陇南地区8个茶品种品质评价

Quality assessment of eight tea varieties in Longnan region

摘要

目的 陇南茶树的栽培历史较短，短期内广泛地引种栽培导致该地区茶树品种繁杂，优选适宜该区域的茶树品种，以提升茶叶品质。 方法 以陇南地区引进栽培的8个茶树品种为材料，通过对与茶叶品质相关的主要化学成分的分析测定，定量研究了不同品种之间茶叶品质的差异。 结果 8个品种茶叶的茶多酚、茶氨酸、咖啡碱、水浸出物和茶多糖含量分别为6.18%~13.91%、4.47%~9.23%、0.89%~3.04%、25.28%~45.14%、7.62~10.22 mg/g，品种之间水浸出物和咖啡碱的差异最为明显，具有高茶氨酸、低茶多酚的特异性品质，更适制绿茶；8个品种茶叶的平均锌含量为77.27 μg/g，具有富锌的特异性品质；乌牛早水浸出物、茶多糖、茶多酚、儿茶素类等综合品质最高，生化品质综合得分最高，为1.11。 结论 陇南地区茶叶内含物丰富，生化品质安全水平高，其中乌牛早是最值得在陇南地区推广的茶品种。

Abstract

Objective The objective of this study was to address the relatively short cultivation history of tea trees in Longnan.The rapid and extensive introduction and cultivation of tea varieties in this region have resulted in a complex array of tea types，making it crucial to identify and optimize tea varieties that are best suited for this area. Method To achieve this，eight tea varieties that were introduced and cultivated in Longnan were selected as study materials.The study quantitatively analyzed and determined the differences in tea quality among these varieties by examining the main chemical components associated with tea quality. Result The results indicated that the tea polyphenol content，theanine content，caffeine content，water extract content，and tea polysaccharide content in the eight tea tree varieties ranged from 6.18% to 13.91%，4.47% to 9.23%，0.89% to 3.04%，25.28% to 45.14%，and 7.62 to 10.22 mg/g，respectively.Notably，the most significant differences among the varieties were observed in water extract and caffeine content，with specific qualities such as high theanine and low tea polyphenol content，indicating suitability for green tea production.The average zinc content across the eight tea tree varieties was 77.27 μg/g，suggesting a high concentration of zinc present.The comprehensive quality analysis revealed that Wuniuzao early water exhibited superior qualities in terms of extract，tea polysaccharides，tea polyphenols，catechins，and other attributes，resulting in a comprehensive biochemical quality score of 1.11. Conclusion In conclusion，tea from the Longnan area boasts a diverse range of characteristics and demonstrates high levels of biochemical quality and safety.Among the varieties studied，Wuniuzao stands out as the most promising tea variety for promotion in the Longnan region.

Graphical abstract

关键词

茶树品种 / 陇南地区 / 品质评价

Key words

tea varieties / Longnan region / quality assessment

Author summay

史田斌，硕士研究生。E-mail：[e-mail]

茶树［Camellia sinensis （L.） O.Kuntze］是中国传统最具特色的经济树种之一^［1］，栽培历史悠久，有防止水土流失、协调生态效益与经济效益关系的优势，在亚热带山区广泛种植。优良茶树品种是茶产业可持续发展的重要保障^［2］，更是茶叶新产品开发的物质基础，对茶产业高质量发展具有重要的作用和意义^［3］。几十年来，陇南从浙江等地区成功引进茶树新品种，并经过驯化栽培筛选出了大量适应当地环境的优良茶树品种，极大地丰富了当地的茶树资源。虽然经驯化引进品种数量繁多，但同时存在品种混杂、生产上可规模化推广的品种数量少等问题，主要是因为很多茶树品种生化品质综合性状没有得到系统研究及分析验证，其特异性缺乏科学依据，难以被市场接受。茶叶品质稳定性感知是影响其市场竞争力的主要因素^［4］。茶叶中的茶多酚、咖啡碱、游离氨基酸、茶多糖等是影响茶叶品质的主要理化成分，其中水溶性物质是茶汤中的主要呈味成分^［5-6］。有研究发现，茶多酚含量高，茶汤有明显的苦涩味^［7］，兼有酸、甜、爽口味觉，滋味较浓^［8］。且咖啡碱和茶氨酸分别与茶汤滋味较苦 ^［9］及鲜爽^［10］密切相关，儿茶素次生物质代谢丰富，通过高温加工可引起焦糖化反应和美拉德反应产生干茶的板栗香、焦糖香和甜香^［11］。

