不同品種和時期海棠葉紅茶品質成分差異分析和評價

張蘇其,云金虎,趙圃圃,狄昌毅,魏子秋,張往祥,2*

1(南京林業大學 林學院,南方現代林業協同創新中心,江蘇 南京,210037) 2(揚州小蘋果園藝有限公司,江蘇 揚州,225200)

海棠(Malusspp.)是薔薇科(Rosaceae)蘋果屬(MaulsMill.)落葉喬木或灌木,觀賞價值高,其花、葉、果都具觀賞性[1]。如今,高觀賞性海棠品種因育種步伐加快而日益增多,已有千個品種,資源相當豐富[2],然而除了觀賞,大部分的植物資源無法得到較好的利用,造成了一定的浪費。相關研究表明,海棠不僅觀賞性好,同時也具有良好的食用性[3],明代以前的湖北地區土家族人就有飲用湖北海棠葉茶的歷史,湖南和江西一帶有飲用林檎茶和花紅茶的習慣,因其消暑解渴、抑菌保鮮之效,常在酷夏飲用[3]。海棠葉片活性物質豐富,一些營養學家調查結果顯示,蘋果多酚是攝取酚類物質的重要來源,而海棠是蘋果屬植物,其葉片的多酚和黃酮含量顯著高于花和果[4],尤其是二氫查爾酮類化合物如根皮苷、三葉苷、根皮素等,更具有減輕痛風和調節尿酸代謝[5]、降血糖[6-7]等功效。海棠葉片還含多種礦質元素、微量元素和維生素[8],保健價值較高,所以使用海棠葉制成茶飲用,對人的身體健康大有裨益。

紅茶因其不錯的香氣滋味,是大多數人喜愛的一種茶類,我國消費量以及出口貿易量年年增長,紅茶的市場需求大[9]。茶葉的品質好壞受多種因素影響,由于品種差異和采收時間的不同,其主要物質成分如氨基酸、多酚等有較大差異,影響著茶葉的口感、色澤等[10],選取優良的品種和適宜的采收時間可制作出一款品質較高的茶,但就目前海棠葉茶的研究報道來看,對茶用品種資源篩選的研究不足,不同時期海棠葉茶品質的研究較少,因此有必要對品種和時期進行探究。本試驗選取不同時期和品種制成紅茶,對其主要成分品質和感官品質分析,旨在選出綜合品質較高的品種茶和采摘時期,為海棠茶用品種開發提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗所選海棠品種來自江蘇省揚州市江都區仙女鎮國家海棠種質資源圃,品種名如表1所示。選擇樹齡為6年生,生長健康的樹苗,所采的品種樹苗棵數大于100棵,在2021年4月15日、6月1日和8月12日采摘樹苗外圍枝條嫩梢頭,保留一葉,無病蟲葉。采摘后立即裝進透氣紗網袋,帶回紅茶加工地。以市場購買的宜興紅茶(來自江蘇宜興的黃嶺茶場)、正山小種和金駿眉(均來自八馬茶業)作為抗氧化活性實驗的對照茶樣。

紅茶的制作:萎凋3～4 h(采用自然萎凋:室內陰涼無風處,攤葉厚度2 cm左右。葉子色澤轉暗,含水率在50%～60%左右,葉片萎蔫,葉質由脆變軟,葉梗折而不斷,基本手握成團不松,青草香氣顯現)。然后揉捻1 h(輕揉20 min-翻堆-重揉20 min-翻堆-輕揉20 min,葉片表面汁液明顯,葉子明顯成條),發酵3 h(攤葉厚度10 cm左右,濕度92%～95%,溫度25 ℃,每隔1 h翻一遍,使其均勻發酵)后干燥(2次烘干法:120 ℃ 10 min,90 ℃ 15 min)。將制得的海棠紅茶冷卻后裝袋。將海棠紅茶分為兩部分,一部分供感官評審用,一部分將其放置高速磨粉機,高速磨粉1 min,裝進密封袋,放置冰箱冷藏,用于測定主要生化成分。對照紅茶的磨碎處理同海棠紅茶。每類樣品3次重復。

