HPLC-PDA法分析不同茶树品种类胡萝卜素香气前体

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HPLC-PDA法分析不同茶树品种类胡萝卜素香气前体HPLC-PDA法分析不同茶树品种类胡萝卜素香气前体

陈 丽，坤吉瑞，王 静，童华荣*

（西南大学食品科学学院，重庆 400715）

摘 要：采用高效液相色谱-二极管阵列检测器分析比较37 个不同茶树品种中的类胡萝卜素，共检测到15 种类胡萝卜素组分，总量为524.6～1 236.7 μg/g，平均含量为（863.7f13.5）μg/g，乌龙茶品种最高，绿茶品种最低。37 个品种中含量最高的均为黄体素，其次为堇黄素、新黄素、β-胡萝卜素和玉米黄素。主成分分析将所有品种分成乌龙茶、红茶和其他品种3 类，其中乌龙茶品种的类胡萝卜素总量最高，红茶品种的环氧玉米黄素和玉米黄素高于其他品种。结果表明，不同适制性品种的类胡萝卜素存在显著性差异，同一适制性茶树品种类胡萝卜素具有相同规律。

关键词：茶树品种；香气前体；类胡萝卜素；高效液相色谱-二极管阵列检测器

茶叶中的类胡萝卜素占干质量的0.032%～0.125%[1]，不但可以作为色素影响干茶和叶底的色泽，还可在光合作用中起到光保护作用[2]，同时还参与茶叶香气的形成，对茶叶品质具有重要贡献。类胡萝卜素作为香气前体降解产生的β-大马烯酮、β-紫罗兰酮、香叶醇、橙花叔醇、α-法呢烯等香气物质占成品茶香气总量的4.3%～46.5%[3]，是茶叶香气的重要组成部分。

首先，应该联系社会实际，在教学中通过引进社会中的热点、焦点内容，丰富课堂内容，当然，这不能脱离教材课本。学生在了解国情和国内外大事的同时，也逐渐明白了思想政治课程的重要性；其次，必须要联系学生的思想实际，思想觉悟是提高学生学习能力的关键，如果教师在进行教学时，没有结合学生的思想实际，只是讲一些大道理，这些道理与现实生活完全相悖，学生会认为教师所教内容都是空话，这就会造成学生不愿意接受所学内容，产生厌恶心理。因此，教师在教学时，要组织学生踊跃发言，谈谈自己的观点以及对所学知识的认识，教师再根据筛选和分析，指出他们的错误所在，这样就可以将学生的注意力引入到课堂中，可以引导他们树立正确的三观。

目前分离检测类胡萝卜素的方法有柱色谱-分光光度法[4]、薄层色谱扫描定量法[5]及高效液相色谱-串联质谱（high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry，HPLC-MS/MS）法[6]。分光光度法定量不够精确，薄层色谱法用混合溶剂作展开剂，经单波长扫描定量，较前者有所改善，但检测效率有待提高[7]。HPLC目前在茶叶中类胡萝卜素的分析检测中最为常用，但国内用于检测茶叶中类胡萝卜素的方法大多存在提取程序繁琐、检测到的类胡萝卜素种类少等问题[8-9]。Zapata等[10]建立的以C8反相色谱柱为基础，并通过在流动相中添加吡啶作为修饰剂改善峰形的二元梯度方法被认为是目前分离效果最好、最有前途的一个色素分析方法。邓春梅等[11]对该方法的有效性进行了验证，国际上对于其应用日益增多[12-13]，但在国内的茶学领域未得到应用。

茶叶中类胡萝卜素的种类和含量受茶叶成熟度、季节、加工工艺及茶树品种等因素的影响。随着茶树叶片成熟度的增高类胡萝卜素总量增高，而叶黄素与胡萝卜素的比值却有所下降[1,8]；在不同季节，茶叶中的类胡萝卜素表现为夏季最高，春季最低，秋季介于二者之间[14]；茶叶加工过程中类胡萝卜素的含量减少，一般情况下，乌龙茶因用成熟芽叶为原料，类胡萝卜素含量最高，红茶发酵引起类胡萝卜素降解95%左右，含量最少，绿茶介于二者之间，较鲜叶减少80%以上[15]；有研究分析中国西南、江南、华南3 个产区的31 个茶树品种的7 种类胡萝卜，总量在324.8～528.8 μg/g之间，且遗传因素对类胡萝卜素的影响相对于栽培环境更大[9]。目前鲜见有关不同适制性茶树品种中类胡萝卜素的研究。

本实验运用Zapata等[10]分析脂溶性色素的方法，分析37 个不同适制性茶树品种的类胡萝卜素，旨在阐明不同适制性茶树品种中类胡萝卜素的分布规律，为茶叶香气的形成机理研究及茶叶加工中的品种选择提供参考依据。

本文根据危险化学品生产所需特种化工过程的安全需求，阐述了五项化工过程安全工程技术的研究与应用，包括危险化学品安全技术数据说明书MSDS(material safety data sheet)及其管理软件开发、道化学化学品(DOW)化学暴露指数CEI(chemical exposure index)的计算及其评估软件开发、DOW火灾爆炸指数F & EI(fire & explosion index)的计算及其评估软件开发、基于人工免疫算法的化工过程动态预警技术及其软件开发、安全事故分析管理技术及其软件开发，力求从事前、事中和事后等多方面对特种化工过程进行全方位安全管控。

