提高茶树鲜叶儿茶素含量的不同光质萎凋工艺研究

林燕燕; 刘江洪; 戴秋香; 李志辉; 林金科

doi:10.3969/j.issn.1000-2561.2021.12.030

热带作物学报 >

2021 , Vol. 42 >Issue 12: 3605 - 3616

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2021.12.030

采后处理与质量安全

提高茶树鲜叶儿茶素含量的不同光质萎凋工艺研究

林燕燕 ¹ ,
刘江洪 ¹ ,
戴秋香 ² ,
李志辉 ² ,
林金科 ^,¹^,^*

展开

1.福建农林大学园艺学院,福建福州 350002
2.福建农林大学农产品品质研究所,福建福州 350002

* 林金科,E-mail： ljk213@163.com。

林燕燕（1994—）,女,硕士研究生,研究方向：茶叶加工与加工工程。

Copy editor: 崔丽虹

收稿日期: 2021-03-08

修回日期: 2021-05-04

网络出版日期: 2022-01-14

基金资助

福建农林大学科技项目——茶产业链科技创新与服务体系“茶叶功能与资源综合利用研究项目”(K1520005A07)

农业农村部资助项目“福建省安溪县现代农业产业园建设”(KMD18003A)

版权

收起

Withering Technology of Different Light Quality to Increase Catechin Content in Fresh Tea Leaves

LIN Yanyan ¹ ,
LIU Jianghong ¹ ,
DAI Qiuxiang ² ,
LI Zhihui ² ,
LIN Jinke ^,¹^,^*

Expand

1. College of Horticulture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China
2. Agricultural Product Quality Institute, Fujian Agriculture Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China

* LIN Jinke,E-mail： ljk213@163.com。

Received date: 2021-03-08

Revised date: 2021-05-04

Online published: 2022-01-14

Copyright

Fold

摘要

为加工出富含儿茶素类含量的茶叶,本试验探索了提高茶树鲜叶儿茶素类含量的不同光质萎凋工艺。试验以茶树新品系HK-2和HK-3为材料,采用白光（CK）、红光、黄光、蓝光、紫光光质进行萎凋,于照射0、2、4、6、8、12、24 h时取样,利用UPLC（超高效液相色谱仪）进行简单儿茶素[表没食子儿茶素（EGC）、表儿茶素（EC）、儿茶素（C）]和酯型儿茶素[表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、表儿茶素没食子酸酯（ECG）、没食子酸儿茶素没食子酸酯（GCG）、儿茶素没食子酸酯（CG）]含量的测量。结果表明,与白光组CK相比,HK-2品系茶树鲜叶采用4 h的蓝光萎凋工艺,简单儿茶素含量显著增加了21.64%,6 h的蓝光萎凋工艺EGCG、酯型儿茶素和儿茶素总量的含量分别显著增加了23.31%、38.56%和35.78%;HK-3品系茶树鲜叶采用12 h的蓝光萎凋工艺EGCG含量显著增加了33.18%,6 h的蓝光萎凋工艺简单儿茶素、酯型儿茶素和儿茶素总量分别显著增加了75.49%、35.83%和38.51%。以7种儿茶素组分的相对含量进行主成分分析和聚类分析结果表明：不同光质萎凋能调控茶树鲜叶在萎凋过程中儿茶素含量的变化,其中蓝光萎凋6 h处理是提高茶树鲜叶儿茶素类含量的最佳工艺。

关键词： 白光; 红光; 蓝光; 黄光; 紫光; 茶鲜叶; 儿茶素类

本文引用格式

林燕燕 , 刘江洪 , 戴秋香 , 李志辉 , 林金科 . 提高茶树鲜叶儿茶素含量的不同光质萎凋工艺研究[J]. 热带作物学报, 2021 , 42(12) : 3605 -3616 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.12.030

Abstract

In order to produce catechins-rich tea, this study explored different light quality wilting processes to increase the catechins content in fresh tea leaves. Leaves from new tea tree strains HK-2 and HK-3 were treated with white light (CK), red light, yellow light, blue light, and purple light for withering, and UPLC (Ultra Performance Liquid Chromatography) was used to detect the content of simple catechins [epigallocatechin (EGC), epicatechin (EC), catechin (C)] and ester catechins[epigallocatechin gallate (EGCG), epicatechin gallate (ECG), catechin gallate (GCG), catechin gallate (CG)] in samples lit for 0, 2, 4, 6, 8, 12, 24 h. Compared with CK, 4 h blue light withering process could significantly increase the content of non-ester catechin in the fresh leaves of HK-2 by 21.64% and the contents of EGCG, ester catechin and total catechin were significantly increased by 23.31%, 38.56% and 35.78% respectively after 6 h treatments. It was worth noting that the EGCG content of HK-3 was significantly increased by 33.18% after 12 h blue light withering treatment, and the total contents of non-ester catechins, ester catechins and catechins were significantly increased by 75.49%, 35.83% and 38.51% respectively after 6 h treatment. Combined with principal component analysis and cluster analysis, the results showed that different light quality withering could regulate the changes of catechins content in fresh leaves of tea plants during the withering process, and blue light withering for 6 h was the optimum process to increase the catechins content in fresh tea leaves.