蒽酮、三氯乙酸、鐵氰化鉀、三氯化鐵、硫酸亞鐵、對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、氫氧化鈉、九水硝酸鋁、亞硝酸鈉(均為分析純),國藥集團化學試劑有限公司;福林酚(分析純)、葡萄糖、谷氨酸、單寧酸、綠原酸、蘆丁、3-羥基根皮苷、根皮苷、三葉苷、根皮素(均為色譜純),上海源葉生物科技有限公司;香草醛(分析純),上海阿拉丁生化科技有限公司;濃硫酸、雙氧水、水楊酸、甲醇(均為分析純),南京化學試劑有限公司;DPPH(分析純),上海麥克林生化科技有限公司;甲醇、冰醋酸(均為色譜純),美國TEDIA公司。

1.2 儀器與設備

JK-WB-8A型電熱恒溫水浴鍋,上海精學科學儀器有限公司;JP-100S型潔盟牌超聲波清洗機,深圳市潔盟清洗設備有限公司;SPECORD 200PLUS型紫外-可見分光光度計,德國耶拿分析儀器股份公司;Allegra 64R Centrifuge型臺式高速離心機,美國BECKMAN COULTER有限公司;219260300273540型電動揉茶機、NL-5888型烘焙機,長沙周眼鏡五金機械廠;JY-6CFJ-7B型紅茶發酵機,泉州佳友智能茶葉機械廠;Waters 2489高效液相色譜儀,美國沃特世公司;高速萬能粉碎機,天津市泰斯特儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 滋味成分的測定

稱取海棠紅茶粉末0.1 g(精確到0.001 g),加入8 mL蒸餾水,沸水煮45 min,8 000 r/min離心5 min,得到上清液,定容到10 mL容量瓶,待測。游離氨基酸含量測定:參考GB/T 8314—2013《茶 游離氨基酸總量的測定》;可溶性糖含量測定:采用蒽酮-硫酸法,參考《茶葉生物化學實驗教程》[11]。

1.3.2 活性成分的測定

稱取海棠紅茶粉末0.1 g(精確到0.001 g),加入5 mL的70%(體積分數)甲醇,在50 ℃、200 W的功率條件下,超聲提取30 min,8 000 r/min離心5 min,合并2次上清液定容至10 mL容量瓶,待測。多酚含量測定:福林酚顯色法,參考GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素含量的檢測方法》;總黃酮含量測定:硝酸鋁-亞硝酸鈉法,參考李楠等[12]的方法略有改動,將提取液稀釋10倍,吸取0.5 mL提取液,用純乙醇補至5 mL,加0.3 mL的50 g/L亞硝酸鈉溶液,加0.3 mL的100 g/L硝酸鋁溶液,加4 mL的1 mol/L氫氧化鈉溶液,顯色后測定吸光值;原花青素含量測定:香草醛-鹽酸法,參考李春陽等[13]的方法;單寧酸含量測定:采用鐵氰化鉀分光光度法,參考許曉崗等[14]的方法。

1.3.3 酚類組分的測定

使用超高液相色譜法測定6種酚類物質,參考LIU等[15]的方法。酚類提取液制備:稱取0.1 g(精確到0.001 g)海棠紅茶粉末,加入5 mL的70%甲醇,在50 ℃、200 W功率條件下,超聲提取2次,每次60 min,8 000 r/min離心5 min,合并2次提取液,定容至10 mL容量瓶,過0.22 μm濾膜后待檢測。標準溶液的配制:分別精密稱取標準品根皮苷10 mg,三葉苷5 mg、3-羥基根皮苷10 mg、根皮素5 mg、蘆丁10 mg和綠原酸5 mg(均精確到0.000 1 g),于10 mL量瓶中,加入色譜甲醇溶解定容,得到根皮苷、三葉苷、3-羥基根皮苷、根皮素、蘆丁和綠原酸的質量濃度分別為1.0、0.5、1.0、0.5、1.0和0.5 mg/mL。繪制標準曲線時再分別稀釋成一系列工作液。標準曲線繪制是以標準溶液質量濃度(μg/mL)為橫坐標,各酚類物質對應的峰面積為縱坐標。標品出峰圖見圖1,標品的標準曲線見表2。

圖1 六種酚類組分標品出峰圖Fig.1 Peak diagram of six phenolic component standards注:標品出峰順序從左往右依次為綠原酸、3-羥基根皮苷、蘆丁、根皮苷、三葉苷和根皮素

表2 酚類組分標準曲線Table 2 standard curves for phenolic components

色譜條件:C18色譜柱(250 mm×4.6 mm,5.0 μm);柱溫25 ℃,樣品溫度4 ℃,流動相:A為純甲醇,B為0.1%(體積分數)的乙酸水溶液,等梯度洗脫,流動相比例為55∶45,流速1 mL/min,檢測波長為280 nm,樣品進樣體積10 μL,檢測時間30 min。

