于2016年3月15日至4月30日期间, 共收集三大龙井茶产地122个龙井茶春茶样品, 其中西湖龙井茶(XH, 取样范围为杭州市西湖区10个村及龙坞镇和留下镇) 46个、越州龙井茶(YZ, 取样范围为绍兴县、嵊州市、新昌县) 41个、钱塘龙井茶(QT, 取样范围为萧山区、富阳区、余杭区、淳安县)35个, 样品来源均在当地农业局茶叶特产站等管理部门的专家协助下, 在代表性产区定点取样获得。采摘标准均为1芽1叶, 取样时选取当地代表性茶树品种龙井43、中茶108及当地群体种。茶叶根据龙井茶的标准加工工艺制成成品茶, 含水量均控制在5%左右, 每个采样点的每个品种龙井茶从制好的成品茶中取出100 g作为样品。

1.2.1 新梢品质成分测定

游离氨基酸组分含量采用氨基酸自动分析仪(S-443D, Sykam, Germany)分析^[12]。

儿茶素组分和咖啡因含量采用高效液相色谱法分析^[13]。浸提液用0.22 μ m微孔滤膜过滤, 用HPLC法测定。Waters E2695高效液相色谱仪, Waters 2998检测器, Synergi Max-RP C12液质色谱柱(4 μ m, 250 mm× 4.60 mm)。进样量10 μ L, 流动相A为2%乙酸, 流动相B为100%乙腈, 流速1 mL· min^-1, 30 min, 检测波长280 nm, 柱温40 ℃。

1.2.2 矿质元素含量测定

样品微波消解前处理。称取0.2 g经球磨机(MM301, 德国, Retsch)磨碎的样品置于高压消解罐中, 加入5 ml 70% HNO₃(优级纯, 美国Thermo Fisher Scientific公司)加盖静置1 h。高压消解罐使用前经20%硝酸浸泡过夜, 超纯水清洗至无酸味、晾干。将静置后的样品放入微波消解仪进行消解, 消解程序参数为5 min升至120 ℃保持5 min, 5 min升至140 ℃保持10 min, 5 min升至180 ℃保持10 min, 冷却后取出, 缓慢打开罐盖排气, 将高压消解罐置于控温电热板上140 ℃赶酸, 将消化液转移至25 mL容量瓶中, 超纯水定容至刻度, 混匀备用。

ICP-MS测定微量元素含量。Ga、Ge、Cd、Sn、Sb、Ti、Pb、Bi、Th、U等10种微量及Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Lu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb等15种稀土元素含量由ICP-MS(AURORA M90, 德国, BRUKER公司)测定, ICP-MS的工作参数为射频功率1 400 W, 冷却气流速18 L· min^-1, 辅助气流速1.65 L· min^-1, 雾化器流速0.95 L· min^-1, 鞘气流速0.25 L· min^-1, 采样高度6.5 mm, 泵稳定时间30 s。

内标溶液。一定体积的1 000 μ g· mL^-1 Rh、In、Re混合标准溶液(中国计量科学研究院), 用1% HNO₃稀释为1 μ g· mL^-1, 由内标管在线引入质谱仪。

仪器调谐贮备液。10 μ g· mL^-1 Be、Mg、C_o、In、Ce、Ti调谐贮备液用1% HNO₃稀释为1 ng· mL^-1, 备用。

标准曲线绘制。用1%稀硝酸将稀土元素混合标准贮备液(100 μ g· mL^-1, 美国, AccuStandard公司)逐级稀释为0.5、1、2、4、6 μ g· L^-1的混合标准溶液。其他元素标准(BRUKER公司, 国家有色金属及电子材料分析测试中心)用1%稀硝酸逐级稀释为1, 2, 4, 6, 8 μ g· L^-1。在ICP-MS的工作条件下采集空白溶液(1% HNO₃)和标准溶液系列, 由仪器自动绘制标准曲线。