Key words： white light; red light; blue light; yellow light; purple light; fresh tea leaves; catechin

茶叶中富含多酚类、咖啡碱等多种天然活性成分,多酚类化合物简称茶多酚,其中儿茶素类（catechins）是茶叶中多酚类物质的主体成分,约占茶多酚总量的80%^[1]。茶叶中的儿茶素类根据没食子酸酯基团有无分为简单儿茶素和酯型儿茶素,其中酯型儿茶素中EGCG含量最为丰富,占儿茶素总量的60%~80%。茶叶中的内含成分与茶叶品质的关系甚为密切^[2],而且儿茶素含量的高低是评价茶叶品质优劣的重要化学指标^[3]。近年来,大量的研究表明,茶儿茶素类具有抗癌、抗病毒、预防心血管疾病^[4,5]等多种功效。研究表明,儿茶素类可以很好地抑制人肝癌细胞BEL- 7402生长和多种机制乳腺癌细胞的生长^[6,7]。Frengki等^[8]研究发现了儿茶素类能够通过抑制Mpro蛋白和Spike糖蛋白COVID-19病毒而具有抗病毒作用。罗真兰等^[9]体外研究证实酯型儿茶素提取物EGCG是一种安全、无耐药性的天然药物,对牙龈卟啉单胞菌有明显的抑制作用。李芳^[10]通过体内小鼠实验、体外培养3T3-L1前脂肪细胞实验研究发现了酯型儿茶素提取物EGCG对成熟脂肪细胞具有降脂作用。酯型儿茶素具有特殊的分子结构,比简单儿茶素的保健功效更加明显^[11]。

在乌龙茶的制作工艺中,日光萎凋是奠定乌龙茶做茶好坏的基础,对乌龙茶的品质形成具有重要的作用^[12]。茶鲜叶经过日光萎凋,内源酶活性有明显的提高,蛋白质、多糖与内源酶接触,使氨基酸总量增多^[13]。光照作为一种能源物质和信号分子,对茶鲜叶的萎凋效果有着重要影响^[14,15,16]。太阳光是由不同波段介质组成的复合光波群,能够进入叶表组织,引起细胞的酶发生活动变化,能积极诱导茶叶的前体物质,有效地改变叶面积的结构,促进茶叶有效失水,形成乌龙茶最终独特的品质基础^[17]。有文献报道,不同光质对于植物的次生代谢影响不同^{[16, 18]}。不同萎凋方式对乌龙茶的香气和品质均有一定的影响^[19]。

黄藩等^[20]系统研究了不同光质即蓝光、红光和无光对工夫红茶萎凋过程中氨基酸和儿茶素组分含量变化趋势及成品茶感官品质的影响,发现不同光质能影响鲜叶萎凋过程中儿茶素组分和氨基酸组分含量变化,并影响成品茶品质,红光萎凋品质最优。罗红玉等^[21]分析了红光、黄光、蓝光的不同光强（1000、1500、2000 lx）对不同品种红茶感官品质和主要成分的影响。结果发现,蓝光可提升蜀永1号、四川中小叶种红茶可溶性糖含量,降低福鼎大白茶、蜀永1号红茶茶褐素含量,黄光光强会提高福鼎大白茶红茶可溶性糖含量和四川中小叶种茶褐素含量,有利于提升所选品种红茶品质。范仕胜等^[22]研究表明,人工光照萎调处理茶叶能影响茶叶萎凋叶茶多酚、可溶性糖含量持续下降,氨基酸含量增加。陈寿松等^[23,24]研究表明,使用无光、日光和LED红、黄、蓝光5种光照条件下采制铁观音发现,日光、LED萎凋处理毛茶香气质量综合得分高于无光萎凋处理,其中LED黄、蓝光萎凋处理香气质量综合评价较优,且补光萎凋技术可使经济效益提高。张艳丽^[25]研究发现,不同光波、不同功率的光源条件下,萎凋叶的生化成分变化有所不同,蓝光与红光萎凋有利于提高乌龙茶成茶鲜爽度,降低茶汤苦涩味,乌龙茶茶叶品质较佳。

本研究对2种新品系即HK-2、HK-3的白光、蓝光、红光、紫光、黄光萎凋过程中茶树鲜叶儿茶素的变化和影响进行研究,为优化乌龙茶萎调参数提供依据,为提高儿茶素类含量从而增强其保健功效提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 植物材料供试茶叶采自福建省漳州市品质研究所诏安实验室田,高EGCG新品系茶树,为HK-2和HK-3,于2020年5月26日采摘,标准为一芽二三叶。

1.1.2 仪器与设备 LED灯管,深圳铁牛信息技术有限公司;JY 6CHZ7B茶叶烘焙提香机,福建佳友机械有限公司;BSA1245-CW分析天平（精确至0.0001 g）,德国Sartoriu公司;离心机（转速：3500 r/min）,美国Sigma公司;Acquity UPLC H-Class 超高效液相色谱仪,美国Waters公司。0.45 μm过滤滤膜,天津津腾实验设备有限公司。

1.2 方法

1.2.1 试验处理将灯具固定在晾青架的架子上,将茶叶平摊在筛子上,距离灯具15 cm,周围采用黑色磨砂的布包围着,分别装有红灯、紫灯、黄灯、蓝灯进行照射处理,同时采用白光萎凋进行对照,分别于照射0、2、4、6、8、12、24 h时取样,然后采用茶叶烘干机进行烘干固样,进行表没食子儿茶素（EGC）、表儿茶素（EC）、儿茶素（C）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、表儿茶素没食子酸酯（ECG）、没食子酸儿茶素没食子酸酯（GCG）、儿茶素没食子酸酯（CG）含量的测量。

1.2.2 理化成分分析磨碎试样的制备方法参照国标GB/T 8303—2013《茶磨碎试样的制备及其干物质含量测定》。茶叶含水率采用水分分析仪测定。儿茶素含量的测定方法参考标准GB/T 8313— 2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》。以上各指标采用3次生物学平行测定后取平均值。

