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摘 要：以紫色茶树品种‘紫嫣和‘紫娟为材料，以绿色品种‘福鼎大白茶为对照，探究不同季节紫色茶树新梢花青素及主要生化成分含量的变化。结果表明：春、夏、秋季‘紫嫣和‘紫娟花青素总量变化均表现为先升高再降低的趋势，且夏季含量最高，分别为129.83 mg/100 g和109.73 mg/100 g，花青素各组分的季节性变化规律与花青素总量基本一致。‘紫嫣和‘紫娟水浸出物、氨基酸和咖啡碱含量在春季最高，茶多酚含量在夏季最高，且不同季节间差异显著。与‘福鼎大白茶相比，‘紫嫣和‘紫娟中茶多酚、儿茶素和花青素含量较高。‘紫嫣和‘紫娟氨基酸组分中，茶氨酸占总量比例最高，分别为52.13%和59.13%;儿茶素组分中，表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)含量最高，且酯型儿茶素含量显著高于简单儿茶素。综合结果显示，‘紫嫣和‘紫娟春梢具有适制绿茶、夏梢适制红茶的物质基础。

 

　　关键词：紫色茶树品种;不同季节;生化成分;花青素

 

　　中图分类号：Q945 文献标识码：A

 

　　《吉林农业科技学院学报》曾用刊名：(吉林特产高等专科学校学报;吉林农垦特产高等专科学校学报;吉林科技学院学报)(季刊)创刊于1991年，是由吉林省教育厅主管、吉林农业科技学院主办的学术性高等学报类期刊。

 

　　Abstract： In this study， ‘Ziyan and ‘Zijuan were used as the materials to explore the changes of anthocyanin and main biochemical components in new shoots of purple tea plants in different seasons. The results showed that the total anthocyanin content of ‘Ziyan and ‘Zijuan increased first and then decreased in spring， summer and autumn， and the highest content in summer was 129.83 mg/100 g and 109.73 mg/100 g， respectively. And the seasonal variation of anthocyanin components was basically consistent with the total anthocyanin content. The content of water extracts， amino acids and caffeine of ‘Ziyan and ‘Zijuan was the highest in spring， while the content of tea polyphenols was the highest in summer， and there were significant differences between different seasons. Compared with Fudingdabai tea， ‘Ziyan and ‘Zijuan contained more polyphenols， catechins and anthocyanins. Among ‘Ziyan and ‘Zijuan amino acids， theanine accounted for the highest proportion， 52.13% and 59.13% respectively; among catechins， EGCG was the highest， and the content of ester catechins was significantly higher than that of simple catechins. In general， the spring shoots of ‘Ziyan and ‘Zijuan have the material basis for making green tea while the summer shoots for making black tea.

 

　　Keywords： purple tea plant cultivar; different seasons; biochemical components; anthocyanin

 

　　DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.01.023

 

　　茶樹是我国重要的经济作物，发展至今，茶叶已成为21世纪最受欢迎的饮料之一[1-2]。‘紫嫣[3]和‘紫娟[4]是一种具有稳定遗传特性的紫色茶树品种，花青素含量是普通绿茶的20多倍，故‘紫嫣和‘紫娟芽叶四季均呈稳定的深紫色，具有较高的观赏价值。又花青素已被证实具有抗氧化、抗突变、抗炎等功效[5-6]，因此关于对‘紫嫣和‘紫娟茶产品的开发利用引起了人们的广泛关注。

 

　　目前对‘紫嫣和‘紫娟的研究，多集中在花青素的合成机制[7]、影响因素[8-10]以及茶叶保健效果[11]方面，这些研究结果为探究紫化茶树生理生化特性及其花青素调控机理奠定了基础，但是有关‘紫嫣和‘紫娟花青素及主要生化成分的季节性变化未见系统研究与报道。此外，茶树作为一种季节性经济作物，不同季节茶鲜叶的适制性及成茶品质很大程度上取决于其本身的生化成分的含量与配比，生产上可根据茶叶内含成分的变化规律开发不同特点与功能的茶叶产品。本试验以‘紫嫣和‘紫娟为试验材料，以绿色茶树品种‘福鼎大白茶为对照，探究春、夏、秋不同季节紫色茶树花青素及其他生化成分的特征，旨在进一步了解紫色茶树的生理生化机制，并为紫色茶树的适制性研究提供依据，同时促进高花青素茶树资源的多元化开发利用。

