嫩栗香型綠茶香氣組分主成分分析

劉淑娟，何郁菲

（湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，湖南省茶葉檢測中心，湖南 長沙 410125）

茶葉香氣作為衡量茶葉品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，對綠茶的質(zhì)量、等級和價(jià)格起著關(guān)鍵性的作用，香氣分析已在茶葉香型識別與品質(zhì)鑒定中發(fā)揮越來越重要的作用[1-8]。同時(shí)，溶解于茶湯中的香氣物質(zhì)能與其他滋味物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，對茶湯的滋味起著協(xié)調(diào)、增效的作用[9-14]。一些獨(dú)特的香型則成為區(qū)分茶葉原料類別和產(chǎn)品特征的主要指標(biāo)，被消費(fèi)者當(dāng)作選購茶葉的重要參考依據(jù)，如小種紅茶獨(dú)特的松煙香、陳年黑茶呈現(xiàn)的木香和某些特色綠茶呈現(xiàn)的蘭花香等[15-18]。

湖南湘西地區(qū)盛產(chǎn)綠茶，因當(dāng)?shù)鬲?dú)特的氣候條件和品種優(yōu)勢，由保靖黃金茶1 號、保靖黃金茶2 號、碧香早、櫧葉齊等茶樹品種的春季一芽2 葉原料生產(chǎn)的綠茶，不但具有香、綠、爽、醇的品質(zhì)特征，還具有獨(dú)特的嫩栗香，感官審評給人以鮮香和栗香結(jié)合的清新優(yōu)雅感覺[19-21]。為探明其外在品質(zhì)與其內(nèi)在物質(zhì)基礎(chǔ)的聯(lián)系，試驗(yàn)選擇6 個(gè)典型嫩栗香型綠茶，對其進(jìn)行了主要品質(zhì)成分的測定與分析，以期為探討嫩栗香型綠茶品質(zhì)特征形成及其生產(chǎn)工藝提供參考，也可為綠茶香氣評價(jià)方法提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試茶樣均購于湖南湘西茶葉生產(chǎn)企業(yè)（合作社），以春季生產(chǎn)的綠茶為試驗(yàn)材料，于清明節(jié)制成。經(jīng)感官審評后選擇6個(gè)典型的嫩栗香型綠茶作為樣品，分別編號L1、L2、L3、L4、L5、L6。

主要儀器設(shè)備有萬分之一分析天平（梅特勒-托利多集團(tuán)）、HH-2 數(shù)顯恒溫水浴鍋（江南儀器廠）、自制改良萃取瓶、手動(dòng)SPME 進(jìn)樣器和50/30 μm DVB/CAR/PDMS 固相微萃取頭（美國Supelco 公司）、Thermo-DSQ 氣質(zhì)聯(lián)用儀。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1感官審評參考GB/T 23776—2018 規(guī)定進(jìn)行。

1.2.2香氣成分檢測采用頂空固相微萃法提取茶樣香氣成分。（1）預(yù)處理?xiàng)l件：將6.0 g 茶樣置于100 mL 樣品瓶中，加入50 mL 100℃蒸餾水，在60℃恒溫水浴中處理5 min，插入老化5 min 的萃取頭頂空吸附50 min，再插入GC-MS 進(jìn)樣器中解吸附5 min，啟動(dòng)Thermo-DSQ 收集數(shù)據(jù)。（2）色譜條件：氣相色譜柱為DB-WAX 毛細(xì)管柱，載氣為高純氦氣（純度99.999%），柱流量1.5 mL/min，進(jìn)樣方式為手動(dòng)無分流進(jìn)樣；程序升溫 至50℃保持5 min，以3℃/min 上升至170℃，再以5℃/min 上升至220℃。（3）質(zhì)譜條件：進(jìn)樣口240℃，離子源230℃；電子轟擊源EI，電子能量70 eV，掃描質(zhì)量范圍為50～650 amu，獲得GC-MS 圖譜；將獲得的圖譜進(jìn)行計(jì)算機(jī)檢索，同時(shí)與NIST 質(zhì)譜庫提供的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖進(jìn)行對照，再參照已發(fā)表的質(zhì)譜圖鑒定芳香物質(zhì)，剔除干擾因素，有效香氣物質(zhì)的相對百分含量按峰面積歸一化法計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同茶樣中香氣物質(zhì)種類與含量的比較

