‘紫嫣’和‘紫娟’茶樹花青素及主要生化成分季節性的變化

譚曉琴 李偉 王聰明 黃嘉誠 楊洋 唐茜

摘? 要：以紫色茶樹品種‘紫嫣和‘紫娟為材料，以綠色品種‘福鼎大白茶為對照，探究不同季節紫色茶樹新梢花青素及主要生化成分含量的變化。結果表明：春、夏、秋季‘紫嫣和‘紫娟花青素總量變化均表現為先升高再降低的趨勢，且夏季含量最高，分別為129.83 mg/100 g和109.73 mg/100 g，花青素各組分的季節性變化規律與花青素總量基本一致?！湘毯汀暇晁鑫?、氨基酸和咖啡堿含量在春季最高，茶多酚含量在夏季最高，且不同季節間差異顯著。與‘福鼎大白茶相比，‘紫嫣和‘紫娟中茶多酚、兒茶素和花青素含量較高?！湘毯汀暇臧被峤M分中，茶氨酸占總量比例最高，分別為52.13%和59.13%;兒茶素組分中，表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）含量最高，且酯型兒茶素含量顯著高于簡單兒茶素。綜合結果顯示，‘紫嫣和‘紫娟春梢具有適制綠茶、夏梢適制紅茶的物質基礎。

關鍵詞：紫色茶樹品種;不同季節;生化成分;花青素

中圖分類號：Q945? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract： In this study， ‘Ziyan and ‘Zijuan were used as the materials to explore the changes of anthocyanin and main biochemical components in new shoots of purple tea plants in different seasons. The results showed that the total anthocyanin content of ‘Ziyan and ‘Zijuan increased first and then decreased in spring， summer and autumn， and the highest content in summer was 129.83 mg/100 g and 109.73 mg/100 g， respectively. And the seasonal variation of anthocyanin components was basically consistent with the total anthocyanin content. The content of water extracts， amino acids and caffeine of ‘Ziyan and ‘Zijuan was the highest in spring， while the content of tea polyphenols was the highest in summer， and there were significant differences between different seasons. Compared with Fudingdabai tea， ‘Ziyan and ‘Zijuan contained more polyphenols， catechins and anthocyanins. Among ‘Ziyan and ‘Zijuan amino acids， theanine accounted for the highest proportion， 52.13% and 59.13% respectively; among catechins， EGCG was the highest， and the content of ester catechins was significantly higher than that of simple catechins. In general， the spring shoots of ‘Ziyan and ‘Zijuan have the material basis for making green tea while the summer shoots for making black tea.

Keywords： purple tea plant cultivar; different seasons; biochemical components; anthocyanin

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.01.023

茶樹是我國重要的經濟作物，發展至今，茶葉已成為21世紀最受歡迎的飲料之一[1-2]。‘紫嫣[3]和‘紫娟[4]是一種具有穩定遺傳特性的紫色茶樹品種，花青素含量是普通綠茶的20多倍，故‘紫嫣和‘紫娟芽葉四季均呈穩定的深紫色，具有較高的觀賞價值。又花青素已被證實具有抗氧化、抗突變、抗炎等功效[5-6]，因此關于對‘紫嫣和‘紫娟茶產品的開發利用引起了人們的廣泛關注。

目前對‘紫嫣和‘紫娟的研究，多集中在花青素的合成機制[7]、影響因素[8-10]以及茶葉保健效果[11]方面，這些研究結果為探究紫化茶樹生理生化特性及其花青素調控機理奠定了基礎，但是有關‘紫嫣和‘紫娟花青素及主要生化成分的季節性變化未見系統研究與報道。此外，茶樹作為一種季節性經濟作物，不同季節茶鮮葉的適制性及成茶品質很大程度上取決于其本身的生化成分的含量與配比，生產上可根據茶葉內含成分的變化規律開發不同特點與功能的茶葉產品。本試驗以‘紫嫣和‘紫娟為試驗材料，以綠色茶樹品種‘福鼎大白茶為對照，探究春、夏、秋不同季節紫色茶樹花青素及其他生化成分的特征，旨在進一步了解紫色茶樹的生理生化機制，并為紫色茶樹的適制性研究提供依據，同時促進高花青素茶樹資源的多元化開發利用。

