不同年份白茶餅主要化學成分及感官品質變化與通徑分析

謝克孝，王志華，張寧寧，李琳玉，孫威江*，陳志丹，3，4，5*

（1 福建農林大學安溪茶學院 福建泉州362400 2 福建農林大學園藝學院 福州350002 3 福建省茶產業工程技術研究中心 福州350002 4 海峽兩岸特色作物安全生產省部共建協同創新中心 福州350002 5 福建省茶產業技術開發基地 福州 350002）

白茶具有抗氧化、降三高和降肥胖等保健功能，陳年白茶具有花香、棗香及藥草味、堅果味的獨特風味，因而白茶素有“一年茶、三年藥、七年寶”的說法[1-2]，深受國內消費者喜愛。由于目前較缺乏對陳年白茶品質的系統性評判標準，市面上對陳年白茶品質與儲存年份的關系看法不一，因此科學分析陳年白茶的化學成分變化與感官品質間的關系成為亟待解決的重要問題。張紀偉等[3]測定不同年份的普洱生茶，發現黃酮醇類化合物總體上隨著年份的增加，其含量呈上升趨勢。Zhao等[4]檢測了陳年白茶的主要化學成分，結果表明年份增加會使多酚類物質含量持續轉化下降，總黃酮、茶褐素等成分含量則隨之上升。Xu 等[5]發現陳年白茶茶多酚含量隨年份下降，使對酶的抗氧化性也動態下降。Fan 等[6]研究表明年份增加會使白牡丹白茶的氨基酸成分轉化及黃酮類物質含量增加，使茶湯鮮味下降并產生褐變。劉文靜等[7]對比了不同年份烏龍茶、紅茶和白茶的成分差異，發現壽眉白茶的總茶黃素、咖啡堿的含量在整體上均隨年份而遞增。國內外學者對陳年茶的研究多在化學成分檢測方面，對陳年茶尤其是陳年白茶化學成分變化與感官品質之間關系的研究尚不多見。本研究控制試驗材料為同一地區、同一廠家生產的不同年份的白茶餅，分析其主要化學成分含量并進行感官評價，通過主成分分析、聚類分析及通徑分析進行數據解析，旨在研究不同年份白茶餅的化學成分差異及對其感官品質的影響和調控路徑，探討白茶隨儲存時間變化其品質變化規律，為建立科學的陳年白茶品質標準提供數據支持。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

供試茶樣：儲藏時間分別為2，4，6，8，10，13，16，19 年的自然存放陳年白茶餅，同一年份采集3個不同批次、相同等級樣品，共24 個茶樣（采摘標準為春季一芽三四葉的白茶壽眉緊壓茶餅，規格250 g 每餅），由福建省瑞達茶業有限公司按照企業標準制作提供。

試劑：茚三酮、福林酚、鹽酸、硫酸、堿式乙酸鉛、氯化亞錫、氯化鈉鋁、甲醇、碳酸鈉、乙酸乙酯、正丁醇、碳酸氫鈉、草酸、磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉、95%乙醇均為分析純級，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器及設備

Practum224-1CN 型微量電子天平，賽多利斯科學儀器有限公司；SHB-III 型循環水式真空泵，鄭州長城儀器有限公司；HWS-26 型電熱恒溫水浴鍋、DHG-9620A 型電熱鼓風干燥器，上海一恒科學儀器有限公司；SC-3610 型離心機，安徽中科中佳科學儀器有限公司；V-1100D 型分光光度計、SMY-2000ST 型色差計，上海美譜達儀器有限公司；UV-1780 型紫外分光光度計，島津有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 主要化學成分測定方法 水浸出物檢測參照《茶 水浸出物測定》（GB/T 8305-2013）水浴浸提烘干法[8]；茶多酚檢測參照《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》（GB/T 8313-2018）福林酚法[9]；游離氨基酸總量檢測參照《茶 游離氨基酸總量的測定》（GB/T 8314-2013）茚三酮比色法[10]；咖啡堿檢測參照 《茶 咖啡堿測定》（GB/T 8312-2013）紫外分光光度法[11]；總黃酮參照三氯化鋁比色法測定[12]。

