光溫因子對湄潭翠芽春茶品質的影響

王加真， 黃家春， 王 舒， 陳瑩瑩， 安雪姣， 張金利

(1.遵義師范學院 生物與農業科技學院， 貴州 遵義 563000； 2.貴州栗香茶業有限公司， 貴州 湄潭 563000)

茶樹(CamelliasinensisL.)是世界上重要的葉用經濟作物，茶葉中含有大量的次生代謝產物，諸如茶多酚、咖啡堿、茶氨酸、芳香物質和色素等，這些物質共同構成了茶湯的滋味，并使茶具有一定的保健功效[1-2]。貴州湄潭種茶史悠久，作為貴州省十大名茶之一的湄潭翠芽創制于1943年，以嫩芽焙制的上等芽茶，茶葉品質別具一格，富有獨特濃郁的香氣，是一類扁形高級綠茶。福鼎大白茶和黔湄601是加工湄潭翠芽的兩類主要茶樹資源。相關研究表明，高山出好茶是因為茶樹處在低溫、高濕、弱光照的生長環境之中，而連續的低濕干熱、強光環境不利于茶葉品質成分的積累，外界環境的變化也會影響茶樹體內的碳氮代謝[3]。茶園光、熱等生態因子對茶樹的形態、結構、生理及生化特性都有重大影響[4-5]，茶樹芽葉的形成及體內代謝產物的動態變化與茶樹所處的環境密切相關，茶樹代謝產物在不同環境因子影響下會表現出很大的差異[6-7]。春茶生化成分與采摘時間有著密切的關系，通常早春采摘的春茶品質好于晚春采摘的春茶[8-11]，但對其成因還缺乏深入研究[12]。環境條件是引起不同采收加工期春茶品質差異的原因，但具體的光溫條件和品質成分之間的變化規律尚不明確。在全球氣候變化背景下，研究茶葉主要品質成分隨采收期溫度、光照的變化規律，開發新技術，有目的地控制生態因子，對穩定并提高春季茶葉品質，促進茶產業可持續發展有著積極的推動作用。為此，以福鼎大白茶和黔湄601不同采收期的單芽加工的湄潭翠芽為試樣，對其氨基酸、茶多酚、咖啡堿和色素等主要品質成分進行測定，結合不同采收期間的溫度、光照數據，探索春茶品質差異與光溫因子的變化規律，以采取有效措施提高茶葉品質，為茶樹栽培環境調控技術提供指導參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

茶青原料：于2018年5月從貴州湄潭栗香茶葉公司取不同時期批量生產的湄潭翠芽各50 g，分別為3月15日、3月25日和4月18日采收的福鼎大白茶單芽加工的湄潭翠芽；3月24日和4月5日采收的黔湄601單芽加工的湄潭翠芽。茶青原料均來自公司自有生態茶園。茶葉樣品在檢測之前置于烘箱中80℃烘干2 h，用研缽磨碎，過1 mm篩，待測茶葉品質成分。

主要檢測儀器：DHG-9140型電熱恒溫鼓風干燥箱、SX-4-10馬弗爐、UV-7502C紫外分光光度計和Eppendorf低速離心機等。

1.2 試驗方法

1.2.1 茶葉品質分析 茶葉品質成分的測定在遵義師范學院有機綠茶產學研基地茶品質分析實驗室進行。茶葉品質檢測分析項目：水浸出物、氨基酸、茶多酚、咖啡堿、葉綠素、類胡蘿卜素、花黃素、總灰分、水溶性灰分、水不溶性灰分、全氮和全碳。主要檢測方法：水浸出物的測定采用全量法，參照GB/T 8305-2013沸水萃取法；氨基酸的測定采用茚三酮顯色法，參照GB/T 8314-2002；茶多酚的測定采用酒石酸鐵比色法，參照GB/T 8313-2008；咖啡堿的測定采用紫外分光光度法，參照GB/T 8312-2013；葉綠素和類胡蘿卜素采用丙酮乙醇浸提比色法；花黃素采用三氯化鋁比色法；全氮采用H2SO4-H2O2消煮，奈氏比色法；總灰分、全碳采用燒失法測定。

1.2.2 氣象數據監測 茶園架設自動氣象監測站進行實時動態監測，監測指標為茶園10 cm處土壤溫濕度、茶樹蓬面10 cm處空氣溫濕度與光照強度、CO2濃度和降雨量等，數據通過環境監測云平臺在遠程電腦獲取。

1.2.3 數據分析與處理 試驗中所有測試指標均為3次平行，測定結果用SPSS 16.0軟件進行數據統計，采用單因素方差分析和多重比較法，對試驗數據進行差異顯著性檢驗(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 茶園生態因子

