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中国精品科技期刊2020

基于SBSE-GC-O-MS技术‘梅占’茶关键香气成分分析

欧晓西, 黄慧清, 李秋明, 余欣茹, 姜能宝, 林宏政, 郑玉成, 孙云

欧晓西,黄慧清,李秋明,等. 基于SBSE-GC-O-MS技术‘梅占’茶关键香气成分分析[J]. 食品工业科技,2025,46(2):271−279. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2024020187.
引用本文: 欧晓西,黄慧清,李秋明,等. 基于SBSE-GC-O-MS技术‘梅占’茶关键香气成分分析[J]. 食品工业科技,2025,46(2):271−279. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2024020187.
OU Xiaoxi, HUANG Huiqing, LI Qiuming, et al. Key Aromatic Compounds Analysis of 'Meizhan' Tea Based on SBSE-GC-O-MS Technology[J]. Science and Technology of Food Industry, 2025, 46(2): 271−279. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2024020187.
Citation: OU Xiaoxi, HUANG Huiqing, LI Qiuming, et al. Key Aromatic Compounds Analysis of 'Meizhan' Tea Based on SBSE-GC-O-MS Technology[J]. Science and Technology of Food Industry, 2025, 46(2): 271−279. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2024020187.

基于SBSE-GC-O-MS技术‘梅占’茶关键香气成分分析

基金项目: 国家现代农业产业技术体系(CARS-19);福建张天福茶叶发展基金会科技创新基金(FJZTF01)。
详细信息
    作者简介:

    欧晓西(1999−)(ORCID:0009−0006−9972−9265),女,硕士研究生,研究方向:茶叶加工与品质研究,E-mail:ouxiaoxi_66@163.com

    通讯作者:

    郑玉成(1994−)(ORCID:0000−0001−7113−9956),男,博士,讲师,研究方向:茶叶资源利用与加工工程,E-mail:18094159524@163.com

    孙云(1964−)(ORCID:0000−0002−3074−3468),女,博士,教授,研究方向:茶叶加工与品质研究,E-mail:sunyun1125@126.com

  • 中图分类号: TS272.5

Key Aromatic Compounds Analysis of 'Meizhan' Tea Based on SBSE-GC-O-MS Technology

  • 摘要: ‘梅占’品种因其独特的品种特征香气深受人们的喜爱。为探究‘梅占’茶品种关键香气特征,本研究通过气相色谱-嗅闻-质谱联用(Gas Chromatography-Olfactory-Mass Spectrometry,GC-O-MS)技术对‘梅占’红茶、‘梅占’绿茶、‘梅占’乌龙茶三个茶类关键香气活性化合物进行鉴定和描述,同时结合香气活性值(Odor Activity Value,OAV)、香气特征影响值(Aroma Character Impact Value,ACI)和感官审评进行对比分析。感官审评结果表明‘梅占’红茶、‘梅占’绿茶、‘梅占’乌龙茶均具有明显的品种特征香气,其中‘梅占’红茶花香浓郁带甜香,‘梅占’绿茶花香清雅,嫩香持久,‘梅占’乌龙花香馥郁具奶香。偏最小二乘法(OPLS-DA)与OAV分析发现,芳樟醇、香叶醇、水杨酸甲酯、苯乙醇、茉莉内酯和吲哚是‘梅占’不同茶类香气差异的关键化合物。结合GC-O和OAV分析结果表明,芳樟醇、香叶醇、β-紫罗兰酮、茉莉酮等赋予了‘梅占’茶馥郁的花香、奶香等风味。通过本研究揭示了‘梅占’茶香气的化学基础,为研究‘梅占’茶特征香气形成机理提供了理论基础。
    Abstract: The Camellia sinensis cv. 'Meizhan' is highly favored for its distinctive varietal aroma. To investigate the key aroma characteristics of 'Meizhan' tea varieties, this study employed gas chromatography-olfactory-mass spectrometry (GC-O-MS) to identify and describe the crucial aroma-active compounds in 'Meizhan' black tea, green tea, and oolong tea. Additionally, comparative analysis was conducted integrating odor activity value (OAV), aroma character impact value (ACI), and sensory evaluation. Sensory evaluation results indicated that 'Meizhan' black tea, green tea, and oolong tea all exhibited prominent varietal aroma characteristics. Specifically, 'Meizhan' black tea featured a rich floral aroma with a hint of sweetness, 'Meizhan' green tea presented a refreshing floral aroma with persistent freshness, while 'Meizhan' oolong tea offered a fragrant floral aroma with milky undertones. OPLS-DA and OAV analysis revealed that linalool, geraniol, methyl salicylate, phenylethanol, jasmine lactone, and indole were crucial compounds contributing to the aroma differences among 'Meizhan' tea varieties. Combined GC-O and OAV analysis results demonstrated that compounds such as linalool, geraniol, β-ionone, and jasmine ketone imparted distinctive floral and milky aromas to 'Meizhan' tea. This study unveils the chemical basis of 'Meizhan' tea aroma, providing a theoretical foundation for investigating the formation mechanism of its characteristic aroma.
  • 茶因其独特的风味及营养价值深受人们喜爱,而香气活性物质是形成其独特风味的主要物质之一。茶的香气受茶叶品种、生长环境和制作工艺影响[1]。茶叶品种为茶的香气奠定了基础,有关研究显示,品种固有属性在确定茶叶香气特征方面,具有比产地和品质更为显著的影响[2]。黄慧清等[3]的研究发现2-壬酮、茉莉内酯等物质赋予黄旦乌龙茶独特甜香和奶香的香气特征;铁观音乌龙茶馥郁的花香主要由芳樟醇、氧化芳樟醇等物质呈现;而金观音乌龙茶呈现的清花香与木质香主要由藏花醛、香叶基丙酮等物质提供。另外,Wang等[4]研究发现(E)-芳樟醇氧化物和(Z)-茉莉酮是形成肉桂品种特征香气的关键化合物,而β-环柠檬醛和α-紫罗兰酮则是形成水仙品种特征风味的关键化合物。

