基于品種差異的祁門紅茶品質分析

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(1.安徽省農業科學院茶葉研究所,安徽黃山 245000;2.安徽農業大學,茶樹生物學與資源利用國家重點實驗室,安徽合肥 230000)

祁門紅茶(Keemun black tea)香氣獨特、滋味醇厚、色澤烏潤,尤其是其香氣具有濃郁的玫瑰花香、蜜糖香、甜香,被稱為“祁門香”。王華夫等研究表明祁門紅茶中的香葉醇、苯甲醇、2-苯乙醇等成分含量較高[1]。舒慶玲等[2]研究則表明祁紅的特征香氣成分是香葉醇、芳樟醇及其氧化物、苯甲醇、苯乙醇、橙花叔醇等芳香物質。另有雷攀登等[3]、寧井銘等[4]研究顯示,香葉醇、芳樟醇及其氧化物、苯甲醇、苯甲酸、苯乙醛、2-己烯醛、苯甲醛、水楊酸甲酯等香氣成分占到祁門紅茶總量的70%～80%,是祁門紅茶的主要香氣成分,對構成其獨特香氣品質具有重要的作用。最新研究表明[5],祁門紅茶中的香葉醇相對含量(6.89%)顯著高于大吉嶺紅茶(4.28%)、錫蘭紅茶(0.5%)以及阿薩姆紅茶(0.32%),這表明香葉醇對祁門紅茶的特征香氣具有重要貢獻。另外,祁門紅茶生化成分研究表明,其水浸出物、茶多酚、氨基酸含量較高,使得茶湯滋味醇厚[3]。

茶葉重要的次級代謝產物主要有多酚類物質、芳香類物質、茶氨酸等,這些次級代謝產物影響著茶葉色澤、香氣、滋味等感官品質的形成[6]。祁門紅茶為全發酵茶,在加工過程中,多酚類物質發生劇烈氧化,形成茶黃素、茶紅素等化合物,是滋味重要組成成分;氨基酸可產生脫氨作用、脫羧作用轉化成醇類、醛類、酸類等芳香物質[7]。目前關于多酚類物質代謝途徑的研究已經明確非酯型兒茶素、酯型兒茶素形成過程中的關鍵酶基因[8-9]。萜烯類香氣化合物對茶葉香氣具有重要貢獻,如芳樟醇、香葉醇、橙花醇及橙花叔醇等,是茶葉中重要的香氣化合物。王華夫等[1]研究表明福建紅茶中的橙花醇含量較高,而云南、廣西和廣東的紅茶則以芳樟醇及其氧化產物含量較高。目前,研究多認為‘祁門香’品質形成具有地域差異,如云南紅茶具有特殊的甜香,阿薩姆紅茶則具有‘阿薩姆香’[7]。楊停等[10]研究表明不同地域的祁門紅茶香氣成分在組成及含量上存在一定的差異,但主要香氣物質是相似的。

為探究同產區內不同茶樹品種對祁門紅茶品質形成的差異,本研究選取在祁門紅茶產區種植面積較多的2個茶樹品種加工成紅茶樣,其中‘鳧早2號’是從祁門群體種中采用單株育種法育成的茶樹品種,而‘舒茶早’則是從六安舒城當地群體種中采用單株系統選育法育成[11]。通過高效液相色譜(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)及氣相色譜-質譜聯用(Gas Chromatography-Mass Spectrometer,GC-MS)對2個品種紅茶的香氣成分及滋味物質進行分析,旨在研究品種間紅茶品質差異,為后續研究祁門紅茶品質形成提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

茶樹(CamelliasinensisL.) 品種為‘鳧早2號’、‘舒茶早’,均種植在黃山市安徽省農科院茶葉研究所品種園內,為6年生茶樹,其環境氣候條件、海拔高度、土壤以及栽培管理水平基本一致。在5月8日采取一芽二三葉用于紅茶加工。

GC-MS分析標準品 上海阿拉丁試劑股份有限公司;液相色譜分析標準品 美國Sigma公司;游離氨基酸分析標準品 德國SYKAM公司。50/30 μm CAR/DVB/PDMS萃取頭 美國色譜科公司;固樣微萃取手柄 美國色譜科公司;DB-5MS石英毛細管柱(30 m×250 μm×0.25 μm) 美國安捷倫公司;Agilent 7890-5975氣相色譜質譜聯用儀 美國安捷倫公司;C18色譜柱(250 mm×4.6 mm,5 μm) 日本島津公司;2010A液相色譜儀 日本島津公司;SYKAM 433D氨基酸分析儀 德國SYKAM公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 祁門紅茶的加工 茶鮮葉采用傳統祁門紅茶加工工藝制成紅茶樣,具體步驟如下:貯青6～8 h;熱風萎調4 h;揉捻50 min;25～28 ℃發酵2～3 h;初烘溫度100～110 ℃,烘至7成干,攤涼30～40 min;足烘溫度80～90 ℃,烘至足干。