1? 材料與方法

1.1? 材料

供試材料為生長健壯的6年生紫色茶樹品種‘紫嫣和‘紫娟，以綠色品種‘福鼎大白茶為此次試驗對照。試驗地位于四川省樂山市沐川縣沐溪鎮仁厚村（東經103°53′16.3″，北緯28°59′24.5″），以黃壤土為主，pH 4.78，有機質含量為38.01 g/kg、全氮1.8 g/kg、速效磷0.15 g/kg、速效鉀55.29 mg/kg。

1.2? 方法

1.2.1? 試驗設計? 供試材料均設置3個試驗小區種植，3次重復，共9個試驗小區，每個小區面積為13.5 m2，隨機區組排列，并設置保護行。茶樹采取單行雙株種植，大行距150 cm，小行距40 cm，株距20 cm，同一栽培管理方式。試驗于2018—2019年連續2年進行，采樣時間為4月上旬（春茶）、7月下旬（夏茶）、9月下旬（秋茶）上午9：00—10：00，天氣晴朗，茶鮮葉表面無水珠，采樣進行3次生物學重復。

1.2.2? 主要生化成分測定方法? 采摘標準一芽二葉500 g，微波殺青，80 ℃烘干，備測。水浸出物、咖啡堿、游離氨基酸總量、茶多酚含量分別按照國標進行測定[12-15];兒茶素組分測定采用HPLC法（Agilent 1260LC，美國）[16]，氨基酸組分采用氨基酸自動分析儀（安捷倫L-8900，美國），按照GB/T5009.124—2016進行測定[17]，每項試驗進行3次生物學重復，結果以干重計。

1.2.3? 花青素組分測定? 采摘各小區標準一芽二葉20 g，每小區隨機采樣均超過10株茶樹，于液氮中速凍，–80 ℃儲存備測。采用高效液相色譜法測定供試材料一芽二葉鮮葉花青素組分含量，參照Zhang等[18]的方法，并略作修改。準確稱取樣品0.5 g，液氮快速研磨，以鹽酸甲醇作為花青素提取劑，得花青素浸提液后經0.45 μm有機膜過濾后待測，試驗進行3次生物學重復。

儀器為安捷倫1260，VWD檢測器，色譜柱為Titank-C18（250 mm 4.6 mm， 5.0 μm），進樣量為10 μL，柱溫35 ℃，檢測波長520 nm，流速為1 mL/min。色譜流動相A為水/乙腈/甲酸（87/3/10， V/V/V），B為乙腈。以飛燕草色素、矢車菊素、天竺葵色素、錦葵色素和芍藥色素作為標準樣品（Chroma Dex， 美國）。

1.2.4? 葉綠素測定? 采摘標準一芽二葉10 g，每小區隨取樣均超過10株茶樹，于液氮中速凍，–80 ℃儲存備測。參照高俊鳳[19]的方法并稍作改進，且試驗進行3次生物學重復。取0.2 g一芽二葉夏梢，加入少許石英砂、碳酸鈣，用95%乙醇進行研磨浸提至組織發白，靜置5 min，過濾、定容至25 mL，用紫外分光光度計（T5 Summit，上海）在470、649、665 nm下測定光度值，按以下公式計算各光合色素含量：

1.3? 數據分析

試驗數據用Excel 2013軟件整理作圖， SPSS 22.0軟件分析數據，Duncans新復極差法作單因素多重比較，對花青素總量及葉綠素進行Pearson相關性分析。

2? 結果與分析

2.1? 不同季節花青素及其組分分析

2.1.1? 不同季節花青素總量分析? 花青素是紫色茶樹品種芽葉呈紫色的重要色素，不同季節‘紫嫣和‘紫娟花青素總量如圖1A所示。由圖1A可知，‘紫嫣和‘紫娟不同季節花青素變化規律為：春季<秋季<夏季，且不同季節間花青素含量差異顯著。‘紫嫣和‘紫娟花青素含量最高的均為夏梢（‘紫嫣129.83 mg/100 g，‘紫娟109.73 mg/100 g），春梢花青素含量最低，‘紫嫣為89.27 mg/100 g，‘紫娟為76.55 mg/100 g。此外，不同季節‘紫嫣花青素含量均顯著高于‘紫娟。

