田宇倩，劉天然，范方媛，龔淑英，宋楚君

（浙江大學茶葉研究所 杭州 310058）

有機酸是茶葉中重要的呈味成分之一。有研究顯示，茶葉中含有近30 種有機酸，主要分為兩大類：一類是含有環(huán)狀結構的脂肪酸，如奎尼酸、亞油酸、亞麻酸、棕櫚酸等[1]，其中有些化合物如乙烯酸等本身就是茶葉香氣成分，有些化合物如亞油酸等自身雖無氣味，但經氧化可轉變?yōu)橄銡馕镔|。另外一類是二元酸和羥基多元羧酸，例如：琥珀酸、檸檬酸、酒石酸等，這類化合物作為水溶性物質，在茶葉沖泡過程中大多數可被浸出到茶湯中影響茶湯滋味。茶葉中有機酸含量約占茶葉干物質的3%[2]，有機酸對茶葉體內物質的形成和轉化有著重要作用，作為茶葉中一些滋味成分和香氣成分的前體或中間產物，影響著茶葉品質的形成。

茶葉有機酸的分析方法主要有滴定法、原子吸收法、氣相色譜法、高效液相色譜法、離子色譜法、毛細管電泳法等，其中高效液相色譜法（HPLC）具有簡單、快速、穩(wěn)定的優(yōu)點，在有機酸檢測應用中愈加普遍。劉盼盼等[2]采用HPLC 方法，以KH2PO4作為流動相，可以檢測茶葉中的草酸、奎尼酸、酒石酸、蘋果酸、抗壞血酸、檸檬酸等6 種有機酸含量。劉盼盼等[3]優(yōu)化了有機酸HPLC 檢測條件，以0.02 mol/L 磷酸二氫鉀（pH 2.8）為流動相，檢測了茶樹鮮葉中的草酸、奎寧酸、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、乳酸、琥珀酸、莽草酸、抗壞血酸、沒食子酸等10 種有機酸含量。何水平等[4]采用HPLC方法，以3%甲醇-0.05 mol/L KH2PO4為流動相檢測白毫銀針、高級白牡丹、壽眉茶中蘋果酸、草酸、抗壞血酸、乳酸、乙酸、檸檬酸、琥珀酸、延胡索酸等8 種有機酸的含量。

茶葉中的有機酸含量易受品種、嫩度、茶葉加工工藝及儲藏條件等多種因素影響，對茶葉不同品質風格的形成有重要作用。有機酸作為植物組織內多種代謝途徑的聯(lián)系紐帶，其代謝狀態(tài)與多種品質成分代謝相關。萎凋工藝是紅茶、烏龍茶及白茶等多種茶類加工的首要工序，該過程是制葉散失水分的過程，也是葉片內含物質如多酚類化合物等發(fā)生一系列化學變化的過程，奠定了后續(xù)制茶工序的物質基礎。目前研究中針對離體茶樹鮮葉呼吸作用的研究較少。研究茶葉萎凋過程中有機酸代謝調控，不僅能夠探明茶葉中有機酸對其品質形成的作用，進一步完善茶葉品質形成機理，而且通過明確萎凋工藝因子對有機酸代謝的調控機制，對實際生產中制茶工藝提升提供理論依據。

本研究優(yōu)化有機酸的高效液相色譜檢測方法，并用該方法研究不同嫩度等級的白茶中有機酸含量的差異，以及不同品種鮮葉制作白茶萎凋過程中有機酸的含量變化。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

檸檬酸（分析純，純度≥99.5%）、乙酸（色譜純，純度≥99.9%）、乳酸（色譜純，純度≥98%），阿拉丁試劑公司；L-酒石酸、草酸、奎尼酸、蘋果酸、琥珀酸、延胡索酸、丙酮酸等標準品（均為色譜純，純度≥98%），源葉生物公司；磷酸（分析純），國藥集團化學試劑有限公司；磷酸二氫鉀（分析純，99.5%）、甲醇（色譜純，99.9%），阿拉丁試劑公司；水為超純水。