1.3.2 茶黃素、茶紅素及茶褐素的測定方法 茶黃素、茶紅素及茶褐素主要參照《茶學綜合實驗》中的系統分析法[13]進行檢測。將3 g 茶樣精確稱入三角錐形瓶中，加入125 mL 沸水浸提10 min，中間攪拌2～3 次，隨即趁熱過濾，待冷卻至室溫后分別吸取25 mL 茶湯與水預飽和的乙酸乙酯加入分液漏斗中，振蕩5 min，待分層后得到乙酸乙酯萃取液（上層液）及水層液（下層液）備用，隨后進行A、B、C、D 溶液萃取。A 溶液萃取過程為吸取2 mL 乙酸乙酯萃取液，加入25 mL 刻度容量瓶中，用95%乙醇定容至刻度即可。B 溶液萃取過程為分別吸取25 mL 未處理的初次茶湯與正丁醇溶液，加入分液漏斗中，振蕩3 min，靜置分層后，吸取下層溶液2 mL 加入25 mL 容量瓶，再加入2 mL 飽和草酸溶液和6 mL 純水，用95%乙醇定容即可。C 溶液萃取過程為分別吸取15 mL 乙酸乙酯萃取液及2.5%NaHCO3溶液，加入分液漏斗，劇烈振蕩30 s，靜置分層后，取用上層液4 mL 加入25 mL 容量瓶中，用95%乙醇定容即可。D 溶液萃取過程為吸取第1 次水層液2 mL 加入25 mL 容量瓶，再加入2 mL 飽和草酸溶液和6 mL 純水，用95%乙醇定容即可。以上4 個溶液進行吸光度檢測后，再利用公式（1）～（3）計算茶黃素、茶紅素及茶褐素的含量：

式中，m——試樣的質量，g；W——試樣的干物質含量，%；AA——溶劑A 的吸光度；AB——溶液B 的吸光度；AC——溶液C 的吸光度；AD——溶液D 的吸光度。

1.3.3 感官品質分析方法 由6 名具有中高級相關職稱專家組成審評團，其中有1 名主審官與5名陪審官，參照 《茶葉感官審評方法》（GB/T 23776-2018）與 《茶葉 感官審評術語》（GB/T 14487-2017）中緊壓茶標準，對試供茶樣進行專業密碼審評并記錄[14-15]。

1.4 數據處理

檢測每年3 個批次茶樣后取平均值，采用Excel 2010 對數據進行整理、分析，采用SPSS 20.0進行單因素方差分析、主成分分析及通徑分析[16]，采用Origin 2022 繪制聚類熱圖，并進行年限聚類分析。

2 結果與分析

2.1 不同年份白茶主要化學成分變化

不同年份白茶餅中主要化學成分如表1 所示。白茶餅水浸出物含量隨年份呈動態波浪形變化，均在410～470 mg/g 之間，不同年份兩兩之間存在顯著性差異，而儲藏2 年與19 年茶樣水浸出物含量差異不顯著，因而整體上沒有規律；茶多酚含量、游離氨基酸含量分別由儲藏2 年的109，15 mg/g 下降至儲藏19 年的55，5.78 mg/g，整體上呈持續下降趨勢，且差異性極顯著；總黃酮含量由儲藏2 年的55.25 mg/g 上升至儲藏19 年的59.88 mg/g，整體上呈不斷上升趨勢，且差異性極顯著。

表1 不同年份白茶內質主要化學成分Table 1 Main chemical components of white tea in different years