ICP-AES测定大量及部分微量元素含量。将微波消解液稀释10倍后, 由ICP-AES(iCAP6000 Serier, 美国Thermo Scientific公司)测定其中的Al、As、B、Ba、Ca、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、S、Zn等19种大量及部分中微量元素含量。ICP-AES工作参数为射频功率1 150 W, 辅助气流速0.5 L· min^-1, 雾化器流速0.7 L· min^-1, 采样高度6.5 mm, 泵稳定时间5 s。

标准曲线绘制。用1%稀硝酸将Ca、Na标准贮备液(国家有色金属及电子材料分析测试中心)逐级稀释为0, 5, 50 μ g· mL^-1的混合标准溶液, 其他元素混合标准贮备液用1%稀硝酸逐级稀释为0, 5, 10 μ g· mL^-1。在ICP-AES的工作条件下采集空白溶液(1% HNO₃)和标准溶液系列, 由仪器自动绘制标准曲线。

全氮采用Vario MAX CN分析仪(德国Elementar公司)进行分析。

1.2.3 数据分析

采用Excel 2007软件进行数据整理和表格绘制, 应用SPSS 21.0统计软件进行单因素方差分析、Duncan法进行多重比较、Fisher逐步判别进行产地判别(FLDA)。

茶叶对人体的保健功效源于其中含有丰富的多酚类、氨基酸等生化品质成分, 茶叶的品质好坏很大程度上体现于茶汤滋味的好坏, 而茶汤中的呈味物质归纳起来可分为糖类、氨基酸、酚性物及其氧化产物(主要为茶多酚)、嘌呤碱(以咖啡因为主)、有机酸和茶皂素等^[14], 其中以茶多酚、氨基酸和咖啡因对茶叶品质影响最大。茶多酚是茶叶中的主要物质之一, 呈苦涩味^[15]; 氨基酸也是茶叶品质成分中含氮化合物的突出代表, 是形成茶汤鲜爽度和香味的主要物质。单纯的多酚类味苦涩, 单纯的氨基酸只有像味精一样的鲜味, 两者结合恰当就有了鲜爽的茶味。

表1表明, 西湖龙井茶中的咖啡因含量显著低于越州龙井与钱塘龙井, 而后两者间则没有显著差别; 不同产区龙井茶间的茶多酚含量基本一致。西湖龙井茶中的氨基酸和茶氨酸含量显著高于越州龙井与钱塘龙井, 且游离氨基酸总量平均值表现出西湖龙井> 越州龙井> 钱塘龙井的趋势; 酚氨比表现出西湖龙井< 越州龙井< 钱塘龙井的趋势, 但其间差异未达显著水平。表明从生化品质方面看, 不同产区龙井茶中, 西湖龙井茶的品质略优于越州龙井及钱塘龙井。

表1

表1

表1 不同产区龙井茶间生化品质比较 产区 咖啡因/% 茶多酚/% 氨基酸/% 茶氨酸/(mg· g-1) 酚氨比 西湖龙井 3.8± 0.2 a 22.9± 2.8 a 3.7± 0.9 a 19.8± 3.2 a 6.1± 1.1 a 钱塘龙井 4.0± 0.4 b 23.0± 3.8 a 3.3± 0.8 b 16.4± 2.8 b 7.0± 1.1 a 越州龙井 4.0± 0.5 b 22.6± 3.6 a 3.4± 1.2 b 16.9± 3.8 b 6.7± 1.4 a 注:表中的数据为平均值± 标准偏差; 每列数据后的不同字母表示不同产地龙井茶间品质差异显著(P< 0.05); 表2~4同。