    ‘‘梅占’’原产于安溪芦田,属无性系品种,小乔木型,大叶类[5],适制于乌龙茶、红茶、绿茶,其具有较强适制性[6]。尽管加工工艺与鲜叶采摘标准存在差异,‘‘梅占’’制成的乌龙茶、红茶抑或是绿茶,都具有明显的品种特征,辨识度高。对于茶叶生产者而言,准确识别并强化‘梅占’茶的特征香,不仅可以提升其产品的品质,同时也能够为消费者提供更加独特且丰富的风味体验。在过去的几十年里,对‘梅占’茶香气特征的研究有限,Qiu等 [7] 研究发现‘梅占’绿茶中呈花香和木质香的香气活性值(Odor Activity Value,OAV)最高,包括β-紫罗兰酮、香叶丙酮和β-环柠檬醛等。谢关华等[8]研究发现,罗勒烯、( E) -橙花叔醇、β-石竹烯等10种挥发性化合物,其含量变化对‘梅占’不同茶类香气的差异形成起重要作用。但是目前对‘梅占’茶特征香气的关键致香成分及它们如何定义该品种独特香气的科学阐释存在较大空缺。

    茶叶中的挥发性化合物种类繁多但含量少,仅占茶叶干重的0.01%左右。在采用不同提取方法提取这些挥发性化合物时,其组成和含量可能发生显著变化。因此,合理选择提取方法对探究茶叶挥发物的特征具有重要意义。搅拌棒吸附萃取(Stir Bar Sorptive Extraction,SBSE)因其良好的重复性和低检测限而引起了极大的关注[9],SBSE不仅在挥发性化合物提取上效果显著,对半挥发性化合物同样有良好的萃取效果[10]。近年来,SBSE已被广泛用作各种样品的有效香气提取技术,例如,葡萄酒、水果等[11]。已知,茶香是由多种挥发物以不同浓度的组合形成的[12]。然而,并非每一种挥发性化合物都对茶的芳香效果具有同样的贡献,这些化合物中只有少数在感官感知中起主导作用并有助于整体香气的形成。传统评估方法主要依赖于人的嗅觉感知,然而这种方法由于受到个体差异的影响较大,主观性强且无法做到量化比较。而气相色谱-嗅闻-质谱联用技术(Gas Chromatography-Olfactory-Mass Spectrometry,GC-O-MS)突破了传统评估方法的局限,与基于人的嗅觉感知对比,展现了更高的客观性和可重复性。目前,该技术已被广泛应用于食品的香气与风味分析上[13]。此外,SBSE和GC-O技术的组合已成功用于鉴定关键的芳香化合物。例如Wang等[14]从龙井茶中鉴定到了14种关键化合物。因此,通过SBSE结合GC-O技术,可以对茶叶样品进行比较评估,了解茶叶的香气特征,为茶叶的生产和品质管理提供科学依据。

    据此,本研究将应用SBSE/GC-MS、GC-O、OAV等组合阐明形成‘梅占’茶品种特征的关键香气活性化合物。通过对不同工艺制作的‘梅占’茶进行香气剖析,可为‘梅占’茶香气贡献因素的研究提供理论依据,揭示‘梅占’茶品种特征香的关键香气活性化合物,以便于更好地理解其香气形成的机理。

    ‘梅占’红茶、‘梅占’绿茶 取自尤溪茶王赛获奖茶样,其中‘梅占’红茶以一芽二三叶为采摘标准加工而成;‘梅占’绿茶 选用以芽头为采摘标准的鲜叶原料加工而成;‘梅占’乌龙茶 取自福建安溪高建发茶庄园,选用以开面三四叶为采摘标准的鲜叶原料,通过闽南乌龙茶加工工艺加工成乌龙茶,每个样品设置三个重复;氯化钠(分析纯)、2-壬醇(标准品) 国药集团化学试剂有限公司。

    7890A/5975C气相色谱-质谱联用仪 美国安捷伦科技公司;MPS Robotic Pro多功能自动进样系统、CIS4大体积冷阱进样口和TDU2热脱附、ODP4嗅闻仪、吸附搅拌子PDMS(0.10 mm×10 mm) 德国Gerstel公司。

    由五位受过专业训练并在茶学相关领域学习或从业两年以上的评茶员按照CB/T 23776-2018《茶叶感官审评方法》对茶样进行感官审评,记录评分和评语,最终得分为五位审评员评分的平均分。