 

　　1 材料与方法

 

　　1.1 材料

 

　　供试材料为生长健壮的6年生紫色茶树品种‘紫嫣和‘紫娟，以绿色品种‘福鼎大白茶为此次试验对照。试验地位于四川省乐山市沐川县沐溪镇仁厚村(东经103°53′16.3″，北纬28°59′24.5″)，以黄壤土为主，pH 4.78，有机质含量为38.01 g/kg、全氮1.8 g/kg、速效磷0.15 g/kg、速效钾55.29 mg/kg。

 

　　1.2 方法

 

　　1.2.1 试验设计 供试材料均设置3个试验小区种植，3次重复，共9个试验小区，每个小区面积为13.5 m2，随机区组排列，并设置保护行。茶树采取单行双株种植，大行距150 cm，小行距40 cm，株距20 cm，同一栽培管理方式。试验于2018—2019年连续2年进行，采样时间为4月上旬(春茶)、7月下旬(夏茶)、9月下旬(秋茶)上午9：00—10：00，天气晴朗，茶鲜叶表面无水珠，采样进行3次生物学重复。

 

　　1.2.2 主要生化成分测定方法 采摘标准一芽二叶500 g，微波杀青，80 ℃烘干，备测。水浸出物、咖啡碱、游离氨基酸总量、茶多酚含量分别按照国标进行测定[12-15];儿茶素组分测定采用HPLC法(Agilent 1260LC，美国)[16]，氨基酸组分采用氨基酸自动分析仪(安捷伦L-8900，美国)，按照GB/T5009.124—2016进行测定[17]，每项试验进行3次生物学重复，结果以干重计。

 

　　1.2.3 花青素组分测定 采摘各小区标准一芽二叶20 g，每小区随机采样均超过10株茶树，于液氮中速冻，–80 ℃储存备测。采用高效液相色谱法测定供试材料一芽二叶鲜叶花青素组分含量，参照Zhang等[18]的方法，并略作修改。准确称取样品0.5 g，液氮快速研磨，以盐酸甲醇作为花青素提取剂，得花青素浸提液后经0.45 μm有机膜过滤后待测，试验进行3次生物学重复。

 

　　仪器为安捷伦1260，VWD检测器，色谱柱为Titank-C18(250 mm 4.6 mm， 5.0 μm)，进样量为10 μL，柱温35 ℃，检测波长520 nm，流速为1 mL/min。色谱流动相A为水/乙腈/甲酸(87/3/10， V/V/V)，B为乙腈。以飞燕草色素、矢车菊素、天竺葵色素、锦葵色素和芍药色素作为标准样品(Chroma Dex， 美国)。

 

　　1.2.4 叶绿素测定 采摘标准一芽二叶10 g，每小区随取样均超过10株茶树，于液氮中速冻，–80 ℃储存备测。参照高俊凤[19]的方法并稍作改进，且试验进行3次生物学重复。取0.2 g一芽二叶夏梢，加入少许石英砂、碳酸钙，用95%乙醇进行研磨浸提至组织发白，静置5 min，过滤、定容至25 mL，用紫外分光光度计(T5 Summit，上海)在470、649、665 nm下测定光度值，按以下公式计算各光合色素含量：

 

　　1.3 数据分析

 

　　试验数据用Excel 2013软件整理作图， SPSS 22.0软件分析数据，Duncans新复极差法作单因素多重比较，对花青素总量及叶绿素进行Pearson相关性分析。

 

　　2 结果与分析

 

　　2.1 不同季节花青素及其组分分析

 

　　2.1.1 不同季节花青素总量分析 花青素是紫色茶树品种芽叶呈紫色的重要色素，不同季节‘紫嫣和‘紫娟花青素总量如图1A所示。由图1A可知，‘紫嫣和‘紫娟不同季节花青素变化规律为：春季<秋季<夏季，且不同季节间花青素含量差异显著。‘紫嫣和‘紫娟花青素含量最高的均为夏梢(‘紫嫣129.83 mg/100 g，‘紫娟109.73 mg/100 g)，春梢花青素含量最低，‘紫嫣为89.27 mg/100 g，‘紫娟为76.55 mg/100 g。此外，不同季节‘紫嫣花青素含量均显著高于‘紫娟。