儿茶素总量=EGC含量+EC含量+C含量+EGCG 含量+ECG含量+GCG含量+CG含量。

1.3 数据处理

采用Microsoft Office Excel 2007、IBM SPSS Statistics 22.0软件进行数据处理,差异显著性分析采用Duncan’s检验法。

2 结果与分析

2.1 不同光质萎凋工艺处理茶树鲜叶简单儿茶素的变化

HK-2品系茶鲜叶萎凋过程中,红光组和蓝光组的简单儿茶素在萎凋4 h时含量最高,其中蓝光组的上升幅度较大（图1）。在萎凋2 h时,黄光和蓝光组的简单儿茶素含量最高,与白光组相比含量增加了15.86%,具有显著性差异（P<0.05）;萎凋4 h时,红光和蓝光组的简单儿茶素含量分别增加了15.52%和21.64%,显著高于白光组（P<0.05）;萎凋6 h时,仅红光组的简单儿茶素含量最高,含量与白光组相比显著增加了11.20%（P<0.05）,而黄光组的简单儿茶素含量极显著降低（P<0.01）;萎凋8、12、24 h时,其余各组的简单儿茶素含量与白光组相比大多呈减少趋势,萎凋12、24 h的各组简单儿茶素含量与白光组相比均显著降低（P<0.05）。其中萎凋12、24 h时,白光组的简单儿茶素含量增加,可能是因为光照对儿茶素代谢有双重影响,光照既有利于儿茶素类生物合成,又能加速儿茶素类降解。也有可能因为叶温增加,水分降低,叶肉细胞浓度增加,水解作用加强,有可能导致酯型儿茶素水解,从而导致简单儿茶素含量增加。

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图1 不同光质萎凋处理HK-2（A）、HK-3（B）茶鲜叶后简单儿茶素含量变化

不同小写字母表示差异显著（P<0.05）;不同大写字母表示差异极显著（P<0.01）。

Fig. 1 Changes in simple catechin content of HK-2(A) and HK-3(B) tea leaves with different light quality withering

Different lowercase letters indicate significant difference (P<0.05); Different capital letters indicate very significant difference (P<0.01).

HK-3品系茶鲜叶萎凋过程中,红光组和紫光组的简单儿茶素在萎凋2 h时含量较高,蓝光组和黄光组的简单儿茶素在萎凋6 h时含量比较高,其中蓝光组的上升幅度最大（图1）。萎凋2 h时,红光和蓝光组的简单儿茶素含量最高,与白光组相比增加了46.61%和76.56%,有极显著性差异（P<0.01）,紫光组的简单儿茶素含量与白光组相比增加了28.24%,有显著性差异（P<0.05）;萎凋4 h时,与白光组相比,黄光、蓝光和紫光组的简单儿茶素含量分别增加了54.75%、58.52%和44.81%,有极显著性（P<0.01）,红光组的简单儿茶素含量增加了24.49%,有显著性（P<0.05）;萎凋6 h时,蓝光组的简单儿茶素含量最高,与白光组相比含量增加了75.49%,具有极显著差异（P<0.01）,黄光组的简单儿茶素含量增加了45.81%,极显著高于白光组（P<0.01）,紫光组的简单儿茶素含量比白光组显著增加了28.94%（P<0.05）;萎凋8、12、24 h时,仅蓝光组的简单儿茶素含量与白光组相比分别增加了63.31%、48.65%和46.70%,有极显著性（P<0.01）。其中蓝光组简单儿茶素在萎凋12、24 h含量较高,可能是因为在萎凋前期,蓝光促进了儿茶素类生物合成,水解作用加强,导致蓝光组简单儿茶素前期大幅增加,在萎凋后期,降解程度不高,导致蓝光组的简单儿茶素含量较高。

上述结果说明蓝光4、6 h萎凋工艺处理茶树鲜叶时简单儿茶素含量最大。

2.2 不同光质萎凋工艺处理茶树鲜叶酯型儿茶素的变化

HK-2品系茶鲜叶萎凋过程中,红光和黄光组的酯型儿茶素在萎凋4 h时含量较高,白光、蓝光和紫光组的酯型儿茶素在萎凋6 h时含量最高,其中蓝光组的上升幅度最大（图2）。在萎凋2、4、6、8、12、24 h时,各组的酯型儿茶素与白光组相比有极显著差异（P<0.01）,含量分别增加了34.54%、21.67%、23.04%、17.80%、28.77%、28.57%、32.68%、10.77%、15.46%、20.76%、38.56%、16.88%、19.70%、20.39%、36.09%、23.54%、9.99%、14.81%、39.14%、26.46%、18.47%、14.25%、54.21%、36.58%。

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图2 不同光质萎凋处理HK-2（A）、HK-3（B）茶鲜叶后酯型儿茶素含量变化

不同小写字母表示差异显著（P<0.05）;不同大写字母表示差异极显著（P<0.01）。

Fig. 2 Changes in the content of ester catechins in HK-2(A) and HK-3 (B) tea fresh leaves after different light quality withering treatments

Different lowercase letters indicate significant difference (P<0.05); Different capital letters indicate very significant difference (P<0.01).

