不同等级金牡丹乌龙茶品质和矿质元素差异分析

张 奇，张 荧,2, ，晏 紫，叶江华，庞晓敏，李奇松，雷卫星，贾小丽

（1.武夷学院茶与食品学院，福建南平 354300；2.福建农林大学园艺学院，福建福州 350002；3.武夷学院信息技术与实验室管理中心，福建南平 354300；4.武夷学院生态与资源工程学院，福建南平 354300）

金牡丹是由福建省农业科学院茶叶研究所使用杂交育种法制成，其母本为铁观音，父本为黄棪[1]。金牡丹茶叶品质优异，在杂交种中的优势明显，成活率高，表现在综合性状优良，其中以香气为主，制优率也相对较高。目前对金牡丹茶的相关研究已有许多相关报道。但较多的是研究金牡丹茶树良种引进和栽培技术、制作工艺等方面。周陈清等[2]调查研究了茶树良种金牡丹引种至浙江省龙泉市后的一些主要问题，如引种的适制性、适应性、生产效益、经济效益等。陈慧聪等[3]在永春县开展了关于乌龙茶品种的区域性试验，结果表明一些品种种植产量高、品质好，其中包含了金牡丹、紫牡丹、黄玫瑰等一些特殊花香品种，这些品种的区域试验表现出综合性状优异，适合在永春这种气候条件的地方推广种植。黄彪等[4]通过对不同季节对金牡丹乌龙茶主要营养素和活性成分组成和含量的影响进行比较，研究表明春季茶叶中茶多酚、咖啡碱、游离氨基酸和儿茶素含量显著高于秋茶。张凌云等[5]研究了金牡丹乌龙茶品质与其干燥方法的关系，结果表明使用微波干燥所制得的金牡丹茶总体综合质量较好，省时省力，可广泛使用。郑国华[6]对金牡丹乌龙茶加工技术研究表明，晒青减重6%、180转的摇青、温度20 ℃和75%湿度是金牡丹乌龙茶加工的最优制作条件。但目前对于金牡丹不同等级品质差异的内在物质基础研究相对较少。

茶叶的品质主要受茶多酚、氨基酸、黄酮、可溶性糖、咖啡碱和水浸出物等内含物含量影响[7]。茶多酚是决定茶汤滋味和色泽的主要成分之一[8]。人体生理代谢所需要的氨基酸有很多是可以从茶叶中获取的[9]。相关研究表明，游离氨基酸的含量与茶叶品质等级密切相关[10]。咖啡碱是一种苦味物质，是茶叶中重要的滋味物质之一。儿茶素是茶的主要化学成分，也是茶冲泡中苦味和涩味的主要成分[11-13]。Narukawa等[14]对茶中儿茶素的苦味强度研究表明，儿茶素的苦味强度依次为EGCG（表没食子儿茶素没食子酸酯）、EGC（表没食子儿茶素）、EC（表儿茶素）和ECG（表儿茶素没食子酸酯）。茶叶中还含有大量人体所需的矿质元素，但目前对于矿质元素与茶叶品质的影响的相关研究较少[15-17]。茶叶品质的评价主要通过感官审评的方法进行评定，只有感官评价的数据，较为缺乏品质差异相关的内在物质基础数据研究数据支撑。鉴于此，本研究以武夷山市茶业局举办的2020年斗茶赛的28个不同等级金牡丹乌龙茶茶叶为材料，运用现代仪器分析技术分析其内在物质基础，结合感官评审结果探究不同等级乌龙茶品质差异的科学内涵，以期为茶产业发展助力。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

金牡丹乌龙茶 源自武夷山茶业局2020年斗茶赛，根据比赛的结果，把特等奖金牡丹（10个）、一等奖金牡丹（7个）、优质奖金牡丹（11个）的各个茶样，采用四分法取出其中的1/4研磨成茶粉作为品质指标和矿质元素测定实验材料，茶粉分别过0.5 mm筛子后，密封储存于4 ℃低温冰箱中；甲醇（色谱纯）、乙腈（色谱纯） 德国默克有限公司；浓硝酸（分析纯）、过氧化氢（分析纯）、福林酚、蒽酮、三氯化铝（分析纯）、茚三酮、甲醇（分析纯） 国药集团化学试剂有限公司；茶氨酸（99%）、GC（没食子儿茶素，HPLC纯）、EGC（表没食子儿茶素，HPLC纯）、C（儿茶素，HPLC纯）、EC（表儿茶素，HPLC纯）、EGCG（表没食子儿茶素没食子酸酯，HPLC纯）、ECG（表儿茶素没食子酸酯，HPLC纯）、GCG（没食子儿茶素没食子酸酯，HPLC纯）、CG（儿茶素没食子酸酯，HPLC纯） 上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

