为了在响应保护林地政策的同时扩大茶叶种植面积，我国多地进行了林下茶种植模式的尝试，即在现有林地的林荫空间种植茶树，然而与普通茶相比，林下茶的品质如何及其独特品质是如何形成的，林下茶种植模式是否可行，都还有待揭示。白茶以其原料来源的不同可分为大白、小白和水仙白，其中小白茶由菜茶原料制成，滋味甘醇鲜爽，香气清鲜素雅，是福建省的高品质白茶之一。南平市建阳区已进行多个小白茶林下种植试点的建设，因此，本研究以林下小白茶为例，采用生化成分测定及广泛靶向挥发物代谢组学方法，从代谢物水平为大家揭示林下小白茶的独特风味品质以及小白茶林下种植模式的可行性，旨在为林下茶种植模式的推广提供参考。
2023年12月，福建农林大学郭玉琼教授团队在Plants发表题为“Analysis of Characteristics in the Macro-Composition and Volatile Compounds of Understory Xiaobai White Tea”的研究论文。作者于南平市建阳区漳墩镇选取同一片山坡上的毛竹林下小白茶园(BL)、杉木林下小白茶园(SL)、锥栗林下小白茶园(ZL)和普通小白茶园(CK)进行影响茶树生长主要环境因子的监测，并以一芽二叶为标准采取鲜叶及鲜叶加工成的成品茶为实验材料，采用生化成分测定及广泛靶向挥发物代谢组学方法分析林下小白茶和普通小白茶鲜叶及成品茶中特征次生代谢物的差异，结合林下种植对茶树生长环境因子的影响，揭示林下种植调节小白茶品质的具体机制。
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Understory Planting Improves the Growing Environment for Tea Plants
林下种植改善了茶树生长环境
茶树只有在适宜的光温、湿度、土壤、肥料等环境条件下生长，才能获得高品质的茶叶。当光照强度超过 3.7 J/cm2-min 时，茶叶的光合速率会下降，茶叶新梢生长发育的最适温度为 20-25 ℃，超过这个温度范围，新梢生长速度会减慢，而炎热干燥的天气容易使茶变得苦涩。林下种植降低了茶树所在环境的光照强度和温度，提高了空气湿度，改善了茶树的生长环境。此外，林下茶园土壤的有机质、总氮和速效氮含量显著高于普通茶园。
图 1.(A)光照强度、空气温度和空气湿度;(B)土壤中有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾的含量和pH值。不同上标表示具有显著差异(p < 0.05)。
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Impact of Understory Planting on Fresh-Leaf Contents
林下种植对鲜叶内含成分的影响
茶叶的滋味是由多种独特的次生代谢物决定的，主要是多酚类、黄酮类、游离氨基酸等。为了探究林下种植对茶鲜叶内含成分的影响，对鲜叶样品的生化成分进行了测定分析。结果表明，林下茶园鲜叶中的水浸出物、咖啡碱、黄酮和可溶性糖含量均显著高于普通茶园，游离氨基酸和茶黄素显著低于普通茶园，这为成品茶的加工提供了良好的物质基础。为了明确林下种植对鲜叶内含成分的影响，对鲜叶内含成分和主要环境因子进行了相关性分析。结果表明，黄酮含量与土壤有机质和总氮含量呈显著正相关，可溶性糖含量与土壤有机质和速效氮含量呈显著正相关。总之，林下种植通过改善茶树生长环境，调节了茶树次生代谢物的积累，为成品茶的加工提供了良好的物质基础。
图2.(A)水浸出物、游离氨基酸、咖啡碱、茶多酚、类黄酮、可溶性糖、茶黄素、茶红素、茶褐素的含量;(B)宏观成分与主要环境因子的相关性。不同上标表示显著差异(p < 0.05)。符号 * 和 ** 分别表示 p < 0.05 和 p < 0.01 处的统计显著性。
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Significant Difference in Aroma and Flavor between LWTs and PWTs
林下小白茶和普通小白茶在香气和滋味方面存在显著差异
茶叶鲜叶的质量决定了茶叶产品的质量。然而，鲜叶中与品质相关的代谢物在茶叶采后加工过程中会发生显著变化。为了更全面地分析林下种植对茶叶产品质量的影响，同时也为了增强本研究的代表性，在不同时间对不同林下茶园和普通茶园进行了重复的成品茶取样，然后对成品茶进行了感官审评。感官审评结果表明，所有样品的外观均为芽叶连枝、绿中带褐，带有白毫;所有小白茶的汤色均被评价为金黄明亮，不同点是林下小白茶的汤色更深。从滋味上看，林下小白茶滋味的顺滑度、甜度和厚度都强于普通小白茶，二者都有花香和甜香，个别样品有木香，但林下小白茶的花香比普通小白茶更浓郁持久。