1.3.4 抗氧化活性的測定

海棠紅茶樣品的待測液使用測活性成分的提取液,對照茶樣的待測液制備步驟與1.3.2待測液提取步驟相同。DPPH自由基清除率和鐵還原力參考朱小芳等[16]的方法;羥自由基清除率參考張亞琨等[17]的方法;亞硝酸鹽清除率參考邢佳等[18]的方法。以市場紅茶的抗氧化活性為對照。

1.3.5 感官評價

紅茶沖泡條件以及評分標準參考GB/T 23776—2018《茶葉感官審評方法》。取未磨碎茶葉2 g于白色茶杯中,倒入100 mL沸水泡5 min。挑選共計9名經過培訓的評審人員,年齡為20～30歲,無感官能力缺陷,具備一定的感官評價能力,在無雜味、干凈、光線柔和明亮的環境條件下對海棠紅茶的湯色、香氣和滋味進行評審打分,每個樣品評價結束后休息10 min。評分標準如表3所示。

表3 海棠紅茶感官評分標準Table 3 Crabapple black tea sensory scoring criteria

1.3.6 數據處理

使用Excel進行數據基本統計描述,使用SPSS 26.0進行方差分析及主成分分析(principal component analysis, PCA),使用Origin Pro 2021繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同品種和時期海棠紅茶滋味成分分析

游離氨基酸在茶葉中主要提供鮮爽滋味,氨基酸含量高的,茶葉品質會比較好,可溶性提供甜味,可緩解茶的苦澀,這兩者對茶葉滋味品質影響較大。如圖2所示,不同品種和時期海棠紅茶的滋味成分存在顯著差異(P<0.05)。游離氨基酸含量變化在(44.55±0.73)～(8.64±0.20) mg/g,最高的是6月采制的‘鉆石’品種,在均值圖中,4月采制的茶的游離氨基酸含量均值含量高最高,‘鉆石’品種茶的3個時期游離氨基酸含量均值高于其他品種?？扇苄蕴呛孔兓?18.6±0.42)～(6.66±0.12) mg/g,最高為4月采制的‘鉆石’品種茶,所測的3個時期中,6月采制茶的可溶性糖含量均值高于8月,最低是4月?！@石’品種茶3個時期的可溶性糖含量均值最高。

a-游離氨基酸含量;b-可溶性糖含量;c-滋味成分均值;d-滋味成分均值圖2 不同品種和時期海棠紅茶滋味成分含量及均值Fig.2 The content and average content of flavor ingredients of crabapple black tea in different varieties and periods注:不同字母表示不同品種差異顯著(P<0.05)(下同)

2.2 不同品種和時期海棠紅茶活性成分分析

多酚、黃酮、原花青素和單寧酸具有活性,對人體有特殊的功能作用。多酚具有抗氧化作用[19],黃酮可減緩卵巢早衰及防治骨質疏松[20],原花青素本身是一種天然的抗氧化物質,且具一定的抑菌功效[21],單寧酸也具抗氧化性[22]。如圖3所示,不同品種和時期之間的海棠紅茶活性成分含量差異顯著(P<0.05)。多酚含量為(147.43±0.66)～(49.73±0.73) mg/g,最高的是4月采制的‘鉆石’品種,‘鉆石’品種茶的3個 時期多酚含量均值高于其他品種,6月的7個品種茶的多酚含量均值高于4月和8月?？傸S酮含量為(30.39±1.22)～(8.69±0.51) mg/g,最高的是4月 采制的‘鉆石’,‘鉆石’品種茶3個時期的總黃酮含量均值高于其他品種茶,4月的7個品種茶的總黃酮含量均值高于6月和8月。原花青素含量為(14.19±0.16)～(4.9±0.08) mg/g,最高的是4月采制的‘鉆石’,‘鉆石’3個時期的原花青素含量均值高于其他品種,本研究的7個品種茶的原花青素含量均值在8月最高。單寧酸含量為(15.07±0.06)～(4.49±0.07) mg/g,含量最高是6月采制的‘鉆石’,‘鉆石’品種茶的3個時期單寧酸含量均值均高于其他品種,本研究的7個品種茶的單寧酸含量均值6月最高,其次是4月。

a-多酚含量;b-總黃酮含量;c-原花青素含量圖;d-單寧酸含量;e-活性成分均值;f-活性成分均值圖3 不同品種和時期海棠紅茶活性成分含量及均值Fig.3 The content and average content of active ingredients in crabapple black tea of different varieties and periods