2.1.2? 不同季節花青素組分分析? 如圖1B～圖1D所示，‘紫嫣和‘紫娟共檢測出3種花青素組分，即飛燕草色素、矢車菊素和天竺葵素，且三者隨季節變化趨勢基本相同，均表現為先升高再降低?！湘毯汀暇瓴煌竟濓w燕草色素含量變化規律為：春季<秋季<夏季，夏季含量最高，‘紫嫣為95.72 mg/100 g，‘紫娟為67.96 mg/100 g;春季最低，‘紫嫣為59.79 mg/100 g，‘紫娟為40.25 mg/100 g。此外，‘紫嫣全年飛燕草色素含量均顯著高于‘紫娟。2個品種矢車菊素含量隨季節變化無明顯差異，表現為夏梢>秋梢>春梢，且‘紫嫣和‘紫娟之間矢車菊素含量差異甚小?！湘滩煌竟澨祗每刳呌诜€定，而‘紫娟則有顯著性差異，在夏季含量最高10.17 mg/100 g，此外，‘紫娟全年天竺葵素均顯著高于‘紫嫣。

‘紫嫣和‘紫娟花青素組分含量比例，即組分與總量之比，均以飛燕草色素最高（‘紫嫣66.98%～73.73%，‘紫娟52.57%～61.93%），天竺葵色素最低（‘紫嫣3.58%～5.71%，‘紫娟7.76%～9.27%），表現為天竺葵色素<矢車菊素<飛燕草色素的遞增趨勢。

2.2? 不同品種夏梢葉片色素比較

茶樹葉片色澤由葉綠素和花青素共同決定，夏季‘紫嫣和‘紫娟花青素含量最高，其中‘紫娟花青素含量是‘紫嫣的84.52%。分析測試3個品種夏梢一芽二葉葉綠素，結果如表1所示?！湘毯汀暇耆~綠素a、葉綠素b和總葉綠素含量均比‘福鼎大白茶高，而類胡蘿卜含量‘紫嫣最高（0.40 mg/g），‘紫娟最低（0.26 mg/g），二者之間差異顯著。

2.3? ‘紫嫣和‘紫娟花青素含量與葉綠素、類胡蘿卜素的相關性分析

‘紫嫣和‘紫娟花青素含量與葉綠素、類胡蘿卜素的相關性分析如表2所示。由表2可知，‘紫嫣花青素含量與總葉綠素、葉綠素b有極顯著負相關關系，而與葉綠素a、類胡蘿卜素呈顯著負相關關系;‘紫娟花青素含量與總葉綠素、葉綠素a、類胡蘿卜素有極顯著負相關關系，與葉綠素b呈顯著負相關關系。由此看出，‘紫嫣和‘紫娟花青素含量與總葉綠素呈極顯著負相關關系。

2.4? 不同季節主要生化成分分析

2.4.1? 不同季節茶多酚含量分析? 由圖2A可知，‘紫嫣和‘紫娟茶多酚干物質含量均在春季最低（‘紫嫣17.73%，‘紫娟18.99%），夏季最高（‘紫嫣20.77%，‘紫娟24.76%），表現為春季<秋季<夏季的遞增趨勢。其中，除了‘紫嫣夏季與秋季茶多酚含量差異不顯著外，其他不同季節間茶多酚含量均有顯著性差異。同一季節不同品種間比較結果為：‘紫娟>‘紫嫣>‘福鼎大白茶，且‘紫娟夏梢茶多酚含量分別與‘紫嫣‘福鼎大白茶這2個品種差異達到最大化。此外，全年‘紫嫣和‘紫娟茶多酚含量比對照‘福鼎大白茶分別高7.11%～19.21%、11.25%～24.17%。

