基于OAV對3種高香種工夫紅茶的香氣特征分析

（武漢商學(xué)院食品科技學(xué)院，湖北武漢430056）

金牡丹、金觀音和黃觀音為福建省茶葉科學(xué)研究所選育的高香種茶樹品種，3種高香品種源自鐵觀音與黃棪為親本人工雜交，屬于中葉類，早生種。其中金牡丹和金觀音為灌木型茶樹，黃觀音屬于小喬木型[1]。茶葉香氣方面，高香品種具有花果香馥郁的典型特征[2]，并存在香氣類型的細微區(qū)別，故香氣也可作為區(qū)分高香種茶樹品種特性的重要依據(jù)。黃赟發(fā)現(xiàn)金牡丹春茶中濃度較高的揮發(fā)性組分為芳樟醇及氧化芳樟醇，金觀音春茶中濃度較高的揮發(fā)性組分為棕櫚酸和氧化芳樟醇[3]。王蔚等發(fā)現(xiàn)金觀音中濃度較高的揮發(fā)性組分為1-戊烯-3-醇和2-甲基丁醛[4]。

對比傳統(tǒng)工夫紅茶制作工藝，烏龍茶的制作工藝更有利于高沸點的花果香的清新風(fēng)味保留[5]，這是由于搖青工序中鮮葉內(nèi)源酶水解糖苷配體，形成多種芳香醇和萜烯醇類芳香組分[6]。故本紅茶與傳統(tǒng)工夫紅茶的制作工藝相比，在萎調(diào)過程中采用了烏龍茶的搖青工藝，以突出高香茶葉品種的香氣特征。

香氣活度值（odor active values，OAV）能夠?qū)庀嗌V-質(zhì)譜所測定的揮發(fā)性物質(zhì)濃度，與每種揮發(fā)性物質(zhì)的感官閾值相結(jié)合分析，此方法可有效評估單個揮發(fā)性成分對最終香氣所做的貢獻，且有助于構(gòu)建關(guān)鍵香氣成分和樣品感官風(fēng)味間的因果聯(lián)系[7]。OAV值是樣品中揮發(fā)性物質(zhì)濃度與該物質(zhì)香氣閾值的比值，OAV值大于1則說明揮發(fā)性成分能被感官察覺，對茶樣的整體香氣有貢獻[8]。目前尚未有文獻針對不同種類高香種工夫紅茶的香氣組分OAV值的比較分析。

本文采用頂空固相萃取技術(shù)（hea-dspace solidphase microextraction，HS-SPME）結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）對3種高香種茶葉所制的成品紅茶進行揮發(fā)性成分定性和定量檢測，并通過揮發(fā)性成分的香氣活力值（OAV）篩選出構(gòu)成茶樣中香氣特征的關(guān)鍵香氣成分。再通過偏最小二乘回歸法（partial least squares regression，PLSR）評估高香種茶樣關(guān)鍵香氣成分與感官特征的相關(guān)性，探索構(gòu)成高香種工夫紅茶不同感官特征的香氣化合物組成，為工夫紅茶的香氣品質(zhì)控制和優(yōu)化提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 原料

高香種工夫紅茶的茶樣信息見表1。

表1 3種高香種茶樣信息Table 1 The detail information of three species of highly fragrant tea samples

高香種工夫紅茶制作流程為：鮮葉→萎調(diào)（搖青）→揉捻→發(fā)酵→烘焙→歸堆→復(fù)火→毛茶，其工藝技術(shù)要點除萎調(diào)外，均參考自DB35/T 1505-2015《紅茶加工通用技術(shù)規(guī)程》。搖青采用竹制圓筒式搖青機，裝葉量為筒容積40%，轉(zhuǎn)速30 r/min。搖青次數(shù)3次，分別歷時3、5 min和10 min，促使茶葉碰撞細胞壁破損，促使內(nèi)源酶釋放。由福建省武夷山市中遠生態(tài)茶業(yè)有限公司完成。

1.1.2 試劑

環(huán)己酮（色譜純）：上海安譜科學(xué)儀器有限公司；C8-C40正構(gòu)烷烴混標(biāo)（色譜純）：美國o2si公司。

1.2 儀器與設(shè)備

7820/5977A氣質(zhì)聯(lián)用儀：美國Aglient公司；SPME-GC固相微萃?。╯olid-phase microextraction，SPME）手動進樣手柄、DVB/CAR/PDMS萃取頭50 μm：美國Supelco公司；標(biāo)準(zhǔn)篩80目：上海精網(wǎng)篩濾器材有限公司；20 mL固相微萃取專用頂空瓶：上海安譜科學(xué)儀器有限公司；DF-101Z集熱式恒溫加熱磁力攪拌器：鄭州長城科工貿(mào)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理方法