1 材料与方法1.1 材料与试剂

37 个不同适制性茶树品种的一芽二叶均采于2017年秋季，其中仅适制绿茶的品种有15 种：巴渝特早（重庆南川）；中茶102、鄂茶1号、芙蓉6号（湖北恩施）；水晶茶、中白1号（四川宜宾）；碧香早、渝茶1号、渝茶2号、渝茶3号、南江1号、龙井长叶、乌牛早、中选10号、紫笋（重庆永川）。仅适制红茶的品种有5 种：蜀永703、蜀永1号、蜀永2号、台湾大叶（重庆永川）；云南大叶（重庆南川）。仅适制乌龙茶的品种有5 种：金萱、金匙（重庆永川）；九龙袍、紫牡丹、308（四川宜宾）。具有兼制性的品种有12 种：金牡丹（绿茶、乌龙茶，四川宜宾）；春兰、梅占（绿茶、红茶、乌龙茶，四川宜宾）；蜀永307、菊花春、劲峰、褚叶齐、福丰20号、浙农117、崇批71-1（绿茶、红茶，重庆永川）；大树茶（绿茶、红茶，重庆南川）；福鼎大白（绿茶、红茶、白茶，重庆南川）[16-17]。鲜叶采下后立即放入液氮中处理，干冰低温保护下运输，冷冻干燥固样，磨碎后过40 目筛，-40 ℃冰箱中保存备用。

黄体素、玉米黄素、β-胡萝卜素（均为标准品）上海源叶生物科技有限公司；丙酮、甲醇、乙腈、冰乙酸（均为HPLC级） 成都市科龙化工试剂厂；无水吡啶（HPLC级） 美国Aladdin公司。

1.2 仪器与设备

雷磁PHS-25 pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司；5810R离心机 美国Eppendorf公司；M20A HPLC仪日本Shimadzu公司。

在江西萍乡，有这么一张具有代表性的音乐文化名片，它就是萍乡春锣。笔者抱着交流与学习的态度简单描述一下萍乡春锣的唱腔特点与它的历史发展。

1.3 方法

1.3.1 类胡萝卜素的提取与HPLC分析条件

参考Zapata等[10]的方法。

1.3.2 类胡萝卜素的定性定量

类胡萝卜素分子结构中所具有的发色团使其在紫外-可见光区有着独特的吸收区。目前，许多类胡萝卜素的紫外-可见吸收光谱特征已被确定，如最特征吸收波长等。因此，利用类胡萝卜素在紫外-可见光区的吸收光谱可对其进行定性分析[18-19l。本实验根据参考文献[10]中类胡萝卜素的特征吸收波长，结合Suzuki[20]、邓春梅[11]等的保留时间确定各类胡萝卜素的组分。

穿孔问题在深水钻孔桩施工过程中较为常见，其主要是指桩基钻进工作进行中，钢护筒内部泥浆以较快速度流失，孔内的水位高度出现了明显的下降，严重情况下会下降到正常水面之下的现象。经过对11#-1钻孔桩出现穿孔问题的原因进行了认真地分析，主要是由于11#-1钻孔桩钢护筒在埋设工作中，存在着明显的倾斜问题，钢护筒底部的偏位情况较为明显，护筒的半径无法满足实际需求。钻孔工作过程中，钻头和钢护筒的底脚部位摩擦较为明显，导致钢护筒埋设深度范围内的砂层稳定性减弱，进而导致穿孔问题的出现[1]。

类胡萝卜素标准品价格昂贵且多数标准品在市场上没有销售，所以本实验仅使用3 个标准品制作标准曲线进行定量。除玉米黄素和β-类胡萝卜素根据各自的标准品定量外，其余各组分最大吸收波长与黄体素最为接近，均根据黄体素的标准曲线定量。各组分430 nm波长处均有一定强度的吸收峰，因此采用此波长条件下吸收峰的面积进行定量计算。

标准曲线的制作：精确称取黄体素20.000 mg，玉米黄素25.000 mg，β-类胡萝卜素25.000 mg，分别加10 mL二氯甲烷溶解，再加纯的冰丙酮将黄体素稀释成2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 μg/mL，玉米黄素稀释成0.25、0.50、0.75、1.00、1.25 μg/mL，β-胡萝卜素稀释成0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 μg/mL 5 个梯度的标准溶液，分别进样10 μL，绘制质量浓度与峰面积的标准曲线。

(6)观察和记录深、浅标记的连续读数，当数据处于稳定水平时，将其作为初始读数。之后，开始注水，将水位保持在30～40 cm。为了使每天的用水量都很清楚，该实验配备了精度为0.1 m3的水表，并运用水平仪进行连续观测，通过深浅标点上标尺和基准点读数的变化记录沉降。

1.4 数据统计分析

采用SPSS 2.0进行显著性和主成分分析（principal component analysis，PCA）。

2 结果与分析2.1 茶叶类胡萝卜素的定性分析     

图1 茶叶中类胡萝卜素的HPLC
Fig. 1 HPLC analysis of carotenoids in tea leaves

对照文献的保留时间和特征波长，共确定15 种类胡萝卜素，与其他液相色谱检测方法相比，此方法分离出了茶叶中更多的类胡萝卜素组分，且玉米黄素与黄体素分离效果较好，如图1所示。因自然界中类胡萝卜素的种类繁多，且存在多种同分异构体，本实验检测到的几种类胡萝卜素组分特征吸收波长相近，因此其中9 种未能确定其具体结构。确定结构的6 种类胡萝卜素分别为新黄素、堇黄素、环氧玉米黄素、玉米黄素、黄体素以及β-胡萝卜素，如表1所示。

式中：Roj表示经典域物元，Noj表示所划分草原生态安全的第j个评价等级，j=(1,2,…,n)；Ci表示第i个评价指标；(aojn,bojn)表示对应评价等级j的量值范围，即经典域。

表1 类胡萝卜素的特征吸收波长
Table 1 Characteristic absorption wavelengths of carotenoids

     

