黑毛茶加工过程中主要生化成分变化及相关性研究

赵 熙，黄 浩，钟 妮，何郁菲，黄 静，郑红发

（湖南省农业科学院 茶叶研究所，湖南 长沙 410125）

黑毛茶加工过程中主要生化成分变化及相关性研究

赵 熙，黄 浩，钟 妮，何郁菲，黄 静，郑红发*

（湖南省农业科学院 茶叶研究所，湖南 长沙 410125）

以一芽四、五叶机采鲜叶为原料，研究黑毛茶加工过程中主要生化成分的变化规律及其相关性。结果表明：黑毛茶加工过程中主要生化成分均发生明显变化，其中游离氨基酸减少30.52%，水浸出物和茶多酚分别减少23.70%和21.46%，可溶性蛋白和可溶性糖降幅分别为16.15%和14.12%；咖啡碱含量减少11.42%；儿茶素单体和儿茶素总量均呈现明显下降趋势，下降幅度分别为GC 61.06%、EGC 56.45%、EC 44.90%、C 45.45%、EGCG 45.17%、GCG 59.30%、ECG 39.53%、儿茶素总量51.44%。利用SPSS软件对主要成分进行相关分析和回归分析，除可溶性糖和ECG外，茶多酚、游离氨基酸、可溶性蛋白、EGC、EC、GCG、儿茶素总量分别与其他生化成分含量呈极显著正相关（p＜0.01），其中茶多酚、游离氨基酸和GCG对水浸出物偏回归均达到显著水平（P＜0.05)，它们之间建立的回归方程为Y=1.686X1+14.241X2-9.765X12-8.732。

黑毛茶；加工过程；生化成分变化；相关性

黑茶是湖南仅次于绿茶的第二大茶类，也是湖南省重要的特色茶类。黑毛茶作为黑茶产品的原料，其品质好坏直接影响到黑茶质量。黑毛茶的初制过程分为杀青、揉捻、渥堆、干燥等工序，其中渥堆是形成黑毛茶特征风味品质的关键性工序[1]。渥堆工艺促使黑毛茶形成汤色橙黄明亮、叶底黄褐、滋味醇和的品质特征[2]。本研究在前人研究成果的基础上[3-7]，对黑毛茶加工过程中与品质相关的几种主要内含成分的变化规律以及它们之间的相关性进行研究探讨，从而完善黑毛茶风味品质形成的机理，为提高黑毛茶品质提供更多的理论依据与技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

茶鲜叶来自湖南省长沙县春华镇长春茶厂，鲜叶采摘标准为机采一芽四、五叶，采摘时间2016年9月，采用传统黑毛茶加工工艺制成干茶。试验高效液相色谱所用甲醇为色谱纯，儿茶素和咖啡碱标样购自SIGMA公司，其余生化试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

HC-10A高效液相色谱仪（日本岛津公司），TU-1901双光束紫外可见光分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司），超声波清洗机（上海台姆超生设备有限公司），恒温磁力搅拌器（江苏金坛市环宇科学仪器厂），HH-8恒温水浴锅（常州凯航仪器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 取样

为了保证取样的相对一致性、代表性和实验的准确性，实验所用的加工过程样和成品茶均是在同一批黑毛茶加工工序中跟踪随机取样，取样后迅速干燥，并贮存于干燥、避光、低温的环境下备用。取样包括鲜叶（微波固样）、杀青叶、揉捻叶、渥堆4 h、渥堆8 h、渥堆12 h、渥堆16 h、渥堆20 h、渥堆24 h、渥堆28 h（成品茶）共10个样。

1.3.2 主要生化成分测定

水浸出物含量测定参照GB/T 8305-2013《茶水浸出物测定》方法；茶多酚含量测定参照GB/T 8313-2008《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》；游离氨基酸总量测定参照GB/T 8314-2013《茶 游离氨基酸总量测定》方法；可溶性糖总量测定参照蒽酮-硫酸法[8]。

1.3.3 茶叶咖啡碱及儿茶素组分的测定

[9]，称取茶样1.500 g，加入250 mL沸水于100℃条件下浸提45 min，过滤，定容至250 mL，过0.45 μm微孔滤膜。色谱柱：TCC18柱（5 μm，150 mm×4.6 mm i. d 5 μm）；流动相：A相（含0.1%甲酸的水）和B相（含0.1%甲酸的甲醇），流速1 mL/min；紫外检测波长：280 nm，柱温30℃ ，进样量30 μL；梯度洗脱，梯度见表1。