表1 不同产区龙井茶间生化品质比较

茶多酚在茶叶中的含量一般在18%~36%, 包括儿茶素、黄酮和黄酮醇类、花青素和花白素类以及酚酸和缩酚酸等, 其中, 最重要的是以儿茶素为主体的黄烷醇类, 其含量占多酚类总量的 70%~80%。儿茶素包括4种类型EC、EGC、ECG、EGCG, 及其异构体^{[16, 17]}。茶多酚具有苦味与涩味, 其中简单儿茶素(EC、EGC)苦味强, 而涩味较弱; 而酯型儿茶素(ECG、EGCG)则涩味强、苦味较弱; 单体儿茶素与其异构体滋味表现也有差异。儿茶素特别是酯型儿茶素的组合和浓度不仅构成苦涩味的主体, 也是茶汤浓淡、茶叶优劣的主体物。一般认为, 酯型儿茶素含量偏高, 而简单儿茶素含量偏低, 茶叶的品质则相对较好。

表2表明, 不同产区龙井茶间的儿茶素组分间, 除ECG、C、CG表现出西湖龙井略高于钱塘龙井, 并显著高于越州龙井外, GCG则表现出相反的趋势, 而其他儿茶素组分间未达到数理统计上的显著性差异。但西湖龙井茶中的酯型儿茶素EGCG、ECG含量均表现出高于其他2种龙井茶, 而简单儿茶素EGC含量则低于其他2种龙井茶, 其他组分间差异不显著。这进一步表明, 西湖龙井茶的品质略优于钱塘龙井和越州龙井。

表2

表2

表2 不同产区龙井茶间儿茶素组分含量比较 产区 含量/(mg· g-1) EGCG ECG GA GC EGC C EC GCG CG 西湖龙井 79.6± 8.5 a 18.9± 6.1 b 11.4± 2.8 a 25.5± 8.8 a 64.9± 19.1 a 12.5± 5.9 b 1.6± 0.5 a 8.2± 3.0 a 6.4± 0.1 b 钱塘龙井 77.8± 8.9 a 17.6± 5.2 b 11.3± 3.1 a 25.3± 8.9 a 70.9± 27.6 a 11.4± 5.2 ab 1.6± 0.4 a 8.1± 3.0 a 6.4± 0.1 ab 越州龙井 78.6± 9.4 a 15.2± 5.1 a 10.1± 3.0 a 27.9± 12.3 a 64.7± 26.5 a 9.6± 4.1 a 1.6± 1.2 a 11.7± 3.1 b 6.3± 0.2 a

表2 不同产区龙井茶间儿茶素组分含量比较

茶叶中的营养功效也表现在茶叶中含有人体所需的大量元素和微量元素, 其中大量元素主要是P、Ca、K、Na、Mg、S等, 微量元素主要是Fe、Mn、Zn、Cu等。

表3试验结果表明, 西湖龙井茶中的总氮与全钾含量显著高于其他两大产地, 磷含量基本一致, 但Ca、Mg及Fe、Mn、Zn等微量元素含量则低于其他两大产地。其中Ca、Mg、S及Mn、Zn含量差异达显著水平。

表3

表3

表3 不同产区龙井茶间元素含量比较 产区 大量元素含量/% 微量元素含量/(mg· kg-1) N P K Ca Mg S Fe Mn Cu Zn 西湖龙井 5.9± 0.4 b 0.53± 0.07 a 2.07± 0.26 b 0.25± 0.06 a 0.15± 0.02 a 0.29± 0.05 a 121.1± 33.0 a 767.4± 28.2 a 13.4± 3.5 a 43.5± 7.9 a 钱塘龙井 5.7± 0.5 a 0.52± 0.05 a 1.87± 0.12 a 0.28± 0.07 b 0.18± 0.02 b 0.29± 0.01 ab 127.4± 40.8 a 957.8± 27.5 b 13.8± 4.1 a 50.7± 5.3 c 越州龙井 5.7± 0.8 a 0.52± 0.07 a 1.91± 0.15 a 0.28± 0.04 b 0.17± 0.02 b 0.32± 0.04 b 125.8± 46.9 a 931.1± 28.2 b 13.7± 3.4 a 47.7± 6.3 b