 

　　2.1.2 不同季節花青素组分分析 如图1B～图1D所示，‘紫嫣和‘紫娟共检测出3种花青素组分，即飞燕草色素、矢车菊素和天竺葵素，且三者随季节变化趋势基本相同，均表现为先升高再降低。‘紫嫣和‘紫娟不同季节飞燕草色素含量变化规律为：春季<秋季<夏季，夏季含量最高，‘紫嫣为95.72 mg/100 g，‘紫娟为67.96 mg/100 g;春季最低，‘紫嫣为59.79 mg/100 g，‘紫娟为40.25 mg/100 g。此外，‘紫嫣全年飞燕草色素含量均显著高于‘紫娟。2个品种矢车菊素含量随季节变化无明显差异，表现为夏梢>秋梢>春梢，且‘紫嫣和‘紫娟之间矢车菊素含量差异甚小。‘紫嫣不同季节天竺葵色素趋于稳定，而‘紫娟则有显著性差异，在夏季含量最高10.17 mg/100 g，此外，‘紫娟全年天竺葵素均显著高于‘紫嫣。

 

　　‘紫嫣和‘紫娟花青素组分含量比例，即组分与总量之比，均以飞燕草色素最高(‘紫嫣66.98%～73.73%，‘紫娟52.57%～61.93%)，天竺葵色素最低(‘紫嫣3.58%～5.71%，‘紫娟7.76%～9.27%)，表现为天竺葵色素<矢车菊素<飞燕草色素的递增趋势。

 

　　2.2 不同品种夏梢叶片色素比较

 

　　茶树叶片色泽由叶绿素和花青素共同决定，夏季‘紫嫣和‘紫娟花青素含量最高，其中‘紫娟花青素含量是‘紫嫣的84.52%。分析测试3个品种夏梢一芽二叶叶绿素，结果如表1所示。‘紫嫣和‘紫娟叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均比‘福鼎大白茶高，而类胡萝卜含量‘紫嫣最高(0.40 mg/g)，‘紫娟最低(0.26 mg/g)，二者之间差异显著。

 

　　2.3 ‘紫嫣和‘紫娟花青素含量与叶绿素、类胡萝卜素的相关性分析

 

　　‘紫嫣和‘紫娟花青素含量与叶绿素、类胡萝卜素的相关性分析如表2所示。由表2可知，‘紫嫣花青素含量与总叶绿素、叶绿素b有极显著负相关关系，而与叶绿素a、类胡萝卜素呈顯著负相关关系;‘紫娟花青素含量与总叶绿素、叶绿素a、类胡萝卜素有极显著负相关关系，与叶绿素b呈显著负相关关系。由此看出，‘紫嫣和‘紫娟花青素含量与总叶绿素呈极显著负相关关系。

 

　　2.4 不同季节主要生化成分分析

 

　　2.4.1 不同季节茶多酚含量分析 由图2A可知，‘紫嫣和‘紫娟茶多酚干物质含量均在春季最低(‘紫嫣17.73%，‘紫娟18.99%)，夏季最高(‘紫嫣20.77%，‘紫娟24.76%)，表现为春季<秋季<夏季的递增趋势。其中，除了‘紫嫣夏季与秋季茶多酚含量差异不显著外，其他不同季节间茶多酚含量均有显著性差异。同一季节不同品种间比较结果为：‘紫娟>‘紫嫣>‘福鼎大白茶，且‘紫娟夏梢茶多酚含量分别与‘紫嫣‘福鼎大白茶这2个品种差异达到最大化。此外，全年‘紫嫣和‘紫娟茶多酚含量比对照‘福鼎大白茶分别高7.11%～19.21%、11.25%～24.17%。

 