2.3 海棠紅茶6種酚類組分分析

二氫查爾酮類化合物包括根皮苷、三葉苷、3-羥基根皮苷、根皮素等物質,因在少數植物中存在,故被稱為‘少數黃酮類’,在防治糖尿病,抗腫瘤,預防肥胖等方面有顯著成效[23-25]。如表4所示,6種酚類物質含量差異顯著(P<0.05),這6種酚類物質之中,根皮苷均值最高,為(33.58±32.24) mg/g,其次是三葉苷、3-羥基根皮苷、蘆丁、綠原酸,根皮素含量最低。根皮苷含量最高是6月采制的‘約翰東’,三葉苷含量最高的是4月采制的‘鉆石’,3-羥基根皮苷含量最高的是8月采制的‘粉芭蕾’,蘆丁含量最高時6月采制的‘亞瑟王’,綠原酸和根皮素含量高是6月采制的‘亞瑟王’和‘天鵝絨柱’。7個品種茶的3-羥基根皮苷、蘆丁、根皮苷和根皮素含量均值都是6月最高,分別為(4.85±3.25)、(4.70±4.94)、(41.06±38.22)和(0.24±0.23) mg/g,7個品種茶的三葉苷和綠原酸含量均值是4月較高。

表4 不同品種和時期海棠紅茶六種酚類物質含量 單位:mg/g

2.4 不同品種和時期海棠紅茶抗氧化能力分析

如圖4所示,不同品種和時期海棠紅茶抗氧化能力差異顯著(P<0.05)。DPPH自由基清除率變化范圍是(89.17±0.49)%～(63.59±1.15)%,‘皇家美人’品種茶DPPH自由基清除率均值最高,3個時期均值大小順序為6月>8月>4月。對照茶宜興紅茶、正山小種和金駿眉的DPPH自由基清除率分別為(83.40±0.27)%、(84.08±0.74)%和(82.59±0.28)%,3個對照茶樣均值為83.36%,海棠紅茶中DPPH自由基清除率大于對照茶樣均值的有10個茶樣。羥自由基清除率變化為(40.81±0.53)%～(12.81±0.94)%,‘鉆石’品種茶的羥自由基清除率均值最高,3個時期的均值大小順序為8月>6月>4月。對照茶的羥自由基清除率分別為(25.70±0.50)%、(32.91±0.32)%和(31.28±0.50)%,均值為29.96%,海棠紅茶中羥自由基清除率大于對照茶樣均值的有9個茶樣。鐵還原力變化為(1.30±0.04)～(0.87±0.05),‘鉆石’品種茶的鐵還原力均值最高,3個時期均值大小順序為6月>8月>4月。對照茶的鐵還原力分別為(1.05±0.05)、(1.12±0.03)和(1.21±0.01),均值為1.13,海棠紅茶中鐵還原力大于對照茶樣的有4個茶樣。亞硝酸清除率為(59.50±0.13)%～(30.85±0.15)%,‘鉆石’品種茶的亞硝酸鹽清除率均值最高,3個時期的均值大小順序為4月>6月>8月。對照紅茶的亞硝酸鹽清除率分別為(48.92±0.73)%、(49.49±1.33)%和(49.85±0.68)%,均值為49.42%,海棠紅茶中亞硝酸鹽清除率大于對照茶樣均值的有2個茶樣。

a-DPPH自由基清除率;b-羥自由基清除率;c-鐵還原力;d-亞硝酸鹽清除率;e-抗氧化能力均值圖;f-抗氧化能力均值圖4 不同品種和時期海棠紅茶抗氧化能力及均值Fig.4 Antioxidant capacity and average value of crabapple black tea of different varieties and periods注:編號8、9和10為對照紅茶:宜興紅茶、正山小種和金駿眉

2.5 不同品種和時期海棠紅茶感官分析

感官評價在茶葉品質評價中不可或缺。海棠紅茶感官總得分如圖5所示,在(87.33±0.58)～(66.33±1.15),所測的7個品種中,感官得分均值排名前三的依次是‘粉芭蕾’、‘約翰東’和‘鉆石’,基本特征是湯色紅亮,具有一定濃郁香氣,口感醇柔。3個時期的感官得分均值分別是81.33、81.28和76.42。4月和6月感官得分近,8月感官得分偏低。