为了筛选出适宜陇南地区种植的高品质茶树品种，我们选择陇南地区引进的8个茶树品种，对影响茶品质的多个关键生化成分进行定量测定，并采用主成分分析、相关性分析等，全面分析评价不同茶树之间的生化成分差异，以期了解其茶品质和茶类适制性，更好地筛选出适宜当地种植的高品质茶树品种并凸显独特生态环境所带来的品质特征，为优良茶树品种在陇南地区的推广应用、培育具有地方品质特色的茶树品种和促进地方茶产业发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本研究中的8个茶树品种分别来自浙江、四川、福建等地。分别是：有性系鸠坑种、无性系中茶108、龙井43、黄金芽、中黄1号、乌牛早、早白尖、福鼎大白茶，均采自文县碧口镇马家山同一茶园。2021年5月中下旬于陇南种植地采集春季一芽一叶的相同茶树嫩叶，经相同工艺加工杀青，80 ℃烘至足干，作供试材料。

1.2 主要测定指标与方法

1.2.1 品质指标的测定

茶叶中总灰分测定参照国家标准《灰分测定》（GB/T 5009.4-2016）^［12］、测定茶多酚参照《茶多酚测定》（GB/T 8313-2018）^［13］、茶多糖的测定采用蒽酮硫酸比色法^［14］。咖啡碱的测定参照《茶咖啡碱测定》（GB/T 8312-2013）、超高效液相色谱法测定儿茶素类^［15］、水分的测定参照《水分测定》（GB/T 5009.3-2016）^［16］、茶氨酸测定参照《茶氨酸测定》（GB/T 8314-2013）^［17］、水浸出物测定参照《水浸出物测定》（GB/T 8314-2013）^［18］。

酯型儿茶素=表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）+表儿茶素没食子酸酯（ECG）

非酯型儿茶素=表没食子儿茶素（EGC）+表儿茶素（EC）+儿茶素（C）

酚氨比=茶多酚含量/氨基酸含量

1.2.2 微量元素的测定

原子吸收光谱法测定茶叶中铁、锰、锌、铜^［19-21］。

1.3 统计分析

使用Excel 2016进行数据的统计，SPSS 22.0进行单因素方差分析和主成分分析，显著性分析使用Duncan’s法，使用Origin 2021作图。

2 结果与分析

2.1 不同茶树主要品质指标

表1为不同茶树品种嫩叶生化品质指标，如表所示，各品种茶叶的总灰分含量为5.05%~5.76%，平均为5.43%，含量最高的是中黄1号，较中茶108、龙井43、乌牛早、早白尖及福鼎大白显著高0.18%~0.71%（P<0.05）；茶氨酸含量为4.47%~9.23%，平均为6.41%，其含量最高的是中黄1号，较中茶108、龙井43、早白尖及福鼎大白显著高2.18%~4.76%；水浸出物含量为25.28%~45.14%，平均为39.19%，其含量最高的是乌牛早，较中茶108、龙井43、中黄1号及早白尖显著高1.45%~19.86%。茶多糖含量为7.62~10.22 mg/g，平均为9.20 mg/g，其含量最高的是早白尖，较中茶108、龙井43及中黄1号显著高11.57%~34.12%；茶多酚含量为6.18%~13.91%，平均为10.66%，其含量最高的是鸠坑种为13.91%，较黄金芽、中黄1号及龙井43显著高3.58%~7.73%；咖啡碱含量为0.89%~3.04%，平均为2.16%。其含量最高的是鸠坑种为3.04%，较黄金芽、乌牛早、早白尖及福鼎大白显著高0.18%~1.62%；儿茶素类含量为4.66%~10.38%，平均为7.30%。其含量最高的是中茶108为9.21%，较黄金芽、中黄1号及龙井43显著高4.12%~4.55%；水分含量为4.93~6.95 g/100 g，平均为5.92 g/100 g。其含量最高的是中茶108，较鸠坑种、黄金芽、中黄1号、早白尖、福鼎大白及龙井43显著高5.62%~40.97%。