图3.(A) 普通小白茶和林下小白茶的干茶外观、汤色和叶底;(B) 普通小白茶和林下小白茶的滋味属性雷达图;(C) 普通小白茶和林下小白茶香气属性雷达图。
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Analysis of Biochemical Components of LWTs and PWTs
林下小白茶和普通小白茶的生化成分分析
茶的滋味主要由生化成分决定，其中，茶多酚增强茶汤的苦味，黄酮类物质提供苦味，游离氨基酸是鲜味的来源，可溶性糖是甜味的主要贡献者。林下小白茶中水浸出物、茶多酚、咖啡碱和可溶性糖含量高于普通小白茶，游离氨基酸含量低于普通小白茶。这可能是林下小白茶在滋味上比普通小白茶具有更强的顺滑度、甜度和厚度的原因。
图4.水浸出物、游离氨基酸、咖啡碱、茶多酚、黄酮、可溶性糖、茶黄素、茶红素、茶褐素的含量。符号 * 和 ** 分别表示 p < 0.05 和 p < 0.01 处的统计显著性。采摘自林下茶园的称为L，采摘自普通茶园的称为P。
为了进一步确定区分林下小白茶和普通小白茶滋味的关键生化成分，对生化成分进行了正交偏最小二乘判别分析。结果表明，生化成分组成有助于区分林下小白茶和普通小白茶，游离氨基酸、茶黄素、茶红素、水浸出物和茶多酚含量是区分林下小白茶和普通小白茶的特征差异生化成分。前人研究表明游离氨基酸、黄酮和茶黄素是改善遮荫茶风味的主要代谢途径，这与本研究的结果基本一致。
图5.(A) 非挥发性成分的OPLS-DA得分图;(B)置换检验图;(C) 非挥发性成分的变量重要性投影(VIP)值。采摘自林下茶园的称为L，采摘自普通茶园的称为P。
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Analysis of Volatile Metabolites of LWTs and PWTs
林下小白茶和普通小白茶的挥发性代谢物分析
利用HS-SPME与GC-MS/MS结合分析林下小白茶和普通小白茶中的挥发性代谢物，共检测出220种挥发物。采用正交偏最小二乘法分析，并结合VIP值大于1及FC值小于0.67或大于1.5共筛选出13种差异挥发性代谢物。进一步结合OAV值大于1最终鉴定出2-庚醇、2-癸酮、大马士酮和雪松醇等四种挥发性代谢物作为区分对林下小白茶和普通小白茶的关键差异挥发性代谢物(图6 A)。为了进一步确认挥发性代谢物与香气属性之间的关系，运用PLSR分析方法将林下小白茶和普通小白茶中OAV值大于1的重要挥发性代谢物与香气属性(花香、木香和甜香)相关联(图6 B)。香叶基丙酮、3,5-辛二烯-2-酮、β-环柠檬醛和苯甲醛与花香密切相关，这些物质在林下小白茶中的含量更高，可能是林下小白茶花香更明显的原因。普通小白茶和林下小白茶中甜香和木香密切相关物质的组成存在差异，然而，与林下小白茶甜香和木香密切相关物质的OAV值总和更高，促成了林下小白茶的甜香和木香感官属性得分高于普通小白茶。
图6.(A) 四种关键差异挥发性代谢物;(B) 普通小白茶的香气属性与重要挥发性代谢物(OAV > 1)的PLSR分析。X. 39种挥发性代谢物(OAV > 1);Y.香气属性;(C) 林下小白茶的香气属性与重要挥发性代谢物(OAV > 1)的PLSR分析。X. 39种挥发性代谢物(OAV > 1);Y.香气属性。符号 * 和 ** 分别表示 p < 0.05 和 p < 0.01 处的统计显著性。采摘自林下茶园的称为L，采摘自普通茶园的称为P。
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Summary
总结
林下种植改善了茶树的生长环境，影响了茶鲜叶中茶多酚、游离氨基酸和可溶性糖等物质的积累，促成了林下小白茶滋味甜醇、花香高长的风味品质特征，游离氨基酸、茶黄素、茶红素、水浸出物、茶多酚、2-庚醇、2-癸酮、大马士酮和雪松醇等可作为区分林下小白茶和普通小白茶的关键滋味物质和香气物质。本研究为林下茶种植模式的推广提供了一定的理论参考。
福建农林大学安溪茶学院(数字经济学院)郭玉琼教授为通讯作者。福建农林大学园艺学院硕士生张孟聪为第一作者。福建农林大学园艺学院博士生周承哲、张成，硕士生徐凯、卢丽、黄琳洁、张理煊、黎煌，南平市建阳区茶叶发展中心祝雪芳，福建农林大学园艺学院赖钟雄研究员也参与了该项研究。本研究得到了福建农林大学茶产业链技术创新与服务体系建设项目和福建省张天福茶叶发展基金会科技创新基金、建阳区漳墩镇茶产业发展基金等基金的资助。
来源：郭家小茶堂
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