采用頂空固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用法測定了6個(gè)供試茶樣的香氣成分，共檢出42 種共有香氣成分，詳見表1。由表1 可知，嫩栗香綠茶檢出的香氣物質(zhì)中以醇類含量最高，占各茶香氣總量的47.76%～ 58.22%，檢出的11 種醇類物質(zhì)分別為β-芳樟醇、香葉醇、苯乙醇、橙花叔醇、苯甲醇、氧化芳樟醇I（呋喃型）、α-萜品醇、橄欖醇、辛醇、α-雪松醇和橙花醇；檢出的碳?xì)漕惢衔镉?4 種，占香氣總量的17.27%～23.51%，分別為δ-杜松烯、L-菖薄烯、α-蓽澄茄油烯、α-法尼烯、檸檬烯、β-杜松烯、順-β-羅勒烯、β-月桂烯、苯乙烯、萘、檜烯、α-摩勒烯、卡達(dá)烯和反-β-羅勒烯；檢出的醛酮類物質(zhì)共有4 種，占香氣總量的3.86%～12.28%，分別為順-茉莉酮、苯甲醛、β-紫羅酮和β-環(huán)檸檬醛；檢出的酯類物質(zhì)共有9 種，占香氣總量的9.77%～14.80%，分別為順-己酸-3-己烯酯、水楊酸甲酯、2-甲基己基丁酸酯、二甲基戊酸甲酯、己酸己酯、反-丁酸-3-己烯酯、香葉酸甲酯、丙烯酸丁酯和茉莉酸甲酯；此外，檢出含氮化合物2 種，分別為吲哚和1-乙基-2-甲酰吡咯，占香氣物質(zhì)總量的1.87%～8.08%；檢出含硫化合物二甲硫，占香氣物質(zhì)總量的1.17%～7.57%；檢出雜氧化合物2-正戊基呋喃，占香氣物質(zhì)總量的0.41%～0.70%。總的來說，嫩香型綠茶香氣組分中，醇類化合物相對含量最高，其次是碳?xì)漕惡王ヮ悺臋z出的單個(gè)香氣成分含量來看，相對含量較高的有香葉醇、β-芳樟醇、苯乙醇、δ-杜松烯、順-茉莉酮、二甲硫、水楊酸甲酯、2-甲基己基丁酸酯、二甲基戊酸甲酯、L-菖薄烯、吲哚和橙花叔醇。從香氣檢測結(jié)果來看，嫩栗香型綠茶與葉國注等[22]通過加工工藝處理后得到的板栗香型綠茶在香氣成分種類和數(shù)量上均有較大不同。

2.2 供試茶樣的香氣物質(zhì)主成分分析

以檢出的42 種香氣成分構(gòu)成6×42 的矩陣，采用SPSS 18.0 軟件作主成分分析，按剔除最小特征值主成分對應(yīng)的特征向量原則[17]，一次剔除一個(gè)變量，經(jīng)有限次剔除后，保留了X1、X4、X12、X15、X18、X21、X22、X25、X30、X31、X33、X34、X37和X39變 量，分別為δ-杜松烯、α-法尼烯、α-摩勒烯、β-芳樟醇、橙花叔醇、α-萜品醇、橄欖醇、橙花醇、順-己酸-3-己烯酯、水楊酸甲酯、二甲基戊酸甲酯、己酸己酯、丙烯酸丁酯和二甲硫。將以上14 個(gè)香氣組分作為變量進(jìn)行主成分分析，得到2 個(gè)主成分（詳見表2），第一主成分和第二主成分的貢獻(xiàn)率分別為49.223%和38.173%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為87.396%，基本保留了原始變量的信息。

