不同產區綠茶氨基酸及礦物元素分析評價

王雪萍，高士偉，鄭鵬程，葉飛，王勝鵬，龔自明

湖北省農業科學院果樹茶葉研究所，湖北省農業科技創新中心果茶分中心，湖北省茶葉工程技術研究中心（武漢 430064）

綠茶是中國的主要茶類之一，浙江、四川、貴州、云南、福建、安徽、湖北、湖南、河南、廣東、廣西、陜西、重慶等省份均生產綠茶，2017年湖北綠茶產量19.9萬 t，僅次于貴州、云南，為全國第三大綠茶主產省份[1]。湖北為產茶大省，全省有四大優勢產區，分別為鄂西武陵山富硒綠茶和宜昌三峽名優綠茶及宜紅茶區、鄂西北秦巴山高香綠茶區、鄂東大別山優質綠茶區、鄂南幕阜山名優早茶及邊銷茶區。

不同地區土壤礦物元素有著地質特異性差異，通過對不同地區樣品中礦物元素含量統計分析可篩選出有效信息實現產地判別[2]，該方法在蜂蜜[3]、水稻[4]、大豆[5]、山藥[6]、西紅柿[7]等植物產地判別中應用較為廣泛。茶葉富含多種礦物元素，其中鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、銅、鋅、鉬是中國居民膳食營養需求的主要元素，對人體健康具有重要作用[8-9]。通過對茶葉中多種礦物的測定分析可對不同產地來源的茶葉進行有效判別[10-13]。氨基酸是茶湯中的主要呈味物質，茶葉中氨基酸的組成及含量與茶葉品質密切相關[14-15]。通過氨基酸組分的測定分析可將原產浙江的龍井茶與其他省份綠茶區分開來[16]。試驗對湖北不同茶區名優綠茶進行氨基酸組分和礦物元素測定，分析不同茶區樣品氨基酸組分和礦物元素差異，探討以氨基酸組分和礦物元素進行茶葉產地判別的可行性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

分別從湖北四大茶區8個市州14個縣市收集具代表性的36份名優綠茶樣品，樣品采集情況詳見表1。

S433D氨基酸自動分析儀（德國Sykam公司）；Optima 3300DV電感耦合等離子體發射光譜儀（ICPAES）：美國Perkin ELmer公司；HWS-24電熱恒溫水浴鍋（上海一恒科學儀器有限公司）；單道移液器（德國Eppendorf公司）。

表1 茶葉樣品表

1.2 方法

1.2.1 氨基酸組分測定

稱取0.2 g（精確至0.001 g）粉碎后的茶葉樣品，倒入50 mL旋蓋離心管，加入30 mL沸水于沸水浴中浸提30 min，以3 000 r/min離心5 min，取1 mL上清液，加入1 mL樣品稀釋液，混勻，用0.22 μm濾膜過濾于樣品瓶中，采用氨基酸自動分析儀進行游離氨基酸組分測定。

1.2.2 礦物元素測定

稱取0.5 g（精確至0.001 g）粉碎后的茶葉樣品，倒入瓷坩堝中，在500 ℃下灰化5 h，冷卻后用2 mL 1∶1鹽酸溶解，定溶至25 mL，采用電感耦合等離子體發射光譜儀對礦物元素進行測定。

2 結果與分析

2.1 氨基酸組分分析

不同茶區茶樣中游離氨基酸總量表現為鄂西武陵山及宜昌三峽茶區＞鄂南幕阜山茶區＞鄂西北秦巴山茶區＞鄂東大別山茶區，氨基酸組分含量較高的有茶氨酸、谷氨酸、天冬氨酸和天冬酰胺，含量較低的有脯氨酸、異亮氨酸、組氨酸、纈氨酸和甘氨酸。茶氨酸、甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、精氨酸在不同茶區茶樣中差異顯著。

根據氨基酸呈味特性，分為鮮味氨基酸（天門冬氨酸、谷氨酸）[17-20]、甜味氨基酸（蘇氨酸、絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸和脯氨酸）[17-20]、苦味氨基酸（纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、組氨酸和精氨酸）[17-20]、芳香味氨基酸（纈氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸和精氨酸）[16,21]和鮮爽味氨基酸（谷氨酸、茶氨酸、甘氨酸、丙氨酸和脯氨酸，可協同增強茶葉的鮮爽味）[16]。其中，鮮味氨基酸、甜味氨基酸、苦味氨基酸、芳香味氨基酸含量均表現為鄂西武陵山及宜昌三峽茶區＞鄂南幕阜山茶區＞鄂西北秦巴山茶區＞鄂東大別山茶區，鮮爽味氨基酸表現為鄂西武陵山及宜昌三峽茶區＞鄂西北秦巴山茶區＞鄂南幕阜山茶區＞鄂東大別山茶區。