從圖1看出，茶樹單芽采收期間，每日最高氣溫、最高地溫及最大光照強度整體表現出一定的上升趨勢。最大光照強度：茶樹蓬面10 cm處的最大光照強度在采收前期較低，在80 000 lx以下，采收后期最大光照強度上升趨勢明顯，最大達130 800 lx。最高地溫：茶園土壤10 cm 處溫度保持在10℃以上，整體呈明顯上升趨勢；最高地溫在4月13日達最高，為16.9℃；4月5日和4月17日有2次大的降幅，但仍保持在13℃左右。最高氣溫：茶樹蓬面10 cm處的每日最高氣溫變化波動較大，介于14.3～40.2℃；平均溫度為23℃。

圖1 茶葉采收期間茶園的溫度和光照Fig.1 Light and temperature of tea garden during harvesting time

茶樹新梢春天萌發的起點溫度因品質類型而異，處在活躍生長期的茶樹新梢對溫度的反應十分敏感。在適宜范圍內，茶樹芽葉生長速度會隨溫度的上升而增加。當土壤10 cm處溫度穩定在10℃以上，日平均氣溫穩定通過10℃，福鼎大白茶開始萌動，黔湄601的頭茶采收時間較福鼎大白茶晚10 d左右，主要是因為2種茶的芽頭大小不一致，福鼎大白茶屬于中小葉種，黔湄601屬于大葉種，新梢生長對溫度的響應存在品種間差異。適宜茶樹生長的日平均氣溫是20～30℃，茶樹能忍受的短時極端最高氣溫是45℃，可見整個采收期間溫度適宜茶樹生長。茶樹接受的光照強度在1 000～50 000 lx，茶樹光合作用隨光照強度的增加而增加，4月5日和4月18日采收的茶葉其生長期間的光照強度都超出了茶樹的光飽和點。

2.2 不同采收期茶的品質

2.2.1 氨基酸、茶多酚及咖啡堿含量 從表1看出，2種茶樹單芽中的茶多酚、氨基酸含量存在顯著差異，且隨著采收期延后，茶多酚含量顯著增加，氨基酸含量明顯下降。同期采收(3月25日左右)的福鼎大白茶其茶多酚含量為25.00%，氨基酸含量為4.36%；黔湄601茶多酚含量為30.30%，氨基酸含量為3.88%。咖啡堿含量：福鼎大白茶隨采收期延后呈顯著增加趨勢，3月25日與4月18日采收的差異不顯著；3月24日和4月5日采收的黔湄601咖啡堿含量差異不顯著；同期采摘的福鼎大白茶與黔湄601的咖啡堿含量差異也不顯著。

2.2.2 全碳與全氮含量 由表1可知，2個不同采收期黔湄601單芽中的全碳與全氮含量均存在顯著差異，采收后期全碳量增加，全氮量有所減少。福鼎大白茶全碳含量在3個不同采收期存在顯著差異，3月25日采收的全碳含量最低；4月18日采收的全碳含量顯著高于其他采收期。后期采收的福鼎大白茶全氮含量降低，4月18日采收的全氮含量與前兩批采收的無顯著差異。

2.2.3 水浸出物與灰分含量

1) 水浸出物。茶葉中水浸出物含量表明茶葉中可溶性物質的總量，可以在一定程度上衡量茶葉品質的高低。從表1看出，福鼎大白茶的水浸出物含量前期采摘(3月15日和3月25日)顯著高于后期采摘(4月18日)；黔湄601表現相反，前期采摘(3月24日)的顯著低于后期采摘(4月5日)；同期采收相比，福鼎大白茶的水浸出物含量(43.28%)顯著高于黔湄601(40.49%)。

2) 灰分。灰分是茶葉中的無機化合物，隨生長環境不同而不同，能在一定程度上反應出葉片的老嫩程度。水溶性灰分占茶葉總灰分的比例越大，茶葉的品質越好。總灰分：參試茶品種單芽的總灰分含量存在顯著差異，黔湄601高于福鼎大白茶；整體而言，后期采收的含量均略高于前期采收的；黔湄601的差異不顯著；福鼎大白茶3月15日采收的總灰分顯著低于3月25日和4月18日采收的。水溶性灰分：參試品種間及不同采收期間的差異均不顯著。水不溶性灰分：福鼎大白茶水不溶性灰分變化趨勢與總灰分變化一致，黔湄601后期采收(4月5日)的水不溶性灰分顯著高于前期采收的(3月24日)。3月15日首批采收福鼎大白茶水溶性灰分占茶葉總灰分的73.3%，其他批次的福鼎大白茶和黔湄601的水溶性灰分占茶葉總灰分的56.3%～64.0%。

2.2.4 茶葉色素含量

1) 總葉綠素與類胡蘿卜素。由表1可知，2種茶的總葉綠素與類胡蘿卜素含量在不同采收期的變化規律完全一致。同期采收的(3月24日和3月25日)的2種茶的總葉綠素與類胡蘿卜素含量差異均不顯著。黔湄601：后期采收的總葉綠素與類胡蘿卜素含量顯著高于前期采收的。福鼎大白茶：3月25日采收的總葉綠素與類胡蘿卜素含量顯著低于3月15日和4月18日采收的；3月15日采收的與4月18日采收的總葉綠素與類胡蘿卜素含量差異不顯著。

