茶树为多年生常绿叶作物，起源于中国云南。茶叶新梢中，水份约占75%，干物质为25%左右。
不同茶叶因其呈味成分的种类、含量、比例的不同，其所表现出来的滋味也不同。通常我们所说茶叶是通过采摘茶树新梢，经特定的加工工艺而成的干燥茶叶。那么茶叶中主要有哪些化学成分呢？
由图可见，茶叶中含水分75%，这也就是“4斤叶1斤茶”的科学依据。而茶叶中的水溶性物质为30%-48%，其主要化学成分包括蛋白质类、酶类、类脂类、色素类、芳香物质类、维生素类、茶多酚类、生物碱类、氨基酸类、糖类、有机酸等，它们构成了茶叶的品质和滋味。
下面我们来认识一下茶叶中的主要化学成分。
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1、多酚类物质
茶多酚是形成茶叶色、香、味品质的主要成份，也是茶叶中有保健功能的主要成份之一。它含量高、分布广、变化大，对茶叶品质的影响最显著。茶多酚包括儿茶素类（黄烷醇类）、花青色类、花白色类、黄酮类、黄酮醇类、缩酚酸和酚酸类等，其中以儿茶素类化合物含量最高、最为重要。
多酚类物质约占鲜叶干物质总量的1/3，占茶汤浸出物总量的3/4，性质极其活泼，容易在外界条件下发生一系列化学反应，生成一些新的化学物质，影响着各类茶叶的品质，所以茶多酚的氧化程度是各种茶类分类的重要依据之一。
不同茶类多酚氧化程度示意图
2、生物碱
生物碱在古希腊时就被认为是能治疗疾病的物质，是最古老的药物之一。生物碱主要是嘌呤类生物碱和少量嘧啶类生物碱。茶叶中主要含有咖啡碱、可可碱、茶叶碱这三种生物碱，均具有兴奋中枢神经的功效。其中以咖啡碱的含量最高，一般为干重的2%-4%，是影响茶叶质量的一个重要因素。
茶叶中的咖啡碱对茶叶滋味的形成有重要作用。茶汤中咖啡碱过多，则茶汤具有苦味。红茶茶汤中，咖啡碱可以与茶红素、茶黄素等形成络合物，产生“冷后浑”现象，冷后浑的形成能力与咖啡碱的浓度呈正相关关系，此现象也是衡量红茶品质优良的指标之一。
3、氨基酸
茶叶中含有约1%~4%的氨基酸，已发现的有26种，包含20种蛋白质氨基酸和6种非蛋白质氨基酸，其中，最主要的有茶氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸和精氨酸。
尤其是茶氨酸，几乎为茶叶所特有，占茶叶干物质的1%~2%，约占所有氨基酸含量的50%。氨基酸嫩芽与嫩茎中所占的比例最大。因为氨基酸极易溶解于水，具有鲜爽味，因此它决定着茶汤的品质的鲜爽度。
氨基酸含量：嫩叶>老叶，嫩梗>芽>叶，茶氨酸嫩梗含量比芽叶高1-3倍；小叶种>大叶种；春梢>秋梢>夏梢。
4、芬香物质
茶叶中的芳香物质亦称：“挥发性香气组分（VFC）”，是茶叶中易挥发性物质的总称。茶叶的香气是不同芳香物质以不同浓度组合，对嗅觉神经综合作用所形成的茶叶特有的香型。香气的形成和浓淡，受不同茶树品种、采摘季节、叶质老嫩的影响，也受不同制茶工艺和技术影响。
茶叶中芳香物质的含量虽然不多，但种类极其复杂。据分析，通常茶叶中含有的香气成分化合物达700余种，它们有的是红茶、绿茶、鲜叶共有的，有的是各自分别独具的。值得注意的是，目前只能定性的去研究香气组成成分、组成变化与茶叶品质的相互关系，还不能确定何种芳香物质的组成及其含量能代表何种品类的茶叶。
5、糖类
糖类属碳水化合物，包括单糖、寡糖、多糖及少量其他糖类。单糖和双糖是构成茶叶可溶性糖的主要成分。糖类化合物含量随茶树生长而增加。
茶叶中的化学成分不仅决定着茶叶的质量，而且与饮茶的某些药理功效也有着密切的关系。但茶叶品质的形成与保健功效并不是基于某一种成分的效果，而是多种成分的协调功效。
西湖龙井茶茶树系统在发育过程中，对环境条件有一定的要求。众多的环境因子在时间和空间上对西湖龙井茶茶树的作用，在不同情况下是不同的，探明环境因子间的相互关系及其对茶树生长发育的影响，有利于人们制定和执行正确的茶叶优质、高产、高效栽培技术措施。
气象因子中与西湖龙井茶茶树生长关系*密切的是光照、水分和温度。
1、光照
