普洱茶滋味品質化學成分分析

呂海鵬，張悅，楊停，2，施江, 2，林智*

1(農業部茶樹生物學與資源利用重點實驗室；中國農業科學院 茶葉研究所,浙江 杭州, 310008)　2(中國農業科學院 研究生院，北京, 100081)

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普洱茶滋味品質化學成分分析

呂海鵬1，張悅1，楊停1，2，施江1, 2，林智1*

1(農業部茶樹生物學與資源利用重點實驗室；中國農業科學院 茶葉研究所,浙江 杭州, 310008)2(中國農業科學院 研究生院，北京, 100081)

摘要普洱茶產于我國的云南省，是采用曬青毛茶作為原料經后發酵工藝制作而成的，滋味醇和，湯色紅褐，具有陳香。然而，目前關于普洱茶中的滋味成分鮮有研究報道。文中采用HPLC等方法查明了普洱茶中的重要呈味化合物的含量水平及其組成；并結合滋味感官審評得分以及電子舌技術，采用相關性分析發現普洱茶中的游離氨基酸總量、兒茶素總量、DL-兒茶素、沒食子兒茶素沒食子酸酯、有機酸總量、檸檬酸和酒石酸等7種化合物的含量水平是影響普洱茶滋味品質得分的最主要因素；在此基礎上，采用PLS回歸建立了1個基于上述7種重要滋味品質成分的滋味品質評價模型。此外，研究還發現，游離氨基酸總量水平與普洱茶滋味品質得分呈現出極顯著的負相關關系，并查明了成品普洱茶中氨基酸成分的組成特點，以及氨基酸成分在普洱茶加工過程中的變化規律。

關鍵詞普洱茶；滋味；化學成分；含量；電子舌

普洱茶是我國黑茶的典型代表之一，是以云南特有的大葉種曬青毛茶為原料，在高溫高濕的環境中以及微生物的參與下，經特殊后發酵工藝生產而成的[1-2]?？茖W研究已證實，普洱茶具有多種保健功效，尤其是降脂減肥效果報道較多[3-4]，深受眾多消費者的喜愛[5]。普洱茶與綠茶、紅茶以及烏龍茶等相比，在風味品質上都存在很大的差異。普洱茶獨特的風味品質特征主要在于其香氣品質上的“陳香”和滋味品質上的“醇和回甘”[1,6]。

目前，普洱茶的香氣成分研究已經取得了重要進展[7-9]，例如已經查明了決定普洱茶香氣品質的一些關鍵的酚性甲氧基衍生物類香氣成分、普洱茶加工過程中主要香氣成分的變化規律、不同加工方式對普洱茶香氣成分的影響等。此外，對普洱茶色澤方面的研究也有相關報道[10]。然而，目前尚缺乏關于普洱茶中重要的滋味成分的研究報道。茶湯中化學成分的含量和組成是決定茶湯滋味的物質基礎，例如茶湯中存在的黃酮、茶多酚、兒茶素、生物堿、氨基酸、茶色素和有機酸以及游離糖等大量化學成分，共同決定了茶湯的滋味品質。目前，普洱茶中上述化學成分與普洱茶滋味品質的關系尚未明確，從而在一定程度上影響了對普洱茶滋味品質的科學評價。

本文對影響普洱茶滋味品質的主要化學成分進行研究。首先采用感官審評結合電子舌分析技術[11-12]確定多個有代表性的普洱茶樣品的滋味品質；而后在對普洱茶中重要滋味成分的含量和組成進行分析，在此基礎上又采用相關性分析和主成分分析等化學計量學方法，查明滋味品質得分與化學成分的相關性，確定普洱茶中的關鍵滋味品質成分；最后對所確定的關鍵滋味品質成分進行分析探討。

1材料與方法

1.1實驗樣品、主要試劑和主要儀器

普洱茶(熟茶)樣品共計20個以及3批次普洱茶加工過程樣(曬青毛茶A1～A3、一翻樣B1～B3、二翻樣C1～C3、三翻樣D1～D3以及成品普洱茶E1-E3)，分別由云南省人民政府生物資源開發創新辦公室和云南省農業科學院茶葉研究所提供?；瘜W標準品(沒食子兒茶素(GC)、表沒食子兒茶素(EGC)、兒茶素(D,L-C)、表滑食子兒茶素滑食子酸酯(EGCG)、表兒茶素(EC)、滑食子兒茶素沒食子酸酯(GCG)、表兒茶素沒食子酸酯(ECG)、兒茶素沒食子酸酯(CG)、沒食子酸、草酸、酒石酸、奎寧酸、丙酮酸、蘋果酸、抗壞血酸、乳酸、乙酸、檸檬酸、琥珀酸、咖啡堿、可可堿以及茶堿等，購自Sigma公司；AlCl3、H2SO4、蒽酮等分析純試劑，購自杭州科碩化學公司；色譜純乙腈，購自德國Merck公司。本實驗使用的主要儀器包括安捷倫A1100高效液相色譜儀，法國Alpha MOS α-STREE電子舌系統，以及島津UV2550紫外可見分光光度計等。

