“地域香”是真的吗？大数据解析武夷岩茶“山场味”成因

本期说茶大讲堂由武夷学院茶叶科学研究所副所长、武夷茶学院副院长、博士、副教授、福建农林大学硕士研究生导师叶江华，带来《闻香识茶：武夷岩茶“地域香”之科学解释》主题讲座。分享在代谢组学结合离子组学基础上，通过对岩茶（水仙）挥发性代谢物大数据分析，解析武夷岩茶“地域香”成因，比较地域条件与修剪模式下香气代谢物的差异，探究岩茶“山场味”相关影响因素。

此研究成果以论文形式发表于国内的顶级期刊《中国科学》杂志。

△图片来源：叶江华《闻香识茶：武夷岩茶“地域香”之科学解释》PPT内容

影响香气的因素地域条件与

修剪模式香气代谢物的比较

茶叶香气代谢物的含量和种类决定了茶香的强弱和香型。从茶叶中分离鉴定出的香气成分达700多种，茶青中大约有100余种。茶叶中香气成分含量虽少，却是决定茶叶品质的关键评价指标。

岩茶中水仙品种在栽培管理存在不修剪留高现象，形成与其它灌木型茶树不同的品质特征，如木质香、青苔香和粽叶香等，其中以树龄超过60年未修剪的“老丛”水仙特征香气最显，这表明水仙香气可能受修剪模式的影响较大。

△图片来源：叶江华《闻香识茶：武夷岩茶“地域香”之科学解释》PPT内容

△图片来源：叶江华《闻香识茶：武夷岩茶“地域香”之科学解释》PPT内容

2019年4月底，研究组以水仙茶树品种为样本，对来自3500个不同地域茶园的茶青样本，共计329个代谢信号进行样本聚类分析。得出高山、正岩、半岩、洲茶四个地域香气代谢物差异值22.9%，矮丛、高丛、老丛三种修剪模式香气代谢物差异值4.75%。说明地域对于茶青香气的影响显著高于修剪模式，究其原因，可能是地域条件对茶叶香气的影响为主效因素，削弱了修剪模式对香气的贡献。

△图片来源：叶江华《闻香识茶：武夷岩茶“地域香”之科学解释》PPT内容

另外对地域和修剪模式共同包含的199个差异香气代谢物进行聚类，共获得具有协同变化趋势六个差异代谢物模块M1至M6，再将这六个差异模块分别与地域条件和修剪模式进行相关性分析，发现M1，M2，M4三个模块与地域条件的相关系数明显高于修剪模式，结果表明相比修剪模式，地域因素对香气影响权重大得多。

香气代谢物类型的比较

醇醛酮类物质有助积累优质香

△图片来源：叶江华《闻香识茶：武夷岩茶“地域香”之科学解释》PPT内容

将与地域条件显著相关的模块中包含的158个差异代谢物进行物质鉴定，发现有89个已知代谢物主要富集到14条代谢通路上，其中与己内酰胺降解、萘和蒽的降解、酮体的合成与降解、乙苯降解最为相关，同时涉及苯丙素生物合成。表明地域差异性可能主要出现在芳香族化合物的降解、酮类化合物的转化及苯丙素类化合物的合成这些代谢途径上。

△图片来源：叶江华《闻香识茶：武夷岩茶“地域香”之科学解释》PPT内容

对这些差异代谢物的相对含量进行地域间比较分析发现，差异主要集中在醇类、醛类、酮类、酯类和碳氢化合物。其中醇类与碳氢化合物在四个地域的含量变化趋势最显著。

醇类相对含量为高山（14.86%）>正岩（11.57%）>半岩（7.52%）>洲茶（6%），呈依次递减趋势；醛类、酮类、酯类，相对含量均为高山与正岩大于半岩与洲茶；碳氢化合物变化趋势则与之相反，相对含量为高山（31.27%）<正岩（35.02%）<半岩（49.24%）<洲茶（53.0%），呈依次递增趋势。

高山岩茶（水仙）以醇类、醛类物质占比多，多积累花香类、果香类物质，而洲茶（水仙）则以碳氢化合物含量占比多，例如葵烷、十六烷等具有化学气息的物质。表明岩茶（水仙）的香气代谢途径和类别存在明显差异，高山和正岩茶青的香气挥发物类别显著优于洲茶。花香、果香及木香等香气是优质岩茶（水仙）的主要特征。

矿质养分的重要性

“地域香”关键矿质元素——磷

矿质养分是茶树结构物质的重要组成成分，也是各种酶促代谢反应的关键辅因子，因而茶叶香气代谢与矿质养分密不可分。

本研究对茶青的13种主要矿质元素进行离子组分析，发现矿质元素对香气代谢物的地域性差异影响总贡献为50.31%，说明矿质元素对“地域香”的形成十分重要。影响最大的依次为磷、锌、钙、铁和钼等元素。其中，磷的贡献最大，占总贡献的1/3以上（39.39%），并且与关键的香气代谢物呈负调控关系。

△图片来源：叶江华《闻香识茶：武夷岩茶“地域香”之科学解释》PPT内容

磷参与茶树体内蛋白质、糖类和单宁类物质的合成与转化，与茶叶品质息息相关。然而，乌龙茶茶青（包括岩茶水仙）的氮磷钾比例约为10:1:5，对磷的需求并不高。

△图片来源：叶江华《闻香识茶：武夷岩茶“地域香”之科学解释》PPT内容

在茶青磷浓度与关键香气代谢物的线性回归分析中，最终发现三种香气代谢物与磷浓度建立的模型具有较高的拟合程度（R2>0.4），分别为3-辛烯-2-醇（奶油香特征）、4,8-二甲基-1,7-壬二烯-4-醇（花果香特征）和3-乙基-4-甲基吡咯-2,5-二酮（檀木香特征），且与磷浓度呈现负相关。

这三种关键香气代谢物相对含量在高山、正岩、半岩和洲茶中，呈显著的逐级递减趋势，具有明显的地域性差异。

△图片来源：叶江华《闻香识茶：武夷岩茶“地域香”之科学解释》PPT内容

为进一步探究磷含量对香气的影响，研究组还进行不同磷水平处理的田间施肥试验，发现三种关键香代谢物在高磷处理下的峰面积显著低于低磷处理。由此可见，大量施用磷肥会显著降低优质香气代谢物的累积，因此减少磷肥的施用更有利于岩茶（水仙）优质香气的积累。从进化角度考虑，可能是由于茶树长期适应于酸性土壤，而酸性士壤的有效磷含量低，茶树在低磷环境下内部代谢通路往偏向合成优质香气代谢物种类的方向。

研究组通过代谢组学结合离子组学的大数据分析，发现岩茶（水仙）挥发性代谢物在地域间存在显著的差异，证实岩茶确实具有“地域香”；而在武夷山丹山碧水共存的得天独厚自然生态环境中，高山山场与各个坑、涧、岩、洞、谷形成一个个相对独立稳定的生态小环境、小气候。

正是这独特的地域因素，形成了武夷岩茶丰富多样的“岩骨花香”，使武夷岩茶独具魅力。

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