白茶嫩度等級樣品：2013、2014年的白毫銀針、白牡丹、貢眉、壽眉樣品共8 個。

白茶工藝試驗樣品：2017年4月采用鳩坑（品種1）、鳩坑早（品種2）茶樹品種加工白茶，采摘嫩度為一芽二葉。工藝過程樣品均采用微波固樣。

1.2 儀器與設備

PB-10 型pH 計，德國Satorius 公司；Millipore超純水機，美國Millipore 公司；Mettler AE200 電子天平，瑞士Mettler 公司；CHB-IIIA 型循環(huán)水式多用真空泵，上海豫康科教儀器設備有限公司；KQ5200DE 型數控超聲波清洗機，上海昆山市超聲儀器有限公司；HWS28 電熱恒溫水浴鍋，上海一恒科學儀器有限公司；Micro CL21R 微量臺式離心機，德國Thermo Scientific 公司。HPLC 系統(tǒng)包括：LC-20A 高效液相色譜儀，日本島津公司；Waters Atlantis T3 柱（4.6 mm×150 mm，3 μm）附帶Waters Atlantisd C18保護柱（4.6 mm×20 mm，3 μm）。

1.3 方法

1.3.1 標準溶液的配制 分別準確稱取各有機酸標準品，用超純水溶解并定容，配制成單個標準品母液，質量濃度分別為草酸14.50 mg/mL，奎尼酸10.70 mg/mL，乳酸11.50 mg/mL，乙酸14.20 mg/mL，酒石酸7.10 mg/mL，丙酮酸16.65 mg/mL，蘋果酸9.80 mg/mL，檸檬酸25.45 mg/mL，琥珀酸11.8 mg/mL，延胡索酸0.25 mg/mL。準確量取標準品母液并稀釋10 倍，形成所測有機酸樣品單標標品。

將上述有機酸溶液混合，再分別稀釋2，4，8，16，32 倍，配制成6 種梯度濃度混合對照標準溶液。標準品溶液用0.22 μm 濾膜過濾，后置于-20℃冰箱保存。

1.3.2 標準曲線繪制 取6 種梯度濃度混合對照標準溶液，按照本文所優(yōu)化的色譜分析條件，分別進樣5 μL，以峰面積（Y，μV·S）對質量濃度（X，mg/L）作圖，繪制標準曲線，得到10 種有機酸類物質的線性范圍、線性回歸方程及相關系數。以儀器信噪比（S/N）確定有機酸的最低檢出限（Limit of detection，LOD，S/N=3），同時確定最低定量限（Limit of quantification，LOQ，S/N=10）。

1.3.3 樣品準備方法 準確稱取1.00 g 茶葉粉碎樣置于100 mL 錐形瓶中，加沸水50 mL，在100℃沸水浴中浸提45 min（每隔10 min 搖晃1 次），趁熱過濾，并用熱水洗滌茶渣，過濾2～3 次，冷卻后加水定容至100 mL，取出20 mL 在4 ℃條件下離心15 min，轉速12 000 r/min。之后再用0.22 μm濾膜過濾，濾液置于-20 ℃冰箱中保存。

2 結果與分析

2.1 有機酸檢測的優(yōu)化

對有機酸HPLC 檢測條件的優(yōu)化對比結果如圖1所示。全波段掃描對比（圖1a）顯示本研究檢測的10 種有機酸化合物均在210 nm 波長處有較大吸收，且重復性好，因此選擇210 nm 為檢測波長，與已有文獻研究結論[2]一致。

圖1 檢測條件對有機酸分離度及保留時間的影響Fig.1 Influence of detection conditions on separation degree and retention time of organic acids

依據相關文獻研究[2，5]，本研究選擇比較流動相成分 KH2PO4、KH2PO4+CF3COOH、HCOONH4、NaH2PO4、H3PO4等對有機酸標準化合物混合溶液的分離效果的影響，結果顯示以KH2PO4作為流動相的各化合物分離效果相對最好。