    参考黄慧清等[3]的方法进行修改,取1.0 g‘梅占’茶样品,将其与50 mL沸水(温度为100 ℃)一同冲泡。等待冲泡液冷却至室温后,取出15.0 mL清澈的茶汤,加入一个20 mL顶空瓶中,并加入4.5 g氯化钠(NaCl)和40 μL浓度为20 mg/L的2-壬醇(2-Nonanol)。将磁力吸附搅拌子(PDMS)放入瓶中,以1200 r/min的转速,在25 ℃的条件下萃取60 min。完成萃取后,取出磁力吸附搅拌子,用超纯水彻底冲洗,并用干净的无尘纸巾擦拭干净。随后,将磁力吸附搅拌子放入TDU2热脱附小管中,并运行相应的热脱附程序。

    采用了安捷伦HP-Innowax色谱柱(60 m×0. 25 mm (i.d.)×0.25 μm),该柱是一种惰性毛细管柱。升温程序为:初温设定为40 ℃并保持2 min,然后以5 ℃/min的升温速率升至250 ℃并保持20 min。流动相为高纯度氦气(纯度99.999%以上),流速为1.8 mL/min。进样口采用CIS-PTV大体积冷进样口,温度范围为−30~250 ℃,进样速率为15 ℃/s,不进行分流。TDU2的温度范围为25~250 ℃,升温速率为100 ℃/min,不进行分流,传输线温度设定为260 ℃。MSD和ODP的分流比为1:1,载气为高纯度氮气。

    采用电子轰击离子源,电子能量设定为70 eV。传输线温度为250 ℃,离子源温度为230 ℃,四级杆温度为150 ℃。扫描范围设定为m/z 33~400,EMV值为1258 V。

    嗅闻分析小组由5位经过专业训练的成员组成。使用“1~4”分级体系对气味进行评估,其中“1”表示气味弱,“2”表示气味适中,“3”表示气味较强,“4”表示气味强。最终的气味结果将由至少2位小组成员在同一时间阶段嗅闻到相似的气味描述及强度来确定。

    挥发性物质浓度Cx、OAV及ACI分别根据式(1)~式(3)计算:

    Cx=Ci×VxVi
    (1)
    OAV=CxOTx
    (2)
    ACI=OxnOn×100
    (3)

    式中,Cx为挥发性成分x的浓度,μg/L;Ci为内标浓度,μg/L;Vx为挥发性成分x的峰面积;Vi为内标峰面积;OAV 为香气活性值; OTx为挥发性成分x在水中的香气阈值,μg/L[15];ACI为香气特征影响值,%;Ox 为挥发性成分x的香气活性值。

    单因素分析和显著性分析利用 SPSS 26.0软件,计算和图表制作通过Excel2019、Graphpad Prism 8.0 、Adobe Illustrator2021软件进行,利用SIMCA 14.1软件进行偏最小二乘判别分析。

    对‘梅占’三个茶类,包括‘梅占’红茶、‘梅占’绿茶、‘梅占’乌龙茶进行感官审评,茶样、茶汤、叶底见图1,最终评价结果见表1所示。三个茶类均表现出‘梅占’的品种特征香,花香显,并各具特色。‘梅占’红茶外形紧结,叶底嫩匀,花香浓郁,带有嫩甜香,滋味醇爽;‘梅占’绿茶外形匀整,叶底软亮,花香较浓,嫩香持久,滋味鲜醇甘爽;‘梅占’乌龙茶外形紧结匀整,花香馥郁持久带奶香,滋味鲜醇爽口。综上所述,‘梅占’茶制成的不同茶类,在外形、汤色、香气、滋味及叶底差异较大,但它们仍然保留其品种特征香气。

    图  1  ‘梅占’不同茶类感官审评
    Figure  1.  Sensory qualities of different teas of 'Meizhan'
    表  1  ‘梅占’不同茶类感官品质
    Table  1.  Sensory qualities of different teas of 'Meizhan'
    样品 外形(20%) 汤色(5%) 香气(30%) 滋味(35%) 叶底(10%) 综合得分
    ‘梅占’红茶(MZ-R) 条索紧结有锋苗、匀整、色褐油润 橙红明亮 嫩甜香、花香浓郁、品种香显 甜醇厚爽 嫩匀红亮 96.43
    ‘梅占’绿茶(MZ-G) 芽头肥壮扁直、匀整、深绿油润 嫩浅明亮 花香较浓、嫩香持久、品种香显 鲜醇甘爽 嫩黄绿软亮 94.54
    ‘梅占’乌龙茶(MZ-O) 颗粒紧结匀整、砂绿油润 黄绿明亮 花香馥郁持久、带有奶香、品种香较显 鲜醇爽口 肥厚软亮、有红边 95.63
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    为研究‘梅占’茶树品种制成的不同茶类的香气特征,通过SBSE-GC-MS对每个茶样中的挥发性成分进行提取和分析,从三个‘梅占’不同茶类中共鉴别出167种已知挥发性物质。其中‘梅占’红茶含有119种,‘梅占’绿茶含有111种,‘梅占’乌龙茶含有125种。以167种挥发性物质作为因变量,不同茶类作为自变量,通过OPLS-DA(图2A),可以实现3个‘梅占’不同茶类样品有效区分。本次分析中的自变量拟合指数(R2x)为0.991,因变量拟合指数(R2y)为0.996,模型预测指数(Q2)为0.998,R2Q2超过0.5表示模型拟合结果可接受[16]。经过200次置换检验,如图2B所示,Q2回归线与纵轴的相交点小于0,说明模型不存在过拟合,模型验证有效,认为该结果可用于茶叶香气的不同茶类鉴别分析。为了进一步分析不同香气成分对区分‘梅占’不同茶类的贡献率,以 VIP>1 为筛选条件[17],筛选出13种‘梅占’三个不同茶类的差异香气物质(图2C),其中醇类6种、酮类1 种、酯类2 种、酚类1种、酸类2种和杂环类1 种。区域A为‘梅占’红茶含量较突出的7种香气成分,包括香叶醇、橙花醇、芳樟醇氧化物Ⅱ、水杨酸甲酯、苯乙醇、芳樟醇、垅牛儿酸等。区域B为‘梅占’乌龙茶高含量的6种香气成分,包括茉莉内酯、吲哚、异丁香酚、棕榈酸、2-壬基醇、茉莉酮等。