1.2.2 感官審評 依據國家茶葉感官審評標準(GB/T 23776-2018),準確稱取3 g茶樣,加入150 mL沸水,5 min后倒出茶湯,由3位高級評茶員對2個品種紅茶樣的香氣、滋味及湯色進行描述。

1.2.3 GC-MS分析條件 樣品處理采用頂空固樣微萃取法[12]:準確稱取3.0 g紅茶樣放入250 mL萃取瓶中,加入20 mL沸水,立即密封瓶口,60 ℃平衡5 min后,將萃取頭立即插入萃取瓶,與液面維持一定高度,60 ℃水浴萃取30 min,萃取結束后將萃取頭插入氣相色譜進樣口解吸附5 min,每個樣品重復3次。氣相色譜儀進樣口溫度為:250 ℃,不分流進樣,載氣為高純氦氣,純度為99.99%;柱溫程序為40 ℃保持2 min,隨后以5 ℃/min升到85 ℃,保持2 min,再以2 ℃/min升到110 ℃,再以7 ℃/min升到139 ℃,最后以5 ℃/min升到230 ℃,保持8 min,分析時間為56 min;質譜接口溫度為250 ℃,EI源溫度為230 ℃,電子能量為70 Ev,質量掃描范圍:35～400 amu。采用面積歸一化法計算香氣成分的相對百分含量。

1.2.4 液相色譜測量兒茶素、咖啡堿 準確稱取1.0 g茶樣,加30 mL沸水,90 ℃水浴5 min,重復3次,過濾茶湯,定容至100 mL。上機樣品稀釋比為:1∶400,用0.45 μm微孔水系濾膜過濾后上機。每個樣品重復3次。分析條件為:柱溫40 ℃;流動相A為1%乙酸溶液,流動相B為乙腈,流速1.0 mL/min。梯度洗脫條件為B 相在0～20 min由10%線性變化至13%,20～40 min由13% 線性變化至30%,40～41 min由30%線性變化至10%。峰面積為橫坐標、濃度為縱坐標做標準曲線,以峰面積求出各組分含量,再換算出茶樣中各兒茶素組分的含量[13]。

1.2.5 游離氨基酸的測定 樣品處理方法與液相色譜分析方法相同,上機樣品稀釋比為:1∶200。測定條件:色譜柱為LCA K07/Li,柱溫為38～74 ℃梯度升溫;流動相A為pH2.9檸檬酸鋰溶液,流動相B為pH4.2檸檬酸鋰溶液,流動相C為pH8.0檸檬酸鋰溶液;洗脫泵流速為0.45 mL/min,衍生泵流速為0.25 mL/min,進樣體積為50 μL,分離程序為105 min。以標準品響應面積、含量計算樣品游離氨基酸含量[13]。每個樣品重復3次。

1.3 數據處理

利用SMICA軟件(版本14.1,Umetrics)主成分分析法PCA對兩種紅茶中的差異化合物進行分析,同時利用SPSS軟件(版本19.0)LSD多重比較法分析樣品間(n≥3)的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 感官審評

2個茶樹品種鮮葉經攤放、萎調、揉捻、發酵、初烘和復烘獲得紅茶樣,后采用國家感官審評標準(GB/T 23776-2018)評價其香氣、滋味及湯色。香氣審評結果表明,2個品種紅茶均具有祁門紅茶的甜香特征,但祁門本地褚葉種選育的‘鳧早2號’紅茶其香氣強度高于‘舒茶早’紅茶且具有明顯的花果香。滋味審評顯示,‘舒茶早’紅茶具有醇厚特征,滋味鮮爽度高于‘鳧早2號’紅茶。另外,2個品種紅茶的湯色都呈現紅明亮特征(表1)。通過感官審評結果可知,同產區內不同茶樹品種紅茶在香氣及滋味品質上有明顯差異。

表1 感官審評Table 1 Sensory evaluation

2.2 香氣成分分析

為研究2個品種紅茶香氣差異成因,本研究通過GC-MS技術對紅茶中的香氣化合物及其相對含量進行檢測。結果顯示,2個品種紅茶樣中共分析出42種揮發性香氣化合物,其中,烯類化合物8種、醇類化合物10種、醛類化合物11種、烷類化合物4種、酯類化合物6種、酮類化合物2種以及氧雜環化合物1種(表2)。其中,醛類化合物、酮類化合物在2個品種紅茶中的相對總量較為一致,而烯類化合物、醇類化合物及酯類化合物的相對總量有明顯差異。2個紅茶樣中相對含量較高的香氣化合物較為一致,主要是:2-己烯醛、月桂烯、苯乙醛、芳樟醇及其氧化物、水楊酸甲酯、香葉醇、順-己酸-3-己烯酯,分別占‘舒茶早’、‘鳧早2號’香氣總量的83.65%、87.73%,其中‘鳧早2號’紅茶β-芳樟醇相對含量為33.22%,顯著高于‘舒茶早’(P<0.05)。