2) 花黃素。從表1看出，福鼎大白茶的花黃素含量顯著高于黔湄601，其中，福鼎大白茶的花黃素含量在采收后期(4月18日)顯著高于采收前期(3月15日和3月25日)，黔湄601的花黃素含量不同采收期間差異不顯著。

2.2.5 碳氮比、酚氨比、葉綠素A/B

1)碳氮比。從圖2看出，福鼎大白茶的C/N顯著高于黔湄601的，除了3月25日和4月18日采收的福鼎大白茶C/N 無顯著差異外，2種茶葉的C/N都隨采收批次的增加呈顯著上升趨勢。

2) 酚氨比。酚氨比與綠茶品質有極高的負相關性，從圖2看出，除了3月15日和3月25日福鼎大白茶的酚氨比差異不顯著外，2種茶葉的酚氨比都隨著采收批次的增加呈顯著上升趨勢，福鼎大白茶清明前茶葉酚氨比顯著低于谷雨前的。整體來看，黔湄601的酚氨比顯著高于福鼎大白茶的。

3) 葉綠素A/B。綠茶以色綠取勝，葉綠素含量高的品種加工的綠茶品質更佳，且以葉綠素B占總葉綠素的比例越大越好。從圖2看出，3月15日的葉綠素A/B值最高，顯著高于3月24-25日，葉綠素A/B的變化趨勢反映出3月24日后采收的茶青其綠茶的適制性更好。

圖2 不同采收期2種茶的碳氮比、酚氨比和葉綠素A/BFig.2 Carbon-nitrogen ratio, phenol/amino ratio, chlorophyll-a/chlorophyll-b of the two kinds of tea of the different harvesting time

3 結論與討論

評價茶葉的品質要基于其所含成分的多寡。茶葉中茶多酚、氨基酸和咖啡堿等，是茶湯的主要成味物質，其含量的高低可以反映出茶湯的厚薄、滋味的濃強[13]，含量高則說明茶葉品質好。構成茶葉滋味的氨基酸能提高茶葉的鮮爽度，具有協調茶湯滋味和影響茶葉香氣的重要作用。RUAN等[14]認為，表征茶葉品質的茶多酚與氨基酸含量可分別作為茶樹碳庫與氮庫的重要數量表征，酚氨比是影響綠茶滋味的主要因子。不同的茶樹品種具有不同的茶葉品質，茶葉品質的變化同時也反映出環境因素的變化，如光、溫度等因子變化對茶樹生育具有十分顯著的作用[15-16]，同時也會影響到茶多酚類、咖啡堿及氨基酸等生化成分的合成與代謝[17-18]。茶葉的外形色澤、湯色及葉底色澤由茶葉所含的色素決定，其量的多少及成分變化對茶葉品質有決定性作用。研究結果表明，3月24日前的最高氣溫和最大光照強度明顯低于3月15日和4月18日前的，該因素是3月24日采收的茶葉色素含量低的原因；另外水溶性的花黃素對光照強度的變化響應沒有脂溶性的葉綠素和類胡蘿卜素明顯。

清明前氣溫較低，光照強度弱，茶樹新梢生長緩慢，發芽數量不多，能達到采摘標準的產量很少，所以有“明前茶，貴如金”的比喻。而谷雨茶相對而言，采摘時期氣溫升高，光照強度增大，生長速度快，產量大。湄潭翠芽品質隨著采收批次的增加，產量逐步提高、各品質成分含量呈下降趨勢。研究表明：相同時期，中葉種的福鼎大白茶制得的湄潭翠芽和大葉種的黔湄601制得的湄潭翠芽相比，福鼎大白茶的水浸出物、氨基酸含量整體都高于黔湄601。

光照強度直接影響到茶多酚的總量，茶樹單芽對光照強度有明顯的生態響應，光照強度增加，對碳素代謝有利，但對氮素代謝有抑制作用。光對茶樹新梢中咖啡堿的生物合成并不是必需的，光照強度增加，咖啡堿含量并沒有顯著性增加。研究表明，湄潭翠芽春茶品質隨溫度升高、光照強度增強而有所下降，谷雨茶品質低于明前茶；茶葉品質對生長期間的溫度、光照的變幅有明顯的生理響應。春季茶園地溫、氣溫保持在茶樹生長的適宜范圍內，光照強度和日照量增大是引起春茶品質下降的主導因素。在這樣的變化趨勢下，為確保谷雨茶具有明前茶的品質，可以通過在茶園遮光、濾光的調控技術措施降低光照強度及光輻射，確保茶樹的最大光合效率，調節碳氮代謝的動態平衡以提高后期春茶的質量。