表3 不同产区龙井茶间元素含量比较

茶叶品质高低不仅是其生化成分含量的高低, 同时也需要在质量安全上符合国家标准要求。除了农药残留指标为人们所关注外, 龙井茶中的重金属元素及稀土元素含量也受到广泛关注。

表4表明, 三大产地龙井茶中, 西湖龙井茶中的稀土氧化物总量及Pb、As、Co、Cr元素含量均不同程度地低于其他两个产地, 但多数元素的差异未达到数理统计学上的显著性水平, 而Cd含量则基本一致。三大产区龙井茶样品中, 98%以上龙井茶中的重金属及稀土氧化物总量均符合国家标准相关规定。

表4

表4

表4 不同产区龙井茶间重金属及稀土元素含量比较 产区 含量/(mg· kg-1) Pb Cd As Co Cr REE 西湖龙井 3.61± 1.25 a 0.03± 0.02 b 0.27± 0.15 a 0.44± 0.23 a 1.47± 0.31 a 1.57± 0.59 a 钱塘龙井 3.93± 0.26 a 0.03± 0.03 b 0.34± 0.06 a 0.53± 0.24 ab 2.25± 0.28 b 1.64± 0.46 a 越州龙井 4.09± 1.04 a 0.02± 0.01 a 0.73± 0.07 b 0.62± 0.27 b 2.72± 0.29 b 1.65± 0.44 a

表4 不同产区龙井茶间重金属及稀土元素含量比较

以40个西湖龙井、30个钱塘龙井及35个越州龙井茶中27个生化品质指标及32个矿质元素(包括重金属元素与稀土元素)指标为参数, 利用线性逐步判别法(FLDA)进行建模, 进行龙井茶间的产地判别, 尝试通过建立判别函数来进行龙井茶产品的产地判别。判别函数由咖啡因、茶多酚、GCG、羟脯氨酸、苏氨酸、茶氨酸、酚氨比及镁、铬9个参数组成, 判别方程如下:

Y西湖龙井=6.08× 咖啡因+0.13× 茶多酚+0.06× GCG-0.46× 羟脯氨酸+4.60× 苏氨酸+0.93× 茶氨酸+1.38× 酚氨比+0.04× 镁+0.25× 铬-113.71;

Y钱塘龙井=6.58× 咖啡因+0.12× 茶多酚+0.10× GCG-0.32× 羟脯氨酸+6.19× 苏氨酸+0.58× 茶氨酸+1.45× 酚氨比+0.054× 镁-0.08× 铬-135.53;

Y越州龙井=6.50× 咖啡因+0.08× 茶多酚+0.24× GCG+1.82× 羟脯氨酸+6.58× 苏氨酸+0.79× 茶氨酸+2.09× 酚氨比+0.05× 镁+0.44× 铬-135.18。

表5表明, 这些参数能进行基本的产地判别。交叉验证结果表明, 其产地判别的准确度大于96.7%; 通过未参与模型构建的未知样品进行验证结果表明, 各产地的龙井茶判别准确率均达到80%以上, 表明该判别模型基本准确可靠。

表5

表5

表5 FLDA法判别龙井茶间产地结果 验证类型 龙井产地 预测组成员 合计 西湖龙井 钱塘龙井 越州龙井 交叉验证 样品数 西湖龙井 39.0 0 1.0 40.0 钱塘龙井 0 29.0 1.0 30.0 越州龙井 0 1.0 34.0 35.0 准确度/% 西湖龙井 97.5 0 2.5 100.0 钱塘龙井 0 96.7 3.3 100.0 越州龙井 0 2.9 97.1 100.0 未知样品 样品数 西湖龙井 5.0 0 1.0 6.0 钱塘龙井 1.0 4.0 0 5.0 越州龙井 0 1.0 5.0 6.0 准确度/% 西湖龙井 83.3 0 16.7 100.0 钱塘龙井 20.0 80.0 0 100.0 越州龙井 0 16.7 83.3 100.0

表5 FLDA法判别龙井茶间产地结果