1.2實驗方法

1.2.1滋味感官審評

按照GB/T 22111-2008中的普洱茶(熟茶)審評方法，委托農業部茶葉質量監督檢驗測試中心對每個普洱茶樣品的滋味品質進行審評打分。

1.2.2電子舌分析

(1)待測茶湯制備：按照GB/T 22111—2008中的普洱茶(熟茶)審評方法制備。

(2)電子舌儀器：本實驗所用的電子舌包含1個Ag/AgCl參比電極和ZA、BB、BA、GA、HA、JB以及CA 7個化學傳感器陣列。實驗過程中數據采集時參數設定：80 mL樣品體積，120 s分析時間，120 s采集時間。樣品測量7次重復，原始數據選用最后1次測量圖譜在120 s上的響應，用于后續數據處理。

1.2.3主要檢測分析方法

茶多酚含量(GB/T 8313—2002)，黃酮類化合物總量(三氯化鋁比色法)，水浸出物總量(GB/T 8305—2002)，游離氨基酸總量(GB/T 8314—2002)，可溶性糖總量(硫酸-蒽酮比色法)，茶色素含量(系統分析法)，兒茶素含量和生物堿含量(HPLC方法)，有機酸含量(HPLC方法[13])，氨基酸組成分析(氨基酸自動分析儀[14])。

1.3數據統計分析

數據統計分析采用SPSS 17.0數據處理軟件。

2結果與分析

2.1普洱茶樣品的滋味感官審評結果和電子舌分析結果

表1為20個代表性普洱茶樣品滋味得分以及滋味描述的感官審評結果?？傮w上，該批普洱茶樣品的滋味得分介于75分和95分之間，滋味評語從欠醇到濃醇甘爽。此外，從表1還可以看出，滋味感官得分在90分以上的普洱茶樣品有8個(將其定義為高分組)，滋味感官得分86分以下的普洱茶樣品有6個(將其定義為低分組)，滋味感官得分介于86分和90分之間的樣品有6個(將其定義為中分組)。

圖1為采用電子舌技術的分析結果。從圖1可以看出，采用電子舌技術可以有效的將不同滋味品質得分的普洱茶樣品(高分組的8個樣品、低分組的6個樣品以及中分組的6個樣品)加以區分，從而在一定程度上進一步佐證了上述感官審評結果的準確性。與本研究結果類似，賀瑋等研究表明，電子舌可以很好的區分不同等級的普洱茶并預測其感官特征，有望將其應用于普洱茶生產的在線檢測，從而保證其質量的一致性[15]?？梢?，電子舌技術在普洱茶滋味品質評價中具有較大的應用前景。

圖1　不同滋味品質得分的普洱茶樣品的電子舌主成分分析結果Fig.1　PCA picture of Pu-erh tea samples with different taste score using electronic tongue

2.2普洱茶樣品中主要化學成分含量的分析結果

表2為該批次20個普洱茶樣品中主要滋味品質化學成分含量的分析結果，包括茶多酚總量、兒茶素總量及其組成、酯型兒茶素含量、簡單兒茶素含量、游離氨基酸總量、水浸出物總量、黃酮總量、可溶性糖總糖、茶色素總量及其組成、生物堿總量及其組成、有機酸總量及其組成等成分的含量水平。從表2可以看出，普洱茶樣品中的兒茶素成分以簡單兒茶素為主(6.71 mg/g)，其為酯型兒茶素的3倍之多；茶色素成分中以茶褐素為主，其約占茶色素總量的80%以上；生物堿成分以咖啡堿為主，其次為可可堿和茶堿，其中咖啡堿含量約占生物堿總量的90%以上；此外，普洱茶的有機酸成分以草酸(13.83 mg/g)、蘋果酸(10.23 mg/g)和沒食子酸(9.48 mg/g)為主，三者含量之和約占普洱茶中有機酸總量的60%。