2.2 不同年份白茶茶黃素、茶紅素及茶褐素變化

茶黃素、茶紅素與茶褐素是影響茶湯顏色的主要色素成分，在不同年份白茶餅中含量變化如圖1 所示。儲藏年份增長使茶黃素含量呈波動性下降，最低為儲藏6 年的0.20 mg/g，最高為儲藏2年的0.47 mg/g，儲藏19 年為0.32 mg/g，差異顯著；茶紅素含量隨年份增長呈下降、上升、下降再上升的“W”型變化，有3 個高峰點為儲藏2 年、10年及儲藏19 年的16.66，12.08 mg/g 及14.26 mg/g，2 個低谷點為儲藏4 年、13 年的8.63，6.82 mg/g，在整體上呈差異顯著的下降趨勢；茶褐素含量隨年份增長呈先上升、下降、上升再下降的“M”型變化，有2 個高峰點為6 年陳、13 年陳時的25.35，27.09 mg/g，在整體上呈差異顯著的上升趨勢?？傮w分析顯示，茶紅素、茶褐素含量在不同年份茶樣中呈反比趨勢，即茶紅素下降則茶褐素上升，反之亦然，而茶黃素相對于茶紅素、茶褐素而言，含量變化相對較小，變化不顯著。

圖1 不同年份白茶茶黃素、茶紅素及茶褐素含量變化Fig.1 Changes of theaflavin，thearubigins and theabrownin in white tea in different years

2.3 不同年份白茶主要化學成分的主成分分析

如表2 所示，本次試驗的白茶主要成分可劃分為PC1、PC2、PC3 與PC4 4 個主成分，方差貢獻率分別為38.03%，24.90%，16.29%，13.23%，累積方差貢獻率達到了92.45%，說明這4 個主成分包括了大部分的主要茶葉內質信息PC1 的主要成分表達式F1=-0.168x1-0.104x2-0.693x3-0.671x4+0.910x5-0.320x6+0.857x7+0.638x8，其中影響較大的成分有茶褐素、茶多酚、游離氨基酸及咖啡堿；PC2的主要成分表達式F2=0.673x1+0.923x2-0.639x3+0.282x4+0.307x5+0.189x6-0.252x7-0.074x8，其中影響較大的成分有茶黃素、茶紅素和茶褐素；PC3 的主要成分表達式為F3=-0.653x1+0.016x2-0.185x3+0.476x4+0.216x5+0.743x6+0.129x7+0.022x8，其中影響較大的成分有茶黃素、總黃酮和水浸出物；PC4的主要成分表達式為F4=0.228x1-0.179x2+0.034x3-0.363x4-0.077x5+0.522x6-0.420x7+0.622x8，其中影響較大的成分有水浸出物和咖啡堿。將各主成分的得分系數乘以各自方差貢獻率，得到表4 中各年份白茶餅內質的最終排名。結果表明，儲藏4 年的白茶餅排名最高，儲藏6 年的白茶餅排名最低，說明以內質為檢驗標準，陳年白茶的品質并非越陳越好，而是具有顯著的動態波動性，并且在儲藏4 年時達到最佳峰值。

表2 總方差解釋表Table 2 Total variance explanation table

表3 特征向量Table 3 Eigenvector

表4 不同年份白茶內質綜合排名Table 4 Comprehensive ranking of white tea quality in different years

2.4 不同年份白茶主要感官品質分析

經過專家審評團密碼審評后，通過加權得出不同年份白茶餅感官品質分析結果，如表5 所示，其中儲藏時間為4 年的白茶餅得分最高，6 年的白茶餅得分最低，主要變化包括干茶外形色澤由青轉向黃褐，湯色由黃色轉向橙紅，香氣由嫩香轉向陳香，滋味由鮮醇轉向醇厚，審評結果與主成分分析結果較為一致。