由此可见，不同品系间茶叶各品质指标存在较大差异，有性系鸠坑种的茶多酚、咖啡碱及儿茶素类含量较高。无性系中黄1号总灰分、茶氨酸及咖啡碱含量较高，乌牛早水浸出物、茶多糖、茶多酚、儿茶素类及水分含量较高。

由表2可以看出，各品种酯型儿茶素含量为4.35%~8.74%，平均为8.86%，中茶108含量最高较黄金芽、中黄1号及龙井43显著高3.94%~4.39%；非酯型儿茶素含量为0.29%~0.56%，平均为0.44%，其含量最高的是乌牛早，较中黄1号、福鼎大白及龙井43显著高0.15%~0.27%；各品种酚氨比最高的是中茶108，最低的是中黄1号。

酚氨比为茶多酚和氨基酸的比值，在一定程度上决定了茶类的适制性，因此，结合酚氨比初步判断所选茶树嫩叶均适制绿茶，有性系茶树酯型儿茶素含量高，苦涩味重，收敛性强。无性系黄金芽、乌牛早非酯型儿茶素含量高，有回甘，收敛性较弱，较爽口。酯型儿茶素含量低，有利于绿茶滋味醇和爽口，则引进的无性系龙井43、黄金芽及中黄1号更适制绿茶。

2.2 不同茶树主要微量元素指标

由表3可知，中黄1号铁含量最高为177.24 μg/g，较鸠坑种、无性系中茶108、黄金芽、乌牛早及早白尖显著高13.53~20.51 μg/g，无性系乌牛早茶树铁含量最低为156.73 μg/g。无性系乌牛早茶树锰含量最高为1 115.83 μg/g，较无性系其他品种显著高263.36~539.36 μg/g，福鼎大白锰含量最低为505.68 μg/g。无性系早白尖茶树锌含量最高为98.80 μg/g，较其他茶树显著高10.53~44.48 μg/g，中茶108锌含量最低为62.40 μg/g。无性系中黄1号茶树铜含量最高为65.86 μg/g，较其他品种显著高10.53~36.4 μg/g，中茶108含量最低为34.73 μg/g。

综上所述，茶树中铁和锰含量相对较高，锌和铜含量相对较少。不同品系及不同区域同种茶树矿质元素存在较大差异，引进无性系茶树锰、锌和铜含量最高的分别是乌牛早、早白尖和中黄1号。

2.3 不同茶树主要品质指标主成分分析

表4为不同茶树品种茶叶主要品质指标，应用标准化公式，标准化之后的品质数据用X₁~X₈表示，标准化结果见表5。

本研究将特征值大于1认为是主成分因子，由表2~4可知，1、2、3可被视为主成分因子，其中，主成分1特征值为2.95，成分贡献率为36.91%；主成分2特征值为2.06，成分贡献率为25.75%；主成分3特征值为1.10，成分贡献率为13.71%，累计方差贡献率分别为36.91%、62.66%和76.37%（表5）。

表6为品质指标在主成分因子上的载荷值，其载荷值越高，代表各指标与主成分因子的相关程度越高。第1主成分因子在品质指标上载荷值介于-0.511~0.498，茶多糖、儿茶素类及水分有较高的正载荷，水分有最高正载荷，茶氨酸有最低负载荷；第2主成分因子在品质指标上载荷值介于-0.445~0.564，水浸出物、茶多酚及咖啡碱上具有较高的正载荷，灰分上具有较高的负载荷；第3主成分因子在品质指标上载荷值介于-0.386~0.638，水浸出物及茶多糖具有较高的正载荷，儿茶素类具有较高的负载荷。

因此，通过主成分分析可以将8个茶树生化成分品质指标综合为3个主成分因子参数F₁、F₂和F₃，其中F₁主要体现了茶多糖、儿茶素类及水分的综合特性，F₂主要体现了水浸出物、茶多酚及咖啡碱的综合特性，F₃主要体现了浸出物及茶多糖的综合特性。