與綠茶、紅茶和烏龍茶不同，普洱茶的原料不是茶鮮葉而是曬青毛茶。曬青毛茶在高溫高濕的環境條件下，并在微生物參與后發酵過程中，其中的很多化學成分在微生物分泌的胞外酶等酶的作用下都發生了生物轉化。例如兒茶素成分、氨基酸成分以及可溶性糖的急劇降低，茶褐色的大量生成以及黃酮類成分的增加等[5](其含量水平如表2所示)，此外還形成了一些新的化學成分[16]。這些物質基礎的改變進而賦予了普洱茶獨特的風味品質[2,17]。例如，兒茶素類成分在曬青毛茶中含量非常豐富(一般>150 mg/g)，它在很大程度上賦予了茶湯苦澀味和收斂性，但在普洱茶中其含量水平很低(8.82 mg/g)，因此在一定成度上緩解了因其引起的茶湯的苦澀味和收斂性，使普洱茶的滋味更趨向于醇和特點。

表2　普洱茶中的主要化學成分含量

續表2

化學成分含量平均含量可溶性糖總量/%5.18～9.926.65±1.24茶色素成分/%茶黃素0.11～0.300.19±0.04茶紅素1.17～4.372.79±0.99茶褐素12.36～18.1914.68±1.50茶色素總量/%15.05～19.4817.67±1.24生物堿成分/(mg·g-1)可可堿2.22～4.152.80±0.47茶堿0.09～0.150.12±0.02咖啡堿26.80～36.2031.19±2.39生物堿總量29.16～40.4734.12±2.75有機酸成分/(mg·g-1)沒食子酸4.09～14.419.48±3.21草酸11.60～16.0513.83±1.15酒石酸0.29～1.590.71±0.33奎寧酸0.11～0.340.23±0.07丙酮酸0.23～0.410.32±0.06蘋果酸6.77～13.7010.23±1.67抗壞血酸0.55～4.041.67±0.96乳酸2.57～11.416.40±2.33乙酸3.43～15.228.53±3.11檸檬酸3.16～7.225.08±1.06琥珀酸0.46～3.101.32±0.68有機酸總量39.63～81.6557.78±10.84

2.3普洱茶的滋味品質得分與其化學成分含量水平的相關性分析結果

普洱茶的滋味品質得分(表1)與其主要滋味品質化學成分含量水平(表2)的皮爾遜線性相關分析結果如表3所示。

表3　與滋味品質得分呈顯著相關的關鍵化學成分

皮爾遜線性相關分析:**P<0.01,*P<0.05。

可見，游離氨基酸總量、兒茶素總量以及有機酸總量等化學成分的含量水平與普洱茶滋味品質得分具有顯著(P<0.05)或者極顯著(P<0.01)的相關性關系。其中值得注意的是，游離氨基酸總量與普洱茶滋味品質得分呈現出極顯著負相關關系(相關系數為-0.806)；而兒茶素成分與普洱茶滋味品質得分呈現顯著性正相關關系(P<0.05)，有機酸成分與普洱茶滋味品質得分呈現顯著性負相關關系(P<0.05)。

氨基酸是茶葉滋味品質的最重要決定成分之一。例如，劉爽等[18]以不同地域的綠茶為代表，依據滋味得分將其分組，利用滋味定量描述分析法對其滋味的4 個分屬性(苦、澀、鮮、甜)進行評定，結果表明，綠茶茶湯中的氨基酸含量與綠茶滋味品質具有顯著的相關性，氨基酸總量與鮮、甜呈正相關，而與苦、澀呈負相關。而本研究發現，普洱茶中的游離氨基酸總量水平與其滋味品質得分的相關性最強，呈現出極顯著的負相關關系。究其原因，從普洱茶滋味品質的評價機制上來看，可能是普洱茶的風味特征重點是關注醇和的特點，而氨基酸的本身所具有的某些鮮爽味特征與此有一定的矛盾。普洱茶中的氨基酸含量及其組成特征將在下文中繼續分析。

2.4PLS 回歸模型的建立及其對普洱茶滋味得分的評價效果

偏最小二乘回歸(PLS回歸)在茶葉品質化學分析方面具有很大的應用潛力，它可以分析具有強共線性和強噪音的多變量數據，并同時對相應變量建模，目前已經取得了較好的研究結果。例如林杰等[19]以揮發性成分為基礎建立了龍井茶香氣品質的評價模型并取得了較好的預測效果。本研究借鑒該方法，將上述7個滋味品質化學成分的含量水平數據組成X-matrice，20個普洱茶的滋味得分組成Y-matrice，PLS回歸驗證了X-matrice與Y-matrice二者之間存在較好的相關性(R2Y=0.71)(圖2)。采用該PLS回歸模型絕大多數樣品的滋味品質得分得到了較好預測效果(表4)；但PLS主成分預測的觀測值(Y)的變異(Q2Y=0.62)比較低，因此該模型的預測性能尚需要進一步完善提高。

圖2　基于7個品質相關的滋味成分的滋味感官評分PLS回歸Fig.2　Plot of the PLS regression between observed and predicted taste scores of Pu-erh tea based on 10 taste quality relevant compounds