类胡萝卜素 保留时间/min 波长/nm C1 18.10 433 458 C2 19.37 417 441 471 C3 19.55 411 435 462新黄素 21.24 413 437 466堇黄素 22.50 417 441 470 C6 24.44 399 421 449 C7 25.21 398 422 449环氧玉米黄素 27.04 421 448 475 C9 27.50 414 439 464 C10 27.96 411 435 464玉米黄素 29.33 451 477黄体素 29.51 447 475 C13 30.43 442 469 C14 30.87 443 469 β-胡萝卜素 37.54 452

2.2 标准曲线的绘制

分别测定玉米黄素、黄体素、β-胡萝卜素3 个标准品5 个质量浓度梯度的峰面积，制作了质量浓度与峰面积的一次标准曲线如表2所示，相关系数R2均大于0.999 8，表明类胡萝卜素标准曲线可靠，可准确计算类胡萝卜素的绝对含量。

表2 类胡萝卜素标准曲线
Table 2 Standard curves for three carotenoids

     

类胡萝卜素 标准曲线 相关系数（R2）玉米黄素 y=27 085.60x-706.00 0.999 9黄体素 y=115 791.50x-20 449.80 1.000 0 β-胡萝卜素 y=21 876.20x-1 273.10 0.999 8

2.3 类胡萝卜素的测定结果

在被检测的37 个鲜叶样品中共同含有15 种类胡萝卜素，总量在524.6～1 236.7 μg/g之间，平均为（863.7f13.5）μg/g，样品间的差异十分显著。从表3可以看出，37 个被测样品所含类胡萝卜素各组分的含量虽然各不相同，但总体呈现相同趋势，即黄体素含量最高（（314.6f2.0）μg/g，36.42%），其次是堇黄素（（144.6f1.9）μg/g，16.74%）、新黄素（（102.4f1.7）μg/g，11.86%）、β-胡萝卜素（（66.6f1.6）μg/g，7.71%）和玉米黄素（（56.3f1.2）μg/g，6.52%），这与Wei Xu等[9]的实验结果基本一致。

37 个品种中，适制乌龙茶的九龙袍和紫牡丹的黄体素含量较高，黄体素作为香气前体，会酶促氧化生成茶螺烯酮，茶螺烯酮是乌龙茶中对果香有贡献的重要香气物质[21]。适制红茶的云南大叶，适制乌龙茶的金萱、金匙，绿茶、红茶兼适制的蜀永307、劲峰中β-胡萝卜素含量都超过100 μg/g，β-胡萝卜素作为香气前体降解得到的β-紫罗酮对绿茶、红茶、乌龙茶甜香都有重要作用[22]。新黄素在绿茶、红茶兼适制的梅占和大树茶中含量最高，其酶解产生的β-大马烯酮是红茶茶汤的重要香气成分[23]。绿茶、红茶、白茶兼适制的福鼎大白类胡萝卜素总量最高为（1 236.7f9.5）μg/g，其中玉米黄素占25.59%，已有实验表明拟南芥、玉米等植物中的玉米黄素会在酶催化下降解为具有番红花香的藏花醛[24]，而藏花醛同样在绿茶、红茶、乌龙茶及普洱中检出[3,25]，说明茶叶中的藏花醛也可能由玉米黄素降解得到。总含量大于1 000 μg/g的茶树品种还有云南大叶（1 214.5 μg/g）、金萱（1 082.3 μg/g）、九龙袍（1 105.1 μg/g）、紫牡丹（1 114.6 μg/g）、308（1 003.2 μg/g）和梅占（1 068.4 μg/g），这些品种也可能加工成为高香型茶。

不同适制性的各类茶树品种所含类胡萝卜素各组分的平均值如表4所示，含量较高的组分中，除绿茶品种和红茶品种的黄体素和β-胡萝卜素无显著性差异外，4 种适制性品种的新黄素、堇黄素、环氧玉米黄素和玉米黄素均有显著性差异。各类品种的类胡萝卜素总量也存在显著性差异，乌龙茶品种的平均总量最高（（1 046.0f13.9） μg/g），其次是红茶（（889.4f12.8）μg/g ），绿茶含量最低（（801.0f12.8））μg/g。

表3 37 个茶树品种中的类胡萝卜素含量
Table 3 Kinds and amounts of carotenoids in 37 tea varieties

     