    图  2  ‘梅占’不同茶类的OPLS-DA(A)、模型交叉验证结果(B)、差异挥发性代谢物聚类热图(C)
    Figure  2.  Different types of 'Meizan' tea OPLS-DA (A), cross-validation results of the model (B), clustering heat map of differential volatile metabolites (C)

    在探讨特定化合物对‘梅占’茶整体香气的贡献程度时,依赖于两个关键因素:香气化合物的浓度及该化合物的OAV。OAV是理解和评估单一香气化合物对食品整体风味的重要指标,在风味研究中得到了广泛的采用。此外,香气化合物的具体贡献可以通过比较其气味活性贡献指数(ACI)来衡量。

    OAV>1的香气化合物认为是对整体香气产生了重要影响。如果OAV>10,则认为该香气化合物对茶叶整体香气产生了显著的影响[1819]。为了更精确地评估‘梅占’茶中的香气活性化合物的影响,根据相关文献中香气化合物在水中的阈值[3,14,2022],并计算了这些化合物的OAV和ACI值,结果如表2所示。在三个茶类样品中总共鉴定出13种OAV>1的香气活性化合物。‘梅占’红茶、‘梅占’绿茶、‘梅占’乌龙茶中OAV>1的香气活性化合物分别有10种、6种、11种。其中芳樟醇、香叶醇、水杨酸甲酯、苯乙醇、茉莉内酯和吲哚VIP>1且OAV>1,所以这6个挥发性物质可能是形成‘梅占’三个茶类风味差异的关键化合物。在三个茶类中芳樟醇、香叶醇、β-紫罗兰酮和茉莉酮的OAV(>1)和ACI(>1)均较高,因此被认为是‘梅占’茶特征香气形成的主要贡献者。这一结论与谢关华等[8]的研究结果相吻合,他们的研究表明在‘梅占’制成的各种茶类中,β-紫罗兰酮与芳樟醇OAV均>1。‘梅占’红茶中芳樟醇(OVA=510.04,ACI=76.04%)、香叶醇(OVA=97.60,ACI=14.55%)OAV与ACI值较高,呈甜花香。‘梅占’绿茶中芳樟醇与茉莉酮OAV与ACI值最高,呈现花香稍带奶香。在‘梅占’乌龙茶中的芳樟醇(OVA=61.05,ACI=20.76%)和茉莉酮(OVA=367.21,ACI=56.87%)OAV与ACI值最高,而茉莉酮呈现的奶花香在‘梅占’乌龙茶中的OAV值高于‘梅占’红茶和‘梅占’绿茶,这与审评时‘梅占’乌龙茶具有独特的奶香特质结果相吻合。

    表  2  ‘梅占’不同茶类关键香气成分(OAV>1化合物)及其ACI值
    Table  2.  Key aromatic compounds (OAV>1) and their ACI values in different types of 'Meizan' tea
    序号 组分 阈值(μg/L) OAV ACI(%) 香气类型[2324]
    MZ-R MZ-G MZ-O MZ-R MZ-G MZ-O
    1 芳樟醇 0.22 510.04 206.45 61.05 76.04 76.86 20.76 花香、甜香
    2 香叶醇 7.5 97.60 12.02 4.31 14.55 4.47 1.47 花香、蜜香
    3 茉莉酮 0.3 35.56 38.36 167.21 5.30 14.28 56.87 甜奶花香
    4 β-紫罗兰酮 0.1 15.13 7.54 9.23 2.26 2.81 3.14 清花香
    5 癸醛 0.1 1.76 1.93 2.15 0.26 0.72 0.73 甜奶花香
    6 3,5-辛二烯-2-酮 0.5 3.72 1.01 5.08 0.55 0.37 1.73 生青味
    7 正己醛 4.5 3.49 0.49 2.59 0.52 0.18 0.88 青草气
    8 正辛醛 0.5 1.00 0.24 2.77 0.15 0.09 0.94 清花香
    9 水杨酸甲酯 40 1.43 0.21 0.10 0.21 0.08 0.03 冬青油,薄荷
    10 苯乙醇 45 1.03 0.24 0.07 0.15 0.09 0.02 花香、蜜香
    11 反式-橙花叔醇 10 1.08 0.37 花香
    12 茉莉内酯 200 1.73 0.59 花果香
    13 吲哚 40 0.02 0.13 36.67 0.00 0.05 12.47 浓:橡胶味,淡:花香
    注:“−”表示该样品未检测到该物质。
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    气相色谱-嗅闻检测技术(GC-O)是一种结合气相质谱技术和人体嗅觉的方法,被广泛应用于食品风味分析。该技术在鉴别和排序复杂混合物中的香气活性的化合物具有显著优势,成为了对于茶叶关键香气化合物的主要鉴别手段[2526]。本研究通过GC-O嗅闻分析,共鉴定出了51种具有香气活性的化合物,包括18种醇类,13种酯类,7种醛类,7种酮类,3种酚类及3种杂环类化合物,如表3所示。