HK-3品系茶鲜叶萎凋过程中,除白光组以外,各组的酯型儿茶素含量均在萎凋6 h时含量最大,其中蓝光组的上升幅度最大,黄光组也比较接近（图2）。萎凋2、4、6、8、24 h时,与白光组相比,各组的酯型儿茶素含量分别增加了21.20%、18.84%、27.11%、24.74%、26.73%、39.28%、40.50%、25.16%、21.50%、39.64%、33.56%、20.39%、7.65%、10.73%、32.05%、10.74%、11.40%、11.88%、24.48%、9.86%,有极显著性（P<0.01）;萎凋12 h时,仅蓝光组的酯型儿茶素含量最高,含量比白光组增加了34.51%,有极显著差异（P<0.01）,红光和黄光组的酯型儿茶素含量比白光组分别显著增加了6.43%、6.84%（P<0.05）,紫光组的酯型儿茶素含量有增加,但无显著性。

综上可知,不同光质萎凋能促进酯型儿茶素含量的增加,在萎凋前期有利于酯型儿茶素的合成和转化,其中受蓝光影响最大。综上说明蓝光6 h萎凋工艺处理茶树鲜叶时酯型儿茶素含量最高。

2.3 不同光质萎凋工艺处理茶树鲜叶儿茶素总量的变化

HK-2品系茶鲜叶萎凋过程中,红光和黄光组的儿茶素总量在萎凋4 h时含量较高,白光、蓝光和紫光组的儿茶素总量在萎凋6 h时含量最高,其中蓝光组的上升幅度最大（图3）。在萎凋2、4、6、8、12、24 h时,各组的儿茶素总量与白光组相比均有极显著性（P<0.01）,含量分别增加了32.83%、21.23%、22.49%、16.30%、27.69%、25.86%、31.78%、9.73%、15.13%、17.88%、35.78%、14.89%、18.10%、16.79%、32.65%、20.63%、7.42%、9.03%、34.07%、21.30%、14.81%、10.78%、44.28%、30.89%。

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图3 不同光质萎凋处理HK-2（A）、HK-3（B）茶鲜叶后儿茶素总量变化

不同小写字母表示差异显著（P<0.05）;不同大写字母表示差异极显著（P<0.01）。

Fig. 3 Changes in total catechin content of HK-2(A) and HK-3(B) tea leaves after different light quality withering treatments

Different lowercase letters indicate significant difference (P<0.05); Different capital letters indicate very significant difference (P<0.01).

HK-3品系茶鲜叶萎凋过程中,除白光组以外,各组的儿茶素总量均在萎凋6 h时含量最大,其中蓝光组的上升幅度最大,黄光组也比较接近（图3）。萎凋2、4、6、8、24 h时,与白光组相比,各组的儿茶素总量分别增加了22.60%、17.65%、29.84%、24.94%、26.61%、40.11%、41.48%、26.22%、20.64%、39.98%、40.54%、20.85%、7.21%、11.90%、38.51%、10.73%、9.79%、11.88%、25.81%、8.53%,有极显著性（P<0.01）;萎凋12 h时,仅蓝光组的儿茶素总量与白光组相比有极显著性（P<0.01）,含量增加了35.37%,黄光组儿茶素总量与白光组相比显著增加了7.03%（P<0.05）,红光和紫光组儿茶素总量有增加,但无显著性。

在萎凋过程中。不同光质萎凋对鲜叶有不同的化学反应刺激。可能是白光、红光和黄光的激发酶能力强于蓝光和紫光,使得儿茶素类的分解能力增强,酯型儿茶素降解或氧化,导致其总量减少,而蓝光和紫光有可能可以减缓酯型儿茶素的降解。综上说明蓝光6 h萎凋工艺处理茶树鲜叶时儿茶素总量最高。

2.4 不同光质萎凋工艺处理茶树鲜叶EGCG的变化

随着萎凋时间的增加,不同光质萎凋工艺处理HK-2、HK-3品系茶鲜叶的EGCG含量大部分均呈现出先增加后减少的变化趋势（图4）。

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图4 不同光质萎凋处理HK-2（A）、HK-3（B）茶鲜叶后EGCG含量变化

不同小写字母表示差异显著（P<0.05）;不同大写字母表示差异极显著（P<0.01）。

Fig. 4 Changes of EGCG content in HK-2(A) and HK-3(B) tea leaves with different light quality withering

Different lowercase letters indicate significant difference (P<0.05); Different capital letters indicate very significant difference (P<0.01).

HK-2品系茶鲜叶萎凋过程中,蓝光组和白光组EGCG含量在萎凋6 h时含量最高,其中蓝光组的增加幅度最大,红光、黄光组EGCG含量分别于萎凋2、4 h时含量最高,紫光组的波动幅度不大（图4）。在萎凋2 h时,红光、黄光和蓝光组EGCG含量比白光组增加了12.52%、4.31%和4.31%,与白光组相比有极显著差异（P<0.01）;萎凋4 h时,蓝光组EGCG含量最高,含量比白光组增加了15.81%,有极显著差异（P<0.01）,黄光组EGCG含量比白光组增加了6.49%,有显著性（P<0.05）;萎凋6、8 h时,仅蓝光组的EGCG含量最高,与白光组比有极显著差异（P<0.01）,含量分别增加了23.31%和18.98%;萎凋12、24 h时,与白光组相比,蓝光和紫光组的EGCG含量分别增加了24.64%、9.95%、36.51%、19.83%,有极显著差异（P<0.01）。