HH-4数显恒温水浴锅 常州市鸿科仪器厂；Neofuge23R台式高速冷冻离心机 上海力申科学仪器有限公司；UV1902紫外可见分光光度计 上海

皆准仪器设备有限公司；微型粉碎机 天津市泰斯特仪器有限责任公司；BPG-9240A电热恒温干燥箱浙江赛德仪器设备有限公司；artorius BS224S电子分析天平 深圳市朗普电子科技有限公司；Waters e2695高效液相色谱仪 美国Waters有限公司；z2000型原子吸收分光光度计 日本日立有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 感官审评 根据GB/T 23776-2018[18]中乌龙茶审评方法三次冲泡，评分采用百分加权评分法，评分在90分以上计为特等奖，评分在90～85分计为一等奖，评分在85～75计为优质奖。

1.2.2 茶叶生化成分测定 水浸出物测定参考国家标准GB/T 8305-2013[19]，取0.5 g茶粉加入100 mL锥形瓶中，用量筒量大约40 mL的沸的蒸馏水并摇匀，在沸水浴中加热45 min（中途需要摇匀）。取出后趁热进行抽滤，而后再将残渣用蒸馏水冲洗3次。茶渣以及称量过后的滤纸放入已知重量的空离心管内，后置于85 ℃恒温干燥箱，烘5 d后，取出称量，实验重复三次。

茶多酚测定参考国家标准GB/T 8313-2002[20]，采用福林酚比色法测定，将0.2 g茶粉置于100 mL三角瓶中，加入70 ℃的70%甲醇溶液5 mL，70 ℃浸提10 min。重复浸提2次后，滤液合并定容到10 mL。吸取茶汤1 mL，加福林酚试剂5 mL摇匀，加碳酸钠溶液4 mL。以试剂空白溶液为对照，波长765 nm，测定吸光度值，实验重复三次。

游离氨基酸测定参考国家标准GB/T 8314-2013[21]，采用茚三酮比色法测定，取0.3 g茶粉，加入45 mL沸蒸馏水，后沸水浴10 min。滤液定容到50 mL。吸取茶汤2 mL，加磷酸缓冲液0.5 mL、茚三酮水溶液0.5 mL，沸水浴中加热，15 min后拿出冷却定容至25 mL，摇匀。以试剂空白溶液为对照，波长570 nm，测定吸光度值，实验重复三次。

黄酮测定参考SN/T 4592-2016[22]，用移液枪吸取游离氨基酸制得的母液茶汤2 mL，加1%三氯化铝水溶液8 mL，摇匀。以试剂空白溶液为对照，波长420 nm，测定吸光度值，实验重复三次。

咖啡碱测定参考国家标准GB/T 8312-2013[23]，用移液枪吸取游离氨基酸制得的母液茶汤2.5 mL，加0.01 moL/L盐酸1 mL、碱性乙酸铅溶液0.25 mL，加蒸馏水定容至25 mL，摇匀过滤；吸取滤液5 mL，加4.5 moL/L硫酸溶液0.02 mL，加蒸馏水定容至10 mL，摇匀过滤。以试剂空白溶液为对照，波长274 nm，测定吸光度值，实验重复三次。

可溶性糖测定参考GB/T 37493-2019[24]，用移液枪吸取游离氨基酸制得的茶汤稀释5倍，取2 mL加入到50 mL装有16 mL蒽酮试剂的容量瓶，摇匀，沸水浴加热，7 min后拿出冷却。以试剂空白溶液为对照，波长620 nm，测定吸光度值，实验重复三次。

茶氨酸测参考GB/T 23193-2017[25]，用移液枪吸取游离氨基酸制得的母液茶汤1 mL，用0.45 μm水系滤膜过滤后备用。测定的色谱条件为：C18色谱柱（粒径5 μm，250 mm×4.6 mm）；流动相A为水，流动相B为100%乙腈。流速为1.0 mL/min；柱温35±0.5 ℃；进样量10 μL；检测波长210 nm。梯度洗脱程序为：0～10 min，A:B=100:0；10～20 min，A:B=20:80；20～40 min，A:B=100:0。实验重复三次。