    表  3  ‘梅占’不同茶类香气活性化合物
    Table  3.  Aroma active compounds of different types of 'Meizhan' tea
    序号 保留时间(min) 化合物名称 香气类型 气味强度(AI) 浓度(μg/L)
    MZ-R MZ-G MZ-O MZ-R MZ-G MZ-O
    醇类(18种)
    1 18.972 正己醇 甜花香 2.8 1.2 2.2 9.35 0.49 0.99
    2 21.458 芳樟醇氧化物Ⅰ 清新花香、奶花香 3 2.2 2.4 23.82 7.16 4.20
    3 22.191 芳樟醇氧化物 Ⅱ 清甜花香、奶花香 4 3.2 2.2 54.74 15.65 1.61
    4 23.933 芳樟醇 花香、甜香 4 3.4 3.2 112.21 45.42 13.43
    5 24.187 2-乙基己醇 青瓜 1 1 1.8 1.11 0.54 6.65
    6 25.515 脱氢芳樟醇 花香 3.8 2.2 3.2 13.05 1.37 6.72
    7 26.603 1-壬醇 花蜜香 4 3.6 3.6 2.67 0.36 0.37
    8 29.083 顺式芳樟醇氧化物 甜香、奶香 4 3 2.2 23.52 6.11 0.97
    9 29.577 γ-异香叶醇 浓郁花香 4 3.2 3.72 1.59 0.00
    10 29.876 橙花醇 清甜花香 3 70.09 3.77 0.89
    11 30.361 苏合香醇 清甜花香 2.8 0.09 0.20 0.00
    12 30.877 香叶醇 花香、蜜香 3.6 3.2 2 731.99 90.13 32.34
    13 31.843 苯甲醇 花香、果香、甜香 2.4 1.2 1 13.84 2.20 1.05
    14 32.538 苯乙醇 花香、蜜香 4 2 2 13.84 2.20 1.05
    15 34.712 反式-橙花叔醇 花香 3 46.23 10.65 3.17
    16 36.639 雪松醇 木质 2 0.00 0.00 10.76
    17 38.491 2-己基癸醇 花香 3.6 1.72 0.72 0.00
    18 38.578 Α-毕橙茄醇 花香 3.6 0.00 0.34 0.00
    酯类(13种)
    1 27.115 γ-己内酯 奶香 4 0.37 0.15 0.89
    2 29.737 水杨酸甲酯 冬青油 3.4 2.2 2 57.23 8.21 3.81
    3 31.284 丙酸叶醇酯 花香 2.8 0.18 0.00 0.00
    4 32.777 丙位辛内酯 奶糖 4 0.00 0.00 0.40
    5 33.945 δ-辛内酯 奶香 2 0.00 0.00 0.65
    6 35.051 γ-壬内酯 奶花香 2.2 1.2 3.2 0.36 0.10 1.71
    7 36.682 顺式-3-己烯醇苯甲酸酯 花香 2 0.00 0.00 0.45
    8 38.22 δ-癸内酯 奶香 4 1.53 0.93 1.88
    9 39.342 丁位十一内酯 奶花香 3 3 3.52 2.34 0.00
    10 39.502 二氢茉莉酮酸甲酯 清花香 1 0.00 0.05 0.00
    11 39.584 茉莉内酯 花果香 3 0.00 0.00 345.89
    12 39.97 邻苯二甲酸二甲酯 花香 3 1.8 4 1.33 0.77 3.30
    13 43.785 邻苯二甲酸二异丁酯 花香 2 1 3.2 0.75 0.62 1.34
    醛类(7种)
    1 11.483 正己醛 青草香 2.8 2 2.8 15.73 2.19 11.66
    2 17.184 正辛醛 清花香 2 1.2 2 0.50 0.12 1.39
    3 21.137 2E-辛烯醛 奶香、甜香 2 1.2 2 1.96 0.14 1.84
    4 22.79 癸醛 甜奶花香 3.2 3 2 0.18 0.19 0.21
    5 22.907 (E,E)-2,4-庚二烯醛 清花香 2 2 1.45 0.00 2.61
    6 25.142 反,顺-2,6-壬二烯醛 青瓜 3 0.34 0.00 0.00
    7 27.401 橙花醛 清新柠檬、清新花香 2 1.2 16.29 0.63 0.30
    酮类(7种)
    1 18.614 6-甲基-5-庚烯-2-酮 半熟米香 3 1 2 8.50 0.90 3.04
    2 19.947 6-壬酮 青草气 1.2 1 1 0.33 0.24 0.32
    3 23.485 3,5-辛二烯-2-酮 生西瓜子 2.2 2 3 1.86 0.50 2.54
    4 33.023 β-紫罗兰酮 清花香 3.2 2 2 1.51 0.75 0.92
    5 33.241 茉莉酮 甜奶花香 3 3.2 4 10.67 11.51 50.16
    6 37.935 茶螺酮 木质香 2 2 3 0.17 0.10 2.88
    7 42.897 香豆素 清新花香、奶香 1 3 3.2 7.99 12.32 24.65
    酚类(3种)
    1 37.51 丁香酚 花香 2 2.2 0.36 0.00 0.14
    2 38.419 香芹酚 奶香 2.2 2 0.17 0.10 0.00
    3 40.785 异丁香酚 花香 4 0.31 0.27 30.67
    杂环类化合物(3种)
    1 5.278 二甲基硫化物 熟玉米香 2.2 1.2 1 13.98 4.18 1.29
    2 25.132 二甲基亚砜 药香 3 3 0.43 0.29 0.00
    3 42.704 吲哚 浓:橡胶味,淡:花香 3 3 4 0.64 5.19 1466.65
    注:“−”表示未嗅闻到。
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    根据嗅闻结果,三种茶类的香气类型主要概括为花香、奶香、甜香,青香,木质香等多种类型,其中醇类及酯类占主导地位。具有花香和甜香的醇类化合物是茶叶中最常见的物质[16],它们不仅以游离形式存在,而且以糖苷形式存在[27]。在这些化合物中,共检测到18种醇,这些醇类物质在‘梅占’茶中主要以花香呈现,在‘梅占’红茶中具有较高的浓度及香气强度,这与审评时‘梅占’红茶具有浓郁的花香相吻合。其中,香叶醇(花果香)和芳樟醇(花香)在三个茶类中的浓度及香气强度较高,表明它们在‘梅占’茶香气中起重要作用。在‘梅占’茶中,鉴定出了13种酯,这些酯类物质在‘梅占’茶中主要以奶香、花香呈现,多种酯类香气活性化合物主要在‘梅占’乌龙茶呈现较高的香气强度,这与审评时‘梅占’乌龙茶具有独特的奶花香相符合。其中水杨酸甲酯(清凉感)是主要的酯类化合物之一,在三个茶类中它具有较高的浓度及香气强度。研究表明在萎凋过程中,水杨酸羧基甲基转移酶与水杨酸的作用能够生成水杨酸甲酯[28]。而水杨酸甲酯在‘梅占’红茶中的浓度显著高于‘梅占’绿茶和‘梅占’乌龙茶,这可能与‘梅占’红茶加工过程较长时间的萎凋工序有关。在芳香活性醛类化合物中,主要以清花香呈现,其中正己醛(青草香)的浓度及香气强度最高,其次是正辛醛(清花香),主要为‘梅占’茶贡献清新的风味。在酮类香气活性化合物中,香气类型较为丰富,除了花香和奶香外还有木质香及生瓜子仁香等,其中茉莉酮(奶花香)的浓度及香气强度最高,其次是β-紫罗兰酮(花香,甜香),它以新黄质作为其前体[29],是各种茶叶的重要芳香化合物[30]。而在杂环类化合物,检测到的吲哚(花香)在‘梅占’乌龙茶中具有最高的浓度及香气强度,这也进一步证明了它是赋予乌龙茶花香特征的重要化合物[31]