主成分特征向量值是通过主成分载荷矩阵中3个主成分因子每列系数除以对应的特征值开平方得到，将得到的特征向量与标准化的数据相乘，就能得到对应的主成分因子的表达式。

F₁=-0.077X₁-0.298X₂-0.059X₃+0.221X₄+0.161X₅-0.105X₆+0.267X₇+0.290X₈

F₂=-0.445X₁-0.055X₂+0.564X₃-0.156X₄+0.506X₅+0.44+X₆-0.020X₇-0.041X₈

F₃=0.125X₁+0.080X₂+0.136X₃+0.126X₄+0.079X₅-0.053X₆-0.131X₇+0.036X₈

其中，X_i为标准化后的数据，i=1，2，…，8。

根据第1、第2、第3主成分的贡献率得出分别占累计方差贡献率的36.91%、62.66%和76.37%，计算得出的综合评价模型为：F=0.369 1F₁+0.626 6F₂+0.763 7F₃，代入数据得出综合评价值，如表7所示。

结合表7与图1我们可以看出，引进无性系乌牛早综合得分最高，为1.11，引进无性系黄金芽综合得分仅次于乌牛早，为0.95。有性系茶树鸠坑种综合得分低，为-0.80，无性系中茶108最低，为-1.19。总体来说引进有性系茶树品质综合得分低，无性系茶树除了中茶108及龙井43，其他茶树品质综合得分普遍都高。

本研究选可解释方差百分比相对较高的两个主成分，主成分1、2可以代表以上8个品质指标原始变量的绝大部分信息，能够综合反应茶树主要品质特征。由表5也可以看出，2个成分因子特征值远大于1，则主成分1、2起到最主要的作用。由图2可以看出，鸠坑种、龙井43之间差异性较小；乌牛早、中茶108及福鼎大白之间差异小，中黄1号、龙井43、黄金芽与其他样本之间差异较大。

图3为茶树微量元素与主要生化品质的相关性分析，由图可知茶树铁含量与茶氨酸及茶多糖呈负相关，与咖啡碱及酚氨比呈正相关，但未达到显著差异水平。茶树锰含量与茶多糖及茶多酚负相关，但未达到显著性，与茶氨酸呈极显著正相关（P<0.001），相关系数r=1.00。茶树锌含量与茶多糖及茶多酚呈极显著正相关（P<0.001），相关系数分别为r=1.00，r=0.76，与咖啡碱呈显著正相关（P<0.05），相关系数r=0.38。茶树铜含量与茶多糖、茶多酚及咖啡碱均呈极显著正相关（P<0.001），相关系数分别为r=0.76，r=1.00，r=0.58，与酚氨比呈显著正相关（P<0.05），相关系数r=0.37，与茶氨酸呈负相关，相关系数r=-0.12。

综上所述，铁元素对茶树主要品质没有正向贡献，无显著相关性。锰元素对茶氨酸含量正向贡献，促进茶叶中茶氨酸的积累。锌元素对茶多糖、茶多酚及咖啡碱有正向贡献，促进其在茶叶中的积累量。铜元素对茶多糖、茶多酚、咖啡碱及酚氨比贡献率极大，促进其在茶叶中的积累。

