韋玲冬，張 雯，王春波，劉 榮

黔南民族師范學(xué)院 生物科學(xué)與農(nóng)學(xué)院，貴州 都勻 558000

紅茶屬于全發(fā)酵茶類，其中所含的化學(xué)成分是決定茶葉特性的物質(zhì)基礎(chǔ)。紅茶的呈味物質(zhì)和功能性成分有茶多酚、茶黃素、茶紅素、咖啡堿、氨基酸等[1-3]。近年來，在茶葉等級(jí)的判定上，Gill[4]等以物理參數(shù)為基礎(chǔ)，通過紋理分析對(duì)紅茶進(jìn)行無損分級(jí)；同時(shí)電子鼻技術(shù)[5]、電子舌技術(shù)[6]及計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)[7]在茶葉等級(jí)判定已被廣泛應(yīng)用；席佳麗[8]對(duì)云南臨滄不同級(jí)別紅茶化學(xué)成分進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同等級(jí)工夫紅茶咖啡堿、兒茶素、茶黃素含量1 級(jí) ＞ 特級(jí) ＞ 3 級(jí) ＞ 6 級(jí)；程煥[9]等人對(duì)紅茶與綠茶感官品質(zhì)與其化學(xué)組分的相關(guān)性研究發(fā)現(xiàn)各種茶樣之間的產(chǎn)地和等級(jí)間差異主要是鮮度和澀度，而與之相關(guān)的組分主要是茶氨酸和咖啡堿，茶多酚的影響還有待進(jìn)一步考察。上述研究在相關(guān)性分析基礎(chǔ)上探究不同內(nèi)含成分與級(jí)別間相關(guān)性，而茶葉內(nèi)含成分對(duì)等級(jí)的直接作用和間接影響的大小，確定影響等級(jí)的主要內(nèi)含成分的相關(guān)研究未見報(bào)道。

通徑分析是在相關(guān)分析與回歸分析的基礎(chǔ)上，將相關(guān)系數(shù)分解為直接作用系數(shù)和間接作用系數(shù)，可用通徑系數(shù)（直接作用）絕對(duì)值的大小直接比較自變量在回歸方程中的重要性，抓住多變量系統(tǒng)中的關(guān)鍵因子[10]。本文研究采用了通徑分析和多元回歸分析方法，建立茶葉等級(jí)與內(nèi)含成分多元回歸方程的同時(shí)，區(qū)分了內(nèi)含成分作為自變量對(duì)等級(jí)依變量的直接作用和間接影響的大小，確定了影響紅茶等級(jí)的主要內(nèi)含成分。試驗(yàn)為后期利用茶葉中主要化學(xué)指標(biāo)對(duì)紅茶等級(jí)的判定提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料：紅茶精制樣特級(jí)至7級(jí)。不同級(jí)別間按一定比例拼配并設(shè)定級(jí)別系數(shù)，得到樣品共60份，如表1。由表中可看出：級(jí)別系數(shù)值（Y）=Y i*a%+Y j*b%，其中：a% +b% = 100%，a%和 b% 代表不同級(jí)別拼配時(shí)所占比例；i, j =（0 ～7），代表不同茶葉等級(jí)值。

表1 不同等級(jí)紅茶拼配樣品Table 1 Mixed samples of different grades of black tea (n=60)

儀器：Waters高效液相色譜儀；UV-1600 紫外可見分光光度儀（北京瑞利儀器有限公司）；DHG-9240A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；UDK-159 型全自動(dòng)凱氏定氮儀（意大利 VELP 公司）；DK 8S 型消化爐 （意大利VELP 公司）；FIWE6 型纖維素測(cè)定儀及全套配件反射板、玻璃坩堝、RC2 型2位加熱板、PVC 管、坩堝鉗、溶劑杯（意大利 VELP 公司）；KSW-4D-11 型箱式電阻爐溫度控制器（上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 茶多酚含量的測(cè)定

參照GB/T 8313—2008《茶葉中茶多酚和兒茶素類的檢測(cè)方法》測(cè)定方法[12]。

1.2.2 咖啡堿含量的測(cè)定

采用高效液相色譜（HPLC）法，參照GB/T 8312—2002《茶 咖啡堿測(cè)定》。

1.2.3 游離氨基酸含量的測(cè)定

按照 GB/T 8314—2002《茶 游離氨基酸總量測(cè)定》。

1.2.4 水浸出物含量的測(cè)定

參考GB/T 8305—2002《茶水浸出物測(cè)定》進(jìn)行檢測(cè)。

1.2.5 全氮量測(cè)定

使用UDK-159型全自動(dòng)凱氏定氮儀，參照GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定方法》。

