《Applied Food Research》：Comprehensive evaluation of tea processing quality characteristics in ‘Qiancha 1′ tea plant cultivar: chemical profiling across tea types from multi-grade raw materials
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本研究针对茶树品种适制性评价缺乏系统性化学表征的问题，以‘黔茶1号’（QC1）为材料，通过采集不同发育阶段鲜叶（一芽一叶至开面叶）并加工成绿茶、乌龙茶和红茶，综合运用HPLC、LC-MS和GC×GC-TOF-MS等技术，系统分析了其滋味和香气成分的动态变化规律。研究发现原料等级是决定茶叶品质的关键因素，而加工工艺（如揉捻）可选择性调控风味成分；首次构建了QC1品种的ROAV（相对气味活度值）分子香气轮，明确了其以花香、青香和果香为核心的特征香气谱。该研究为QC1品种的定向产品开发提供了理论依据和实践指导，对茶树品种资源的高效利用具有重要意义。
茶，这片源自东方的神奇树叶，如今已成为全球最受欢迎的无酒精饮料之一。其独特的风味和健康益处吸引了无数爱好者。然而，一个长期困扰茶产业的核心问题是：同一个茶树品种，为什么用不同嫩度的鲜叶原料、通过不同工艺制作成的茶叶，其品质和风味会千差万别？更高等级的原料是否一定能做出更好的茶叶？这些问题在理论和实践层面都缺乏系统性的解答。
茶树品种的“适制性”概念在茶学领域至关重要，它决定了某个品种最适合制作哪类茶叶。研究表明，对于绿茶品质而言，品种、环境和加工三者的影响比例约为5:2:3，凸显了品种本身的内在化学物质基础是品质差异的核心。目前已有300多个茶树品种通过国家审定，为多样化茶产品开发提供了丰富的遗传资源。在实际生产中，茶农常常根据鲜叶的采收标准（如一芽一叶、一芽二叶、一芽三叶或开面叶）来决定将其加工成绿茶、红茶还是乌龙茶。例如，太平猴魁这款中国十大名茶，恰恰需要采用一芽三、四叶的原料才能成就其独特品质。这提示我们，较低等级的原料可能更适合制作某些特定茶类。因此，全面评估一个茶树品种的加工品质，必须跨越不同原料等级和茶类进行多维度的化学图谱分析。
在此背景下，研究人员将目光投向了‘黔茶1号’（QC1）。这是一个从贵州湄潭苔茶群体中选育出的无性系茶树品种，具有高产、优质和加工适制性广的特点，连续多年被列为贵州省农业主导品种。为了深入解析QC1的品质特性，研究团队开展了一项系统性的研究，成果发表在《Applied Food Research》上。
为了精准描绘QC1的品质化学图谱，研究人员采用了多种先进的分析技术。他们首先于2023年4-5月采摘了QC1不同发育阶段的鲜叶（一芽一叶、一芽二叶、一芽三、四叶和开面叶），由经验丰富的制茶师按照传统工艺加工成八种茶样（编号A-H），包括五种绿茶、一种乌龙茶和两种红茶。所有茶样均由中国国家级评茶员参照国家标准（GB/T 23776-2018）进行感官评定确认。在化学分析方面，团队运用高效液相色谱（HPLC）定量分析了儿茶素、没食子酸（GA）、咖啡碱和茶氨酸等主要滋味成分；采用液相色谱-质谱联用（LC-MS）技术检测了20种游离氨基酸和18种类黄酮化合物；更利用全二维气相色谱-飞行时间质谱（GC×GC-TOF-MS）这一强大工具，对茶样中的挥发性香气成分进行了非靶向筛查，共鉴定出366种挥发性化合物。基于化学计量学方法如主成分分析（PCA）、偏最小二乘判别分析（PLS-DA）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA），研究人员深入挖掘了不同茶样间的化学差异。尤为重要的是，他们引入了相对气味活度值（ROAV）这一指标来评估香气化合物的实际贡献，并构建了分子香气轮，直观展示QC1的核心香气特征。