2.4.2? 不同季節咖啡堿含量分析? 由圖2B可知，‘紫嫣和‘紫娟咖啡堿干物質含量均在夏季最低（‘紫嫣3.04%，‘紫娟3.46%），春季最高（‘紫嫣3.87%，‘紫娟4.32%），呈夏季<秋季<春季的遞增趨勢，且不同季節間差異顯著。相同季節不同品種間咖啡堿含量比較結果為：‘紫娟>‘福鼎大白茶>‘紫嫣，全年‘紫娟咖啡堿含量比‘福鼎大白茶高8.80%～11.34%，而‘紫嫣比‘福鼎大白茶低0.26%～4.40%，且‘紫娟與‘紫嫣、‘紫娟與‘福鼎大白茶的差異均達到顯著水平。

2.4.3? 不同季節水浸出物含量分析? 水浸出物是茶葉中能溶于熱水的可溶性物質，其含量在一定程度上反映了內含成分的多寡。如圖2C可知，‘紫嫣和‘紫娟水浸出物干物質含量均以夏梢水浸出物含量最低（‘紫嫣39.44%，‘紫娟43.22%），春梢最高（‘紫嫣42.14%，‘紫娟46.83%），呈夏季<秋季<春季的遞增趨勢。同一季節不同品種間水浸出物含量比較結果，均以‘紫嫣最低，比‘紫娟低8.75%～10.42%，比對照‘福鼎大白茶低1.60%～10.57%，其中‘紫娟夏秋梢水浸出物含量表現均優于‘福鼎大白茶，且差異顯著。

2.4.4? 不同季節游離氨基酸總量與組分分析? 氨基酸是茶葉中的重要物質之一，與茶葉嫩度和香氣的形成有密切關系，茶葉中游離氨基酸的含量與茶葉品質成正相關。由圖2D可知，‘紫嫣和‘紫娟氨基酸干物質含量均在夏季最低（‘紫嫣3.53%，‘紫娟3.25%），春季最高（‘紫嫣5.33%，‘紫娟4.98%），表現為夏季<秋季<春季的遞增趨勢，且不同季節間差異顯著。同一季節不同品種間游離氨基酸含量比較結果為：除秋季‘紫嫣氨基酸含量略高于‘福鼎大白茶外（高7.75%），其余季節氨基酸含量均以‘福鼎大白茶>‘紫嫣>‘紫娟，而‘紫嫣與‘福鼎大白茶游離氨基酸含量在春夏季差異不顯著。其中全年‘紫娟氨基酸含量比‘福鼎大白茶低10.59%～14.47%。

不同游離氨基酸組分對茶葉品質的影響程度不同。茶氨酸是茶湯中鮮爽味的主要呈味物質之一，‘紫嫣和‘紫娟氨基酸組分中含量最高的均為茶氨酸，分別為21.65 mg/g和23.38 mg/g，占比達到52.13%和59.13%。茶氨酸與谷氨酸、天冬氨酸和精氨酸是茶葉中的重要氨基酸，‘紫嫣（31.36 mg/g）和‘紫娟（31.04 mg/g）重要氨基酸含量分別比‘福鼎大白茶（34.56 mg/g）低9.26%、10.19%。蘇氨酸、纈氨酸、異亮氨酸等氨基酸是人體必需氨基酸，以‘紫嫣春梢必需氨基酸含量最高，為3.64 mg/g，占氨基酸總量的8.76%，比‘福鼎大白茶和‘紫娟分別高184.38%和195.93%。

2.4.5? 不同品種夏梢兒茶素組分比較? 兒茶素是茶葉多酚類的主體物質。由表4可知，‘紫嫣和‘紫娟夏梢兒茶素總量均高于‘福鼎大白茶，表現為‘紫娟>‘紫嫣>‘福鼎大白茶，其中‘紫娟與‘福鼎大白茶差異達到顯著水平。

‘紫嫣和‘紫娟新梢的酯型兒茶素所占總量比例均顯著高于簡單兒茶素，其中‘紫嫣酯型兒茶素含量是總量的78.44%，‘紫娟為69.22%。此外，‘紫嫣和‘紫娟兒茶素組分含量最高的均為表沒食子兒茶素沒食子酸酯，分別為干重的11.24%和8.61%，含量最低的分別為兒茶素（0.10%）、兒茶素沒食子酸酯（0.28%）。