表5 不同年份白茶感官評價得分Table 5 Sensory evaluation scores of white tea in different years

2.5 不同年份白茶主要化學成分與感官品質的熱圖與聚類分析

將感官品質分析結果與主要化學成分進行聚類分析后，結果如圖2 所示，8 個不同年份白茶餅可劃分為4 類：第1（III）類為CC-2，儲藏陳化時間短，感官品質綜合得分較高，游離氨基酸、茶多酚、茶紅素和茶黃素含量較高，咖啡堿含量中等，茶褐素、黃酮含量較低；第2（I）類為CC-4，儲藏陳化時間中等偏短，感官品質綜合得分高，游離氨基酸、茶多酚和咖啡堿含量高，茶褐素含量較低，總黃酮含量低；第3（II）類為CC-6，儲藏陳化時間中等，感官品質得分低，游離氨基酸、茶多酚含量中等，咖啡堿含量低，總黃酮含量高，茶紅素含量低，茶褐素含量高；第4（IV）類為CC-8～CC-19，儲藏陳化時間長，感官品質得分總體較高，游離氨基酸、茶多酚及茶紅素含量較低，咖啡堿含量中等，黃總酮、茶紅素含量較高。從聚類分析結果可以看出，白茶在儲藏初期的感官品質與化學成分變化最為劇烈，在第4 年時到達最佳品質后，隨著年份增長逐漸趨于穩定，其中游離氨基酸、茶多酚持續下降，黃酮含量持續上升，而感官品質卻有“W”型回彈趨勢，說明在不同年份白茶比較中，除對游離氨基酸、茶多酚含量有較大影響外，仍有其它因素重要影響著陳年白茶的感官品質，因此需要進一步分析。

圖2 不同年份白茶聚類熱圖Fig.2 Cluster heat map of white tea in different years

2.6 不同年份白茶主要化學成分與感官品質的簡單回歸與相關性檢驗

以審評得分為因變量，采用Backward 向后回歸法，輸出如表6～7 所示，回歸結果符合顯著性檢驗標準P＜0.01，說明回歸方程有效，儲藏年份、主要化學成分與感官品質有顯著線性關系，適合進一步做通徑分析，線性回歸方程為：

表6 回歸方程的顯著性檢驗結果Table 6 Significant test results of regression equation

將對審評得分與化學成分進行相關性分析，結果如表8 所示?？傸S酮含量（X4）與審評得分（Y）在5%的水平上呈顯著負相關（r=-0.470）；咖啡堿含量（X6）與審評得分（Y）在1%的水平上呈極顯著正相關（r=0.640），其它成分對審評得分的直接相關性較弱。由此可見，總黃酮、咖啡堿含量在不同年份白茶餅的感官品質比較中可能起決定性作用，而不同年份白茶感官品質變化則是通過成分之間相互協調作用產生的一種復雜調控路徑。

表8 自變量與感官審評得分的相關系數Table 8 Correlation coefficient between independent variables and sensory evaluation scores

2.7 不同年份白茶主要化學成分與感官品質的通徑分析

通徑分析是通過分解自變量與因變量之間相關性來研究自變量相對重要性，進而對因變量影響路徑進行分析的一種多元統計技術，已在眾多領域廣泛應用[17]。參照孔祥瑞等[18]的方法，對年份、化學成分與感官品質的多元線性回歸結果與相關性系數進行整理與分析，得到儲藏年份、顯著性化學成分與感官品質的通徑系數如表9 所示。儲藏年份、茶紅素和咖啡堿含量對感官品質表現為直接正效應，直接通徑系數分別為0.599，0.459，0.504；茶褐素、總黃酮對感官品質表現為直接負效應，直接通徑系數為-0.327，-0.509。根據多元線性回歸顯著性結果得出，儲藏年份、茶紅素、茶褐素、總黃酮和咖啡堿含量對感官品質的直線通徑系數也達到了顯著性水平。

表9 不同年份白茶自變量對感官審評得分的通徑系數Table 9 Path coefficient of independent variables of white tea in different years to sensory evaluation score

