武夷肉桂茶品質差異分析及其與礦質元素間的關系

葉江華，張 奇，劉德發，劉 揚，賈小麗，李奇松，徐 斌，暨小紅，張 渤*

1. 武夷學院 茶與食品學院，福建 武夷山 354300；2. 武夷山市茶業局，福建 武夷山 354300；3. 福建農林大學 根系生物學研究中心，福建 福州 350002

茶的滋味主要是指能溶解于茶湯中的物質引起的感官綜合刺激[1-2]?？偟膩碚f，茶的滋味主要有酸、甜、苦、咸、澀、鮮六種，其中苦、澀、鮮是茶的主要滋味[3]。澀味主要來自于多酚類物質中的兒茶素，特別是酯型兒茶素如表沒食子兒茶素沒食子酸酯（Epigallocatechin gallate，EGCG）等[4-5]。茶葉的苦澀味與茶湯中的咖啡堿含量有關，它也是衡量茶葉品質高低的一個重要因子[6-7]。雖說單體咖啡堿具有苦味，但咖啡堿會與兒茶素絡合形成具有鮮爽味的物質給茶湯帶來獨特的鮮爽口感，因此有的茶咖啡堿含量高，反而鮮爽口感更好，苦澀味不明顯。黃建安等[8]研究表明，武夷巖茶的韻濃和“巖韻”與咖啡堿有關。茶葉的鮮味主要來自于氨基酸，特別是茶氨酸。茶氨酸是茶葉中特有的氨基酸，是茶湯的回甘滋味的關鍵物質[9]。茶氨酸能夠降低因EGCG 引起的澀味，而咖啡堿能增強茶氨酸引起的回甘滋味[10]。茶葉中的游離氨基酸是指非組成蛋白質的氨基酸，在茶樹體內是儲存氮的主要形式，常因茶樹種植環境不同其種類與數量有差異。游離氨基酸雖然只占茶葉重量的1% ～ 4%，但卻是構成茶葉滋味的重要物質，一般來說其含量的多少直接關系到茶湯品質的好壞[11-12]。酚氨比也是評定茶葉品質的一個指標。實際上茶湯的鮮爽味是各種滋味化合物比例協調在口腔中的綜合作用的結果。除了滋味物質，茶葉中還富含多種對人體有益的礦質元素，但這些元素含量差異與茶葉品質之間關系目前鮮有報道。

目前對于區分市面上大多數流通的不同品質等級武夷巖茶仍停留在感官審評上，缺乏具體內涵指標來考量。有鑒于此，本研究拋除武夷巖區的概念，以武夷山市茶業局舉辦斗茶賽的649 個不同等級成品茶葉為材料，探討武夷肉桂茶不同品質等級差異，以期為客觀準確判別武夷肉桂茶的品質差異提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗的武夷肉桂茶為2019 年武夷山市政府舉辦的“春茶評比活動”肉桂茶樣，由武夷山市茶業局提供。其中特等獎茶葉樣品67 個、一等獎142 個、優質獎152 個和未入圍288 個。取不同等級的茶樣，每種5 g，將同種等級的茶葉混在一起后研磨，過60 目篩，混勻，采用四分法取出一份樣品，依次標記為RA（特等獎）、RB（一等獎）、RC（優質獎）和RD（未入圍），進行后續品質指標的測定。

1.2 方法

1.2.1 感官審評

參照GB/T 23776—2018 方法進行。

1.2.2 品質指標測定

分別參照中華人民共和國國家標準測定茶多酚和兒茶素、游離氨基酸、咖啡堿、水浸出物、總黃酮和茶氨酸，參照李合生[13]的方法測定可溶性糖含量。

1.2.3 礦質營養元素測定

稱取茶葉樣品0.2000 g，采用硫酸-過氧化氫（H2SO4-H2O2）熱消解法消解茶葉樣品。消解液利用連續流動分析儀（SKALAR，荷蘭）測定茶葉的氮（N）、磷（P）元素濃度；利用410 型火焰光度計（Sherwood，英國）測定茶葉鉀（K）元素濃度。稱取茶葉樣品0.1000 g，采用硝酸（HNO3）熱消解法消解茶葉樣品，消解液采用電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）測定茶葉樣品中的鈣（Ca）、鎂（Mg）、錳（Mn）、鋁（Al）、鐵（Fe）、鈉（Na）、鋅（Zn）、銅（Cu）、硼（B）、鎳（Ni）和鈷 （Co）等11 種礦質元素。