表1 儿茶素HPLC法梯度洗脱条件Table 1 The condition of HPLC gradient elution on catechin

1.4 数据统计分析

各生化成分测定均3次重复，实验结果为3次重复的平均值。采用SPSS20.0数据统计软件进行方差分析、相关分析及多元线性回归分析。

2 结果与分析

2.1 黑毛茶加工过程中主要生化成分含量的变化

结果表明（表2），加工过程中，茶多酚、游离氨基酸、咖啡碱、可溶性糖、可溶性蛋白及水浸出物均不同程度下降；其中在杀青、揉捻过程中变化幅度较小，渥堆阶段变化幅度最大，说明渥堆工序各主要生化成分发生了剧烈的生物转化反应，促使黑毛茶特征风味品质的形成。不同的内含成分在黑毛茶加工过程中减少的程度有所差异，其中游离氨基酸下降幅度最大，达到30.52%；其次是水浸出物和茶多酚，下降幅度分别为23.70%和21.46%；可溶性蛋白和可溶性糖的下降幅度分别为16.15%和14.12%；咖啡碱是较为稳定的化合物，在黑毛茶加工过程中含量变化最小，减少11.42%。

2.2 黑毛茶加工过程中儿茶素组分含量的变化

儿茶素类化合物是茶叶中含量较丰富的一类有效成分，研究其在黑毛茶加工过程中的变化规律有利于分析黑毛茶特征品质形成的机理。试验结果表明，无论是儿茶素单体还是儿茶素总量在黑毛茶加工过程中含量变化均非常明显，虽变化幅度有所不同，但均呈现下降趋势，下降幅度分别为GC 61.06%、EGC 56.45%、EC 44.90%、C 45.45%、EGCG 45.17%、GCG 59.30%、ECG 39.53%、儿茶素总量下降51.44%，其中GC含量下降幅度最大，其次是GCG、EGC和儿茶素总量。从加工过程中各儿茶素单体和总量含量变化还可看出，儿茶素单体和总量在杀青和揉捻工序中变化幅度较小，渥堆过程中所有儿茶素单体和总量的下降幅度都比较大（表3）。这与黑毛茶加工过程中其他主要生化成分的变化趋势一致。

表2 黑毛茶加工过程中主要内含成分含量的变化 (%)Table 2 Variations of main components contents during processing of raw dark tea (%)

2.3 黑毛茶加工过程中主要生化成分间的相关性

2.3.1 相关分析

由表4可知，黑毛茶加工过程中除可溶性糖和ECG外，茶多酚、游离氨基酸、可溶性蛋白、EGC、EC、GCG、儿茶素总量分别与其他生化成分含量呈极显著的正相关（P＜0.01），其中茶多酚、游离氨基酸与水浸出物、GCG、儿茶素总量的相关系数分别达到0.963、0.956、0.950和0.961、0.940和0.940，表明茶多酚和游离氨基酸含量分别随着水浸出物、GCG和儿茶素总量的降低而减少；可溶性蛋白与水浸出物、EGC、茶多酚含量的相关系数分别达到0.948、0.925和0.920，表明可溶性蛋白含量随水浸出物、EGC、茶多酚含量的降低而减少；EGC与C、EC、儿茶素总量的相关系数分别达到0.987、0.981和0.968；EC与C、儿茶素总量的相关系数分别达到0.997和0.962；GCG与儿茶素总量的相关系数达到0.961；可溶性糖除了与茶多酚含量呈显著正相关（P＜0.05），相关系数为0.689，与其他生化成分相关性均不显著；ECG与EGCG含量呈极显著正相关（P＜0.01），与游离氨基酸、GCG和儿茶素总量呈显著正相关（P＜0.05），与其他生化成分相关性不显著。

2.3.2 多元线性回归分析

表4 各项指标的相关系数及其显著性检验结果Table 4 Correlation coef fi cients of indexes and signi fi cant test results