8种儿茶素的测定采用稍加修改的GB/T 23193-2017高效液相色谱法[20]进行测定，取1 g茶样于200 mL烧杯中，加入沸蒸馏水100 mL，沸水浴30 min，过滤，转移至100 mL容量瓶中，定容，摇匀后用0.45 μm水相滤膜过滤，上机进行测定。测色谱条件为：色谱柱：C18（粒径5 μm，250 mm×4.6 mm）；流动相A为0.02 mol/L的磷酸二氢钾溶液，流动相B为100%乙腈。流速为1.0 mL/min；柱温30±0.5 ℃；进样量5 μL；检测波长210 nm。梯度洗脱程序为：

0～18 min，A:B=87:13；18～40 min，A:B=70:30；40～50 min，A:B=70:30。实验重复三次。

1.2.3 茶叶矿质元素测定 茶叶矿质元素含量参考时鹏涛等[26]进行测定：用天平称取茶粉0.20 g，采用HNO3-H2O2微波消解法消解茶叶样品，采用原子吸收分光光度计对茶叶中的K、Na、Ca、Mg、Cu、Fe、

Zn、Mn。

1.3 数据处理

采用Excel 2010进行整理和图表绘制；使用IBM SPSS20.0软件进行差异性分析、线性回归分析和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同等级金牡丹乌龙茶感官审评结果

如表1，根据武夷山茶叶局春茶赛对不同等级金牡丹乌龙茶进行的感官审评结果可知，特等奖的金牡丹乌龙茶审评平均总得分在94.30分，一等奖金牡丹乌龙茶的评分平均总得分88.14分，优秀奖金牡丹乌龙茶审评平均总得分在80.09分。从评审结果来看，外形、香气、滋味、叶底和汤色的得分越高的茶，等级越高。

表1 不同等级金牡丹乌龙茶感官审评结果Table 1 Sensory evaluation results of Jinmudan Oolong tea with different grades

2.2 不同等级金牡丹乌龙茶品质指标分析

图1结果表明，不同等级金牡丹乌龙茶的水浸出物含量大小关系为：特等奖＞一等奖＞优质奖，且三个等级间差异均达到显著水平（P＜0.05）。特等奖金牡丹水浸出物含量比一等奖和优质奖分别高1.02和1.04倍。茶多酚含量大小关系为：一等奖＞优质奖＞特等奖，但三个等级的茶多酚含量均不存在显著差异。游离氨基酸含量大小关系为：一等奖＞优质奖＞特等奖，特等奖的游离氨基酸含量与一等奖和优质奖存在显著差异（P＜0.05）。一等奖游离氨基酸含量是特等奖的1.23倍。咖啡碱含量大小关系为：优质奖＞一等奖＞特等奖，优质奖的咖啡碱含量要显著高于一等奖和特等奖（P＜0.05），分别高1.08和1.06倍。可溶性糖含量大小关系为：优质奖＞一等奖＞特等奖，优质奖的可溶性糖含量显著高于特等奖（P＜0.05），是特等奖的1.24倍，但与一等奖之间不存在显著差异（P＞0.05）。总黄酮含量大小关系为：优质奖＞特等奖＞一等奖，优质奖的类黄酮含量显著高于特等奖和一等奖（P＜0.05），分别高1.09和1.11倍。酚氨比大小关系为：一等奖＞优质奖＞特等奖，特等奖与一等奖和优质奖存在显著差异（P＜0.05）。茶氨酸大小关系为：一等奖＞特等奖＞优质奖，优质奖与特等奖和一等奖存在显著差异（P＜0.05），分别高1.22和1.50倍。

图1 不同等级金牡丹乌龙茶品质指标Fig.1 Quality index of Jinmudan Oolong tea with different grades

2.3 不同等级金牡丹乌龙茶儿茶素含量分析

不同等级金牡丹乌龙茶儿茶素含量见表2，结果表明三个等级金牡丹乌龙茶总儿茶素关系为特等奖＞优质奖＞一等奖。特等奖各儿茶素组分含量分别与优质奖之间不存在显著差异（P＞0.05）。一等奖的GC、EGC、C、EC、EGCG、ECG和总儿茶素显著低于特等奖（P＜0.05），分别低1.20、1.21、1.17、1.27、1.41、1.46和1.29倍。优质奖的GC、C和EC显著高于一等奖（P＜0.05），分别高1.20、1.15和1.27倍。

表2 不同等级金牡丹儿茶素含量Table 2 Contents of catechins in Jinmudan Oolong tea with different grades

不同组分儿茶素在总儿茶素中的占比结果表明（表3），EGCG含量在不同等级儿茶素中均占比最高。三个等级的EGCG含量占比大小关系为特等奖＞优质奖＞一等奖。三个等级金牡丹乌龙茶中其他儿茶素的占比之间的差异不大。涩味指数和酯型儿茶素/非酯型儿茶素比值在三个等级金牡丹乌龙茶的大小关系为特等奖＞优质奖＞一等奖。说明儿茶素不能用于评价金牡丹乌龙茶的等级差异。