    尽管由于制作工艺及鲜叶采摘标准的差异,茶叶的风味会有所不同,但‘梅占’茶的品种特征香气却一直得以保留。为探究这一特征风味,通过对‘梅占’三个茶类的51个香气活性化合物的比较分析,发现三个茶类共有26种香气活性化合物,其中16种香气强度均超过2,如图3A所示。这些化合物主要呈现出花香、甜奶香。其中茶螺酮、3,5-辛二烯-2-酮、正己醛、水杨酸甲酯贡献‘梅占’茶木质香、生瓜子仁、青草香和薄荷香等香气;芳樟醇、香叶醇以及1-壬醇等呈现出浓郁的花香、果香;芳樟醇氧化物Ⅰ、癸醛及β-紫罗兰酮呈现清新的花香;茉莉酮、苯乙醇、顺式芳樟醇氧化物等则呈现的甜花香、奶花香。此外,发现芳樟醇、香叶醇、苯乙醇、水杨酸甲酯、芳樟醇氧化物Ⅰ、芳樟醇氧化物Ⅱ及顺式芳樟醇氧化物7个关键香气活性化合物浓度在‘梅占’红茶中最高,在‘梅占’绿茶中次之,在‘梅占’乌龙茶中最少,如图3B所示,这一趋势与审评时对三个茶类品种特征强度的观察结果一致。结合OAV分析结果,发现‘梅占’茶关键香气成分组成在两种方法下展现了一致性。具有较高的OAV值的化合物,其嗅闻强度相对也会较高。但两种方法鉴定出化合物贡献度也存在些许差异。在GC-O分析中,某些OAV值<1化合物也能被嗅闻到较高的气味强度,如1-壬醇(花蜜香)、水杨酸甲酯(冬青油、薄荷)、顺式芳樟醇氧化物(奶花香)等都呈现出较高的香气强度(AI>3),但其OAV值远低于1。两种方法直接存在的差异性可能是因为OAV 法未能考虑到茶汤可能会影响香气的释放,茶汤中的挥发性物质之间及挥发性物质与挥发性物质直接可能存在相互作用,所以单个香气化合物在水中的阈值并不能准确反映其在茶汤体系中的阈值[32],故其他香气类型的物质可能间接促进‘梅占’品种特征香的形成。因此,结合GC-O法与OAV法可得,芳樟醇、香叶醇、茉莉酮、β-紫罗兰酮等OAV>1且GC-O嗅闻强度AI>2的香气活性化合物是形成‘梅占’茶品种特征的关键化合物,而苯乙醇、水杨酸甲酯、芳樟醇氧化物Ⅰ、芳樟醇氧化物Ⅱ及顺式芳樟醇氧化物等GC-O香气强度AI>2的香气活性化合物可能对‘梅占’品种特征香的形成及其强弱具有辅助作用。