3 讨论

茶叶的品质生化成分受到光照^［22］、温度^［23］、CO₂浓度^［24］、水分^［25］、土壤养分及环境^［26-28］等因素的动态调控，不同地区的茶叶品质会发生不同变化^［29］。本研究通过对陇南地区引进茶树嫩叶主要品质生化成分分析发现，影响茶叶品质的4种基本生化成分中，陇南茶树茶叶的水浸出物、咖啡碱、茶多酚平均含量为39.19%、2.16%、10.66%，分别低于重庆针形绿茶^［30］、信阳市薮北种茶^［31］、贵州省榕江茶^［32］等平均含量。推测可能是这3种茶叶基本生化成分随采摘时间推迟而呈下降趋势引起的^［33］，也可能是造成陇南绿茶不耐泡的原因。茶氨酸平均含量为6.11%均高于以上3个地区茶平均含量，说明陇南茶具有高茶氨酸、低茶多酚的特异性品质，从而造就了陇南绿茶口感鲜爽的特异品质。还发现中茶108水分含量最高，龙井43及鸠坑种含量则最低，说明含水量过高或过低都会影响茶叶品质综合得分，这与王近近等^［34］及单虹丽等^［35］的研究发现相似。有研究发现，正常情况下，茶叶总灰分含量为4.00%~7.50%，总灰分含量高是茶叶粗老、品质差的表现^［36-37］。而本研究发现，各品种总灰分含量虽符合正常标准，但茶叶灰分过低也会影响茶叶品质综合得分，这可能是茶叶水溶性灰分占茶叶总灰分的比例小，而杂质灰分占比多，导致茶叶品质受到影响。本研究根据主成分的贡献率计算得出的各品种茶树品质综合得分，总体来说引进有性系茶树品质综合得分较低，无性系茶树除了中茶108及龙井43，其他茶树品质综合得分普遍都高。

在适制性方面，可通过茶树品种的酚氨比判断^［38］，根据陈正武等^［39］及其他学者^［40］的综合各项数据的研究结果认为，酚氨比调整为小于4.5适制绿茶，大于6.5适制红茶比较科学。因此本研究收集的茶树品种按照此数值进行比较其适制绿茶。本研究还发现，龙井43、黄金芽及中黄1号酯型儿茶素含量较少，有利于茶滋味醇和爽口，则更适制绿茶。有研究认为，微量元素（铁、铜、锰、锌）是茶叶品质的重要指标，缺乏上述任何一种微量元素都会影响茶树正常的生长发育，导致茶叶自然品质下降^［41］。本研究结果发现，陇南茶树微量元素铁、铜、锌平均含量分别为165.21、47.29、77.27 μg/g，高于贵州沿河塘坝镇^［42］茶树平均含量106.5、13.56、39.8 μg/g，六盘水市六枝特区^［43］茶树铜、锌平均含量分别为8.73、28.90 μg/g。本研究还发现，陇南区域茶叶中锌含量超过富锌茶标准（40 μg/g）^［44］，可进一步加强茶园管理，开发高品质的富锌茶。徐华聪等^［45］研究发现，锰元素是茶树生长的必须元素，也是影响茶叶品质的重要元素，适量的锰可以提高茶叶中茶氨酸的总含量。若锰含量过高，则会抑制茶多酚的形成，也不利于茶叶中氨基酸的形成。本研究也有相似发现，锰元素对茶氨酸含量有正向贡献，促进茶叶中茶氨酸积累，但不利于茶多酚及茶多糖的积累。本研究还发现，铜元素对茶多糖、茶多酚、咖啡碱有极大正向贡献，随着铜含量的增加，茶叶中的茶多糖、茶多酚、咖啡碱也会随之增加。祝金虹等^［46］认为，锌能促进茶树中酶的活动，促进氨的代谢，促进茶氨酸含量的增加，同时能增加茶多酚的含量，越是高级名优茶，含锌量越高，表现为茶叶品级与茶叶含锌量呈正相关。本研究则发现，锌元素对茶叶品级的影响主要表现在提高茶多糖、茶多酚及咖啡碱在茶叶中的积累量。

4 结论

1） 乌牛早茶水浸出物、茶多糖、茶多酚、儿茶素类等主要生化品质综合得分最高，则其特异性品质在陇南值得推广。

2） 锰元素与茶叶中茶氨酸的积累呈正相关关系。锌元素与茶多糖、茶多酚及咖啡碱在茶叶中的积累呈正相关关系。铜元素与茶多糖、茶多酚、咖啡碱在茶叶中的积累呈正相关关系。

3） 陇南地区茶叶具有高茶氨酸、低茶多酚的特异性品质，更适制绿茶，其平均锌含量超过富锌茶标准，可开发高品质的富锌茶。

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基金资助

甘肃省林业和草原科技创新项目(LCkjcx2021006)

甘肃省林业和草原科技创新项目(LCkjcx202202)

中央财政推广项目(［2022］ZYTG01)

甘肃省林业和草原科技计划项目