表3 不同等级金牡丹茶叶儿茶素组分Table 3 Proportion of different types of catechins in Jinmudan Oolong tea with different grades

2.4 线性回归分析

感官审评得分和品质指标之间的线性回归分析结果表明（表4），感官审评得分与品质指标之间的线性回归方程的粘合度不高，最高的是水浸出物，R2为0.445；最低的是咖啡碱，R2为0.010。相关性结果表明，感官审评等分与游离氨基酸、总黄酮和可溶性糖呈显著或极显著负相关（P＜0.05或P＜0.01）；与水浸出物呈极显著正相关（P＜0.01）。虽然审评得分和游离氨基酸含量、总黄酮含量、可溶性糖含量和水浸出物存在显著相关，但不能用线性方程拟合审评得分和品质指标之间的关系。

表4 不同等级金牡丹乌龙茶感官审评得分与品质指标的线性回归方程Table 4 Linear regression equation between sensory evaluation scores and quality index of Jinmudan Oolong tea with different grades

2.5 不同等级金牡丹乌龙茶矿质元素含量分析

不同等级金牡丹乌龙茶矿质元素含量结果表明（表5）：三个等级的矿质元素含量存在差异，但差异均未达到显著水平（P＞0.05），除Fe和Mn外。不同等级金牡丹Fe含量关系为特等奖＞优质奖＞一等奖，且三者之间存在显著差异（P＜0.05）。Mn含量的关系为一等奖＞优质奖＞特等奖，且特等奖的锰含量显著低于一等奖和优质奖（P＜0.05）。

表5 不同等级金牡丹乌龙茶茶矿质元素含量（mg/g）Table 5 Mineral element content of Jinmudan Oolong tea with different grades (mg/g)

2.6 限制性主坐标分析

如图2，限制性主坐标分析结果表明，利用限制性主坐标分析金牡丹乌龙茶品质指标可以很好的区分不同等级之间的差异，主坐标1（PCoA1）是造成GT和GF等级间差异性的最大主坐标成分，可以解释91.86%的差异；而GT和GQ的等级差异以主坐标2（PCoA2）为主，其解释6.85%的差异。本研究所测定的品质指标对金牡丹乌龙茶等级间总差异的P值达0.01，达到极显著水平。矿质元素指标对等级间的总差异P值为0.60，未达到显著水平。三个等级差异由主坐标1（PCoA1）和主坐标2（PCoA2）造成区分，分别解释87.86%和9.16%的差异。

图2 金牡丹乌龙茶品质指标和矿质元素限制性主坐标分析Fig.2 Restricted principal coordinate analysis of quality indexes and mineral elements in Jinmudan Oolong tea

2.7 相关性分析

相关性结果表明（图3），金牡丹乌龙茶中总黄酮与咖啡碱呈显著正相关（P＜0.05），茶多酚和茶氨酸呈显著正相关（P＜0.05），GC与EC呈极显著正相关（P＜0.05），EGCG与C呈显著正相关（P＜0.05），GCG与EGCG呈极显著正相关（P＜0.01），水浸出物与Ca呈显著负相关（P＜0.05），ECG与K呈显著正相关（P＜0.05），EGC、EGCG、GCG和Mg呈显著正相关（P＜0.05），CG与Cu呈显著正相关（P＜0.05），酚氨比与Fe呈极显著负相关（P＜0.01），与Mn呈极显著正相关（P＜0.01）。说明矿质元素可以与品质指标协同作用，最终影响茶叶品质。

图3 不同等级金牡丹乌龙茶品质指标和矿质元素相关性分析Fig.3 Correlation analysis of quality indexes and mineral elements in different grades of Jinmudan Oolong tea

3 讨论与结论

茶叶品质指标中，等级越高的金牡丹乌龙茶水浸出物含量越高，且不同等级金牡丹乌龙茶的水浸出物存在显著差异（P＜0.05），感官审评得分与水浸出物含量呈极显著线性正相关（P＜0.01）。水浸出物含量能比较直观地影响茶叶的品质，也能影响茶汤的滋味、口感以及厚薄。研究表明，等级越高的金牡丹乌龙茶水浸出物含量越好，滋味感越强。这与叶江华等[15]研究的等级越高的武夷水仙其水浸出物含量越高的结果一致。相关性结果表明，水浸出物与Ca呈显著负相关。Ca会影响茶汤的审评等分，导致茶汤滋味变差[15]，这与本研究结果一致。说明水浸出物可以用于评价不同等级金牡丹乌龙茶品质差异。

