驗樣品的審評結果如下(表2),根據滋味評語,將其分為4種類型:鮮醇型、濃醇型、醇厚型、其他型。其中鮮醇型命名為M1組,共有14個樣本;濃醇型命名為M2組,共有13個樣本;醇厚型和其他型分別命名為M3、M4組,分別有15和12個樣本。由此可知該批滇紅樣品的滋味具有一定的區分度。

不同的茶樹品種、不同栽培條件以及不同采時間均會影響茶葉品質,同時茶葉加工過程中不同采摘標準以及不同的工藝,同樣會對茶葉產生一定的影響[19]。

表2 審評結果及樣品分組Table 2 Evaluation results and sample grouping

表3 判別模型樣品分組Table 3 Grouping of discriminant model samples

2.2.2 基于滇紅滋味類型的判別和回判模型樣本分組 在滇紅滋味類型分組的基礎上,將各樣本組的樣本,按3∶1的比例將其分為模型樣本組和回判樣本組(表3)。判別模型樣品用來建立滋味評價模型,回判模型樣本則用來對判別模型進行回判檢驗。其中模型組樣本共54個,預測組樣本共15個。

2.3 滇紅樣品理化因子的主成分分析

2.3.1 主成分分析可行性檢驗 運用SPSS數據處理軟件對滇紅樣本數據進行KMO和Bartlett’s球形檢驗,其中KMO值為0.797、Bartlett’s檢驗P值為0.00,呈極顯著(P<0.05),表現該7樣本滿足建模的基本要求,可以進行主成分分析。

2.3.2 主成分分析結果 由表4可以看出按照主成分大于1的提取原則,占總變量78.221%的特征值大于1的四個主成分在一定程度上能較全面的概括原始數據。變量ΔE在各主成分中因子得分均小于0.4,并且特征值貢獻率均小于0.05[22],表明該變量不能有效的對滇紅品質做出評價,因此舍去該變量。

綜上所述,滇紅樣品所測12個指標中,Δa、Δb、ΔL、水浸出物、可可堿、咖啡堿、酯型兒茶素、簡單兒茶素、游離氨基酸、茶黃素、茶氨酸各項指標其特征值貢獻率均大于0.5,均能對滇紅滋味做出較好的評價。所以,選定上述11個指標初步定為滇紅滋味評價因子。

PC1(principal components,主成分)主要表達了色差值Δa、Δb、ΔL在滇紅品質中所反映的信息;PC2主要表達了水浸出物、酯型兒茶素、可可堿、咖啡堿含量在滇紅品質中反映的信息;PC3和PC4分別主要表達了簡單兒茶素、游離氨基酸含量及茶黃素茶氨酸在滇紅品質中反映的信息。這幾種物質相互協調及其組成比例對紅茶滋味品質的構成顯得尤為重要,因此各種物質含量適當,比例適宜,組成協調,是形成紅茶優良滋味的基礎。

表4 前4個主成分特征值貢獻率及積累貢獻率Table 4 Contribution rate and cumulative contribution rate of the first 4 principal components

表5 各預測樣品的判別結果Table 5 Discriminant results of the predicted samples

2.4 判別函數的建立

2.4.1 滇紅樣品的Bayes模型建立 該函數模型主要用于對未知紅茶樣品進行分類,通過對其內含成分進行檢測,通過代入函數模型(Y=aX1+bX2+cX3…zXn),得出其滋味類型。

通過SPSS判別分析,得出基于11個滇紅滋味評價因子的Bayes模型系數表,見表5。建立各組相應的滋味判別模型:(F1為鮮醇型,F2為濃醇型,F3和F4分別為醇厚型及其他型)

F1(X)=-11.104X1-14.270X2+3.368X3+16.283X4+32.035X5+414.706X6+37.103X7-26.274X8+88.124X9-13.147X10-135.709X11-720.268

F2(X)=-11.754X1-13.813X2+3.163X3+14.575X4+31.985X5+346.798X6+41.704X7-10.652X8+72.618X9-10.782X10-135.504X11-744.288

F3(X)=-6.926X1-11.460X2+3.053X3+18.235X4+29.912X5+400.316X6+33.373X7-25.744X8+72.714X9-11.558X10-110.432X11-617.453

F4(X)=-25.522X1-25.694X2+2.761X3+11.873X4+27.342X5+318.231X6+35.415X7-25.361X8+61.361X9-12.624X10-125.590X11-595.166

2.4.2 Bayes模型的回判檢驗 為檢驗滇紅滋味類型模型的準確性,將15個預測樣品代入各組相應的Bayes函數中,可得表5,鮮醇型(M1)、醇厚型(M3)和其他型(M4)的正確率均為100%;濃醇型(M2)有1個判為醇厚型(M3),正確率為75%,總的正確率為93.3%,說明用Bayes函數對此判別模型具有較好回判效果。

3 結論

本文結合感官審評和理化檢測兩方面,對55個滇紅樣品進行研究,根據感官審評結果,將其滋味類型分為鮮醇型、濃醇型、醇厚型及其他型四種類型。并以理化檢測結果為基礎,通過主成分分析及判別分析,分別建立了四種滋味類型的判別模型。并將預測樣本代入相應的模型進行檢驗,各組模型正確率分別為100%、75%、100%、100%。該模型對滇紅滋味類型的區分有著較好的準確性,同時對揭示滇紅茶湯中關鍵的化學成分、豐富紅茶滋味的化學理論、提高紅茶滋味品質都具有較好的理論指導意義。

4 展望

本研究所建模型通過回判表現出較高的正確率,為進一步判別滇紅滋味類型提供合理的量化方法。同時,該模型對其它茶類滋味評價模型的建立提供了一定條件,同時對根據內含成分將六大茶類分類提供借鑒。對豐富紅茶的呈味的化學機理提供了一定參考。雖然該模型判別正確率高,但樣品數量較少,無法準確將所有滇紅的滋味進行分類,因此還需進一步擴大樣品數量,同時樣品的檢測指標也需更加完善,進一步提高模型的準確度。