西湖龙井茶茶树喜光耐阴，忌强光直射。茶树有机体中90%～95%的干物质是靠光合作用合成的，而光合作用必须在阳光照射下才能进行。光照条件差的枝条发育就细弱;光照充分的叶片细胞排列紧密，表皮细胞较厚，叶片比较肥厚、坚实，叶色相对深而有光泽，品质成分含量丰富，制成的茶叶滋味浓厚;相反，光照不足的叶片，大而薄，叶色浅，质地较松软，水分含量相对增高，茶叶滋味表现淡薄。但是，值得注意的是，茶树生长发育对光照强度的要求并不是越高越好。广东长期的生产实践证明，夏季中午的光照强度往往过高，不利于茶叶新梢生长和茶叶品质的提高，因此常常采取适当的遮光措施(如间种遮阴树或覆盖遮阳网等)。一般而言，茶树光照强度应控制在3万—5万勒为宜。
西湖龙井茶茶树生育对不同光质反应是不同的。在红橙光的照射下，茶树能迅速生长发育。蓝光为短波光，在生理上对氮代谢、蛋白质形成有重大意义，是生命活动的基础。橙光对碳代谢、碳水化合物的形成具有积极的作用，是物质积累的基础。紫光不仅对氮代谢、蛋白质的形成有重大意义，而且与一些含氮的品质成分如氨基酸、维生素和很多香气成分的形成有直接关系。试验表明，在夏季覆盖蓝紫色薄膜可以提高氨基酸含量，而覆盖黄色膜则同时显著提高氨基酸和茶多酚的含量(吴庆东，1987)。
目前一些高产茶园的光能利用率不足1.5℃。提高光能利用率，可大大提高茶叶增产潜力。研究表明，茶树为喜阴植物，不遮阳茶树的光合能力在较强光照(4万～5万勒)下仍比遮阳茶树高，但是在强光(8万勒以上)、高温(34～38℃)和低湿(40%～60%)的协同作用下，叶片暗呼吸和光呼吸速率大幅提高，使净光合速率明显降低，因此适度遮阳能满足茶树耐阴生理习性要求。就茶叶品质而言，低温高湿、光照强度较弱条件下生长的鲜叶氨基酸含量较高，有利于制成香味较醇的绿茶;在高温、强日照条件下生长的鲜叶多酚类含量较高，有利于制成汤色浓而味强烈的红茶。
为了有效、经济地利用光能，除了做好园地和品种选择外，还可以通过间种遮阴树，夏季覆盖遮阳网，辅以合理密植、人工灌溉、茶园施肥、植树造林等措施来加以调节。
2、水分
水是植物体重要的组成部分。据测定，茶树植株的含水量达到55%～60%，其中新梢的含水量高达70%～80%。在茶叶采摘过程中，新梢不断萌发，不断采收，需要不断地补充水分。所以，茶树的需水量比一般树木要多。一般认为，在年降水量1000毫米以上、月降水量100毫米以上、空气相对湿度70%以上、土壤田间持水量60%以上的条件下，就可满足茶树的生长发育要求。但并不是水分越多越好。国内外研究认为，在年降水量2000～3000毫米，茶季月均降水量200～300毫米、大气相对湿度80%～90%和土壤田间持水量70%～80%时，*适宜茶树的生长发育。
空气湿度与茶树生长发育的关系表现为空气湿度大时，一般新梢叶片大、节间长，新梢持嫩性强、叶质柔软、内含物丰富，因此茶叶品质好。茶树生长期间要求空气相对湿度在80%～90%比较适宜;当茶园中空气相对湿度小于60%时，土壤的蒸发和茶树的蒸腾作用就会显著增加，在这种情况下，如果长时间无雨或者不进行灌溉，就会发生土壤干旱，影响茶树的正常生长发育，出现减产;当空气相对湿度大于90%时，空气中的水汽含量接近饱和状态，容易导致与湿害相关的病害发生。
西湖龙井茶茶树对生长环境的土壤含水量也有一定的要求，这一要求随茶树生育时期、品种、土壤质地、孔隙状况及透水性能等的不同而变化。在一定土壤条件下，土壤相对含水量为50%一90%时，随土壤含水量提高，生育量增加(许允文.1985)。适宜的土壤含水量能促进茶树生长，据杨跃华(1987)试验，茶树在土壤相对含水量为70%～90%时彰各顶生理、生化指标均较高，这一土壤相对含水量是适宜茶树生长的。同时，根系活力及对营养物质的吸收(除钾外)均是加强的。
3、温度
气温与土温对茶树生长发育都有影响。气温主要影响地上部的生长，土温主要影响地下部的生长。它们之间是密切联系的，气温高，地温也随之升高。
茶树的*适生长温度是指茶树在此温度条件下生育*旺盛、*活跃。不同茶树品种的*适生长温度不同，多数品种的*适生长温度为20～30℃，在此温度范围内，如其他生育条件满足其生长需要，则随着温度升高，生育速度加快。
高温可以促进薄壁细胞增厚及液泡形成，促进厚壁组织纤维细胞增厚并木质化，促进新梢茎的木质部发育。所以，气温越高，嫩叶展开与增大增厚也越快。同时嫩叶转变为绿色速度加快，对夹叶发生量增加，多酚类物质增多，茶氨酸和氨基酸总量下降，使茶叶滋味苦涩，品质下降。