圖5 不同品種和時期海棠紅茶的感官指標得分Fig.5 Sensory index scores of crabapple black tea of different varieties and periods注:橫坐標表示時期-品種,如4-1代表4月品種1

2.6 不同品種和時期海棠紅茶主成分分析和評價

將3個時期7個海棠品種紅茶的16個指標進行了降維處理,如表5所示,特征值大于1的累計貢獻率達到81.374%,基本代表了所有指標信息。故可以用這4個PC代替原來16個指標信息,前3個主成分綜合了多酚、黃酮、單寧酸、原花青素、DPPH自由基清除率、羥自由基清除率、亞硝酸鹽清除率、鐵還原力、根皮苷、3-羥基根皮苷、可溶性糖、根皮素等一些活性物質指標和部分滋味指標,累計貢獻達到70.759%,PC4綜合了綠原酸、蘆丁指標信息,方差貢獻率為10.615%。根據主成分分析提取的因子得分,計算4個PC得分和綜合得分。如表6所示7個品種的綜合得分總分排前三的依次是‘鉆石’、‘粉芭蕾’和‘約翰東’,數值為4.848、1.457和0.322,3個時期綜合得分總分最高的是4月,為2.727分,其次6月,為2.393分,最低是8月,且4月和6月總得分均是正值,8月為負值?！@石’、‘粉芭蕾’和‘約翰東’品種制作的茶品質較好,4月采摘制作品質較好。

表5 各主成分的特征向量、特征值、貢獻率和累計貢獻率Table 5 Eigenvectors, eigenvalues, contribution rates, and cumulative contribution rates of each principal component

表6 不同品種和時期海棠紅茶評價結果Table 6 Evaluation results of crabapple black tea of different varieties and periods

3 結論

不同品種和時期海棠紅茶的主要成分含量有顯著差異,游離氨基酸含量隨著時間延長,游離氨基酸含量顯著降低,這與大部分人研究結果一致[26],‘亞瑟王’品種含量最高,可溶性糖含量偏低。多酚含量最高的是4月采制的‘鉆石’品種茶,為(147.43±0.66) mg/g,這比劉天慶等[27]研究結果的最高總酚含量高近50 mg/g,可能是品種不同或葉片嫩度差異造成的?？傸S酮含量最高的是4月采制的‘鉆石’品種茶,為(30.39±1.22) mg/g,7個品種茶的總黃酮含量均值較高的是4月采制的海棠茶,其次是6月。有研究得出5月海棠葉的總黃酮較高[28],本研究的4月茶是15日采摘,時間上較為接近。原花青素含量最高的是‘鉆石’品種茶,且在4月最高,本研究中,原花青素含量變化與時期變化不成一致規律,有研究指出原花青素含量累積高低和植物顏色深淺關系密切[29],每個海棠品種不同時期的葉子顏色深淺有所變化,可能是原因之一。海棠紅茶單寧酸均值比其他代飲茶低,如比金露梅茶低60～90 mg/g[30],海棠紅茶口感可能會更柔和,澀味不明顯。根皮苷是海棠的主要酚類成分,一些蘋果屬植物資源葉片的根皮苷含量可以達到100 mg/g[31],本研究的海棠根皮苷含量高于劉天慶等[27]的研究結果,這可能是品種不同或者加工方式不同所致?？寡趸芰χ?‘鉆石’的抗氧化能力強,6月采制的茶抗氧化能力較強,在感官評價中,7個品種中,得分均值較高,感官較好的品種有‘粉芭蕾’‘鉆石’和‘約翰東’,4月和6月得分相近。

結合內含物質及抗氧化活性指標的PCA結果和感官得分發現有3個品種制作出的茶品質較好,為‘鉆石’、‘粉芭蕾’和‘約翰東’品種,4月采摘制作的茶品質最好,其次是6月。

海棠紅茶富含活性物質,保健價值高,有望成為一種符合消費需求的新型茶飲。本研究分析了海棠茶的滋味成分、功能物質和抗氧化活性,再結合感官評價,選出了制作茶葉較好的3個品種和葉片采摘期,可以為海棠茶的開發利用提供一定參考依據。本實驗采樣時期偏少,無法精確確認最好的采摘制作時間,今后還需增加采樣時期選擇。本實驗選擇的品種材料只有7個,品種有限,今后還需擴大品種選擇,同時本實驗的材料僅限揚州市,結論具有地區的局限性,僅能代表揚州地區,未來還需增加不同地區材料的選擇。