2.7.1 年份對感官品質的影響 如表9 所示，儲藏年份（X1）對感官品質（Y）的直接通徑系數為0.599，通過X2、X3、X4和X5影響感官品質（Y）的間接通徑系數分別為為-0.056，-0.209，-0.136，0.008，且儲藏年份與白茶餅感官品質的相關系數（r=0.139），結合相關系數顯著性可知，白茶餅儲藏年份長對感官品質表現雖為正效應，但直接作用不顯著，同時茶褐素（X3）的逐年增加會顯著降低其直接作用，說明儲藏年份需要通過轉化各化學成分進行關系表達，并不能直接決定不同年份白茶餅的感官品質，這與主成分分析結果相吻合。

2.7.2 茶紅素對感官品質的影響 從表9 可看出，茶紅素（X2）對感官品質（Y）的直接通徑系數為0.459，通過X1、X3、X4和X5影響感官品質（Y）的間接通徑系數分別為為-0.073，0.148，-0.209，-0.080，說明茶紅素對感官品質表現為正效應，同時分別從茶褐素（X3）、總黃酮（X4）得到加強與減弱，而間接作用小于直接作用，由于茶紅素（X2）與感官品質（Y）的相關系數（r=0.259）并不顯著，因此茶紅素整體上對不同年份白茶餅的感官品質變化影響直接作用與間接作用均不顯著。

2.7.3 茶褐素對感官品質的影響 如表9 所示，茶褐素（X3）對感官品質（Y）的直接通徑系數為-0.327，通過X1、X2、X4和X5影響感官品質（Y）的間接通徑系數分別為0.383，-0.207，-0.108，-0.091，且茶褐素（X3）與感官品質（Y）的相關系數（r=-0.351），即茶褐素對感官品質的直接效應值小于之間的相關系數，說明茶褐素對感官品質的負效應表達主要依靠于儲藏年份（X1）的延長得到增強，而整體上對不同年份白茶餅的感官品質變化影響作用仍不顯著。

2.7.4 總黃酮對感官品質的影響 如表9 所示，總黃酮（X4）對感官品質（Y）的直接通徑系數為-0.509，通過X1對Y 的間接通徑系數為0.161；X4通過X2對Y 的間接通徑系數為0.189；X4通過X3對Y 的間接通徑系數為-0.070；X4通過X5對Y的間接通徑系數為-0.214，總黃酮對感官品質表現為負效應，同時總黃酮（X4）與不同年份白茶餅感官品質（Y）呈顯著負相關（r=-0.470），說明總黃酮對不同年份白茶餅感官品質變化有顯著的直接作用，而總黃酮（X4）又通過茶紅素（X2）、咖啡堿（X5）得到不同程度的加強與減弱，只是比直接作用效應較弱。

2.7.5 咖啡堿對感官品質的影響 由表9 可知，咖啡堿（X5）對感官品質（Y）的直接通徑系數為0.504，通過X1對Y 的間接通徑系數為0.009；X5通過X2對Y 的間接通徑系數為-0.073；X5通過X3對Y 的間接通徑系數為0.059；X5通過X4對Y的間接通徑系數為0.216，咖啡堿對不同年份白茶餅感官品質表現為負效應，同時咖啡堿（X4）不同年份白茶餅感官品質（Y）呈顯著正相關（r=0.640），說明總黃酮對不同年份白茶餅感官品質變化有顯著的直接作用，而咖啡堿（X5）的直接作用又通過總黃酮（X4）得到加強，只是加強效益較直接作用自身較小。

3 討論

主要化學成分主成分分析顯示儲藏4 年白茶內質含量變化最佳，該結果與感官審評得分情況一致，說明不同年份白茶餅并非越陳越好。不同年份白茶餅的茶多酚、游離氨基酸、茶紅素含量變化與龔淑英等[19]和常睿等[20]的研究結果相似，在隨儲藏年份增長的變化前、中期有所上升，而總體上呈下降趨勢，茶褐素、總黃酮隨年份增長，在前期有所下降，而總體上呈上升趨勢，而水浸出物與咖啡堿含量的總體變化較小，這與曾亮等[21]、陳荷霞等[22]的結論相符。水浸出物、游離氨基酸是體現茶湯濃厚、鮮爽度的重要影響因子[23]，而在本試驗中，經過儲藏4 年白茶餅的水浸出物、游離氨基酸含量達到了最高水平，感官品質也最佳。