1.3 數據處理

采用Excel 2013 對數據進行統計與方差分析，采用DPS 7.05 數據處理系統對數據進行顯著性與相關性分析，采用Excel 2013、Origin Pro 8 和R 軟件進行圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 不同等級武夷肉桂茶感官評分結果

感官審評結果表明（圖1），特等獎肉桂茶綜合評分均高于92 分，平均得分為93.29 分；一等獎肉桂茶綜合評分均高于87.5 分，平均得分為89.61 分；優質獎肉桂茶綜合評分均高于80 分，平均得分為83.59 分；未入圍肉桂茶綜合評分均高于60 分，平均得分為70.13 分。

2.2 不同等級武夷肉桂茶的品質指標

表1 結果表明，不同等級武夷肉桂茶的茶多酚含量均存在顯著差異（P ＜ 0.05）。茶多酚含量的大小為：RA ＞ RB ＞ RC ＞ RD。RA 茶多酚含量最高，分別比RB、RC 和RD 增加4.42%、7.97%和22.01%。不同等級武夷肉桂茶的游離氨基酸含量之間雖然存在差異，但均差異不顯著。游離氨基酸含量的大小為：RC ＞ RB ≈RD ＞ RA。不同等級武夷肉桂茶總黃酮類物質含量呈現等級越高含量越高的趨勢，RA 和RB 的黃酮類物質含量顯著高于RC 和RD（P ＜ 0.05）；黃酮類物質含量的大小為：RA ＞ RB ＞ RD ＞ RC，RA 黃酮類物質含量分別比RB、RC 和RD 增加3.30%、21.72%和17.62%。不同等級的武夷肉桂茶中茶氨酸的含量以RD 含量最高，且顯著高于其他獲獎茶葉（P ＜ 0.05）；其次是RA，也顯著高于RB 和RC（P ＜ 0.05）。不同等級的武夷肉桂茶的咖啡堿含量之間沒有存在顯著差異，但均顯著高于未入圍的武夷肉桂茶（P ＜ 0.05）；咖啡堿含量大小為：RA ≈RC ≈RB ＞ RD，三個 獲獎武夷肉桂茶的咖啡堿含量均高于未入圍武夷肉桂茶約7%左右。等級高的武夷肉桂茶可溶性糖含量也越高，其中RA 可溶性糖含量顯著高于其他等級的茶葉（P ＜ 0.05），比RB、RC和RD 分別高8.77%、8.60%和12.95%。酚氨比，等級越高酚氨比越高，大小為：RA ＞ RB ＞ RC ＞ RD。

圖1 不同等級武夷肉桂茶感官評價結果Figure 1 Sensory evaluations results of Wuyi Rougui Tea with different grades

表1 不同等級武夷肉桂茶品質指標Table 1 Quality index of Wuyi Rougui tea with different grades

不同等級武夷肉桂茶中兒茶素含量測定結果表明（圖2），等級高的茶樣5 個兒茶素組分含量均高于等級低的茶樣，等級越高，兒茶素總量越高，大小為：RA ＞ RB ＞ RC ＞ RD。RA的EGCG 含量為32.75 mg/g，分別比RB、RC和RD 高0.94%、3.30% 和6.26%；RA 的ECG含量為8.61 mg/g，分別比RB、RC和RD高2.91%、3.84%和5.30%；RA 的EGC 含量為17.30 mg/g，分別比RB、RC 和RD 高1.07%、4.81%和6.95%；RA 的CG 含量為15.62 mg/g，分別比RB、RC和RD 高5.99%、8.27%和11.17%；RA 的GCG含 量 為1.56 mg/g，分 別 比RB、RC 和RD 高11.43%、10.90%和12.23%。從高等級到低等級，酯型兒茶素（EGCG、GCG、ECG）和非酯型兒茶素（EGC、GC）的比值分別為1.30、1.32、1.34和1.34，等級越高的武夷肉桂茶酯型兒茶素和非酯型兒茶素的比值越低?？梢姡? 個兒茶素組分和兒茶素總量可以用于評價武夷肉桂茶品質差異的指標。