HK-3品系茶鲜叶萎凋过程中,白光组EGCG含量于8 h时较高,,蓝光组EGCG含量在12 h时最高,且增加幅度最大,红光、黄光、紫光组EGCG含量在6 h时较高,说明萎凋6 h有利于EGCG含量的保留（图4）。在萎凋2 h时,蓝光和紫光组EGCG含量比白光组分别极显著增加了7.46%和10.83%（P<0.01）,红光组EGCG含量比白光组增加了4.81%,有显著性差异（P<0.05）;萎凋4 h时,红光、黄光和蓝光组EGCG含量分别比白光组增加了10.45%、13.52%和15.66%,均有极显著差异（P<0.01）,紫光组EGCG含量比白光组显著增加了6.04%（P<0.05）;萎凋6 h时,与白光组相比,红光、黄光、蓝光组EGCG含量分别增加了8.41%、12.48%、35.08%,有极显著差异（P<0.01）;萎凋8、12、24 h时,仅蓝光组EGCG含量比白光组分别增加了13.62%、16.00%、6.96%。有显著性差异（P<0.05）。

在萎凋过程中。EGCG含量可能是因为短时间内EGCG合成大于降解时,则会呈现出先增加有降解的趋势。HK-3品系茶树鲜叶在萎凋过程中,萎凋后期红光和黄光组的EGCG含量剧烈下降,有可能因为在萎凋6 h后叶温增加,红光和黄光能够大量激活酶活性,导致酶活性增强,可能会促进EGCG转化,从而可能导致EGCG含量下降。由上可知,说明蓝光6 h萎凋工艺处理茶树鲜叶时EGCG含量最高。

2.5 不同光质萎凋工艺处理茶树鲜叶C、EC、EGC、ECG、GCG、CG的变化

随着萎凋时间的增加,不同光质萎凋工艺处理HK-2品系茶鲜叶的ECG、EGC含量呈现先增加后降低的趋势,而C、EC、GCG、CG含量变化则不稳定（图5）。

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图5 不同光质萎凋处理HK-2茶鲜叶后儿茶素组分含量变化

Fig. 5 Changes of catechin content in fresh leaves of HK-2 tea with different light quality treatments

在HK-2品系茶树萎凋过程中,萎凋2 h时,与白光组相比,红光组的CG含量显著增加了105.19%（P<0.05）,蓝光组的EC含量显著增加了15.50%（P<0.05）,其含量处于萎凋过程中的最大值;萎凋4 h时,与白光组相比,黄光组的EGC、ECG分别显著增加了42.57%和69.82%（P<0.05）,蓝光组的C含量处于萎凋过程中的最大值,含量显著增加了44.56%（P<0.05）;萎凋24 h时,蓝光组的GCG含量显著增加了29.76%（P<0.05）,其含量处于萎凋过程中的最大值。

随着萎凋时间的增加,不同光质萎凋处理HK-3品系茶鲜叶的ECG、EGC含量呈现先增加后降低的趋势,而C、EC、GCG、CG含量变化则不稳定（图6）。

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图6 不同光质萎凋处理HK-3茶鲜叶后儿茶素组分含量变化

Fig. 6 Changes of catechin content in fresh leaves of HK-3 tea with different light quality treatments

在HK-3品系茶树萎凋过程中,萎凋4 h时,与白光组相比,黄光组的EC、CG含量分别显著增加了287.16%和70.76%（P<0.05）,蓝光组的C、EGC含量显著增加了77.89%和41.72%（P<0.05）,其含量处于萎凋过程中的最大值;萎凋6 h时,黄光组的EC含量处于萎凋过程中的最大值,含量显著增加了26.94%（P<0.05）;萎凋12 h时,蓝光组的GCG含量显著增加了75.26（P<0.05）,其含量处于萎凋过程中的最大值。

2.6 不同光质不同时间萎凋工艺的主成分分析

主成分分析是主要通过降维来简化数据结构,将多个变量转化成少数的几个综合变量,而综合变量能很好地表达原来多个变量的大部分信息。以HK-2茶树品系不同萎凋工艺的7种儿茶素组分EGC（X₁）、C（X₂）、EC（X₃）、EGCG（X₄）、GCG（X₅）、ECG（X₆）、CG（X₇）以及HK-3茶树品系不同萎凋工艺的7种儿茶素组分EGC（Z₁）、C（Z₂）、EC（Z₃）、EGCG（Z₄）、GCG（Z₅）、ECG（Z₆）、CG（Z₇）的相对含量进行主成分分析。HK-2茶树品系不同萎凋工艺的相关矩阵特征值和成分矩阵如表1和表2所示,提取出3个主成分,PC1的贡献率有37.737%,综合了儿茶素组分EGC、EGCG、GCG和CG含量,PC2的贡献率有25.420%,主要综合了儿茶素组分C和ECG含量,PC3的贡献率有15.991%,综合了儿茶素组分EC含量,3个主成分累计方差贡献率为79.148%,大于60%,说明提取出来的3个主成分可以浓缩大部分原始数据,是可行有效的。

表1 HK-2品系不同萎凋工艺儿茶素主成分的特征值

Tab. 1 Characteristic values of main components of catechins in HK-2 tea strains with different withering techniques

主成分 Principal component	特征值 Eigen value	方差贡献率 Variance contribution ratio /%	累计方差贡献率 Cumulative variance contribution rate/%
1	2.642	37.737	37.737
2	1.779	25.420	63.157
3	1.119	15.991	79.148

表2 HK-2品系不同萎凋工艺儿茶素主成分载荷矩阵

Tab. 2 Principal component loading matrix of catechins in HK-2 tea strains with different withering processes

儿茶素组分 Catechin component	主成分/Principal component
儿茶素组分 Catechin component	1	2	3
EGC	0.712	0.457	0.116
C	0.163	0.814	-0.240
EC	-0.001	0.097	0.974
EGCG	0.876	-0.011	-0.101
GCG	0.820	-0.314	-0.178
ECG	0.030	0.854	0.061
CG	0.817	-0.265	0.233