μg/g品种 C1 C2 C3 新黄素 堇黄素 C6 C7 环氧玉米黄素 C9 C10 玉米黄素 黄体素 C13 C14 β-胡萝卜素 总量巴渝特早 15.7f0.1 14.5f0.9 12.8f0.4 74.0f3.1 113.8f0.5 14.1f0.2 16.6f0.2 21.8f0.7 20.1f0.7 15.7f0.3 37.4f1.0 244.8f0.6 23.9f0.9 13.4f0.7 64.0f2.6 702.6f12.9中茶102 13.8f0.3 12.6f0.6 12.1f0.4 126.8f0.5 200.0f1.3 14.5f0.2 18..0f0.3 19.9f0.1 23.1f0.4 15.8f0.2 28.5f0.7 385.5f1.2 25.0f0.5 11.1f0.3 84.0f4.0 990.7f11.0鄂茶1号 14.4f0.5 10.7f0.7 11.3f0.3 74.5f2.0 99.8f1.5 14.2f0.8 16.9f2.0 18.9f2.4 19.1f0.2 14.8f0.9 35.7f1.2 228.4f0.8 22.1f0.7 10.3f0.8 89.1f0.4 680.2f15.2芙蓉6号 18.4f1.0 13.7f0.7 12.9f0.1 101.3f0.6 144.8f0.7 18.0f0.3 22.8f0.5 20.7f0.4 25.8f0.6 17.4f0.3 34.5f2.6 310.2f11.6 27.9f0.9 12.8f0.7 57.5f2.4 838.7f23.4水晶茶 13.5f1.1 10.6f0.3 10.7f0.8 68.6f1.0 91.5f2.8 14.3f0.4 16.9f0.7 17.1f0.6 18.4f0.9 14.6f0.4 27.0f0.9 220.3f0.2 20.8f0.6 10.1f0.5 38.7f1.3 593.1f12.5中白1号 13.7f0.4 12.0f0.2 12.3f0.3 88.4f1.9 114.0f1.7 16.1f0.3 22.2f0.5 23.1f0.4 18.1f0.3 16.0f0.3 56.3f0.7 287.6f2.3 24.7f0.8 12.0f0.2 55.0f1.4 771.5f11.7碧香早 16.7f0.2 12.9f0.6 12.7f0.3 84.0f0.6 110.6f0.6 12.0f0.2 13.5f0.2 16.4f0.3 20.9f0.1 14.6f0.2 22.8f0.7 252.7f0.5 24.0f0.2 12.6f0.5 60.6f2.3 687.0f7.5渝茶1号 14.1f0.9 11.9f0.8 13.0f0.2 117.5f0.6 181.1f0.4 17.5f0.2 24.9f0.3 20.2f0.1 23.6f0.6 16.8f0.4 33.1f0.9 344.6f1.0 25.9f1.1 11.5f0.6 96.6f0.8 952.3f8.9渝茶2号 16.1f0.4 15.5f0.5 14.0f0.2 119.3f2.8 166.5f2.5 15.6f0.0 21.1f0.2 24.1f0.1 21.8f0.4 17.7f0.2 38.7f0.4 338.7f3.9 25.2f0.6 11.4f0.4 50.6f2.1 896.3f14.7渝茶3号 16.7f0.2 14.8f0.6 13.1f0.5 118.7f0.7 190.1f1.6 16.2f0.1 21.2f0.4 22.4f0.4 24.4f0.6 19.1f0.2 30.3f0.5 347.1f0.4 24.4f1.3 13.4f0.1 44.2f1.2 916.1f8.8南江1号 14.0f1.7 12.3f0.4 13.0f0.2 117.7f1.2 175.3f2.4 13.8f0.5 17.1f1.4 23.1f0.6 24.5f0.9 17.2f0.2 40.3f2.2 295.5f2.3 23.7f1.3 10.9f0.6 63.5f1.5 861.9f17.4龙井长叶 12.7f0.1 11.3f0.4 11.8f0.4 83.0f2.7 109.3f2.6 15.1f0.5 19.8f1.8 17.6f0.2 18.8f0.7 17.4f0.9 29.1f1.5 267.4f1.6 22.3f0.7 10.8f0.3 61.7f2.0 708.1f16.4乌牛早 13.0f0.5 12.2f0.3 13.8f0.1 118.7f1.1 155.0f1.9 15.8f0.1 20.0f0.2 18.1f0.2 23.9f0.2 16.9f0.0 28.8f0.3 358.6f1.5 26.6f0.2 11.7f0.5 49.4f2.0 882.5f9.1中选10号 16.2f0.2 13.3f0.1 12.3f0.1 76.2f1.3 113.0f2.0 14.2f0.3 17.2f0.4 23.0f0.4 20.4f0.3 16.9f0.2 45.6f2.2 255.5f0.3 24.7f0.4 13.9f0.1 60.3f0.9 722.7f9.2紫笋 16.4f0.4 12.6f0.2 12.0f0.1 106.8f2.1 151.3f0.8 14.1f0.1 16.8f0.2 16.4f0.1 28.6f0.1 18.1f0.4 21.4f2.3 312.7f2.6 24.9f0.4 11.6f0.3 47.1f2.4 810.8f12.5蜀永703 10.9f0.5 12.6f0.6 14.4f0.3 105.9f2.1 103.1f2.9 12.5f0.2 14.1f0.2 34.3f0.6 18.8f0.5 17.9f0.4 115.6f0.9 334.7f1.8 29.5f1.0 12.1f0.2 54.2f1.9 890.6f14.1蜀永1号 13.1f0.1 12.5f0.1 10.7f0.1 47.2f2.4 52.3f0.3 12.6f0.5 14.3f0.2 21.6f0.5 14.0f0.4 17.8f0.4 72.0f1.2 163.6f1.3 18.9f0.7 12.3f0.2 41.7f1.4 524.6f9.8蜀永2号 15.6f0.1 15.0f0.2 12.7f0.7 96.8f1.7 110.6f1.2 12.8f0.3 14.7f0.5 35.6f1.4 21.5f0.3 21.3f0.4 140.2f1.0 274.4f0.5 25.7f0.3 13.8f0.4 32.7f0.5 843.4f9.5台湾大叶 15.2f0.6 12.4f0.4 14.2f0.3 86.8f1.9 141.0f2.1 18.1f0.2 23.4f0.4 45.2f0.1 23.3f0.2 19.2f0.1 156.5f1.7 315.9f0.7 30.4f0.4 