比較不同KH2PO4溶液濃度（10，20 mmol/L）發(fā)現(xiàn)，二者對有機酸分離效果均較好，然而，由于高濃度鹽溶液不利于色譜柱的使用和保存，因此選擇10 mmol/L 的KH2PO4溶液作為本研究檢測方法的流動相。

流動相pH 值（2.75，2.65，2.55）對有機酸混標中各物質分離的影響的對比研究顯示，在pH 2.65 時，蘋果酸與乳酸之間的干擾峰消失，草酸、酒石酸、奎尼酸、丙酮酸之間及檸檬酸、延胡索酸分離度較好。由于過低的流動相pH 值會影響色譜柱效及使用壽命，故本試驗選擇pH 2.65 為后續(xù)研究條件。

有研究顯示流動相中添加甲醇、乙腈等能夠改善峰形[6]，本研究條件下對比顯示添加甲醇（1%～5%）和乙腈（1%～5%）均會使有機酸峰形靠攏，影響某些有機酸的分離度，因此本方法流動相中不添加甲醇和乙腈。

不同流速（0.5，0.7，0.8，1 mL/min）條件下對比顯示，流速較小導致峰形較寬，易產生拖尾現(xiàn)象；流速較大同樣降低分離度，同時顯著增加柱壓，因此本研究條件下選擇0.8 mL/min 為洗脫流速。

對比不同檢測柱溫（25，30，35 ℃）對有機酸物質洗脫分離的影響顯示，隨柱溫逐漸上升，有機酸出峰總時間縮短，峰形變得緊密，本試驗條件下柱溫30 ℃時有機酸分離度較高。

對本研究有機酸HPLC 檢測方法的定量檢測檢驗結果如表1所示。10 種有機酸濃度與峰面積呈線性相關，線性良好，檢測限在0.000025～0.074 mg/mL 之間。日間穩(wěn)定性及日內穩(wěn)定性良好，相對標準偏差（RSD）分別在0.4%～3.5%范圍內。加標回收試驗顯示10 種有機酸回收率均在92%～107%范圍內（表1），即本研究的有機酸HPLC 檢測方法穩(wěn)定性，重復性及回收率均較好，可用于樣品的有機酸定量檢測。

表1 10 種有機酸的線性方程、相關系數、檢測限、穩(wěn)定性、加標回收率和精密度（n=6）Table 1 Linear equations，correlation coefficients，detection limits，adding standard recoveries，precision and stability of 10 organic acids（n=6）

綜上，本研究條件下最終確定有機酸HPLC檢測條件為：采用Waters Atlantis T3 柱（4.6 mm×150 mm，3 μm）附帶Waters Atlantisd C18保護柱（4.6 mm×20 mm，3 μm）等度洗脫，流動相為10 mmol/L 的KH2PO4，pH 2.65，洗脫時間15 min，流速0.8 mL/min，進樣量5 μL，檢測波長210 nm，柱溫30 ℃。本方法可同時檢測10 種有機酸，出峰順序為：草酸、酒石酸、奎尼酸、丙酮酸、蘋果酸、乳酸、乙酸、檸檬酸、延胡索酸、琥珀酸（圖2）。

圖2 最終有機酸混合標準品HPLC 色譜圖Fig.2 HPLC chromatogram of organic acid standards

2.2 不同等級白茶有機酸定量檢測結果

采用上述有機酸HPLC 定量檢測方法對2013年及2014年不同等級的白茶樣品（白毫銀針、白牡丹、貢眉、壽眉）中有機酸進行定量檢測，結果如表2所示。結果表明，在本研究試驗條件下，不同等級白茶主要有機酸總量在白牡丹中最高，其次是白毫銀針，在壽眉中最低。不同等級有機酸總量在54.32～87.83 mg/g 和72.31～87.69 mg/g 之間，檸檬酸和奎寧酸是影響有機酸總量變化的主要成分。