　　2.4.2 不同季节咖啡碱含量分析 由图2B可知，‘紫嫣和‘紫娟咖啡碱干物质含量均在夏季最低(‘紫嫣3.04%，‘紫娟3.46%)，春季最高(‘紫嫣3.87%，‘紫娟4.32%)，呈夏季<秋季<春季的递增趋势，且不同季节间差异显著。相同季节不同品种间咖啡碱含量比较结果为：‘紫娟>‘福鼎大白茶>‘紫嫣，全年‘紫娟咖啡碱含量比‘福鼎大白茶高8.80%～11.34%，而‘紫嫣比‘福鼎大白茶低0.26%～4.40%，且‘紫娟与‘紫嫣、‘紫娟与‘福鼎大白茶的差异均达到显著水平。

 

　　2.4.3 不同季节水浸出物含量分析 水浸出物是茶叶中能溶于热水的可溶性物质，其含量在一定程度上反映了内含成分的多寡。如图2C可知，‘紫嫣和‘紫娟水浸出物干物质含量均以夏梢水浸出物含量最低(‘紫嫣39.44%，‘紫娟43.22%)，春梢最高(‘紫嫣42.14%，‘紫娟46.83%)，呈夏季<秋季<春季的递增趋势。同一季节不同品种间水浸出物含量比较结果，均以‘紫嫣最低，比‘紫娟低8.75%～10.42%，比对照‘福鼎大白茶低1.60%～10.57%，其中‘紫娟夏秋梢水浸出物含量表现均优于‘福鼎大白茶，且差异显著。

 

　　2.4.4 不同季节游离氨基酸总量与组分分析 氨基酸是茶叶中的重要物质之一，与茶叶嫩度和香气的形成有密切关系，茶叶中游离氨基酸的含量与茶叶品质成正相关。由图2D可知，‘紫嫣和‘紫娟氨基酸干物质含量均在夏季最低(‘紫嫣3.53%，‘紫娟3.25%)，春季最高(‘紫嫣5.33%，‘紫娟4.98%)，表现为夏季<秋季<春季的递增趋势，且不同季节间差异显著。同一季节不同品种间游离氨基酸含量比较结果为：除秋季‘紫嫣氨基酸含量略高于‘福鼎大白茶外(高7.75%)，其余季节氨基酸含量均以‘福鼎大白茶>‘紫嫣>‘紫娟，而‘紫嫣与‘福鼎大白茶游离氨基酸含量在春夏季差异不显著。其中全年‘紫娟氨基酸含量比‘福鼎大白茶低10.59%～14.47%。

 

　　不同游离氨基酸组分对茶叶品质的影响程度不同。茶氨酸是茶汤中鲜爽味的主要呈味物质之一，‘紫嫣和‘紫娟氨基酸组分中含量最高的均为茶氨酸，分别为21.65 mg/g和23.38 mg/g，占比达到52.13%和59.13%。茶氨酸与谷氨酸、天冬氨酸和精氨酸是茶叶中的重要氨基酸，‘紫嫣(31.36 mg/g)和‘紫娟(31.04 mg/g)重要氨基酸含量分别比‘福鼎大白茶(34.56 mg/g)低9.26%、10.19%。苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸等氨基酸是人体必需氨基酸，以‘紫嫣春梢必需氨基酸含量最高，为3.64 mg/g，占氨基酸总量的8.76%，比‘福鼎大白茶和‘紫娟分别高184.38%和195.93%。

 

　　2.4.5 不同品种夏梢儿茶素组分比较 儿茶素是茶叶多酚类的主体物质。由表4可知，‘紫嫣和‘紫娟夏梢儿茶素总量均高于‘福鼎大白茶，表现为‘紫娟>‘紫嫣>‘福鼎大白茶，其中‘紫娟与‘福鼎大白茶差异达到显著水平。

 

　　‘紫嫣和‘紫娟新梢的酯型儿茶素所占总量比例均显著高于简单儿茶素，其中‘紫嫣酯型儿茶素含量是总量的78.44%，‘紫娟为69.22%。此外，‘紫嫣和‘紫娟儿茶素组分含量最高的均为表没食子儿茶素没食子酸酯，分别为干重的11.24%和8.61%，含量最低的分别为儿茶素(0.10%)、儿茶素没食子酸酯(0.28%)。

