2018, Vol. 26
2. 茶树生物学与资源利用国家重点实验室, 安徽农业大学, 合肥 230000
2. State Key Laboratory of Tea Plant Biology and Utilization; Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China
太平猴魁茶以扁平挺直、色泽苍绿、兰香高爽、滋味甘醇著称, 有研究表明, 太平猴魁茶的多酚含量低、氨基酸含量高, 其酚氨比值较低; 主要香气成分为雪松醇、氧化芳樟醇、橙花叔醇、苯甲酸芳樟酯、叔丁基对甲酚等物质[1]。主成分分析表明, 太平猴魁茶第一主成分主要是桧烯、β-雪松烯、十七烷、法尼烷、香叶醇、顺-氧化芳樟醇、庚醛、月桂烯等[2]。目前, 太平猴魁茶栽培品种为群体种, 还未选育出优良的无性系品种, 其主要栽培品种为‘柿大茶’, 为有性系安徽省地方良种。‘柿大茶’6号(No. 6)、7号(No. 7)和23号(No. 23)是从‘柿大茶’群体种中获得的无性系品系, 6号具有嫩性强的特性, 7号为早芽型, 而23号具有高香的特性。
茶树重要的次级代谢产物主要有多酚类物质、芳香类物质、茶氨酸等, 这些次级代谢产物影响着茶叶色泽、香气、滋味等感官品质的形成。多酚类物质的生物合成途径主要涉及莽草酸途径、苯丙烷代谢途径和类黄酮合成途径[3]。其中儿茶素是多酚类化合物中最重要的组成成分, 占多酚类总量的70%~80%, 主要包括非酯型儿茶素EC (epicatechin)、EGC (epigallocatechin)和酯型儿茶素ECG (epicate- chin gallate)、EGCG (epigallocatechin gallate)。非酯型儿茶素代谢途径关键酶基因的研究已经很深入, 近年来关于酯型儿茶素代谢途径研究也取得重要进展, 研究表明酯型儿茶素的合成涉及到两步酶促反应[4]。萜类化合物是茶树中重要的芳香类物质, 其作为糖配体形成的糖苷类香气前体是茶叶重要的香气物质基础[5]。咖啡碱、游离氨基酸是茶树中重要的呈味物质, 前者影响着茶汤的苦味, 后者影响着茶汤的鲜爽度[6-7]。本研究拟采用气相质谱联用仪(gas chromatography-mass spectrometry, GC- MS)、液相色谱仪及氨基酸分析仪研究‘柿大茶’不同品系间的代谢谱变化, 探究太平猴魁茶品质形成的遗传基础, 挖掘出具有优越性的‘柿大茶’品系, 为后续‘柿大茶’良种选育提供理论支撑。
1 材料和方法 1.1 材料和试剂供试茶树(Camellia sinensis L.)品种为‘柿大茶’6号(No. 6)、7号(No. 7)和23号(No. 23)品系。茶树均种植在黄山现代农业综合开发示范区茶博园内(30°14′ N, 118°12′ E), 为7年生茶树。环境气候条件、海拔高度、土壤以及栽培管理水平基本一致。在2017年5月8日采取一芽二三叶混合样用于试验分析。鲜叶固样采用微波固样[8], 绿茶加工采用传统太平猴魁加工工艺。
GC-MS分析标准品购于上海阿拉丁试剂股份有限公司, 液相色谱分析标准品购于Sigma公司, 游离氨基酸分析标准品购于德国SYKAM公司。
1.2 主要设备和仪器50/30μm CAR/DVB/PDMS萃取头(美国色谱科公司)、固样微萃取手柄(美国色谱科公司)、DB- 5MS石英毛细管柱(30 m×250 μm×0.25 μm)(美国安捷伦公司)、Agilent 7890-5975气相色谱质谱联用仪(美国安捷伦公司)、C18色谱柱(5 μm, 250 mm×4.6 mm) (日本岛津公司)、2010A液相色谱仪(日本岛津公司)、SYKAM 433D氨基酸分析仪(德国SYKAM公司)。
1.3 GC-MS分析条件样品处理采用顶空固样微萃取法:称取3.0 g茶样放入250 mL萃取瓶中, 加入20 mL沸水, 立即密封瓶口, 60℃平衡5 min后, 将萃取头插入萃取瓶中, 60℃水浴萃取30 min, 萃取结束后立即将萃取头插入气相色谱进样口解吸附5 min, 每个样品重复3次。
气相色谱仪进样口温度为250℃, 不分流进样, 载气为高纯氦气, 纯度为99.99%;柱温程序为40℃保持2 min, 随后以5℃ min–1升到85℃, 保持2 min, 再以2 ℃ min–1升到110℃, 再以7 ℃ min–1升到139℃, 最后以5 ℃ min–1升到230℃, 保持8 min, 分析时间56 min; 质谱接口温度250℃, EI源温度230℃, 电子能量为70 Ev, 质量扫描范围: 35~400 amu。采用面积归一化法计算香气成分的相对百分含量。