1.2.6 粗纖維含量測(cè)定

根據(jù)GB/T 8310—2002《茶葉中粗纖維的測(cè)定方法》，使用FIWE6 型纖維素測(cè)定儀及全套配件對(duì)茶葉粗纖維含量進(jìn)行檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同等級(jí)間內(nèi)含成分比較

表2可看出，不同等級(jí)紅茶中的全氮量在4.53% ～ 5.02%，特級(jí)含量最高；水浸出物含量范圍為37.00% ～ 41.68%,七級(jí)水浸出物含量最低；茶多酚、咖啡堿、游離氨基酸含量分別在 9.80% ～ 13.65%、2.67% ～ 3.42% 及 2.95% ～ 4.26%，一級(jí)茶葉均為最高含量；粗纖維的含量隨著級(jí)別系數(shù)的增加而增加，含量為9.31% ～ 11.34%，這是由于纖維素、可溶性糖等物質(zhì)與茶鮮葉老嫩度相關(guān)，進(jìn)一步影響制茶過程中茶葉形狀品質(zhì)的形成[11-12]。

表2 不同等級(jí)紅茶中內(nèi)含成分比較 （%）Table 2 Comparison of chemical components in different grades of black tea （%）

不同級(jí)別茶葉內(nèi)含成分差異，標(biāo)準(zhǔn)差大小依次為水浸出物（1.77）＞茶多酚（1.22）＞粗纖維（0.85）＞游離氨基酸（0.51）＞咖啡堿（0.26）＞全氮量（0.19）。說明不同等級(jí)紅茶中水浸出物含量、茶多酚含量及粗纖維含量的差異大，這是由于不同等級(jí)紅茶原料差異所致。水浸出物對(duì)茶葉品質(zhì)起決定性作用，一般情況下，茶葉級(jí)別越高，其水浸出物含量就越高，而茶葉的粗纖維含量是決定茶葉的老嫩度，嫩度與級(jí)別密切相關(guān)[13]。全氮量及咖啡堿標(biāo)準(zhǔn)差值小，則表明不同等級(jí)間全氮量及咖啡堿成分變化差異小，這可能與咖啡堿化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定的特性有關(guān)[14]。

2.2 化學(xué)成分與等級(jí)間的相關(guān)性

對(duì)紅茶中各內(nèi)含成分與等級(jí)進(jìn)行相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)如表3所示。粗纖維含量與紅茶級(jí)數(shù)存在顯著正相關(guān)，說明等級(jí)低，原料粗老，粗纖維含量高；水浸出物、咖啡堿、游離氨基酸、全氮量、茶多酚含量與等級(jí)數(shù)存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。各內(nèi)含成分與等級(jí)相關(guān)系數(shù)大小依次為：水浸出物（r = |-0.950|）＞咖啡堿（r = |-0.932|)＞全氮量（r = |-0.801|）＞茶多酚（r = |-0.673|）＞游離氨基酸（r = |-0.509|）＞粗纖維（r = |0.322|）。紅茶原料老嫩程度（粗纖維）對(duì)等級(jí)的影響小于茶葉中可溶性生化成分（咖啡堿，茶多酚，氨基酸等）對(duì)等級(jí)的影響程度。

表3 紅茶內(nèi)含成分與等級(jí)間相關(guān)性分析Table 3 Correlation between chemical components and grades of black tea

各內(nèi)含成分間相關(guān)作用顯著且較高的有：水浸出物（X2）與咖啡堿（X4），r = 0.952；水浸出物（X2）與全氮量（X1），r = 0.814；茶多酚（X3）與咖啡堿（X4），r = 0.765；全氮量（X1）與咖啡堿（X4）。由此表明，紅茶品質(zhì)形成是各種內(nèi)含成分協(xié)同作用的結(jié)果?？Х葔A對(duì)茶葉滋味起到協(xié)調(diào)作用，是參與紅茶冷后渾的重要物質(zhì)之一[15]。不同級(jí)別祁門工夫紅茶中，咖啡堿隨級(jí)別降低而減少[16]。