    图  3  ‘梅占’不同茶类共有关键香气活性化合物
    注:图B中不同小写字母表示不同样本间差异达显著水平(P<0.05)。
    Figure  3.  Common key aroma active compounds of different varieties of 'Meizhan' tea

    ‘梅占’不论制成红茶、绿茶抑或是乌龙茶,其品种特征十分明显,辨识度高。本次研究通过搅拌棒吸附萃取(SBSE)结合气质联用(GC-MS)、气相色谱-嗅闻检测技术(GC-O)、偏最小二乘法(OPLS-DA)及气味活性值(OAV)分析,深入探讨了‘梅占’三个茶类(红茶、绿茶、乌龙茶)中的挥发性化合物以及其风味特征。筛选了6种‘梅占’不同茶类的关键差异化合物,包括芳樟醇、香叶醇、水杨酸甲酯、苯乙醇、茉莉内酯和吲哚。并确定了4种化合物为‘梅占’茶品种特征关键香气活性化合物,包括芳樟醇、香叶醇、茉莉酮、β-紫罗兰酮。将GC-O和OAV法相结合进行分析,更能贴近实际感官评价,这对于发掘和了解‘梅占’茶香气的特性非常重要,也为未来茶叶风味研究和茶叶产品开发提供了宝贵的信息。‘梅占’茶的品种特征香是一种复合型香型,本研究虽然筛选了‘梅占’特征香的关键活性化合物,但要体现出‘梅占’的品种特征香需要确定其比例关系,后续可以进行香气重组等实验来进一步明确‘梅占’品种特征香的香气组成。

  • 图  1   ‘梅占’不同茶类感官审评

    Figure  1.   Sensory qualities of different teas of 'Meizhan'

    图  2   ‘梅占’不同茶类的OPLS-DA(A)、模型交叉验证结果(B)、差异挥发性代谢物聚类热图(C)

    Figure  2.   Different types of 'Meizan' tea OPLS-DA (A), cross-validation results of the model (B), clustering heat map of differential volatile metabolites (C)

    图  3   ‘梅占’不同茶类共有关键香气活性化合物

    注:图B中不同小写字母表示不同样本间差异达显著水平(P<0.05)。

    Figure  3.   Common key aroma active compounds of different varieties of 'Meizhan' tea

    表  1   ‘梅占’不同茶类感官品质

    Table  1   Sensory qualities of different teas of 'Meizhan'

    样品 外形(20%) 汤色(5%) 香气(30%) 滋味(35%) 叶底(10%) 综合得分
    ‘梅占’红茶(MZ-R) 条索紧结有锋苗、匀整、色褐油润 橙红明亮 嫩甜香、花香浓郁、品种香显 甜醇厚爽 嫩匀红亮 96.43
    ‘梅占’绿茶(MZ-G) 芽头肥壮扁直、匀整、深绿油润 嫩浅明亮 花香较浓、嫩香持久、品种香显 鲜醇甘爽 嫩黄绿软亮 94.54
    ‘梅占’乌龙茶(MZ-O) 颗粒紧结匀整、砂绿油润 黄绿明亮 花香馥郁持久、带有奶香、品种香较显 鲜醇爽口 肥厚软亮、有红边 95.63
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    表  2   ‘梅占’不同茶类关键香气成分(OAV>1化合物)及其ACI值

    Table  2   Key aromatic compounds (OAV>1) and their ACI values in different types of 'Meizan' tea

    序号 组分 阈值(μg/L) OAV ACI(%) 香气类型[2324]
    MZ-R MZ-G MZ-O MZ-R MZ-G MZ-O
    1 芳樟醇 0.22 510.04 206.45 61.05 76.04 76.86 20.76 花香、甜香
    2 香叶醇 7.5 97.60 12.02 4.31 14.55 4.47 1.47 花香、蜜香
    3 茉莉酮 0.3 35.56 38.36 167.21 5.30 14.28 56.87 甜奶花香
    4 β-紫罗兰酮 0.1 15.13 7.54 9.23 2.26 2.81 3.14 清花香
    5 癸醛 0.1 1.76 1.93 2.15 0.26 0.72 0.73 甜奶花香
    6 3,5-辛二烯-2-酮 0.5 3.72 1.01 5.08 0.55 0.37 1.73 生青味
    7 正己醛 4.5 3.49 0.49 2.59 0.52 0.18 0.88 青草气
    8 正辛醛 0.5 1.00 0.24 2.77 0.15 0.09 0.94 清花香
    9 水杨酸甲酯 40 1.43 0.21 0.10 0.21 0.08 0.03 冬青油,薄荷
    10 苯乙醇 45 1.03 0.24 0.07 0.15 0.09 0.02 花香、蜜香
    11 反式-橙花叔醇 10 1.08 0.37 花香
    12 茉莉内酯 200 1.73 0.59 花果香
    13 吲哚 40 0.02 0.13 36.67 0.00 0.05 12.47 浓:橡胶味,淡:花香
    注:“−”表示该样品未检测到该物质。
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    表  3   ‘梅占’不同茶类香气活性化合物