1.4 液相色谱测量儿茶素、咖啡碱含量上机样品制备:准确称取1.0 g茶样, 加30 mL沸水, 90℃水浴5 min, 重复3次, 过滤茶汤, 定容至100 mL。上机样品稀释比为1:400, 用0.45 μm微孔水系滤膜过滤后上机。每个样品重复3次。分析条件:柱温40℃; 流动相A为1%乙酸溶液, 流动相B为乙腈, 流速1.0 mL min–1。梯度洗脱条件为B相在0~20 min由10%线性变化至13%, 20~40 min由13%线性变化至30%, 40~41 min由30%线性变化至10%。以峰面积为横坐标、浓度为纵坐标作标准曲线, 用峰面积求出各组分含量, 再换算出茶样中各儿茶素组分的含量。利用DPS软件对儿茶素各组分、咖啡碱含量进行显著性分析。
1.5 游离氨基酸含量的测定上机样品制备方法同上, 上机样品稀释比为1:200。测定条件:色谱柱为LCA K07/Li, 柱温为38℃~74℃梯度升温; 流动相A为pH 2.9柠檬酸锂溶液, 流动相B为pH 4.2柠檬酸锂溶液, 流动相C为pH 8.0柠檬酸锂溶液; 洗脱泵流速为0.45 mL min–1, 衍生泵流速为0.25 mL min–1, 进样体积为50 μL, 分离程序为105 min。以标准品响应面积、含量计算样品游离氨基酸含量[9]。每个样品重复3次。利用DPS软件对游离氨基酸总量进行显著性分析。
2 结果和分析 2.1 香气成分分析利用GC-MC分析, ‘柿大茶’鲜叶固样和绿茶样中共有61种香气化合物, 其中, 烯类化合物20种、烷烃类14种、醇类10种、酯类5种、芳香烃类4种、酮类3种、醛类3种、酚类物质1种和氧杂环化合物1种(表 1)。鲜叶固样含有而绿茶样没有的香气成分有乙苯和间二甲苯。绿茶样特有的香气化合物有顺-3-己烯醇、L-α-蒎烯、水杨酸甲酯、反式-β-紫罗兰酮和α-杜松醇。‘柿大茶’ 3个品系的香气物质种类相似, 但芳香类物质各组分的相对含量差异明显。
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表 1 ‘柿大茶’3个品系的香气成分和相对含量(%) Table 1 Aromatic compounds and relative contents in three strains of 'Shida Tea' |
‘柿大茶’ 3个品系绿茶的香气含量较高组分有顺-3-己烯醇、月桂烯、柠檬烯、顺-β-罗勒烯、芳樟醇及其氧化物、壬醛、水杨酸甲酯、十二烷、法尼烷、顺-己酸-3-己烯酯、顺-茉莉酮、十四烷、α-雪松烯、δ-杜松烯、L-菖薄烯和2, 6-二叔丁基-4-甲基苯酚, 分别占No. 6、No. 7、No. 23绿茶香气总量的74.70%、81.72%和83.71%。绿茶样中芳香类物质含量最高的组分为β-芳樟醇, 分别占No. 6、No. 7、No. 23绿茶香气总量的26.77%、20.77%和20.73%。研究表明, 芳樟醇是大叶种茶香气中含量最高的物质, 而且芳樟醇还是西湖龙井茶、乌龙茶以及黑茶中重要的呈香成分和香气活性物质[10-11]。
2.2 儿茶素、游离氨基酸含量分析‘柿大茶’ 3个品系鲜叶中的儿茶素总量分别为131.40、162.31和135.88 mg g–1, 以No. 7中含量最高, 且鲜叶加工成绿茶后, 儿茶素总量都有所下降。儿茶素各组分间的含量也有显著差异, 其中非酯型儿茶素以No. 7含量最高, No. 6次之, No. 23最低; 酯型儿茶素以No. 7最高, No. 23次之, No. 6最低(图 1)。在茶叶加工过程中咖啡碱含量几乎没有变化。品系No. 7加工的绿茶咖啡碱含量最低, 而No. 23的鲜叶及加工后的绿茶中咖啡碱含量都最高。