圖2 不同等級武夷肉桂茶兒茶素含量（標注誤差線）Figure 2 Catechins content of Wuyi Rougui tea with different grades

2.3 不同等級武夷肉桂茶礦質元素含量

從表2 可看出，不同等級武夷肉桂茶除K、Mg、Mn、Co 外，大多數礦質元素含量之間沒有顯著差異。RD 含K 最低，與含K 最高的RB之間存在顯著差異（P ＜ 0.05）。不同等級武夷肉桂茶中RD 的Mg 含量最高，與RB 和RC 均存在顯著差異（P ＜ 0.05）。獲獎茶中Mn 含量隨等級的提高顯著下降（P ＜ 0.05），獲獎的RC和未入圍的RD 之間沒有顯著差異。不同等級武夷肉桂茶Co 含量為RC ＞ RD ＞ RA ≈RB；RC 中Co 含量與RA 和RB 存在顯著差異（P ＜ 0.05）。

2.4 限制性主坐標軸分析

感官評價等級更多的體現在茶葉的色、香、味、形，測得的品質指標與茶葉等級的關聯性可能更大，因此我們對武夷肉桂茶的品質指標進行限制性主坐標軸分析。結果表明（圖3A）：武夷肉桂茶樣品坐標軸1（CPCoA1）是造成RA、RB、RC 三個等級與RD 等級間差異性的最大主坐標成分，可以解釋63.87%的差異；而RA、RB、RC 三個等級間的差異以主坐標2（CPCoA2）為主，其解釋度為22.7%。試驗測定品質指標對武夷肉桂茶等級間差異的總差異解釋程度達到43.391%。對不同等級武夷肉桂茶礦質元素進行限制性主坐標分析（圖3B），武夷肉桂茶等級間的差異性解釋度只有26.996%，并且四個等級間的規律性不明顯。說明武夷肉桂茶不同等級差異性受礦質元素影響程度低。

表2 不同等級武夷肉桂茶礦質元素含量Table 2 Content of mineral elements of Wuyi Rougui tea with different grades

圖3 武夷肉桂茶品質指標（A）和礦質元素（B）間的限制性主坐標分析Figure 3 Restricted principal coordinate analysis of quality indexes（A）and mineral elements（B）of Wuyi Rougui tea

2.5 熱圖分析和相關性分析

通過對不同等級武夷肉桂茶品質指標的熱圖分析（圖4A），可以明顯的發現，武夷肉桂茶RA 級和RB 級在總黃酮、可溶性糖、茶多酚、咖啡因、EGCG、EGC、GC、GCG 等指標顯著積累，其酚氨比更高。對不同等級武夷肉桂茶礦質元素的熱圖分析結果表明（圖4B），武夷肉桂茶RC 級和RD 級Mn 和Mg 有顯著積累。

相關分析結果（圖5）表明，武夷肉桂茶等級與茶多酚、EGCG、酚氨比、咖啡堿、ECG、EGC 呈顯著正相關，與Mn 含量呈顯著負相關。水浸出物與茶氨酸呈顯著正相關，與咖啡堿、N 和K 呈顯著負相關?？扇苄蕴桥cECG、GC、GCG、酚氨比呈顯著正相關。茶多酚與EGCG、酚氨比、咖啡堿、ECG、EGC、GC 呈顯著正相關?？Х葔A與EGCG 和酚氨比呈顯著正相關。EGCG 與EGC、GC 和酚氨比呈顯著正相關，與Mn 呈顯著負相關。ECG 與GC、EGC、GCG 和酚氨比呈顯著正相關，與Mn 呈顯著負相關。EGC 與酚氨比、GC 呈顯著正相關，與Mn 呈顯著負相關。GC 與GCG 和酚氨比呈顯著正相關，與Mn 呈顯著負相關。