 

　　2.4.6 不同品种酚氨比比较 酚氨比，即茶多酚与氨基酸的比值，是衡量茶树品种适制性的指标之一。由表5可知，‘紫嫣和‘紫娟酚氨比均在夏季最高(‘紫嫣5.89，‘紫娟7.62)，春季最低(‘紫嫣3.33，‘紫娟3.82)，表现为春季<秋季<夏季递增趋势。相同季节不同品种间酚氨比比较结果为：‘紫娟>‘紫嫣>‘福鼎大白茶，且‘紫娟酚氨比分别与‘福鼎大白茶、‘紫嫣差异显著。

 

　　3 讨论

 

　　有研究表明，光是诱导植物花青素形成的主要原因，夏季相对于春、秋季节光照强、气温高，促使花青素积累[10]。本研究结果显示，‘紫嫣和‘紫娟花青素含量在春、夏、秋季的变化均表现为先升高再降低的趋势，以夏梢含量最高，这与上述研究结果[10]保持一致。对花青素组分分析结果表明，夏季飞燕草色素占比最大，且季节间差异显著，进而推测飞燕草色素是导致花青素季节性差异的主要色素，也是响应环境变化的主要花青素组分。

 

　　本试验中‘紫嫣和‘紫娟一芽二叶新梢叶绿素含量均显著高于绿色品种‘福鼎大白茶，这主要是因为高花青素含量的紫色叶片通常比普通绿色叶片吸收的绿光多，进而通过拦截能量量子保护尚不成熟的叶绿体，保证其正常发育[20-21]。另有相关性分析结果表明，‘紫嫣和‘紫娟花青素含量與叶绿素、类胡萝卜素呈极显著或显著负相关，说明花青素、叶绿素、类胡萝卜素共同形成了‘紫嫣和‘紫娟深紫色的叶色。

 

　　不同季节气候条件差异较大，茶树内含物质也有一定的差异。‘紫嫣和‘紫娟在不同季节水浸出物、氨基酸、咖啡碱变化趋势均先降低再升高，春梢最高，夏梢最低，其中，氨基酸和咖啡碱二者的变化动态与前人研究结果一致[22]。春秋两季光、温适宜，茶树氮代谢加快，氨基酸和咖啡碱这类含氮化合物大量积累，其次上一年基肥的供应为茶树生长提供了大量必需元素，因此为春梢物质的累积奠定了基础。氨基酸是影响茶叶鲜爽度的主要物质，而咖啡碱与茶多酚、氨基酸等形成的络合物也是一种鲜味物质[23]，由此可推测春季‘紫嫣与‘紫娟茶叶口感的鲜爽度较高，具有制绿茶的物质基础。夏季光照强、气温高，茶树碳代谢旺盛，为茶多酚、儿茶素合成提供动力。周喆等[24]研究紫芽茶树发现茶多酚在夏季积累最多，秋季次之，春季最少，本研究也得到了相似的结果。同时，茶多酚与酯型儿茶素是决定茶汤浓度与苦涩味形成的主要物质[25]，由此可推测夏季‘紫嫣与‘紫娟茶叶口感的浓度与强度都较高，具有制红茶的物质基础。

 

　　紫色茶树品种代谢产物丰富，具有制作优良品质茶叶的物质基础[26]，对其适制性的衡量可以酚氨比为参考依据，酚氨比较低适制绿茶， 酚氨比较高适制红茶。‘紫嫣和‘紫娟春季酚氨比较低，适制绿茶，而夏季酚氨比较高，若制绿茶滋味较浓，苦涩味较重，品质可能不如春季芽叶，相对而言更适制红茶。另外，夏季紫色茶树茶多酚与儿茶素含量高于绿色品种‘福鼎大白茶，而氨基酸含量则低于‘福鼎大白茶，表明夏季紫色茶树所制绿茶品质可能不如绿色品种福鼎大白，这一点与现有研究相似[27]。紫色芽叶与绿色芽叶所制茶叶各有品质特色，因此应根据其生化特性进行不同茶类的适时生产，并加强其配套加工工艺的研究，以提高茶叶品质，更好地开发利用紫芽茶树。

 

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