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图 1 ‘柿大茶’品系中儿茶素和咖啡碱含量。A:鲜叶固样; B:绿茶样。C:儿茶素; EC:表儿茶素; EGC:表没食子儿茶素; ECG:表儿茶素没食子酸酯; EGCG:表没食子儿茶素没食子酸酯; Caffeine:咖啡碱。柱上不同字母表示差异显著(P < 0.05)。 Fig. 1 Catechins and caffeine content of 'Shida Tea'. A: Fresh leaf; B: Green tea; C: Catechin; EC: Epicatechin; EGC: Epigallocatechin; ECG: Epicate- chin gallate; EGCG: Epigallocatechin gallate. Different letters above column indicate significant difference at 0.05 level. |
‘柿大茶’ 3个品系中共检出29个游离氨基酸, 含量较高的游离氨基酸有茶氨酸、谷氨酸和天冬氨酸(表 2)。茶氨酸作为茶叶中含量最高的游离氨基酸, ‘柿大茶’ 3个品系的茶氨酸含量相差较大, No. 6和No. 23绿茶中茶氨酸含量约占游离氨基酸总量的60%, 而No. 7只有50%。No. 6和No. 23游离氨基酸总量在鲜叶、绿茶中都显著高于No. 7。此外, ‘柿大茶’ 3个品系的酚氨比分别为7.75、16.49和7.69。
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表 2 ‘柿大茶’游离氨基酸含量 Table 2 List of free amino acid content of 'Shida Tea' |
从香气来看, No. 23高爽带栗香, 优于No. 6和No. 7, 后两者为清香型, 且No. 6鲜爽度又高于No. 7 (表 3)。滋味结果表明, No. 23滋味醇厚鲜爽, No. 6滋味醇厚, 均优于No. 7。3个品系的汤色都具有浅绿特征, 亮度以No. 7为高。
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表 3 感官审评 Table 3 Sensory evaluation |
有研究表明, 香叶醇占太平猴魁茶香气含量的9.03%~17.03%。本研究结果表明, 只有No. 6检测出香叶醇, 含量为2.82%, 这可能与茶鲜叶原料的生长状态有关。对红茶的研究表明, 在茶鲜叶原料嫩度好的情况下, 香叶醇相对含量高[12]。香气感官审评结果表明, No. 6、No. 7清香明显, 而No. 23清香带栗香。清香型的绿茶香气主要成分是芳樟醇、二甲硫、β-紫罗酮、顺-3-己烯己酸酯、庚醛、壬醛和癸醛等[13]。本研究结果表明, 清香型香气成分顺- 3-己烯己酸酯、庚醛和壬醛占‘柿大茶’ 3个品系香气总量的12.07%、11.08%和16.89%。另外, 太平猴魁茶第一主成分桧烯、β-雪松烯、十七烷、法尼烷、香叶醇、顺-氧化芳樟醇、2-乙基-1-己醇、庚醛、月桂烯和辛醛等香气物质占3个品系香气总量的13.09%、10.05%和12.31%。由No. 7品系加工而成的绿茶香气欠爽且香不高, 可能与其芳香类物质的组成与含量不高密切相关。
儿茶素、咖啡碱和游离氨基酸是茶汤滋味的重要组成部分, 尤其是氨基酸不仅是茶叶鲜爽度的重要组成, 还可以通过脱氨、脱羧和美拉德反应生成醇类和醛类芳香物质, 对香气品质产生重要影响。有研究表明, 氨基酸是鲜味的主要来源, 不同的氨基酸会表现出不同的味道, 且鲜味主要来自于天冬氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺和茶氨酸, 而甜味物质则来自丙氨酸、甘氨酸、苏氨酸、丝氨酸[14-15]。No. 6、No. 23品系的游离氨基酸总量显著高于No. 7, 感官审评结果也表明No. 23、No. 6品系滋味鲜爽度均优于No. 7品系。儿茶素类物质是涩味的呈味成分, 而咖啡碱等生物碱类成分是苦味的主要呈味物质。本研究中No. 7品系非酯型儿茶素、酯型儿茶素含量都较高, 但咖啡碱含量却显著偏低, 且鲜叶中的酚氨比偏大, 这可能是其茶汤滋味醇厚度低、涩感强烈的原因。
本研究对‘柿大茶’ 3个品系的芳香类物质、儿茶素、咖啡碱和游离氨基酸含量进行分析, 结果表明No. 7品系的儿茶素类物质含量偏高, 游离氨基酸总量偏低; 由其加工而成的绿茶香气、滋味欠爽欠醇, 而由No. 6和No. 23品系加工而成的太平猴魁茶特征香气成分相对含量较高, 且酚氨比适中, 香气高爽, 滋味醇厚, 相较于No. 7品系具有优越性, 适宜作为选育无性系良种的材料。
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