由表3 可知，第一主成分F1=0.771X1+0.191X4+ 0.284X12-0.718X15+0.801X18-0.991X21+0.836X22-0.794X25+0.192X30-0.590X31+0.856X33-0.143X34+0.877X37-0.897X39，說明所有茶樣在這14 個(gè)香氣成分上占方 差貢獻(xiàn)率的49.223%，代表變量為X1、X18、X22、X33、 X37；第二主成分F2=0.444X1+0.945X4+0.921X12-0.574X15+ 0.024X18+0.053X21-0.446X22-0.472X25+0.913X30+ 0.799X31-0.351X33+0.957X34-0.346X37+0.142X39，說明所有 茶樣在這14 個(gè)香氣成分上占方差貢獻(xiàn)率的38.173%，代表變量為X4、X12、X30、X31、X34。分析結(jié)果表明，主成分分析得出的14 個(gè)香氣成分為嫩栗香型綠茶的特征性香氣成分。

2.3 供試茶樣的香氣質(zhì)量評價(jià)

以不同特征值的方差貢獻(xiàn)率βi（i=1，2，…，k）為加權(quán)系數(shù)，利用綜合評價(jià)函數(shù)F=β1F1+β2F2+…+βkFk計(jì)算6 個(gè)栗香型茶樣香氣得分，根據(jù)得分對茶葉香氣質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，并將結(jié)果與感官審評結(jié)果進(jìn)行對比（表4）。由表4 可知，綜合評價(jià)函數(shù)計(jì)算得到的結(jié)果與感官審評結(jié)論一致，可用于嫩栗香茶葉的質(zhì)量評價(jià)。

3 結(jié)論與討論

從6 個(gè)供試茶樣的香氣成分統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，醇類化合物含量最高，其次是碳?xì)漕?、酯類和醛酮類；檢出的單個(gè)香氣成分中，相對含量較高的有香葉醇、β-芳樟醇、苯乙醇、δ-杜松烯、順-茉莉酮、二甲硫、水楊酸甲酯、2-甲基己基丁酸酯、二甲基戊酸甲酯、L-菖薄烯、吲哚和橙花叔醇；其中，相對含量最高的香葉醇具有薔薇系溫和的花香，而β-芳樟醇、苯乙醇、順-茉莉酮、橙花醇等分別呈現(xiàn)天然花香、果香及甜香。這些典型的風(fēng)味物質(zhì)與其他揮發(fā)性物質(zhì)相互作用，構(gòu)成了湘西山區(qū)春季嫩栗香型綠茶的獨(dú)特香氣。

茶葉香氣成分的絕對含量、比例、閾值等因素綜合作用，構(gòu)成了茶葉香型、香氣特征的多維性，這也增加了茶葉香氣分析的復(fù)雜性。主成分分析是一種能在保持原始資料大部分信息的基礎(chǔ)上，將變量數(shù)較多且變量間有不同程度相關(guān)系數(shù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一組變量數(shù)較少、且變量間相互獨(dú)立的新數(shù)據(jù)的方法[23-27]。試驗(yàn)采用主成分分析，得出了嫩栗香型綠茶的特征香氣成分，分別為δ-杜松烯、α-法尼烯、α-摩勒烯、β-芳樟醇、橙花叔醇、α-萜品醇、橄欖醇、橙花醇、順-己酸-3-己烯酯、水楊酸甲酯、二甲基戊酸甲酯、己酸己酯、丙烯酸丁酯和二甲硫。試驗(yàn)通過綜合評價(jià)函數(shù)構(gòu)建香氣質(zhì)量評價(jià)模型，所得結(jié)論與傳統(tǒng)感官審評結(jié)果具有高度一致性，為茶葉香氣評價(jià)和特征香型鑒定提供了理論依據(jù)。從試驗(yàn)結(jié)果看，供試茶樣檢出的相對含量較高的成分與主成分分析所得特征香氣成分不完全相同。鑒于此，后期試驗(yàn)將進(jìn)一步分析特征香型茶葉的關(guān)鍵呈香成分及其影響因素，以揭示茶葉香氣內(nèi)在物質(zhì)基礎(chǔ)及外部香型呈現(xiàn)之間的內(nèi)在聯(lián)系。

表1 供試嫩栗香型綠茶樣品中共有的香氣成分及含量

表2 主成分分析的特征值與累計(jì)貢獻(xiàn)率

表3 前2 個(gè)主成分的特征向量

表4 嫩栗香型茶葉香氣質(zhì)量評價(jià)