3 討論與結論

3.1 武夷肉桂茶的等級差異與品質指標的關系

試驗結果表明，高等級的武夷肉桂茶的鮮爽度整體上高于低等級的武夷肉桂茶。不同等級的武夷肉桂茶茶多酚含量均存在顯著差異（P ＜ 0.05），感官審評得分與茶多酚含量呈極顯著正相關（P ＜ 0.01）。等級高的武夷肉桂茶茶多酚含量高而不澀，這可能是由于等級高的武夷肉桂茶含有較多的絡合物質如氨基酸絡合物及可溶性糖含量較高，降低了茶多酚的苦澀味的強度和持續時間[14]。

圖4 不同等級武夷肉桂茶品質指標（A）和礦質元素（B）熱圖分析Figure 4 Heatmap analysis of quality indexes (A) and mineral elements (B) in different grades of Wuyi Rougui tea

圖5 不同等級武夷肉桂茶品質指標和礦質元素相關性分析Figure 5 Correlation analysis of quality indexes and mineral elements in different grades of Wuyi Rougui tea

游離氨基酸是茶湯滋味鮮爽的重要因素[15-17]。 本次試驗的武夷肉桂茶的游離氨基酸含量在不同等級茶之間不存在顯著差異，且與感官評分之間沒有相關性，表明游離氨基酸含量不能用于評價武夷肉桂茶品質。茶氨酸是茶葉中的特殊氨基酸，也是茶湯中含量最高的游離氨基酸，在茶湯呈鮮味和甜味[18-19]。試驗茶樣中，茶氨酸的含量在獲獎茶中表現為高等級茶高于低等級茶，與前人研究報道的結果一致[20]，說明茶氨酸含量與武夷肉桂茶的品質密切相關。

黃酮類物質具有抗氧化、殺菌消炎等功效[21]。 黃酮類物質是茶葉多酚類物質的一種，在茶湯中的含量不高，但由于其味感閾值低而對茶湯的滋味的貢獻較大[22]。本研究表明等級越高的武夷肉桂茶總黃酮類物質越高。

咖啡堿是茶湯重要的滋味物質[23]，相關研究表明咖啡堿含量與茶葉品質呈負相關[18]。本研究通過大樣本混合測定結果發現不同等級武夷肉桂茶咖啡堿含量并未存在顯著差異，而相關性分析結果表明不同品質武夷肉桂茶感官得分與咖啡堿呈顯著正相關?？Х葔A雖然是導致茶湯苦澀的重要因素，但適當含量的咖啡堿可以增加茶湯的滋味[10]。因此，茶葉中的咖啡堿含量在一定范圍內含量高的茶葉評分也高。

可溶性糖在茶湯中的含量雖然很低，但可以降低茶湯的苦澀味。本次試驗結果表明，等級高的武夷肉桂茶可溶性糖會顯著高于等級低的茶樣。相關性結果表明，可溶性糖含量與兒茶素（ECG、GC、GCG、CA）、酚氨比均呈顯著相關性，且與酯型兒茶素與非酯型兒茶素的比值呈顯著負相關。Yin 等[10]研究表明茶氨酸和蔗糖之間存在鮮甜味協同作用，表明高品質的武夷肉桂茶可溶性糖含量比低品質武夷肉桂茶的含量高，可溶性糖的含量可以增加茶湯的滋味，減少茶湯的苦澀味，從而提升茶湯的品質。

水浸出物的多少與茶湯滋味密切相關。本次試驗結果表明獲獎的武夷肉桂茶水浸出物之間沒有顯著差異，但未入圍茶顯著高于獲獎茶，這可能是由于未入圍茶樣沖泡時除滋味物質還有其他物質被沖泡出來，導致茶湯的滋味比較雜，影響茶湯整體的滋味。

酚氨比的高低與茶湯的鮮爽度和滋味密切相關[24]。試驗相關性分析結果表明，酚氨比與審評得分呈極顯著正相關（P ＜ 0.01），說明酚氨比的高低可以作為評價武夷肉桂品質的一個指標。