量總酸珀琥酸索胡延77.46±0.47ab 2.93±0.01b 0.10±0.00a 87.83±3.47a 4.08±0.10a 0.08±0.01a 75.04±4.37b 3.92±0.06a 0.11±0.02a 54.32±1.40c 3.08±0.05b 0.10±0.01a 82.15±0.90ab 3.55±0.01a 0.11±0.00a 87.69±4.73a 2.72±0.52ab 0.13±0.04a 80.18±0.61ab 2.13±0.06b 0.08±0.00a 72.31±1.02b 2.66±0.01ab 0.07±0.00a）（mg/g量含酸機有的茶白度嫩同不2表）（mg/g Organic acid content of white tea with different tenderness Table 2 酸檬檸酸乙酸果蘋酸酮丙酸尼奎酸石酒酸草30.61±0.32b 1.84±0.02b 1.21±0.16b 0.71±0.05a 26.51±0.32ab 3.35±0.20a 5.42±0.34b 36.96±0.80a 2.38±0.02a 1.04±0.01b 0.18±0.11b 29.82±3.38a 3.35±0.44a 5.90±0.02ab 26.48±1.17b 2.35±0.04a 1.14±0.04b 0.17±0.10b 27.29±2.29ab 3.37±0.25a 6.48±0.34a 18.13±1.60c 0.88±0.00c 2.38±0.08a 0.18±0.02b 21.03±0.49b 2.35±0.05a 2.48±0.14c 31.51±0.02a 2.02±0.00ab 3.56±0.33b 0.68±0.06a 26.23±1.05b 3.58±0.02a 5.75±0.11b 29.14±3.52a 2.18±0.38a 4.17±0.01b 0.38±0.04b 34.01±0.21a 3.31±0.21ab 7.52±0.02a 25.27±0.35a 1.73±0.04ab 4.77±0.61ab 0.33±0.01b 31.55±1.31a 2.60±0.23b 7.52±0.45a 16.22±0.09b 1.35±0.03b 5.90±0.30a 0.27±0.01b 34.25±0.73a 3.06±0.22ab 4.90±0.08b。同（P=0.05），下著顯異差驗檢LSD 法經示度嫩針銀丹牡眉貢眉壽針銀丹牡眉貢眉壽表母字同份年2013 2014不列：同注

本研究檢測的有機酸中，丙酮酸、乙酸、檸檬酸含量隨嫩度下降而呈下降趨勢，蘋果酸呈上升趨勢，草酸在中等嫩度的白茶中含量較高?？崴?、檸檬酸在白茶中較其它有機酸含量高，與劉盼盼等[7]關于茶樹生長期對茶葉有機酸含量的研究及高木滿[8-9]對茶樹奎寧酸含量研究結果一致。檸檬酸是白毫銀針中含量最高的有機酸成分，平均含量為31.06 mg/g，占10 種有機酸總量的41.53%；壽眉中檸檬酸含量顯著低于其它等級?？崴峒s占有機酸總量的39.76%，含量較高?？崴嵩诓煌鄱鹊燃壷泻坎町惒伙@著，在嫩度居中的白牡丹和貢眉等級中含量稍高（31.92，29.42 mg/g），然而奎尼酸在有機酸總量中的占比隨嫩度等級降低而呈上升趨勢，推測可能由于奎尼酸在茶葉體內由兒茶素類的前體脫氫奎尼酸的酶作用生成[5]。在芽中，兒茶素的合成使奎尼酸偏向消耗方面轉化，而在莖中使奎尼酸朝合成方向轉化[8]，嫩度等級越低的茶莖含量更多，故奎尼酸含量占比更高。乙酸在白牡丹中含量最高，在壽眉中含量顯著低于其它等級。丙酮酸在白毫銀針中含量顯著高于其它等級，隨嫩度降低其含量有下降趨勢。丙酮酸在嫩度高的白茶中含量最高，推測可能由于萎凋過程中三羧酸循環(huán)受阻導致丙酮酸積累。乙酸和丙酮酸與茶葉香氣合成有關，而嫩度較低的茶葉香氣及滋味較粗淡，可能與乙酸和丙酮酸含量較低有關。蘋果酸在壽眉中含量最高，且隨嫩度等級降低而逐漸增加，與何水平等[4]和呂海鵬等[10]關于白茶中有機酸含量的研究報道一致，推測可能與壽眉原料較為粗老有關，蘋果酸作為三羧酸循環(huán)的末端產物，代謝相關酶活性變化造成蘋果酸積累[11]。