由不同年份白茶餅化學成分與感官品質的聚類分析可知，白茶儲藏前、中期品質變化劇烈，難以預測，而后期較為平緩，易于把控。聚類層次分析顯示本試驗中，儲藏2，4，6 年的白茶餅主要化學成分與感官品質變化較大，可分別劃分為3 類陳茶，而儲藏8 年及8 年以上的陳年白茶餅可分為一類，總體來說，儲藏4 年白茶的綜合得分在4類陳年白茶餅中主要品質成分最優，這既與主成分分析、感官評價結果吻合，也與鄭淑琳等[24]對不同年份武夷水仙茶的相關研究結論相似。

從相關性與通徑分析結果來看，影響不同年份白茶餅感官品質變化的主要成分是總黃酮和咖啡堿，其它化學成分主要起到協調控制的作用。李鐵漢等[25]、Jiang 等[26]研究表明茶多酚類、游離氨基酸物質易氧化，不斷與氧氣接觸后，部分茶多酚逐漸氧化降解為色素成分，或與蛋白質產生絡合反應成為不溶性物質，而游離氨基酸則不斷流失，同時不溶性物質、蛋白質的轉化與水解，又使茶多酚與游離氨基酸短暫上升，而總體呈下降趨勢。向卓亞等[27]認為隨儲藏時間延長使茶多酚類物質部分轉化為茶色素時，茶黃素、茶紅素同時也會氧化為茶褐素，而茶葉中茶黃素含量相較于茶紅素與茶褐素較少，因此茶紅素隨儲藏年份增加總體下降，而茶褐素整體隨年份增長而上升的趨勢是呈顯著負相關。Wang 等[28]認為咖啡堿雖然在茶湯中呈苦味，但通過與蛋白質、茶黃素結成締合反應，仍能形成具有鮮爽滋味的復合物。由于咖啡堿是一類化學性質穩定的化合物，隨年份含量下降不明顯，因此在茶多酚與游離氨基酸下降的背景下，咖啡堿對感官品質的直接影響被放大了。曾亮等[21]研究表明茶葉在陳化后，黃酮類物質總量有所上升，同時受酶或熱作用逐漸將糖苷水解釋放成溶于水的黃酮醇，因此茶葉儲藏年份增加會使茶湯更加紅黃，而黃酮是多酚類中的一種，在茶湯中滋味較苦澀，因此與感官品質呈負相關關系。

4 結論

不同年份白茶餅的主要化學成分變化中，茶多酚、游離氨基酸、茶紅素含量隨年份增加總體呈下降趨勢，茶多酚與茶紅素的氧化作用使茶褐素含量隨年份增加總體上升，結合感官品質分析相關性結果可知，這些成分對茶葉品質有一定影響，在不同年份白茶感官品質變化中，咖啡堿與總黃酮的直接作用逐漸超過其它成分?；瘜W成分的主成分分析與感官分析都表明，儲藏4 年的白茶餅具有最佳內質、感官品質，聚類分析則反映出白茶陳化前、中期變化劇烈，而后期則趨于穩定又逐漸回彈。綜上所述，本研究中儲藏4 年白茶品質最佳的結果對“越陳越好”的論點提出了新的論據，而陳化是一個復雜的調控系統，本次回歸方程的e值為0.365 說明仍有很多未探明的化學成分變化影響著陳化白茶的感官品質，未來可在更大的時間跨度，更全的成分分析角度，全面分析不同年份白茶化學成分變化對感官品質的調控路徑。