兒茶素是茶葉多酚類物質在茶湯中主要的呈味物質之一。兒茶素分酯型兒茶素和非酯型兒茶素兩類，其中酯型兒茶素苦澀味大于非酯型兒茶素。試驗結果表明，隨茶葉等級的降低5 種兒茶素組分（EGCG、GCG、ECG、EGC、GC）和兒茶素總量均顯著下降。相關性結果表明，EGCG、ECG、EGC 和兒茶素總量均和感官審評得分呈顯著正相關。Zhang 等[25]研究表明，咖啡堿可以增強EGC 和EC 的苦味，但同時可以增強它們的回甘。徐邢燕等[18]研究表明，高等級的武夷肉桂茶兒茶素含量要顯著高于低等級茶。Yin 等[10]研究認為茶氨酸可以減弱EGCG 的苦澀這可能是高等級的武夷肉桂茶茶湯厚度、刺激性要好于低等級武夷肉桂茶，且不會苦澀的一個重要原因。王婷婷等[26]研究表明，茶葉苦澀味主要是酯型兒茶素造成，酯型兒茶素與非酯型兒茶素的比值大小可以反映出苦澀程度。本試驗結果表明酯型兒茶素與非酯型兒茶素的比值隨品質下降而增加，說明越差的武夷肉桂茶苦澀味越大。同時熱圖分析表明，等級高的武夷肉桂茶在總黃酮、可溶性糖、茶多酚、咖啡因、EGCG、EGC、GC、GCG 等指標顯著積累，說明這些指標對品質指標的影響顯著。限制性主坐標分析結果表明，品質指標對武夷肉桂茶等級間差異的總差異解釋程度高達43.39%，進一步說明利用這些品質指標可以區分不同等級的武夷肉桂茶。

3.2 武夷肉桂茶的等級差異與礦質元素的關系

茶樹對礦質元素具有很強的富集能力，茶葉中包含了K、Ca、Mg、Zn、Cu、Mn 等人類所必須的礦質元素，且50%～60%可溶于熱水[23]。 本次試驗結果表明，不同等級武夷肉桂茶除鉀、錳、鎂和鈷等少量元素存在顯著差異外（P＜ 0.05），其他大多數礦質元素不存在顯著差異。

有研究表明，鉀可以改善茶葉的香氣品質[27]。本次試驗結果表明，獲獎的肉桂茶樣中鉀含量均高于未入圍茶樣，且鉀含量與水浸出物和茶氨酸呈顯著負相關，但與咖啡堿含量呈顯著正相關。說明鉀含量高低雖對武夷肉桂茶滋味有負相關作用，但可以提高茶葉香氣品質進而提升肉桂茶的整體品質。

茶樹具有聚錳的性質，在茶樹中錳的含量遠高于一般植物。有研究表明，錳處理不利于茶多酚積累，可通過低濃度錳處理茶樹調控茶葉品質[28]。本試驗結果表明，不同等級武夷肉桂的錳含量與茶多酚含量呈顯著負相關。這與前人的研究結果一致。

鎂是植物光合作用必需的元素，適當濃度范圍內的鎂有利于促進茶葉品質的形成[29]。本次試驗結果表明，不同等級武夷肉桂的鎂含量和茶氨酸含量呈顯著正相關，說明適當的鎂有利于茶湯滋味的提高。

鈷是維生素B12 的組成成分。有研究表明，鈷在茶葉中主要集中在老葉[30]。本次試驗結果表明，等級高的武夷肉桂茶鈷含量相對較低，說明等級低的茶葉葉片會相對老一些。

綜上，茶多酚、兒茶素、酚氨比、酯型兒茶素與非酯型兒茶素是武夷肉桂茶等級差異評價指標。武夷肉桂茶品質差異受礦質元素含量高低的影響程度小，表明礦質元素不能用來表征武夷肉桂茶的品質差異。等級高的武夷肉桂茶兒茶素、茶多酚、黃酮類物質含量更加豐富，滋味物質比例更加合理。本次試驗結果可一定程度上彌補武夷巖茶品質只能依賴感官審評判斷差異的缺陷。