量總酸珀琥酸索胡延128.85±2.02a-0.10±0.00b 119.62±0.2b-0.10±0.00b 68.77±1.02c-0.10±0.00b 70.41±1.28c-0.11±0.00a 73.30±0.31c-0.11±0.00a 37.36±0.10c-0.20±0.01a 48.62±0.33a-0.12±0.01c 42.89±0.61b-0.17±0.01b 50.12±0.43a-0.17±0.00b 44.23±1.46b-0.19±0.00ab）（mg/g量含酸機有的中程過凋萎茶白3表）（mg/g Organic acid content in the process of white tea withering Table 3 酸檬檸酸乙酸果蘋酸酮丙酸尼奎酸石酒酸草83.53±0.98a 0.69±0.02d 1.01±0.21c 0.34±0a 31.58±1.08c 6.80±0.25a 4.80±0.02d 64.17±0.33b 1.31±0.03c 3.00±0.23a 0.20±0b 39.84±0.35a 5.18±0.07b 5.80±0.02c 30.33±0.51c 1.54±0.02b 2.05±0.32b 0.32±0.03a 26.43±0.17d 1.54±0.07c 6.46±0.01b 27.19±0.95d 1.52±0.01b 1.17±0.02c 0.40±0.04a 31.88±0.29bc 1.57±0.05c 6.57±0.16ab 27.67±0.07d 1.66±0.03a 1.39±0.02bc 0.32±0.02a 33.80±0.28b 1.61±0.03c 6.74±0.00a 5.91±0.10c 1.02±0.05c 4.33±0.12b 1.27±0.05a 17.35±0.4c 2.48±0.04ab 4.82±0.03c 8.33±0.08b 1.55±0.03a 6.92±0.22a 0.78±0.02d 2.36±0.02abc 22.96±0.16a 5.63±0.15b 6.39±0.01c 1.15±0.02b 4.34±0.24b 1.02±0.01bc 21.25±0.4b 2.09±0.14bc 6.49±0.07a 13.14±0.11a 1.09±0.03bc 3.51±0.05c 1.11±0.03b 22.33±0.48a 2.11±0.08c 6.66±0.02a 6.40±0.36c 1.03±0.02bc 3.30±0.21c 0.97±0.03c 22.96±0.51a 2.51±0.16a 6.56±0.38a凋萎/h間時6 11 22 25 28 0 18 27 30 42種品1種品2種品

2.3 萎凋過程中白茶有機酸定量檢測結果

萎凋是白茶加工的關鍵工藝，是利用自然條件或人工輔助設施使離體后的新稍適時、適度失水，該過程涉及離體脅迫及干旱脅迫等逆境應激反應[12]。已有研究顯示，在細胞缺水狀態(tài)下，植物細胞壁會變薄，滲透勢改變，有機酸含量增加[13-15]。目前針對白茶萎凋過程中有機酸含量變化的研究較少。本研究顯示，在白茶萎凋過程中，各有機酸含量在萎凋過程總時長的前2/3 時段內有較大波動，之后趨于穩(wěn)定，推測萎凋前2/3 時段為有機酸代謝轉變的活躍時期。主要有機酸含量變化與茶樹品種呈現(xiàn)密切相關，主要體現(xiàn)在不同品種的萎凋程度表現(xiàn)時間不一致。品種1 有機酸總量在萎凋前22 h 內顯著下降，降幅約46.62%，之后呈穩(wěn)定趨勢。品種2 在萎凋的前27 h 內有階段性上升，隨后下降，27 h 后相對穩(wěn)定。