2.4.6? 不同品種酚氨比比較? 酚氨比，即茶多酚與氨基酸的比值，是衡量茶樹品種適制性的指標之一。由表5可知，‘紫嫣和‘紫娟酚氨比均在夏季最高（‘紫嫣5.89，‘紫娟7.62），春季最低（‘紫嫣3.33，‘紫娟3.82），表現為春季<秋季<夏季遞增趨勢。相同季節不同品種間酚氨比比較結果為：‘紫娟>‘紫嫣>‘福鼎大白茶，且‘紫娟酚氨比分別與‘福鼎大白茶、‘紫嫣差異顯著。

3? 討論

有研究表明，光是誘導植物花青素形成的主要原因，夏季相對于春、秋季節光照強、氣溫高，促使花青素積累[10]。本研究結果顯示，‘紫嫣和‘紫娟花青素含量在春、夏、秋季的變化均表現為先升高再降低的趨勢，以夏梢含量最高，這與上述研究結果[10]保持一致。對花青素組分分析結果表明，夏季飛燕草色素占比最大，且季節間差異顯著，進而推測飛燕草色素是導致花青素季節性差異的主要色素，也是響應環境變化的主要花青素組分。

本試驗中‘紫嫣和‘紫娟一芽二葉新梢葉綠素含量均顯著高于綠色品種‘福鼎大白茶，這主要是因為高花青素含量的紫色葉片通常比普通綠色葉片吸收的綠光多，進而通過攔截能量量子保護尚不成熟的葉綠體，保證其正常發育[20-21]。另有相關性分析結果表明，‘紫嫣和‘紫娟花青素含量與葉綠素、類胡蘿卜素呈極顯著或顯著負相關，說明花青素、葉綠素、類胡蘿卜素共同形成了‘紫嫣和‘紫娟深紫色的葉色。

不同季節氣候條件差異較大，茶樹內含物質也有一定的差異?！湘毯汀暇暝诓煌竟澦鑫铩被?、咖啡堿變化趨勢均先降低再升高，春梢最高，夏梢最低，其中，氨基酸和咖啡堿二者的變化動態與前人研究結果一致[22]。春秋兩季光、溫適宜，茶樹氮代謝加快，氨基酸和咖啡堿這類含氮化合物大量積累，其次上一年基肥的供應為茶樹生長提供了大量必需元素，因此為春梢物質的累積奠定了基礎。氨基酸是影響茶葉鮮爽度的主要物質，而咖啡堿與茶多酚、氨基酸等形成的絡合物也是一種鮮味物質[23]，由此可推測春季‘紫嫣與‘紫娟茶葉口感的鮮爽度較高，具有制綠茶的物質基礎。夏季光照強、氣溫高，茶樹碳代謝旺盛，為茶多酚、兒茶素合成提供動力。周喆等[24]研究紫芽茶樹發現茶多酚在夏季積累最多，秋季次之，春季最少，本研究也得到了相似的結果。同時，茶多酚與酯型兒茶素是決定茶湯濃度與苦澀味形成的主要物質[25]，由此可推測夏季‘紫嫣與‘紫娟茶葉口感的濃度與強度都較高，具有制紅茶的物質基礎。

紫色茶樹品種代謝產物豐富，具有制作優良品質茶葉的物質基礎[26]，對其適制性的衡量可以酚氨比為參考依據，酚氨比較低適制綠茶， 酚氨比較高適制紅茶?！湘毯汀暇甏杭痉影北容^低，適制綠茶，而夏季酚氨比較高，若制綠茶滋味較濃，苦澀味較重，品質可能不如春季芽葉，相對而言更適制紅茶。另外，夏季紫色茶樹茶多酚與兒茶素含量高于綠色品種‘福鼎大白茶，而氨基酸含量則低于‘福鼎大白茶，表明夏季紫色茶樹所制綠茶品質可能不如綠色品種福鼎大白，這一點與現有研究相似[27]。紫色芽葉與綠色芽葉所制茶葉各有品質特色，因此應根據其生化特性進行不同茶類的適時生產，并加強其配套加工工藝的研究，以提高茶葉品質，更好地開發利用紫芽茶樹。

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責任編輯：黃東杰