一般认为，适宜茶树经济栽培的年平均气温在13℃以上，茶树生长季节的月平均气温不低于15℃。随着气温升高，新梢生长加快，当气温达到35℃以上时，茶树生长会受到抑制。*适宜新梢生长的日平均气温为18～30℃。秋冬季气温下降到lO℃以下时，茶树地上部进入休眠，停止生长。茶树对低温的耐受程度因品种而异，根据不同地区、不同类型茶树品种耐低温的表现，一般把中、小叶种茶树经济生长*气温界限定为-10～8℃，大叶种定为-3.0～2.0℃。大叶种茶树在气温低于一5℃和小叶种茶树在低于-16℃时，茶树新梢将遭受冻害。早春气温低时，地温更低，为促使茶芽早发，人们常采用耕作施肥和利用地表覆盖技术措施，疏松土壤，加强地上气流与地下气流交换，保温保暖，可有效提高地温，促使根系生长;当夏季到来时，地下5～lO厘米土层温度可升至30℃，通过行间铺草或套种牧草等措施，可以降低地温(黄东风等，2002);秋季增加有机肥以及提高种植密度，均能明显提高冬季茶园土壤温度。此外，茶园四周种植防护林也能有效改善地温、气温和空气湿度。
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中国是世界公认的最早发现和利用茶树的国家，有超过3000年的喝茶历史。唐代开元以后，中国“茶道”盛行，饮茶之风遍及朝野。宋承唐风，不仅茶文化日益普及，还远播到今天的东亚等地。茶不仅是“国饮”，也是世界公认的最大天然非酒精饮料，茶产业也是我国部分省区出口创汇的重要经济支柱。
在国内，关于茶树的最早原产地也有好几种说法，但不少人认定是在云南。有的学者在认真研究考证后断言，云南临沧至西双版纳一带是茶树的原产地。不同的产地，茶的风味也大相径庭。日前，科学家在云南揭示了茶叶风味与品质的奥秘，并在氮元素影响与茶叶风味相关的代谢产物积累模式调控多组学研究方面取得了新进展。
茶叶生产离不开氮肥
茶农都知道，施肥是茶叶生产持续发展的物质基础，是增加茶叶产量和提高茶叶品质的一项重要技术。肥料中的氮元素是所有氨基酸、蛋白质的组成成分，也是核酸、叶绿素、多种辅酶、多种维生素和多种激素的主要成分。
前人的研究表明，在实际茶叶种植生产中，合理使用氮肥不仅能够增加茶叶的产量，而且能够提高茶叶中氨基酸、嘌呤类生物碱等化合物的含量，可改善茶叶的品质。铵态氮、硝态氮等不同氮水平和氮形态对茶叶中代谢物积累模式的影响具有显著性差异，但具体的调控机理仍不清楚。
氮素不足和过多都有不良影响
中国科学院昆明植物研究所植物种质资源、基因组学与生物信息学的高立志研究组以一年生云南大叶茶苗为研究材料，采用代谢组学和转录组学相结合的技术手段，对不同氮水平和氮形态下生长一定时期的茶苗的生理指标、代谢物积累和基因表达模式进行了深入的研究分析。
他们发现，不同氮条件处理下，茶叶中黄酮类物质的积累及其相关基因的表达模式都表现出最为显著的差异。缺氮条件下，茶树大量积累黄酮类物质，他们推测这与缺氮条件中黄酮类物质合成基因的高表达密切相关。与缺氮茶苗相比，使用硝酸盐、氨气和一氧化氮来提供氮元素的茶苗叶片中，显著富集了脯氨酸、茶氨酸和谷氨酰胺，尤其是在铵态氮处理的茶苗叶片中最为明显。因此，氮素不足和氮素过多都会对茶树产量和品质产生不良影响。如果氮素过多，会使茶树光合作用形成的碳水化合物大部分用于合成蛋白质，限制了一部分糖类向多酚类转化，结果多酚类和水浸出物含量下降而影响红茶品质；而氮素营养不足时，茶树体内蛋白质、核酸、叶绿素的合成受到阻碍，致使新梢伸长缓慢，萌发轮次减少，芽头密度变得稀疏，对夹叶大量出现，直接影响茶叶的产量和品质。
随后研究人员又进一步分析发现，作为耐铵和喜铵植物，在铵态氮处理条件下，茶树通过高效的氮吸收、运输和同化以及活跃的蛋白质降解过程，大量富集茶叶风味物质茶氨酸以适应过量的铵离子，避免伤害。施氮后新梢叶片中的硝酸还原酶活性提高，叶绿素含量和含氮化合物均有增加；茶树在冬季和早春的光合强度得到增强，使翌年春茶新梢叶的氨基酸含量提高，从而改进春茶的品质，可让品茗客喝到茶气、香气和回甘俱佳的好茶而欲罢不能。
发表于国际期刊《农业与食品化学杂志》上的这项最新研究，为全面揭示不同氮水平和氮形态对茶叶中风味物质积累模式的调控机理奠定了重要基础。
（编辑：晓林）
来源：科技日报 北京茶世界
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