12.9f0.7 59.6f1.0 974.1f10.8云南大叶 17.9f1.0 11.5f0.3 14.9f1.2 122.5f9.4 186.9f8.3 18.6f2.4 19.9f0.9 53.1f2.6 22.4f1.9 17.9f1.4 185.7f4.2 385.3f2.8 27.6f1.1 11.7f0.1 118.6f2.1 1 214.5f39.7金萱 17.7f0.8 13.2f0.2 14.2f0.1 126.1f2.2 204.4f2.1 15.6f0.3 19.0f0.7 27.9f0.1 25.9f0.5 17.9f0.1 59.9f0.8 380.9f1.0 30.1f0.9 12.8f0.3 116.7f1.2 1 082.3f11.3金匙 19.0f0.3 14.7f0.6 12.7f0.6 109.4f2.7 163.9f2.6 13.0f0.2 14.7f0.4 17.6f0.4 28.6f0.2 18.5f0.5 23.0f1.4 330.9f8.2 29.6f0.2 14.9f0.3 114.5f1.6 925.0f20.2九龙袍 19.0f1.4 14.7f1.1 15.0f0.1 152.5f0.5 209.5f2.2 16.8f0.2 21.5f0.2 24.0f0.4 26.1f1.0 18.4f0.5 39.7f1.1 443.6f1.5 29.0f1.0 12.4f0.5 62.9f1.01 105.1f12.7紫牡丹 21.5f0.3 16.7f2.0 15.1f0.2 130.1f1.5 202.4f3.0 13.0f0.1 15.0f0.3 30.7f0.1 26.2f0.5 18.6f1.1 61.3f2.7 450.0f0.7 35.1f1.4 17.3f2.2 61.6f0.9 1 114.6f17 308 19.5f0.0 17.6f0.3 13.4f0.6 112.8f1.1 199.5f2.6 13.2f0.8 16.1f1.8 26.8f0.4 27.8f0.8 21.3f1.3 46.9f1.6 365.7f2.2 27.1f1.7 16.4f0.4 79.1f0.4 1 003.2f16金牡丹 14.2f0.1 11.9f0.1 11.0f0.0 98.2f1.3 140.6f1.5 16.8f0.3 22.4f0.6 18.5f0.1 22.2f0.2 16.9f0.3 28.1f0.8 289.8f2.1 11.6f0.2 8.7f0.1 51.4f0.8 762.3f8.5春兰 11.4f0.6 26.6f2.3 12.3f1.0 66.3f1.6 127.8f0.9 14.4f0.4 18.8f1.0 19.3f1.1 21.7f1.1 24.7f0.8 44.9f0.2 233.3f0.7 22.8f0.3 29.0f0.7 45.1f0.9 718.4f13.6梅占 18.9f0.5 13.9f0.3 13.6f0.4 133.9f1.4 218.2f2.6 14.6f0.1 17.7f0.2 24.1f0.3 28.1f0.5 16.9f0.3 40.3f1.9 407.0f2.8 30.7f1.1 12.7f0.6 77.8f1.6 1 068.4f14.6蜀永307 13.5f0.4 10.5f0.9 10.9f0.1 68.9f2.6 105.8f2.1 14.8f0.2 17.0f0.1 17.9f0.1 18.9f0.3 13.4f0.5 33.1f0.8 212.9f0.7 20.5f0.3 10.2f0.7 106.1f3.4 674.4f13.2菊花春 17.8f0.5 15.6f0.1 13.2f0.1 108.3f2.7 152.6f1.5 13.6f0.2 16.3f0.4 18.2f0.3 22.3f0.5 17.2f0.3 24.8f0.3 322.1f2.8 26.1f0.4 14.1f0.2 46.8f2.3 829.0f12.6劲峰 15.9f0.9 12.3f0.3 12.3f0.4 112.2f1.2 161.3f1.6 16.2f0.3 20.4f0.5 19.3f1.2 22.3f0.8 17.0f0.6 30.9f0.2 302.6f2.8 25.4f1.4 11.3f0.7 106.6f1.8 886.0f14.7大树茶 15.9f0.5 11.5f0.3 13.9f0.1 136.4f1.2 147.1f0.8 23.1f0.8 30.7f1.3 26.2f0.8 23.1f0.7 23.0f0.7 44.0f0.6 412.5f1.3 28.0f1.0 12.0f0.5 47.6f1.0 995.0f11.6褚叶齐 16.9f1.1 14.4f0.8 13.2f0.4 98.2f0.5 147.7f2.7 13.1f0.6 15.2f1.2 17.7f0.3 22.6f1.0 17.2f0.4 23.0f1.2 334.7f1.8 27.1f1.6 14.6f0.7 59.7f0.8 835.3f15.1福丰20号 16.3f0.7 12.4f0.2 11.7f0.1 102.6f1.4 128.6f2.7 14.6f0.1 19.3f0.1 20.9f0.4 21.4f0.5 17.6f0.1 33.2f1.9 298.0f0.9 24.4f1.0 11.3f0.4 75.5f2.2 807.8f12.7福鼎大白 12.4f0.1 10.9f0.3 15.8f0.2 109.4f1.7 130.5f1.9 19.3f0.3 24.7f0.4 64.8f0.1 18.3f0.3 21.1f0.1 316.5f0.5 371.3f1.3 25.9f0.2 11.6f0.1 84.2f2.0 1 236.7f9.5浙农117 11.6f1.4 12.4f0.4 12.9f0.4 93.9f0.6 72.2f0.8 20.2f0.1 25.0f0.3 15.3f0.1 19.0f0.0 24.8f0.1 21.5f1.7 266.3f2.6 23.5f0.1 12.2f0.1 45.8f0.5 676.6f9.2崇枇71-1 15.5f1.0 12.3f0.6 12.8f0.3 94.6f0.8 126.3f0.7 13.6f0.4 17.4f0.5 21.8f1.3 24.6f0.8 16.6f1.0 34.3f1.1 294.5f1.6 24.7f1.0 12.6f1.8 52.0f1.7 773.6f14.6平均 15.5f0.6 13.4f0.5 12.9f0.3 102.4f1.7 144.6f1.9 15.3f0.4 19.0f0.6 24.4f0.5 22.4f0.5 18.0f0.4 56.3f1.2 314.6f2.0 25.4f0.8 12.8f0.5 66.6f1.6 863.7f13.5