由主成分分析可知主成分特征向量系数=主成分载荷向量/$\sqrt{对应主成分特征值}$对应主成分特征值,构建得HK-2茶树品系不同萎凋工艺的主成分1、2、3的函数表达式分别为：

F₁=0.438X₁+0.100X₂-0.001X₃+0.539X₄+0.505X₅+0.018X₆+0.503X₇

F₂=0.343X₁+0.610X₂+0.073X₃-0.008X₄-0.235X₅+0.640X₆-0.199X₇

F₃=0.110X₁-0.227X₂+0.921X₃-0.095X₄-0.168X₅+0.058X₆+0.220X₇

式中F₁、F₂、F₃分别代表HK-2茶树品系不同萎凋工艺的1、2、3主成分的特征向量权重值,X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₆、X₇分别为EGC、C、EC、EGCG、GCG、ECG、CG的原始数据标准化处理结果。其综合评价函数为Y₁=0.477F₁+0.321F₂+ 0.202F₃。根据图7分析可知,蓝光6 h萎凋工艺、蓝光4 h萎凋工艺、红光4 h萎凋工艺、黄光15 h萎凋工艺与PC1、PC2、PC3处于正相关,且综合得分可知蓝光6 h萎凋工艺的得分较高,这与HK-2茶树品系不同萎凋工艺的相关性分析结果有较高的相似度。

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图7 HK-2品系不同萎凋工艺主成分3D得分图

1：白光0 h萎凋;2：白光2 h萎凋;3：白光4 h萎凋;4：白光6 h萎凋;5：白光8 h萎凋;6：白光12 h萎凋;7：白光24 h萎凋;8：红光2 h萎凋;9：红光4 h萎凋;10：红光6 h萎凋;11：红光8 h萎凋;12：红光12 h萎凋;13：红光24 h萎凋;14：黄光2 h萎凋;15：黄光4 h萎凋;16：黄光6 h萎凋;17：黄光 8 h萎凋;18：黄光12 h萎凋;19：黄光24 h萎凋;20：蓝光2 h萎凋;21：蓝光4 h萎凋;22：蓝光6 h萎凋;23：蓝光8 h萎凋;24：蓝光12 h萎凋;25：蓝光24萎凋;26：紫光2 h萎凋;27：紫光4 h萎凋;28：紫光6 h萎凋;29：紫光8 h萎凋;30：紫光12 h萎凋;31：紫光24 h萎凋。

Fig. 7 Main component 3D scores of HK-2 tea plant strains with different withering processes

1: Withered at 0 h with white light; 2: Withered at 2 h with white light; 3: Withered at 4 h with white light; 4: Withered at 6 h with white light; 5: Withered at 8 h with white light; 6: Withered at 12 h with white light; 7: Withered at 24 h with white light ; 8: Withered at 2 h with red light ; 9: Withered at 4 h with red light; 10: Withered at 6 h with red light; 11: Withered at 8 h with red light; 12: Withered at 12 h with red light; 13: Withered at 24 h with red light; 14: Withered at 2 h with yellow light; 15: Withered at 4 h with yellow light; 16: Withered at 6 h with yellow light; 17: Withered at 8 h with yellow light; 18: Withered at 12 h with yellow light; 19: Withered at 24 h with yellow light; 20: Withered at 2 h with blue light; 21: Withered at 4 h with blue light; 22: Withered at 6 h with blue light; 23: Withered at 8 h with blue light; 24: Withered at 12 h with blue light; 25: Withered at 24 h with blue light; 26: Withered at 2 h with purple light; 27:Withered at 4 h with purple light; 28: Withered at 6 h with purple light; 29: Withered at 8 h with purple light; 30: Withered at 12 h with purple light; 31: Withered at 24 h with purple light.

HK-3茶树品系不同萎凋工艺的相关矩阵特征值和成分矩阵如表3和表4所示,提取出3个主成分,PC1的贡献率有50.219%,与儿茶素组分EGC、C、EC、EGCG、GCG、ECG、CG含量处正相关,PC2的贡献率有17.043%,与儿茶素组分EGC、ECG、CG含量处正相关,PC3的贡献率有10.919%,与儿茶素组分EGC和CG含量处于正相关,3个主成分累计方差贡献率为78.181%,大于60%,说明提取出来的3个主成分可以浓缩大部分原始数据,是可行有效的。

表3 HK-3品系不同萎凋工艺儿茶素主成分的特征值

Tab. 3 Characteristic values of main components of catechins in HK-3 tea strains with different withering techniques

主成分 Principal component	特征值 Eigen value	方差贡献率 Variance contribution ratio/%	累计方差贡献率 Cumulative variance contribution rate/%
1	3.515	50.219	50.219
2	1.193	17.043	67.262
3	0.764	10.919	78.181

表4 HK-3品系不同萎凋工艺儿茶素主成分载荷矩阵

Tab. 4 Principal component loading matrix of catechins in HK-3 tea strains with different withering processes

儿茶素组分 Catechin component	主成分/Principal component
儿茶素组分 Catechin component	1	2	3
EGC	0.551	0.644	0.282
C	0.602	-0.640	0.374
EC	0.750	0.062	-0.563
EGCG	0.766	-0.211	-0.169
GCG	0.797	-0.297	-0.153
ECG	0.732	0.480	-0.015
CG	0.727	0.042	0.419