表2 樣品氨基酸組分含量 mg/g

2.2 礦物元素分析

對鉀、鈣、鎂、鐵、鋅、銅、鉬元素含量進行多重比較分析（表3），結果表明，鈣元素含量在各茶區間差異不顯著，其余元素含量差異顯著。鄂西武陵山及宜昌三峽茶區樣品中的鈣在四個茶區中含量最高，而鉀、鐵、鉬含量最低；鄂西北秦巴山茶區樣品的鎂、銅含量最高；鄂東大別山茶區樣品的鐵、鉬含量最高，鋅、銅含量最低；鄂南幕阜山茶區鉀、鋅含量最高，鈣、鎂含量最低。

表3 樣品礦物元素含量 mg/kg

2.3 判別分析

判別分析是根據多指標對事物進行判別分類的一種統計方法，為探索游離氨基酸組分和礦物元素對不同產地綠茶判別效果，對氨基酸和礦物元素數據進行逐步判別分析，依次篩選出貢獻率大的5個判別指標鉀、鎂、組氨酸、鈣和鐵，建立不同產區綠茶判別模型：

Y鄂西武陵山及宜昌三峽茶區=-124.142-3.951X1（組氨酸）+0.004X2（鉀）+0.011X3（鈣）+0.078X4（鎂）-0.098X5（鐵）

Y鄂西北秦巴山茶區=-177.421-9.649X1（組氨酸）+0.005X2（鉀）+0.007X3（鈣）+0.106X4（鎂）-0.242X5（鐵）

Y鄂東大別山茶區=-209.668-33.436X1（組氨酸）+0.009X2（鉀）+0.019X3（鈣）+0.078X4（鎂）-0.136X5（鐵）

Y鄂南幕阜山茶區=-179.352-29.108X1（組氨酸）+0.009X2（鉀）+0.017X3（鈣）+0.068X4（鎂）-0.206X5（鐵）

提取模型前3個典型判別函數F1，F2和F3，特征值分別為6.803，3.555和0.418，方差貢獻率分別為63.13%，32.99%和3.88%，對判別函數的統計學意義進行檢驗，p＜0.05。以前兩個判別函數（累積方差貢獻率96.12%）得分作圖（圖1）。從圖1可見，鄂西武陵山及宜昌三峽茶區、鄂西北秦巴山茶區樣品分布較為集中，鄂西武陵山及宜昌三峽茶區有2個樣品離組質心較遠，鄂東大別山茶區、鄂南幕阜山茶區樣品有交叉。對樣品進行回代檢驗和交叉檢驗分析，回代檢驗判別率為94.40%，交叉檢驗判別率為86.10%（表4），可見利用鉀、鎂、組氨酸、鈣和鐵含量對湖北四大產區綠茶進行產地判別效果較好。

表4 不同產區綠茶產地判別分析結果

3 結論與討論

不同地區茶葉中氨基酸和礦物元素含量及組成存在差異，有其各自特征，鄂西武陵山及宜昌三峽茶區樣品中茶氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、蘇氨酸、甘氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、精氨酸等氨基酸組分含量明顯高于其他三個茶區，礦物元素中鈣含量在四個茶區中最高，而鉀、鐵、鉬含量最低；鄂西北秦巴山茶區樣品中苯丙氨酸在四個茶區中含量最低，鎂和銅含量在四個茶區中最高；鄂東大別山茶區樣品中天冬氨酸、谷氨酸、茶氨酸、甘氨酸、組氨酸、精氨酸、鋅、銅含量在四個茶區中最低，鐵、鉬含量在四個茶區中最高；鄂南幕阜山茶區樣品中谷氨酸、丙氨酸、纈氨酸、鉀、鋅含量在四個茶區中最高，鈣、鎂含量在四個茶區中最低。

不同產地來源的茶葉有其各自特征，基于茶葉中礦物元素、稀土元素[22-23]、兒茶素及生物堿[24]、香氣[25-26]、穩定同位素[27]等指標含量可進行茶葉產地判別，其中以礦物元素應用最為廣泛。基于氨基酸在地理標志產品龍井茶[16]、鎮江香醋[28]真偽鑒別中的應用，試驗將礦物元素和氨基酸組分含量同時用于茶葉產地判別，通過逐步判別分析，篩選出4個礦物元素和1個氨基酸組分共5個指標用于綠茶不同產地判別，回代檢驗和交差驗證判別率分別為94.44%和86.11%，說明基于礦物元素和氨基酸組分的建立的判別模型能夠有效判別綠茶的產地來源。