表4 不同适制性茶树品种类胡萝卜素含量
Table 4 Carotenoid contents of tea leaves for different tea varieties

     

μg/g适制性 C1 C2 C3 新黄素 堇黄素 C6 C7 环氧玉米黄素 C9 C10 玉米黄素 黄体素 C13 C14 β-胡萝卜素 总量绿茶 15.0f0.5b 12.7f0.5b 12.5f0.3c 98.4f1.5c141.1f1.6b15.0f0.3b 19.0f0.6b 20.2f0.5d 22.1f0.5b 16.6f0.3b34.0f1.2d296.6f2.1c24.4f0.7c11.8f0.4c 61.5f1.8c801.0f12.8d红茶 14.5f0.6b 12.8f0.4b 13.4f0.3b 91.8f2.0d118.8f2.0c14.9f0.4bc17.3f0.6c 38.0f0.6a 20.0f0.5c 18.8f0.4a134.0f1.4a294.8f2.0c26.4f0.7b12.6f0.4bc61.4f1.5c889.4f14.0b乌龙茶 19.3f0.6a 15.4f0.7a 14.1f0.3a126.2f1.6a195.9f2.0a14.3f0.4c 17.3f0.7c 25.4f0.4b 26.9f0.6a 18.9f0.6a46.2f1.1c394.2f2.2a30.2f0.9a14.8f0.6a87.0f1.4a1 046.0f13.9a兼制 15.0f0.7b 13.7f0.6b 12.8f0.3bc101.9f1.4b138.2f1.7b16.2f0.3a 20.4f0.6a 23.7f0.5c 22.0f0.6b 18.9f0.4a56.2f1.0b312.1f1.8b24.2f0.7c13.4f0.6b 66.6f1.6b 855.3f12.6c

2.4 PCA结果

采用PCA法对检测结果进行统计学分析，以阐明样品类胡萝卜素组分及含量的内在规律[26]。15 种类胡萝卜素和37 个品种组成15h37的矩阵分析结果如下：抽样适合性检验值为0.637，P值为0，实验数据适合进行PCA。从表5可以看出，前4 种主成分累计方差贡献率达到82.919%，表明前4 个主成分能够基本解释37 个品种类胡萝卜素类香气前体的全部变量信息。

表5 主成分的特征值和方差贡献率
Table 5 Eigenvalues and variance contribution rates of principal components

     

序号 特征值 方差贡献率/% 累计方差贡献率/%1 5.352 35.682 35.682 2 3.012 20.083 55.765 3 2.395 15.966 71.732 4 1.678 11.187 82.919 5 1.021 6.806 89.725 6 0.466 3.109 92.834 7 0.411 2.741 95.575 8 0.316 2.109 97.684 9 0.130 0.864 98.548 10 0.086 0.576 99.123 11 0.044 0.292 99.415 12 0.035 0.235 99.651 13 0.027 0.178 99.829 14 0.016 0.108 99.937 15 0.009 0.063 100.000

表6 前4 个主成分的载荷量
Table 6 Loading capacities of fi rst four principal components

     

类胡萝卜素 PC1 PC2 PC3 PC4 C1 0.783 -0.072 0.006 -0.259 C2 0.173 -0.084 0.918 -0.207 C3 0.612 0.645 0.166 0.218新黄素 0.873 0.091 -0.088 0.335堇黄素 0.931 0.001 0.006 0.051 C6 0.063 0.192 -0.098 0.934 C7 0.051 0.069 -0.051 0.961环氧玉米黄素 0.103 0.959 -0.034 0.139 C9 0.871 -0.206 0.147 -0.024 C10 0.039 0.253 0.732 0.488玉米黄素 -0.095 0.964 -0.027 0.114黄体素 0.880 0.252 0.002 0.281 C13 0.725 0.384 0.173 -0.084 C14 0.079 0.047 0.925 -0.203 β-胡萝卜素 0.372 0.221 -0.432 -0.152

从表6可知，对PC1贡献较大的类胡萝卜素包括黄体素、堇黄素、新黄素、C9、C13和β-胡萝卜素等，这些是样品中含量较高的组分；对PC2贡献较大的是玉米黄素和环氧玉米黄素；在PC3有较大正载荷量的是C14、C2和C10；对PC4贡献较大的是C6和C7。

±800 kV直流线路和接地极线共塔架设时，通常接将接地极线布置于极导线下方。滇西北至广东特高压直流输电线路工程的共塔架设线路根据极导线布置方式的不同又分为水平排列和垂直排列两种。

PC1和PC2累计贡献率最高的2 个主成分，37 个品种根据图2中各样品的相对位置，可以分析样品间的差异。相对位置越近，差异越小[27]。

如图2所示，37 个品种可以分为3 部分，PC1得分较高的5 个乌龙茶品种聚在图右侧，说明乌龙茶品种类胡萝卜素含量明显优于其他品种。黄体素酶促氧化可降解为花果香的茶螺烯酮；新黄素酶促氧化降解为玫瑰花香，李、柚等果香的β-大马烯酮；β-胡萝卜素可在物理、生物途径降解产生β-紫罗酮、二氢猕猴桃内酯、橙花叔醇和香叶基丙酮等多种香气物质。这可能是乌龙茶花果香浓郁，香气物质含量丰富的原因。图2上方分布着适制红茶的蜀永703、蜀永2号、台湾大叶、云南大叶和具有兼制性的福鼎大白，分布较为分散，说明玉米黄素和环氧玉米黄素对红茶的影响较大。玉米黄素、环氧玉米黄素参与叶黄素循环，二者之间根据光照情况可相互转化[28]，类胡萝卜素裂解双加氧酶可催化玉米黄素降解为3-羟基-β-紫罗酮[29]，红茶加工过程中也有该香气物质的形成，但其转化机理尚不明确[24]。其余27 个品种密集分布在X轴附近成为另外一类，它们在PC1和PC2上的得分均不高，说明其类胡萝卜素含量较低。

     