由主成分分析可知主成分特征向量系数=主成分载荷向量/$\sqrt{对应主成分特征值}$,构建得HK-3茶树品系不同萎凋工艺的主成分1、2、3的函数表达式分别为：

F₄=0.294Z₁+0.321Z₂+0.400Z₃+0.409Z₄+0.425Z₅+0.390Z₆+0.388Z₇

F₅=0.590Z₁-0.586Z₂+0.057Z₃-0.193Z₄-0.272Z₅+0.640Z₆+0.038Z₇

F₆=0.323Z₁+0.428Z₂-0.644Z₃-0.193Z₄-0.175Z₅-0.017Z₆+0.479Z₇

式中F₄、F₅、F₆分别代表HK-3茶树品系不同萎凋工艺的1、2、3主成分的特征向量权重值,Z₁、Z₂、Z₃、Z₄、Z₅、Z₆、Z₇分别为EGC、C、EC、EGCG、GCG、ECG、CG的原始数据标准化处理结果。其综合评价函数为Y₂=0.642F₄+0.218F₅+ 0.140F₆。

根据图8分析可知,蓝光6 h萎凋工艺、黄光4 h萎凋工艺、黄光6 h萎凋工艺与PC1、PC2、PC3处于正相关,且综合得分可知蓝光6 h萎凋工艺扥分较高,这与HK-3茶树品系不同萎凋工艺的相关性分析结果有较高的相似度。

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图8 HK-3茶树品系不同萎凋工艺主成分3D得分图

Fig. 8 Main component 3D scores of HK-3 tea plant strains with different withering processes

1: Withered at 0 h with white light; 2: Withered at 2 h with white light; 3: Withered at 4 h with white light; 4: Withered at 6 h with white light; 5: Withered at 8 h with white light; 6: Withered at 12 h with white light; 7: Withered at 24 h with white light ; 8: Withered at 2 h with red light ; 9: Withered at 4 h with red light; 10: Withered at 6 h with red light; 11: Withered at 8 h with red light; 12: Withered at 12 h with red light; 13: Withered at 24 h with red light; 14: Withered at 2 h with yellow light; 15: Withered at 4 h with yellow light; 16: Withered at 6 h with yellow light; 17: Withered at 8 h with yellow light; 18: Withered at 12 h with yellow light; 19: Withered at 24 h with yellow light; 20: Withered at 2 h with blue light; 21: Withered at 4 h with blue light; 22: Withered at 6 h with blue light; 23: Withered at 8 h with blue light; 24: Withered at 12 h with blue light; 25: Withered at 24 h with blue light; 26: Withered at 2 h with purple light; 27:Withered for 4 h with purple light; 28: Withered at 6 h with purple light; 29: Withered at 8 h with purple light; 30: Withered at 12 h with purple light; 31: Withered for 24 h with purple light.

2.7 不同光质不同时间萎凋工艺的聚类分析

聚类分析目前已被广泛用于模式识别、数据分析、图像处理等许多领域。它是将一批样本数据根据其诸多特征,按照性质上的亲疏程度进行自动分类的统计方法^[26]。对HK-2品系茶树鲜叶的儿茶素组分及其含量进行系统聚类分析,结果如图9所示,当聚类欧式距离取值D=15时,可将30种光质萎凋工艺分为2类,第Ⅰ类群包括25种光质萎凋工艺,这类群体的主要表现为EGCG含量和儿茶素总量较低等特点,同时该类群又分为2个亚类,A亚类包括白光组的2、4、6、8、12 h萎凋处理工艺,红光、黄光组的2、4、6、8 h萎凋处理工艺,蓝光组的2 h萎凋处理工艺,紫光组的2、4、6、8、12、24 h萎凋处理工艺,共20种光质萎凋处理工艺,说明该亚类的儿茶素组分及其总量非常类似,EGCG含量约在120~135 mg/g,儿茶素总量约在170~200 mg/g;B亚类包括白光组的24 h萎凋处理工艺和红光、黄光组的12、24 h萎凋处理工艺,说明该亚类的EGCG含量和儿茶素总量高度一致,且儿茶素总量均低,约在140~165 mg/g之间,比A类亚群的含量更低;第Ⅱ类群包括5种光质萎凋工艺,又分为2个亚群,C亚群有蓝光组的4、8、12、24 h萎凋处理工艺,该类群的EGCG含量在140~150 mg/g,儿茶素总量约在200~210 mg/g之间,则该亚群的儿茶素总量比第Ⅰ类群的高,说明该类群的光质萎凋工艺能够使儿茶素总量增加;D亚群只有一种光质萎凋工艺,即蓝光组的6 h萎凋处理工艺,该类群的EGCG含量约为160 mg/g,儿茶素总量约为229 mg/g,说明该亚群的儿茶素总量最高,这一亚群的光质萎凋工艺可使HK-2品系茶树鲜叶的儿茶素总量增加最大。

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图9 HK-2品系茶鲜叶不同光质萎凋处理工艺的聚类分析谱系图

Fig. 9 Pedigree diagram of cluster analysis of HK-2 strain tea fresh leaves with different light quality treatment processes