水浸出物被认为是评价茶叶品质的综合性指标，一般情况下水浸出物含量越高，茶叶品质越好[10]。为了得出影响水浸出物含量变化的主要因素，以水浸出物含量（Y）为因变量，茶多酚（X1）、游离氨基酸（X2）、咖啡碱（X3）、可溶性糖（X4）、可溶性蛋白（X5）、儿茶素总量（X6）、GC（X7）、EGC（X8）、EC（X9）、C（X10）、EGCG（X11）、GCG（X12）、ECG（X13）的含量为自变量进行逐步回归分析，建立多元线性回归方程。由表5可知，黑毛茶加工过程中水浸出物含量与其它生化成分含量之间的线性关系经逐步回归分析后，咖啡碱、可溶性糖、可溶性蛋白、儿茶素总量、GC、EGC、EC、C、EGCG和ECG变量均被剔除，只有茶多酚、游离氨基酸和GCG对水浸出物偏回归达到显著水平（P＜0.05)，而被引入回归方程；同时考察这3个自变量的标准偏回归系数则可发现其对水浸出物作用的大小为：茶多酚＞游离氨基酸＞GCG；建立的多元线性回归方程经方差分析，线性关系极显著（P＜0.01），经校正R2为0.978，说明该回归方程的效果理想，得到的回归方程可以把黑毛茶加工过程中水浸出物的含量与茶多酚、游离氨基酸和GCG之间的关系量化，为黑毛茶加工过程中品质控制奠定一定的理论基础。

3 结论与讨论

3.1 黑毛茶加工过程中主要成分变化

本试验结果表明，黑毛茶加工过程中主要生化成分均呈现不同程度的下降。茶多酚是形成黑茶品质的重要活性物质，具有滋味苦涩和收敛性较强的特点[11]，至黑毛茶加工结束茶多酚含量减少21.46%，茶多酚含量的减少主要发生在渥堆过程中，随着茶多酚含量的减少，茶叶滋味逐渐由苦涩向醇和转变。水浸出物是茶叶水溶物质的总和，标志着茶汤的厚薄、滋味浓郁程度，在黑毛茶加工过程中，水浸出物含量下降幅度达23.70%，一方面是由于渥堆过程中微生物生长需要消耗了一部分水浸出物，另一方面多酚类物质与蛋白质结合形成了非水溶性物质，从而导致水浸出物含量的减少[12]。氨基酸是茶叶良好滋味形成的主要物质基础[13]，黑毛茶加工过程中氨基酸含量大幅下降，可能是由于渥堆过程中微生物生长繁殖消耗利用了大量的氨基酸作为氮源[1]。可溶性糖和可溶性蛋白也是茶汤滋味形成的重要物质，对增加茶汤甜度和改善茶汤粘稠度有积极作用[14]，黑毛茶加工过程中可溶性糖和可溶性蛋白含量分别下降14.12%和16.15%，这与渥堆过程中微生物生长代谢需要可溶性糖和可溶性蛋白提供一定的碳源和氮源有关。儿茶素单体和总量在黑毛茶加工过程中均呈现大幅下降的趋势，其中非酯型儿茶素下降55.70%，酯型儿茶素下降46.35%，儿茶素总量下降41.44%。渥堆过程中在湿热作用下，酯型儿茶素的水解及儿茶素的非酶促氧化是其总量减少的主要途径[15]，黑毛茶中儿茶素的氧化聚合减少了茶叶的粗涩味，增加了醇和的滋味，对改善其滋味品质有积极作用。

表5 多元回归分析结果Table 5 Results of multiple regression analysis

3.2 黑毛茶加工过程中主要成分相关性

本试验结果表明，除可溶性糖和ECG外，其余生化成分之间的相关性均达到显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.01）。同时对水浸出物与其他生化成分进行逐步回归分析，其中咖啡碱、可溶性蛋白、儿茶素总量、GC、EGC、EC、C、EGCG含量与水浸出物含量的相关系数均达到极显著水平（P＜0.01），但在逐步回归分析中被剔除，是由于相关系数只是表明两个变量之间的关系，与其他变量没有任何关系；而多个自变量进行回归分析时，某个变量的影响实际上是控制了其他变量之后的效果，如果其他自变量可以非常好的解释因变量，那么某个原先有影响的变量可能变得没有影响，即不显著。因此本研究在进行逐步回归分析中，茶多酚、游离氨基酸和GCG变量引入了回归方程，建立的回归方程线性关系极显著（P＜0.01），说明加工过程中水浸出物含量的变化主要是由茶多酚、游离氨基酸和GCG含量的变化引起的。本研究下一步将考察黑毛茶中主要生化成分含量与品质的静态关系，通过动态和静态的研究量化主要生化成分与品质之间的相关性，找出黑毛茶特征品质形成的关键因素，从而为进一步阐明黑毛茶品质形成机理及产品质量控制提供理论基础。

参考文献

[1]傅冬和, 刘仲华, 黄建安, 等. 茯砖茶加工过程中主要化学成分的变化[J]. 食品科学, 2008, 29（2）： 64-67.