图2 37 个品种主成分得分图
Fig. 2 Scores plot of PC1 versus PC2 for 37 tea varieties

从图2可以看出，福鼎大白和云南大叶是2 个较为特殊的品种。福鼎大白在PC2上有很高的得分，而在PC1上得分为负，原因是其含有很高的玉米黄素造成的。类胡萝卜素不但可以作为香气前体对茶叶香气有贡献，也有利于红茶红汤红叶品质特征的形成，红茶品种云南大叶在PC1和PC2上均有较高得分，说明其类胡萝卜素含量最为丰富，对香气和色泽品质都有积极作用。

3 结 论

本实验采用的HPLC-二极管阵列检测器法与国内其他分析茶叶中类胡萝卜素的方法比较，具有操作简便、快速、所需标准品少的特点。在37 个茶树品种中共检测到15 种类胡萝卜素，含量为524.6～1 236.7 μg/g，平均为（863.7f13.5）μg/g，检测结果更为全面。通过PCA得出，不同适制性茶树品种所含类胡萝卜素存在较大差异，乌龙茶的类胡萝卜素含量最高；红茶的环氧玉米黄素和玉米黄素含量高，其他品种类胡萝卜素含量低。为不同茶类的香气形成机理研究及茶叶加工中的品种选择提供理论依据。

但本实验采用的检测方法未检测出番茄红素、六氢番茄红素等对茶叶香气同样具有重要贡献的类胡萝卜素，这些类胡萝卜素在茶叶中含量较少，可在本实验方法基础上加大样品量，延长检测时间，或使用大气压化学电离离子源的质谱[30]等手段进一步探索。本实验检测出的类胡萝卜素中，一些组分结构尚不明确，需要通过HPLC-MS/MS联用、核磁共振、红外光谱等检测手段分析。后续关于类胡萝卜素香气前体的研究可进一步扩展到加工过程及成品茶中，并结合香气物质进行研究，有利于研究类胡萝卜素在茶叶中的降解机理，为茶叶加工提供参考。

参考文献：

[1] VENKATAKRISHNA S, PREMACHANDRA B R, CAMA H R, 等.类胡萝卜素在茶叶中的分布[J]. 茶叶通讯, 1979, 1(4): 64-66.

[2] 朱明明, 樊明涛. 类胡萝卜素降解方式的研究进展[J]. 食品科学,2017, 38(11): 308-317. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201711-48.

[3] KAWAKAMI M. Carotenoid-derived aroma compounds in tea[M].Washington D.C.: Oxford University Press Inc, 2002: 145-159.DOI:10.1021/bk-2002-0802.ch011.

[4] 钟萝. 茶叶品质理化分析[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 1989:410-426.

[5] 黄孝原, 刘仲华. 茶叶叶绿素与类胡萝卜素组分的薄层扫描定量法[J]. 中国茶叶, 1989(6): 24-26.

[6] TAYLOR S J, MCDOWELL I J. Rapid classification by HPLC of plant pigments in fresh tea (Camellia sinensis L.) leaf[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 1991, 57(2): 287-291. DOI:10.1002/jsfa.2740570212.

[7] 吉宏武, 王增盛, 施兆鹏. 茶类胡萝卜素的高效液相色谱测定法[J].茶叶科学, 1997, 1(2): 225-230.

[8] WANG X C, CHEN L, MA C L, et al. Genotypic variation of β-carotene and lutein contents in tea germplasms, Camellia sinensis(L.) O. Kuntze[J]. Journal of Food Composition and Analysis, 2010,23(1): 9-14. DOI:10.1016/j.jfca.2009.01.016.

[9] WEI X, HOU Y J, YE Y L, et al. Determination of carotenoid contents in 31 elite Chinese tea [Camellia sinensis (L.) O. Kuntze] cultivars[J].Academia Journal of Agricultural Research, 2016, 4(8): 525-533.

[10] ZAPATA M, RODRIGUEZ F, GARRIDO J. Separation of chlorophylls and carotenoids from marine phytoplankton: a new HPLC method using a reversed phase C8 column and pyridine-containing mobile phases[J]. Marine Ecology Progress, 2000, 195(3): 29-45.DOI:10.3354/meps195029.

[11] 邓春梅, 姚鹏, 于志刚, 等. 基于反相C8色谱柱的海洋浮游藻色素高效液相色谱分析方法有效性验证[J]. 中国海洋大学学报(自然科学版), 2011, 41(S1): 272-278.

[12] RODRIGUEZ F, CHAUTON M, JOHNSEN G, et al. Photoacclimation in phytoplankton: implications for biomass estimates, pigment functionality and chemotaxonomy[J]. Marine Biology, 2006, 148(5):963-971. DOI:10.1007/s00227-005-0138-7.

[13] TANEJI K, HAJIME S. Growth rates and pigment patterns of haptophytes isolated from estuarine waters[J]. Journal of Sea Research,2009, 62(4): 286-294. DOI:10.1016/j.seares.2009.07.008.

[14] DU Y Y, SHIN S, WANG K R, et al. Effect of temperature on the expression of genes related to the accumulation of chlorophylls and carotenoids in albino tea[J]. Journal of Pomology and Horticultural Science, 2009, 84(3): 365-369. DOI:10.1080/14620316.2009.11512533.

[15] PREEDY V R. Tea in health and disease prevention[M]. San Diego:Elsevier Science Publishing Co. Inc, 2012: 207-212. DOI:10.1016/C2010-0-64948-0.

[16] 杨亚军, 梁月荣. 中国无性系茶树品种志[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 2014.

[17] 林郑和, 游小妹, 钟秋生, 等. 高香型茶树新品系初步筛选[J].福建农业学报, 2014, 29(3): 227-232. DOI:10.3969/j.issn.1008-0384.2014.03.006.

[18] BRITTON G, KHACHIK F, LIAAEN-JENSEN S, et al. Carotenoids in food[J]. Carotenoids, 2009, 5: 45-66. DOI:10.1007/978-3-7643-7501-03.