編號滋味評分預測評分編號滋味評分預測評分18484.5529186.2938887.5149090.3459389.4569594.9578883.6589292.7798690.06108888.31119390.57129190.78138787.13148584.12157577.80168085.38178482.75188888.83198890.30209090.40

2.5普洱茶樣品的氨基酸成分分析

普洱茶加工過程中氨基酸成分的變化規律如表5所示?？梢?，在加工過程中，以茶氨酸和谷氨酸為代表的部分氨基酸成分存在持續降低的趨勢，而以絲氨酸、精氨酸、脯氨酸、蛋氨酸等為代表的部分氨基酸成分存在先升高而后在降低的趨勢。

茶氨酸是茶葉氨基酸中含量最高的組分，一般占茶葉氨基酸總量的50%左右，具有焦糖香及類似味精的鮮爽味，是綠茶鮮味的重要因子[18]。在普洱茶加工過程中，茶氨酸的降低變化趨勢最為劇烈，3批普洱茶的加工過程樣中，成品普洱茶中茶氨酸的保留量只有曬青毛茶中的2.01%、3.86%以及1.41%。研究發現，成品普洱茶中的氨基酸成分主要以茶氨酸、絲氨酸和脯氨酸為主，三者的平均含量分別約為0.73、0.35以及0.31 mg/g。此外，與以往報道相同，本研究中渥堆普洱茶的天冬酰胺含量低于檢測限，無法檢出[20]。

研究表明，在普洱茶加工的后發酵過程中發生了十分復雜的化學成分轉化，例如茶多酚的氧化以及氨基酸的降解等，從而使茶葉的風味品質產生巨大變化，由曬青毛茶風味品質的黃綠色澤、純正尚澀滋味以及清鮮純正香氣特征等轉化為了普洱茶的紅褐色澤、醇和回甘滋味和陳醇香氣風味特征[2,6]。

3結論

(1)普洱茶中的兒茶素成分以簡單兒茶素為主，茶色素成分中以茶褐素為主，生物堿成分以咖啡堿為主，有機酸成分以草酸、蘋果酸和沒食子酸為主。

(2)普洱茶中游離氨基酸總量、兒茶素、沒食子兒茶素沒食子酸酯、兒茶素總量、酒石酸、檸檬酸以及有機酸總量等7個化學成分的含量水平與普洱茶的滋味品質得分的相關性達到了顯著性水平(P<0.05)或極顯著性水平(P<0.01)。其中，游離氨基酸總量與普洱茶滋味品質得分的相關性最強，呈現出極顯著的負相關關系。

表5　普洱茶加工過程中氨基酸成分變化規律(mg/g)

(3)建立了1個PLS回歸模型，PLS回歸驗證了上述7個化學成分的含量水平與普洱茶的滋味品質得分二者之間存在較好的相關性，且絕大多數樣品的滋味品質得分得到了較好預測。

(4)普洱茶中的氨基酸成分主要以茶氨酸、絲氨酸和脯氨酸為主。此外，氨基酸成分在普洱茶加工過程中存在急劇降低的變化規律。

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The main flavor compounds of Pu-erh tea

LYU Hai-peng1, ZHANG Yue1, YANG Ting1，2, SHI Jiang1, 2,LIN Zhi1*

1(Key Laboratory of Tea Biology and Resource Utilization of Ministry of Agriculture, Tea Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310008, China)2(Graduate School of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)

ABSTRACTPu-erh tea was originally produced in Yunnan province of China, and sun-dried green tea was then post-fermented. It has a mellow taste, stable flavor and brownish red infusion color. Few studies focused were on chemical components of the tea taste. This study discovered the chemical componets and their content in Pu-erh tea by HPLC and other methods. Correlation analysis showed that the levels of the total free amino acid, total catechins, DL-Catechin, Gallocatechin gallate, total organic acid tartaric acid and citric acid were the most important components that influencing the taste of the tea based on the sensory evaluation and electronic tongue technology. A PLS model to predict the taste quality of Pu-erh tea was established based on the levels of the above seven components. Moreover, the levels of total amino acids were found to be significantly correlated (P<0.01) to the score of sensory evaluation. Amino acids composition and their changes during the processing were also analyzed.

Key wordsPu-erh tea; taste; chemical compounds; content; electronic tongue

收稿日期：2015-08-19，改回日期：2015-09-10

基金項目：國家自然科學基金(No.31000317)；中國農業科學院創新工程(CAAS-ASTIP-2014-TRICAAS)；現代農業產業技術體系建設專項資金(CARS-23)

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201602031

第一作者：博士，副研究員(林智博士為通訊作者，E-mail:teachem@hotmail.com)。