[2]宛晓春. 茶叶生物化学[M]. 北京： 中国农业出版社, 2003.

[3]王增盛, 张莹, 童小麟, 等. 黑茶初制中茶多酚和碳水化合物的变化[J]. 茶叶科学, 1991, 5(1)： 23-28.

[4]刘仲华，王增盛，黄建安, 等，黑茶初制中主要色素物质的变化与色泽品质的形成[J]，茶叶科学, 1991, 11（增刊）： 34-41.

[5]王增盛, 谭湖伟, 施玲. 黑茶初制中主要含氮化合物的变化[J], 茶叶科学, 1991, 11（增刊）： 29-33.

[6]温琼英, 刘素纯. 黑茶渥堆过程中微生物种群的变化[J], 茶叶科学, 1991, 11（增刊）： 10-16.

[7]刘仲华, 黄建安, 施兆鹏. 黑茶初制中主要酶类的变化[J],茶叶科学, 1991, 11（增刊）： 17-22.

[8]钟萝. 茶叶品质理化分析[M]. 上海： 上海科学技术出版社, 1989.

[9]ZHOU D R, CHEN Y Q, NI D J. Effect of water quality on the nutritional components and antioxidant cativity of green tea extracts[J]. Food Chemistry, 2009, 113(1)： 110-114.

[10]何青元, 张亚萍, 王平盛.云南普洱茶感官品质与内含成分关系研究[J]. 中国农学通报, 2009, 25(11)： 38-41.

[11]田洋, 肖蓉, 徐坤龙, 等. 普洱茶加工过程中主要成分变化及相关性分析研究[J]. 食品科学, 2010, 31(11)： 20-24.

[12]梁名志, 夏丽飞, 陈林波, 等. 普洱茶渥堆发酵过程中理化指标的变化研究[J]. 中国农学通报, 2006, 22(10)： 321-324.

[13]顾谦, 陆锦时, 叶宝存. 茶叶化学[M]. 北京： 中国科学技术大学出版社, 2002.

[14]陆松侯，施兆鹏 . 茶叶审评与检验 [M]. 北京 ： 中国农业出版社，2000.

[15]李大祥, 宛晓春. 论儿茶素的化学氧化[J]. 茶叶通报, 2000,22(3)：22-23.

Study on the Change and Correlation of Main Components in Dark Tea Maocha Processing

ZHAO Xi，HUANG Hao，ZHONG Ni，HE Yu-fei，HUANG Jing，ZHENG Hong-fa*

（Tea Research Institute of Hunan Academy of Agricultural Sciences, Changsha 410125, China）

The main biochemical components of black hairy tea were studied by using the fresh leaves of 1 bud 4 and 5 leaves as raw materials and their correlations. The results showed that the main biochemical components changed from 30.52%, the water extract and tea polyphenols decreased by 23.70% and 21.46%, respectively. The soluble protein and soluble sugar decreased by 16.15% and 14.12 And the content of caffeine was decreased by 11.42%. The total amount of catechins and catechins decreased, which were GC 61.06%, EGC 56.45%, EC 44.90%, C 45.45%, EGCG 45.17%, GCG 59.30%, ECG 39.53%, total catechins 51.44%. In this study, the contents of EGC, EC, GCG and catechins were significantly higher than those of the other components except the soluble sugar and ECG, and the contents of tea polyphenols, free amino acids, soluble proteins, EGC, ECG, GCG and catechins were significantly (P ＜0.01). The regression equation of tea polyphenols, free amino acids and GCG was significant (P ＜0.05). The regression equation established between them was Y = 1.686X1 + 14.241X2-9.765 X12-8.732

Dark Tea Maocha, Processing, Biochemical change, Correation

S571.1

A

1009-525X（2017）03-27-31

2017-08-11

2017-08-23

湖南省农业科学院科技创新项目（2016QN29）、国家现代农业产业技术体系建设专项（CARS-23）

赵熙（1982-），女，新疆库尔勒人，副研究员，主要从事茶叶生化与加工利用研究。

*通讯作者：郑红发（1975-），男，湖南长沙人，研究员，主要从事茶叶加工及综合利用方面的研究。E-mail： zhenghongfa111@sina.com