对HK-3品系茶树鲜叶的儿茶素组分及其含量进行系统聚类分析,结果如图10所示,当临界值D=10时,可将30中光质萎凋工艺分为2类,第Ⅰ类群包括27中光质萎凋工艺,这类群体的主要特点为EGCG含量和儿茶素总量较低,同时该类群又分为2个亚类,A亚类包括白光组的2、4、24 h萎凋处理工艺,红光组的2、8、12、24 h萎凋处理工艺,黄光组的2、8、12、24 h萎凋处理工艺,蓝光组的2 h和紫光组的4、8、12、24 h萎凋处理工艺,共16种萎凋处理工艺,该亚类的EGCG含量在110~125 mg/g,儿茶素总量约在130~170 mg/g,说明该亚类的儿茶素组分及儿茶素总量结果比较类似,且含量均较低;B亚类包括白光组的6、8、12 h萎凋处理工艺,红光和黄光组的4、6 h萎凋处理工艺,蓝光组的4、24 h萎凋处理工艺,紫光组的2、6 h萎凋处理工艺,EGCG含量约在120~130 mg/g之间,儿茶素总量约在150~200 mg/g之间,说明该亚类的EGCG含量和儿茶素总量结果相似且较低,但与A亚类相比含量却增加;第Ⅱ类群包括3种光质萎凋工艺,包括蓝光组的6、8、12 h萎凋处理工艺,该亚类的EGCG在150~155 mg/g之间,儿茶素总量约在200~210 mg/g之间,且蓝光组的6 h萎凋处理工艺可使HK-3品系茶树鲜叶儿茶素总量增加最大。

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图10 HK-3品系茶鲜叶不同光质萎凋处理工艺的聚类分析谱系图

Fig. 10 Pedigree diagram of cluster analysis of HK-3 strain tea fresh leaves with different light quality treatment processes

由聚类分析结果可知,聚类分析结果与相关性比较分析结果有较强的相似度,在蓝光6 h萎凋时可使茶树鲜叶儿茶素总量增加最大。

3 讨论

儿茶素类是茶树次生物质代谢的重要成分,也是茶叶保健功能的首要成分,对茶叶的色、香、味品质的形成有重要作用^[27]。其含量及其组成成分容易受到茶树品种、产地环境、采摘季节和加工工艺等诸多因素的影响。本研究以HK-2和HK-3品系茶鲜叶为材料,通过UPLC测定了不同光质不同时间萎凋处理HK-2和HK-3品系茶鲜叶中儿茶素组分含量及其儿茶素总量的结果发现,发现对HK-2、HK-3品系的茶鲜叶来说,在白光萎凋处理下,儿茶素总量随着萎凋时间的增加而降低,与陈静等^[28]研究中表明在白茶萎凋过程中儿茶素总量含量变化结果类似。儿茶素各组分含量随萎凋时间的增加出现先增加后降低的趋势,这与王丽丽等^[29]对水仙、肉桂等多个茶树品种的萎凋研究中发现在控温控湿萎凋下儿茶素各组分变化结果一致。据王正荣^[30]的研究发现了酯型儿茶素合成所需的酯化酶,可将简单儿茶素可将简单儿茶素EC、EGC酯化形成酯型儿茶素ECG和EGCG,同时茶鲜叶中存在具有类似单宁酶的水解酶,可以将酯型儿茶素EGCG、ECG水解形成简单儿茶素EGC和EC。儿茶素组分EGCG和酯型儿茶素含量有最大值,在短时间内儿茶素组分EGCG及其他组分的合成大于降解时,则会呈现出先增加有降解的趋势。

而在不同光质萎凋处理下的茶鲜叶有不同反应。黄藩等^[20]研究发现了蓝光和红光均能显著降低ECG含量,同时蓝光萎凋处理的工夫红茶滋味因子得分高,红光萎凋处理的工夫红茶香气因子得分高,品质更优。柯茜^[31]研究发现了红光萎凋3、6 h处理的儿茶素组分及其总量均呈现增加趋势。张贝贝等^[32]通过研究3种不同光质强度萎凋结果表明,一定的光照强度和延长光照时间有利于提高或影响儿茶素类含量,且光照萎凋时间达到6 h以上即可提高茶叶品质,为探索出提高茶树鲜叶儿茶素类含量的不同光质萎凋工艺,且为了保证试验的准确性或覆盖度,则设置的萎凋时间跨度较大,因此本试验采用不同光质在24 h萎凋时间内进行探索其儿茶素组分及总量的变化规律。

本研究表明,在不同光质不同时间萎凋处理的条件下,对于HK-2来说,CG均在红光萎凋处理下含量最高,EGC、ECG含量在黄光萎凋处理下含量最,EGCG、C、EC、GCG、简单儿茶素含量、酯型儿茶素含量和儿茶素总量于蓝光萎凋处理下含量最高。对于HK-3而言,EC、ECG、CG在黄光萎凋处理下含量有最大值,EGCG、C、EGC、GCG、简单儿茶素含量、酯型儿茶素含量和儿茶素总量于蓝光萎凋处理下含量较高。其中蓝光的6 h萎凋工艺能显著增加儿茶素总量,可为茶鲜叶在加工过程中能够最大可能地保留儿茶素含量提供技术支持。而黄光和紫光萎凋处理时不显著。与张贝贝^[33]采用不同光质对红茶进行萎凋的结果发现其儿茶素个组分、儿茶素总量和茶多酚的变化结果类似。罗玲娜等^[34]采用红光、黄光、绿光、蓝光和白光5种发光二极管（LED）光源开展白茶光照萎凋试验发现,蓝光组的茶多酚含量低于其他组,但蓝光组的黄酮类化合物含量最高。结果不同可能由于品种上的差异导致,同时认为,本研究是直接在茶鲜叶萎凋过程中直接取样,而其他实验均将茶鲜叶经过不同光源萎凋后,制成毛茶,在茶叶加工过程中,其他加工工序同时也对茶鲜叶的主要生化成分造成一定转化,因此结果有可能会出现不一致。

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原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序

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