咖啡碱在茶汤中呈苦味[27]。本实验表明等级越低的金牡丹乌龙茶其咖啡碱含量也越高，等级低的金牡丹乌龙茶咖啡碱含量要显著的高于高等级的金牡丹乌龙茶。相关研究表明，茶叶等级越低咖啡碱含量越高，茶汤中的咖啡碱越高其审评得分也越低[28-29]。咖啡碱含量高导致金牡丹乌龙茶茶汤苦味增加，其品质下降。说明咖啡碱可以用于评价不同等级金牡丹乌龙茶品质差异。

茶叶茶汤中的甜物质主要是可溶性糖，它主要是通过中和茶汤中的滋味，从而使茶汤更加甜醇，减少苦涩味。在不同等级金牡丹乌龙茶中，等级越低的茶叶可溶性糖含量越高，且与审评得分呈极显著负相关（P＜0.01）。说明可溶性糖可以用于评价不同等级金牡丹乌龙茶品质差异。

黄酮类物质是茶叶中重要的滋味物质，在茶汤中呈苦涩味[30]。本研究结果表明，等级越高的金牡丹乌龙茶总黄酮含量越低，且与审评得分呈显著线性负相关（P＜0.05），与咖啡碱呈显著正相关（P＜0.05）。说明低等级的金牡丹乌龙茶黄酮、咖啡碱含量越高，茶汤的苦涩味增加，使得茶叶品质差。说明总黄酮可以用于评价不同等级金牡丹乌龙茶品质差异。

游离氨基酸与茶汤的鲜爽度密切相关[10,31]。本次实验的不同等级金牡丹乌龙茶游离氨基酸含量与感官审评得分呈显著负相关，但线性回归的粘合度不高。这与前人报道的结果不一致[31-32]，可能是由于品种差异导致。茶氨酸是茶叶游离氨基酸含量最高的氨基酸，在茶汤中呈鲜味[33]。本实验的金牡丹乌龙茶茶氨酸含量高等级的要显著高于低等级（P＜0.05）。这与前人的研究结果一致[34]。

酚氨比与茶汤的鲜爽度密切相关。试验分析结果表明，高等级金牡丹乌龙茶的酚氨比要低于低等级。说明高等级的金牡丹乌龙茶鲜爽度要优于低等级。酚氨比可以作为评价金牡丹乌龙茶等级的参考指标。但酚氨比跟其他品质指标之间没有显著相关，但与Mn呈极显著正相关，与Fe呈极显著负相关。

茶多酚是茶叶中重要的滋味物质，在茶汤中呈苦涩味[28]。本研究结果表明，不同等级金牡丹乌龙茶的茶多酚与感官审评得分之间没有显著相关。说明不能利用茶多酚来评价金牡丹乌龙茶等级差异。

儿茶素在茶汤中呈苦味，是茶叶中重要的滋味物质。本试验的金牡丹乌龙茶儿茶素含量之间的关系没有明确的规律，且与感官审评得分之间没有显著差异，但多数的儿茶素与矿质元素存在显著差异。同时本试验结果表明，品质指标结合限制性主坐标分析可以很好的区分等级差异的金牡丹乌龙茶。

茶叶中的矿质元素对茶叶的品质有重要作用[4]。相关研究表明，茶叶中的大部分矿质元素可以溶解与热水中[35]。有研究表明，茶叶中的Mn可以调控茶多酚的积累，Mn浓度越高越不利于茶多酚的积累。本研究表明特等奖的金牡丹乌龙茶Mn含量要显著低于其他等级。这与前人的研究结果一致[36]。薛俊鹏[37]研究表明，正岩区茶叶的茶青中铁含量要大于半岩区，但没有显著差异。本实验表明高等级的金牡丹乌龙茶Fe含量要显著高于低等级。这可能是加工过程导致Fe发生变化，使得成品茶的铁元素存在显著差异。矿质元素结合限制性主坐标分析结果表明，利用矿质元素无法区分金牡丹乌龙茶的等级差异。

综上所述，水浸出物、咖啡碱、可溶性糖和总黄酮含量是评价金牡丹乌龙茶等级差异的重要指标，同时利用品质指标结合限制性主坐标分析可以很好的来区分金牡丹乌龙茶等级差异。矿质元素对金牡丹乌龙茶品质差异的影响程度低，不能用于评价金牡丹乌龙茶的等级差异。本研究为科学鉴定金牡丹乌龙茶提供理论依据。