[19] 惠伯棣, 欧阳清波, 曾悦. 植物食品中类胡萝卜素的高压液相色谱检测[J]. 中国食品添加剂, 2002(5): 72-82. DOI:10.3969/j.issn.1006-2513.2002.05.019.

[20] SUZUKI Y, SHIOI Y. Identification of chlorophylls and carotenoids in major teas by high-performance liquid chromatography with photodiode array detection[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2003, 51(18): 5307-5314. DOI:10.1021/jf030158d.

[21] KAWAKAM M, GANGULY S N, BANERJEE J, et al. Aroma composition of oolong tea and black tea by brewed extraction method and characterizing compounds of Darjeeling tea aroma[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,1995, 43(1): 200-207. DOI:10.1021/jf00049a037.

[22] KANASAWUD P, CROUZET J C. Mechanism of formation of volatile compounds by thermal degradation of carotenoids in aqueous medium. I. Beta-carotene degradation[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1990, 38(5): 380-383. DOI:10.1021/jf00095a018.

[23] BEZMAN Y, BILKIS I, WINTERHALTER P, et al. Thermal oxidation of 9-cis-neoxanthin in a model system containing peroxyacetic acid leads to the potent odorant β-damascenone[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2005, 53(23): 9199-9206.DOI:10.1021/jf051330b.

[24] KLOER D P, SCHULZ G E. Structural and biological aspects of carotenoid cleavage[J]. Cellular and Molecular Life Sciences, 2006,63(19/20): 2291-2303. DOI:10.1007/s00018-006-6176-6.

[25] 李季, 肖凌, 陆昌琪, 等. 溶剂辅助风味蒸发-气相色谱-质谱联用法分析普洱茶干茶与茶汤的挥发性成分[J]. 食品安全质量检测学报,2017, 8(6): 2238-2245.

[26] 史敬芳, 陈栋, 黄文洁, 等. 基于HS-SPME-GC-MS技术对凤凰单丛乌龙茶香气成分比较分析[J]. 食品科学, 2016, 37(24): 111-117.DOI:10.7506/spkx1002-6630-201624017.

[27] 肖凌. 十种香型凤凰单丛茶香气成分分析[D]. 重庆: 西南大学,2018.

[28] WEI C L, JIANG C J, TAO H Z. Study of experiments on thermal dissipation depending on xanthophyll cycle preventing light energy from damaging to leaves of tea plant (Camellia sinensis)[J].Acta Laser Biology Sinica, 2005, 14(3): 218-223. DOI:10.3969/j.issn.1007-7146.2005.03.013.

[29] ASIMKIN A J, SCHWARTZ S H, AULDRIDGE M, et al. The tomato carotenoid cleavage dioxygenase 1 genes contribute to the formation of the flavor volatiles beta-ionone, pseudoionone, and geranylacetone[J]. Plant Journal, 2010, 40(6): 882-892. DOI:10.1111/j.1365-313X.2004.02263.x.

[30] 王艺光, 骆义波, 张超, 等. 金桂及其芽变花色表型及色素成分分析[J]. 园艺学报, 2017, 44(3): 528-536. DOI:10.16420/j.issn.0513-353x.2016-0618.

Analysis of Carotenoids as Aroma Precursors in Different Varieties of Tea Leaves by High Performance Liquid Chromatography with Photodiode Array Detection

CHEN Li, KUN Jirui, WANG Jing, TONG Huarong*
(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)

Abstract: In this experiment, the kinds and amounts of carotenoids in 37 different varieties of tea leaves were analyzed and compared by using high performance liquid chromatography with photodiode array detection (HPLC-PDA). A total of 15 carotenoid components were detected. Total amounts in all varieties were 524.6-1 236.7 μg/g, averaging at (863.7 ±13.5) μg/g; the oolong tea varieties contained the highest amount of carotenoids whereas the lowest amount was observed in the green tea varieties. For all the varieties, lutein was the most abundant carotenoid, followed by quercetin, neoxanthin,β-carotene and zeaxanthin. Principal component analysis showed that the 37 varieties could be divided into three categories:oolong tea, black tea and other varieties. Among them, the oolong tea varieties contained the highest amount of total carotenoids while the black tea varieties contained higher amounts of epoxidized zeaxanthin and zeaxanthin than did any other varieties. The results showed that the contents of carotenoids in tea leaves for different tea varieties were significantly different while tea leaves for the same tea variety had the same carotenoid profile.

Keywords: tea varieties; aroma precursors; carotenoids; high performance liquid chromatography with photodiode array detection

收稿日期：2019-03-18

基金项目：重庆市农委“重庆市现代山地特色高效农业（茶叶）产业技术体系”项目（2018-6）

第一作者简介：陈丽（1993ü）（ORCID: 0000-0001-7696-6395），女，硕士，研究方向为茶叶生物化学。E-mail: chenli138@163.com

*通信作者简介：童华荣（1964ü）（ORCID: 0000-0001-7247-9354），男，教授，博士，研究方向为茶叶生物化学。E-mail: huart@swu.edu.cn

DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190318-227

中图分类号：S571.1

文献标志码：A

文章编号：1002-6630（2020）04-0193-06

引文格式：陈丽, 坤吉瑞, 王静, 等. HPLC-PDA法分析不同茶树品种类胡萝卜素香气前体[J]. 食品科学, 2020, 41(4): 193-198.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190318-227. http://www.spkx.net.cn

CHEN Li, KUN Jirui, WANG Jing, et al. Analysis of carotenoids as aroma precursors in different varieties of tea leaves by high performance liquid chromatography with photodiode array detection[J]. Food Science, 2020, 41(4): 193-198.(in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190318-227. http://www.spkx.net.cn