3.1. 不同茶样中儿茶素、茶氨酸和咖啡碱的含量特征
研究结果显示，儿茶素、茶氨酸和咖啡碱这三大类次生代谢物的含量在不同茶样间存在显著差异。总儿茶素含量范围在19.6至145.1毫克/克之间，其含量高低顺序为：绿茶 > 乌龙茶 > 红茶，这与茶叶的发酵程度密切相关，因为在加工过程中儿茶素易发生氧化和降解。例如，由相同原料（一芽二叶）制成的绿茶（样品B）和红茶（样品G），其总儿茶素含量相差7.44倍。没食子酸（GA）作为酯型儿茶素的水解产物，在两个红茶样品中的含量显著高于其他茶样，这与红茶中表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）和表儿茶素没食子酸酯（ECG）含量显著降低的结果相一致。
咖啡碱含量相对稳定，样品间差异主要归因于原料等级的不同，而非加工过程。茶氨酸是茶汤鲜爽味（Umami）的主要贡献者，其含量在八个茶样中变化达2.5倍（8.6至21.3毫克/克）。值得注意的是，含量最高的并非一芽一叶茶样，而是一芽二叶茶样（B、C和G），这表明QC1品种的茶氨酸积累高峰可能出现在一芽二叶阶段。此外，经过揉捻（Curling）工艺的样品C其茶氨酸含量显著高于未揉捻的样品B，提示揉捻过程可能有助于茶氨酸的保存或释放。
3.2. 不同茶样中游离氨基酸的含量特征
除了茶氨酸，其他游离氨基酸也对茶汤风味有不可忽视的作用。例如，天冬氨酸（Asp）和谷氨酸（Glu）与茶氨酸协同构成鲜味，而丙氨酸（Ala）、甘氨酸（Gly）等贡献甜味，精氨酸（Arg）、组氨酸（His）等则与苦味相关。本研究共鉴定并定量了20种游离氨基酸。主成分分析（PCA）显示不同茶样的氨基酸谱存在明显分离。20种氨基酸的总含量差异巨大，从乌龙茶（样品F）的4705.51微克/克到绿茶（样品C）的18746.8微克/克。样品C（一芽二叶，揉捻型绿茶）的氨基酸总量最高，尤其富含天冬氨酸（Asp）、谷氨酰胺（Gln）、精氨酸（Arg）和组氨酸（His）。同样原料等级但经过揉捻的样品C，其总氨基酸含量显著高于未揉捻的样品B，再次证明揉捻工艺可能促进了蛋白质水解和游离氨基酸的积累。
3.3. 不同茶样中类黄酮的含量特征
类黄酮是茶汤苦涩味的重要来源。本研究检测到18种类黄酮化合物，包括芹菜素、槲皮素、芦丁等。与游离氨基酸类似，不同茶样的类黄酮谱也存在显著差异。总类黄酮含量以样品B（一芽二叶，非揉捻绿茶）最高（781.5微克/克），而一芽一叶原料制成的茶样（D、E、H）含量最低。芦丁、黄芪苷和槲皮素-3-葡萄糖苷是大多数样品中最主要的类黄酮。加工工艺对类黄酮 profile 有影响，例如红茶中槲皮素、山奈酚和柚皮素的含量较高，而二氢杨梅素的含量较低。然而，原料成熟度造成的差异远大于加工工艺带来的差异，这支持了原料嫩度是茶叶分级关键指标的观点。
3.4. 原料和加工方法对主要滋味成分的影响