    Table  3   Aroma active compounds of different types of 'Meizhan' tea

    序号 保留时间(min) 化合物名称 香气类型 气味强度(AI) 浓度(μg/L)
    MZ-R MZ-G MZ-O MZ-R MZ-G MZ-O
    醇类(18种)
    1 18.972 正己醇 甜花香 2.8 1.2 2.2 9.35 0.49 0.99
    2 21.458 芳樟醇氧化物Ⅰ 清新花香、奶花香 3 2.2 2.4 23.82 7.16 4.20
    3 22.191 芳樟醇氧化物 Ⅱ 清甜花香、奶花香 4 3.2 2.2 54.74 15.65 1.61
    4 23.933 芳樟醇 花香、甜香 4 3.4 3.2 112.21 45.42 13.43
    5 24.187 2-乙基己醇 青瓜 1 1 1.8 1.11 0.54 6.65
    6 25.515 脱氢芳樟醇 花香 3.8 2.2 3.2 13.05 1.37 6.72
    7 26.603 1-壬醇 花蜜香 4 3.6 3.6 2.67 0.36 0.37
    8 29.083 顺式芳樟醇氧化物 甜香、奶香 4 3 2.2 23.52 6.11 0.97
    9 29.577 γ-异香叶醇 浓郁花香 4 3.2 3.72 1.59 0.00
    10 29.876 橙花醇 清甜花香 3 70.09 3.77 0.89
    11 30.361 苏合香醇 清甜花香 2.8 0.09 0.20 0.00
    12 30.877 香叶醇 花香、蜜香 3.6 3.2 2 731.99 90.13 32.34
    13 31.843 苯甲醇 花香、果香、甜香 2.4 1.2 1 13.84 2.20 1.05
    14 32.538 苯乙醇 花香、蜜香 4 2 2 13.84 2.20 1.05
    15 34.712 反式-橙花叔醇 花香 3 46.23 10.65 3.17
    16 36.639 雪松醇 木质 2 0.00 0.00 10.76
    17 38.491 2-己基癸醇 花香 3.6 1.72 0.72 0.00
    18 38.578 Α-毕橙茄醇 花香 3.6 0.00 0.34 0.00
    酯类(13种)
    1 27.115 γ-己内酯 奶香 4 0.37 0.15 0.89
    2 29.737 水杨酸甲酯 冬青油 3.4 2.2 2 57.23 8.21 3.81
    3 31.284 丙酸叶醇酯 花香 2.8 0.18 0.00 0.00
    4 32.777 丙位辛内酯 奶糖 4 0.00 0.00 0.40
    5 33.945 δ-辛内酯 奶香 2 0.00 0.00 0.65
    6 35.051 γ-壬内酯 奶花香 2.2 1.2 3.2 0.36 0.10 1.71
    7 36.682 顺式-3-己烯醇苯甲酸酯 花香 2 0.00 0.00 0.45
    8 38.22 δ-癸内酯 奶香 4 1.53 0.93 1.88
    9 39.342 丁位十一内酯 奶花香 3 3 3.52 2.34 0.00
    10 39.502 二氢茉莉酮酸甲酯 清花香 1 0.00 0.05 0.00
    11 39.584 茉莉内酯 花果香 3 0.00 0.00 345.89
    12 39.97 邻苯二甲酸二甲酯 花香 3 1.8 4 1.33 0.77 3.30
    13 43.785 邻苯二甲酸二异丁酯 花香 2 1 3.2 0.75 0.62 1.34
    醛类(7种)
    1 11.483 正己醛 青草香 2.8 2 2.8 15.73 2.19 11.66
    2 17.184 正辛醛 清花香 2 1.2 2 0.50 0.12 1.39
    3 21.137 2E-辛烯醛 奶香、甜香 2 1.2 2 1.96 0.14 1.84
    4 22.79 癸醛 甜奶花香 3.2 3 2 0.18 0.19 0.21
    5 22.907 (E,E)-2,4-庚二烯醛 清花香 2 2 1.45 0.00 2.61
    6 25.142 反,顺-2,6-壬二烯醛 青瓜 3 0.34 0.00 0.00
    7 27.401 橙花醛 清新柠檬、清新花香 2 1.2 16.29 0.63 0.30
    酮类(7种)
    1 18.614 6-甲基-5-庚烯-2-酮 半熟米香 3 1 2 8.50 0.90 3.04
    2 19.947 6-壬酮 青草气 1.2 1 1 0.33 0.24 0.32
    3 23.485 3,5-辛二烯-2-酮 生西瓜子 2.2 2 3 1.86 0.50 2.54
    4 33.023 β-紫罗兰酮 清花香 3.2 2 2 1.51 0.75 0.92
    5 33.241 茉莉酮 甜奶花香 3 3.2 4 10.67 11.51 50.16
    6 37.935 茶螺酮 木质香 2 2 3 0.17 0.10 2.88
    7 42.897 香豆素 清新花香、奶香 1 3 3.2 7.99 12.32 24.65
    酚类(3种)
    1 37.51 丁香酚 花香 2 2.2 0.36 0.00 0.14
    2 38.419 香芹酚 奶香 2.2 2 0.17 0.10 0.00
    3 40.785 异丁香酚 花香 4 0.31 0.27 30.67
    杂环类化合物(3种)
    1 5.278 二甲基硫化物 熟玉米香 2.2 1.2 1 13.98 4.18 1.29
    2 25.132 二甲基亚砜 药香 3 3 0.43 0.29 0.00
    3 42.704 吲哚 浓:橡胶味,淡:花香 3 3 4 0.64 5.19 1466.65
    注:“−”表示未嗅闻到。
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-02-22
  • 网络出版日期:  2024-11-09
  • 刊出日期:  2025-01-14

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