對2個品種紅茶香氣化合物進行主成分分析,結果顯示,2個品種紅茶樣組間有明顯差異(圖1A)。以香氣化合物相對含量為變量,獲得散點圖(圖1B),發現影響2個紅茶香氣品質差異的化合物主要是芳樟醇(C15)、香葉醇(C26)等變異系數較大的化合物。VIP值(Variable Importance Plot)分析結果顯示(圖1C),VIP值>1的共有10種化合物,其中最可能影響2個紅茶香氣品質差異的前6種化合物是:芳樟醇(C15)、順-己酸-3-己烯酯(C31)、香葉醇(C26)、水楊酸甲酯(C21)、苯乙醇(C17)、2-己烯醛(C2)。一般來說,VIP值>1的變量被認為是導致組間差異的代謝物。紅茶香氣品質取決于多個香氣化合物共同作用的結果[14],主成分分析中顯示VIP值>1的化合物有10種,這些香氣化合物含量的差異都是可能導致兩種紅茶香氣品質差異的原因。尤其是β-芳樟醇,是茶樹中重要的萜烯類化合物[15],在兩種紅茶中的含量變異較大。

圖1 兩種紅茶樣中香氣化合物主成分分析Fig.1 Principal component analysis ofvolatile compounds in two black teas注:A:主成分分析得分圖;B:主成分分析散點圖;C:化合物VIP值分析。

2.3 兒茶素類及咖啡堿分析

為研究2個品種紅茶滋味差異成因,采用HPLC法分析主要兒茶素類、咖啡堿化合物在2個品種紅茶中的含量變化。結果顯示,‘舒茶早’、‘鳧早2號’紅茶中兒茶素總量分別為:11.42、14.48 mg/g。其中,‘鳧早2號’紅茶中的酯型兒茶素類物質表兒茶素沒食子酸酯(ECG)、表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)含量顯著高于‘舒茶早’紅茶(P<0.05)。另外,咖啡堿含量在‘舒茶早’、‘鳧早2號’紅茶中的含量也存在顯著差異(P<0.05),分別為:36.84、28.60 mg/g(圖2)。陳宗道等[16]研究表明咖啡堿是主要苦味物質來源。在澀味物質中,研究顯示酯形兒茶素EGCG、ECG和澀度與苦度呈極顯著正相關(P<0.01),與甜度呈顯著負相關(P<0.05),而簡單兒茶素表沒食子兒茶素(EGC)、表兒茶素(EC)與苦澀度之間無顯著相關性[17-18]。由此,推測兒茶素類物質、咖啡堿含量差異是導致‘鳧早2號’紅茶滋味品質略低于‘舒茶早’紅茶的原因。

表2 鳧早2號、舒茶早紅茶香氣成分及相對含量Table 2 List of aroma compounds and relative content in Shu-Cha-Zao and Fuzao NO.2 black tea

圖2 2個品種紅茶中的兒茶素和咖啡堿含量變化Fig.2 Contents of catechins and caffeine in two black teas

注:不同小寫字母表示樣品間數據差異顯著(P<0.05)。

2.4 游離氨基酸分析

紅茶樣中含量較高的游離氨基酸主要有茶氨酸、谷氨酸、及天冬酰胺等。由圖3可知,除了谷氨酸、苯丙氨酸,其他主要的游離氨基酸在‘舒茶早’紅茶中的含量都顯著高于‘鳧早2號’紅茶(P<0.05)。尤其是茶氨酸,它是茶葉中含量最高的游離氨基酸,能夠增加茶湯的鮮爽度。祁丹丹[16]研究表明,茶氨酸、谷氨酸含量的減少,會導致茶湯苦味較強。這說明不同類型的氨基酸會呈現不同的味道,其中天冬氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺和茶氨酸對鮮味貢獻最多[19,20]。‘舒茶早’紅茶中天冬氨酸、谷氨酸、茶氨酸含量顯著高于‘鳧早2號’。因此,較高的咖啡堿、游離氨基酸含量是‘舒茶早’紅茶茶湯滋味醇厚度、鮮爽度高于‘鳧早2號’紅茶的原因。

圖3 紅茶中游離氨基酸含量Fig.3 Contents of free amino acid in black tea注:L-Theanine:茶氨酸。

3 結論

茶葉香氣因不同地區的生態環境及地理狀況不同,呈現出不同的品質特征。本研究選取的茶樹品種選育地區不同,其遺傳背景有差異。試驗中,兩個茶樹品種生長在相同栽培環境下,其生長發育階段的氣候條件、栽培管理較為一致,而結果顯示兩個品種紅茶有不同的風味特征,其中‘鳧早2號’紅茶香氣強度高于‘舒茶早’紅茶且香型也略有差異,但其滋味醇厚度、鮮爽度卻低于后者。基于試驗中鮮葉原料生長狀態、加工方式均較一致,這說明遺傳背景及內源代謝物的差異是導致兩種紅茶風味品質不同的主要原因。本研究表明茶樹品種對茶葉品質有顯著影響,這為后期研究茶葉香氣形成及茶樹品種的適制性提供了理論依據。