为了清晰展示原料和加工的影响，研究人员选取了三对茶样进行对比分析。OPLS-DA模型显示每对茶样在滋味成分上均能明显区分。对于原料相同（均为一芽二叶）、加工工艺不同（是否加强揉捻）的绿茶对（B vs C），在VIP值大于1的前20个差异化合物中，有14个是氨基酸，且均在揉捻程度更高的样品C中含量更高，表明更强的揉捻促进了内含物的释放。同样，对于一芽一叶原料的绿茶对（D vs E），也观察到类似趋势，但样品D中差异表达的类黄酮比例更高，可能源于原料本身的内在差异。对于加工工艺相同、原料等级不同（一芽二叶 vs 一芽一叶）的红茶对（G vs H），大多数差异成分在样品G（一芽二叶）中含量更高，这归因于一芽二叶原料通常含有更丰富的内含物。
3.5. GC × GC-TOFMS分析的香气挥发物变化
香气是决定茶叶品质和经济价值的关键指标。通过GC×GC-TOFMS分析，共鉴定出366种挥发性化合物。PLS-DA模型能很好地将不同茶样区分开，层次聚类分析（HCA）也表明不同茶类及其内部样品具有独特的香气挥发物谱。挥发性化合物的数量和总含量以两个红茶样品（G和H）为最高，这与其发酵工艺有关，内源酶促氧化促进了香气形成。相同工艺下，样品G（一芽二叶原料）的香气总含量显著高于样品H（一芽一叶原料），体现了原料等级的影响。而相同原料等级（均为一芽一叶）的样品D和E，因加工中揉捻步骤的不同，其香气含量也差异显著，揉捻促进了香气成分的释放和转化。
3.6. 原料和加工方法对主要香气成分的影响
对上述三对茶样的香气挥发物进行差异分析，结果与滋味成分分析相呼应。在两对绿茶中，VIP值大于1的前20个挥发物大多在揉捻茶样中含量更高。而在红茶对（G vs H）中，多数差异挥发物在样品H（一芽一叶）中含量更丰富，这与近期研究发现芽头挥发性物质含量最高，随后在叶片中下降，又在较成熟叶中有所回升的规律一致，有助于解释此现象。
3.7. QC1的香气贡献物及基于ROAV的分子香气轮
香气贡献不仅取决于浓度，更取决于其相对于人类嗅觉阈值的强度。本研究计算了相对气味活度值（rOAV），并进一步采用相对气味活度值（ROAV）筛选关键香气成分。共有38种挥发物在至少一个茶样中的ROAV值≥0.1，被确定为QC1品种的关键香气贡献物。基于此，研究人员构建了QC1的分子香气轮，将其核心香气特征归纳为11类：花香、青香、果香、木香、辛香、烤香、蘑菇香、脂肪香、蜡香、蔬菜香和发酵香。其中，花香、青香和果香占据主导地位，这与该品种所制茶叶的感官特性相符。许多在知名茶叶（如祁门红茶、太平猴魁、凤凰单丛）中被认定为关键香气标记物的化合物，如芳樟醇（Linalool）、香叶醇（Geraniol）、β-紫罗兰酮（β-Ionone）等，在QC1中也同样突出，表明了这些成分的普适重要性。
本研究通过系统性的化学 profiling，揭示了‘黔茶1号’（QC1）茶树品种在不同原料等级和茶类中的风味化学规律。主要结论包括：原料的发育阶段（等级）是决定最终茶制品中关键代谢物浓度的首要因素；加工技术，特别是揉捻，能够通过促进游离氨基酸和芳香挥发物的释放，同时降解儿茶素和类黄酮，从而选择性地塑造风味轮廓；QC1的香气特征由一组特定的活性化合物定义，基于ROAV筛选出的38种关键香气贡献物构成了其以花香、青香和果香为核心的分子香气轮。从应用角度出发，QC1品种尤其适合利用一芽一叶或一芽二叶的原料，加工成高品质的卷曲形绿茶或红茶。
这项研究不仅深化了对QC1品种加工品质的理解，更重要的是，它提供了一种系统评价茶树品种适制性的多维化学研究方法论。所构建的分子香气轮为茶叶香气品质的客观评价和定向调控提供了新的视角和工具。研究结果对于指导茶农根据鲜叶等级选择最优加工方式、挖掘品种潜力、开发特色茶产品具有直接的实践意义。未来研究可聚焦于通过栽培措施（如肥水管理、遮荫）或加工工艺创新（如发酵度、做青方式调控）来稳定和增强QC1的特征香气，从而进一步提升其市场价值和消费者吸引力，推动茶产业的可持续发展。