2.3 內(nèi)含成分對(duì)等級(jí)影響的通徑分析

相關(guān)系數(shù)的大小雖能代表紅茶等級(jí)與各內(nèi)含成分之間的相關(guān)程度，但并不能完全反映出各內(nèi)含成分對(duì)紅茶等級(jí)的相對(duì)重要性。通徑分析是在相關(guān)分析與回歸分析的基礎(chǔ)上，將相關(guān)系數(shù)分解為直接作用系數(shù)和間接作用系數(shù)，可用通徑系數(shù)（直接作用）絕對(duì)值的大小反映各內(nèi)含成分對(duì)紅茶品質(zhì)的影響大小[17]。利用DPS軟件，通過通徑分析計(jì)算，剖析內(nèi)含成分對(duì)茶葉等級(jí)的直接作用（即通徑系數(shù)）與間接作用的大小。由表4可以看出：內(nèi)含成分對(duì)等級(jí)直接影響大?。ㄍ◤较禂?shù)）：水浸出物（X2）＞咖啡堿（X4）＞粗纖維（X6）＞全氮量（X1）＞游離氨基酸（X5）＞茶多酚（X3），表明水浸出物及咖啡堿對(duì)等級(jí)的直接影響較大，而茶多酚含量對(duì)等級(jí)的直接影響最小，其間接影響系數(shù)（-0.705）大于直接影響系數(shù)（0.023），這是由于紅茶品質(zhì)的形成中多酚類物質(zhì)少，通過氧化聚合生成茶黃素、茶紅素等[18]，其主要通過與咖啡堿、水浸出物間相關(guān)作用對(duì)茶葉等級(jí)產(chǎn)生間接影響。分析表明茶多酚與等級(jí)間存在的顯著關(guān)系，主要是通過間接作用產(chǎn)生顯著影響。

表4 茶葉內(nèi)含成分與紅茶等級(jí)的通徑分析Table 4 Path analysis between biochemical components and grades of black tea

2.4 多元回歸方程的建立

根據(jù)測(cè)定資料運(yùn)用逐步引入——剔除法(Stepwise) 進(jìn)行逐步多元回歸分析[19-20]。分析中（圖1A）剔除茶多酚因素（X3）建立等級(jí)與內(nèi)含成分間數(shù)值模擬方程，得到的回歸方程：

圖1 紅茶等級(jí)化學(xué)成分回歸方程Figure 1 Regression equation between grades and chemical composition of black tea

Y= 30.189-314.191X1+5.347X2-713.852X4+ 104.332X5+40.569X6，決定系數(shù) R2= 0.9055。但實(shí)際上茶多酚含量與茶葉等級(jí)有顯著的相關(guān)性，因此將茶多酚因素（X3）進(jìn)行引入（圖1B），建立等級(jí)與內(nèi)含成分間數(shù)值模擬方程，得到的回歸方程：Y= 49.00-130.71X1-95.75X2+4.20X3-246.95X4+34.36X5+50.15X6，決定系數(shù)R2= 0.8992。

3 結(jié)論與討論

不同級(jí)別茶葉內(nèi)含成分中標(biāo)準(zhǔn)差的變化：水浸出物的標(biāo)準(zhǔn)差（1.77）＞茶多酚（1.22）＞粗纖維（0.85）＞游離氨基酸（0.51）＞咖啡堿（0.26）＞全氮量（0.19），表明不同級(jí)別間不同內(nèi)含物質(zhì)的變化大小是茶葉等級(jí)系數(shù)差異的綜合體現(xiàn)，對(duì)于紅茶而言，茶多酚類物質(zhì)在制造過程中發(fā)生復(fù)雜變化。劉亞峰[18]等基于通徑分析的不同萎凋程度的浙江紅茶化學(xué)成分與感官品質(zhì)關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，茶多酚（X1）直接作用通徑系數(shù)小于間接作用總和通徑系數(shù)，茶多酚通過間接作用影響茶葉感官品質(zhì)。影響浙江龍井43和迎霜所制的春季紅茶品質(zhì)的最主要成分是茶黃素單體TF-3'-G。 本研究利用DPS軟件，進(jìn)行通徑分析計(jì)算，將相關(guān)系數(shù)分解為直接作用系數(shù)和間接作用系數(shù)，直觀剖析內(nèi)含成分對(duì)茶葉等級(jí)的直接作用（即通徑系數(shù)），間接作用的大小，并通過回歸分析建立等級(jí)與內(nèi)含成分間數(shù)值模擬方程。結(jié)果表明：內(nèi)含成分對(duì)等級(jí)直接影響大?。ㄍ◤较禂?shù)）：水浸出物（X2）＞咖啡堿（X4）＞粗纖維（X6）＞全氮量（X1）＞游離氨基酸（X5）＞茶多酚（X3）。茶多酚對(duì)等級(jí)的直接影響小，而是通過間接作用即水浸出物、咖啡堿相互作用影響茶葉等級(jí)。水浸出物對(duì)等級(jí)的直接影響最大，采用逐步引用——剔除法建立回歸方程。根據(jù)內(nèi)含成分對(duì)等級(jí)的影響程度逐步引入建立回歸方程Y= 49.00-130.71X1-95.75X2+4.20X3-246.95X4+34.36X5+50.15X6，決定系數(shù)R2=0.8992。用內(nèi)含成分建立的回歸方程，預(yù)測(cè)未知樣等級(jí)，真值與預(yù)測(cè)值間相關(guān)性高，對(duì)未知茶葉等級(jí)樣品進(jìn)行預(yù)測(cè)是可行的。該方法為紅茶品質(zhì)分析與等級(jí)評(píng)價(jià)提供新思路。