圖3 鳩坑、鳩坑早品種制作白茶萎凋過程中部分有機酸含量的變化Fig.3 Changes of organic acid content in jiukeng and jiukengzao white tea during withering

不同有機酸化合物中，草酸、奎寧酸、酒石酸、蘋果酸、乙酸、延胡索酸在不同品種制葉萎凋過程中，隨萎凋程度變化其含量變化趨勢較為一致。其中草酸、奎寧酸、蘋果酸、乙酸在萎凋前半程含量顯著上升，丙酮酸、延胡索酸在萎凋全程先降后升，而蘋果酸在萎凋全程先升后降。草酸含量隨萎凋程度的加重而增加，與趙寬[13]對油菜、諸葛菜和桑樹在干旱脅迫下的含量變化有相同趨勢，推測由于茶葉萎凋過程與植物干旱脅迫應激反應相似，有機酸分泌與細胞缺水改變細胞水勢，從而改變細胞滲透勢相關。丙酮酸、檸檬酸、延胡索酸、蘋果酸在萎凋全程呈波動變化，推測與三羧酸循環(huán)有關。茶樹葉片脫離茶樹本體后，生物活性降低，有機酸參與的糖酵解減弱，導致丙酮酸形成速度小于消耗速度，含量下降。三羧酸循環(huán)受阻，中間產物積累，在萎凋18 h 內，蘋果酸顯著上升。隨后，葉片生物活性持續(xù)降低，檸檬酸消耗減少，糖類繼續(xù)分解，檸檬酸含量降低而丙酮酸含量上升。

3 結論與討論

本研究優(yōu)化了一種茶葉中有機酸的HPLC 檢測方法，利用Waters Atlantis T3 柱（4.6 mm×150 mm，3 μm）色譜柱，以10 mmol/L KH2PO4（磷酸調pH 值至2.65）為流動相等度洗脫，流速0.8 mL/min，進樣量5 μL，檢測波長210 nm，柱溫30 ℃?？赏瑫r分離茶葉中草酸、酒石酸、奎尼酸、丙酮酸、蘋果酸、乙酸、檸檬酸、延胡索酸、琥珀酸等9 種有機酸，結果顯示9 種有機酸濃度與峰面積呈線性關系，具有較好的回收率和精密度，同時穩(wěn)定性、分離度較好，可滿足實際樣品的檢測要求。

同時采用上述優(yōu)化方法對不同原料嫩度等級的白茶樣品、白茶萎凋工藝過程樣進行有機酸含量測定，研究嫩度對白茶有機酸含量的影響及白茶萎凋過程中有機酸含量的變化。結果表明，在本研究試驗條件下，原料嫩度對白茶有機酸含量有一定影響，嫩度適中（一芽一葉）的原料制得白茶有機酸含量最高，粗老原料所制白茶有機酸含量最低，檸檬酸、奎寧酸是影響有機酸總量變化的主要成分。本研究檢測的有機酸中，丙酮酸、乙酸、檸檬酸含量隨嫩度下降呈下降趨勢，蘋果酸呈上升趨勢，草酸在中等嫩度的白茶中含量較高。本試驗所用白茶樣品有一定存儲年份，與新茶可能存在一定差異，試驗中原料嫩度對酒石酸、延胡索酸的影響尚不明確，未來可繼續(xù)深入研究。

本研究顯示，在白茶萎凋過程中，各有機酸含量在萎凋過程總時長的前2/3 時段內有較大波動，之后趨于穩(wěn)定，推測萎凋前2/3 時段為有機酸代謝轉變的活躍時期。主要有機酸含量變化與茶樹品種密切相關，主要體現(xiàn)在不同品種的萎凋程度表現(xiàn)時間不一致。其中草酸、奎寧酸、蘋果酸、乙酸在萎凋前半程含量顯著上升，丙酮酸、延胡索酸在萎凋全程先降后升，而蘋果酸萎凋全程先升后降。由于試驗條件限制，在工藝試驗中取樣時間有限，有機酸含量變化表現(xiàn)出的規(guī)律有限，未來可做進一步研究。