茶葉樣品磨碎后過80目篩，稱取3 g茶粉（精確值0.01 g）放入頂空瓶，迅速加入220 μL濃度為9.46 mg/kg的環(huán)己酮作為內(nèi)標(biāo)并密封瓶蓋[9]。將頂空瓶在80℃恒溫水浴中平衡30 min，每隔10 min動瓶身，然后將固相萃取頭插入頂空瓶上部空間中萃取30 min。萃取結(jié)束后，將SPME纖維萃取頭快速插入GC-MS進樣口，250℃解吸 5 min[10]。

1.3.2 色譜條件

色譜柱：Agilent DB-5ms石英毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。

升溫程序：起始柱溫50℃，保持5 min，以5℃/min升至80℃，以2℃/min升至140℃，最后以5℃/min升至 210℃，保持 5 min；載氣（He）流速 1 mL/min，進樣口溫度250℃；不分流模式[11-13]。

1.3.3 質(zhì)譜條件

電子轟擊離子源；電子能量70 eV；傳輸線溫度250℃；離子源溫度230℃；四級桿溫度150℃；全掃描模式，掃描質(zhì)量范圍40 m/z～400 m/z。

1.3.4 定性分析

正構(gòu)烷烴混標(biāo)1 μL液體進樣，1∶10分流模式，按照香氣成分測定時的程序升溫進行分析，測定其相同升溫程序下的保留時間，利用C8-C40正構(gòu)烷烴的保留時間換算RI值，將所得的RI值與相關(guān)文獻中對應(yīng)的RI值進行比較來進一步確定化合物。

式中：RI為待分析揮發(fā)性物質(zhì)的保留指數(shù)；n為待分析物前正構(gòu)烷烴的碳原子數(shù)；ta為待分析物的保留時間，min；tn為待分析物前正構(gòu)烷烴的保留時間，min；tn+1為分析物后正構(gòu)烷烴的保留時間，min。（待分析物a的保留時間落在正構(gòu)烷烴tn和tn+1之間）。

1.3.5 定量分析

根據(jù)對茶葉揮發(fā)性風(fēng)味化合物進行分離鑒定時添加內(nèi)標(biāo)的量，逐一將茶葉揮發(fā)性風(fēng)味化合物的色譜峰面積與內(nèi)標(biāo)環(huán)己酮的色譜峰面積進行比較，計算每一種揮發(fā)性風(fēng)味化合物相對于內(nèi)標(biāo)的量。

式中：Ci為待測揮發(fā)性成分的濃度，μg/kg；Si為內(nèi)標(biāo)物環(huán)己酮的濃度，μg/kg；CA為待測揮發(fā)性成分的色譜峰面積；SA為內(nèi)標(biāo)物環(huán)己酮的色譜峰面積；M為茶樣品質(zhì)量，kg。

1.3.6 OAV的計算

根據(jù)下面公式計算香氣活度值OAV。

式中：Ci為根據(jù)公式2計算出的濃度，μg/kg；OTi為該化合物在乙醇溶液中的嗅覺閾值，μg/kg。

1.3.7 感官測評方法

感官測評小組由28位優(yōu)選評價員組成，小組成員均按照GB/T 16291.1-2012《感官分析選拔、培訓(xùn)與管理評價員一般導(dǎo)則第1部分：優(yōu)選評價員》要求，經(jīng)過專業(yè)背景初篩和氣味辨別測試。感官測評方法參照GB/T 23776-2018《茶葉感官審評方法》中5.3.2.1紅茶（柱形杯審評法），僅對香氣進行測評。參考GB/T 14487-2017《茶葉感官審評術(shù)語》，結(jié)合高香種紅茶的香氣特征，整理出6個香氣術(shù)語：甜香、花香、果香、烘烤香、辛香、青草香，用于描述茶樣的香氣特征。用0～7分的評分法來表示特征香氣的強度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)NIST 14質(zhì)譜圖庫進行檢索，質(zhì)譜匹配度大于80的揮發(fā)性成分作為質(zhì)譜（MS）鑒定標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合保留指數(shù)（ethyl ester retention index，RI）文獻值對揮發(fā)性成分進行了輔助鑒定。通過內(nèi)標(biāo)濃度和峰面積測得各揮發(fā)性成分的濃度，在利用文獻閾值計算揮發(fā)性成分的香氣活度值。揮發(fā)性成分含量和感官數(shù)據(jù)分析采用SPSS 22進行ANOVA方差分析，多元統(tǒng)計檢驗P＜0.05認(rèn)為存在顯著性差異。運用Unscrambler version X 10.4對3種高香種工夫紅茶的關(guān)鍵香氣組分和感官評分進行PLSR相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種高香種工夫紅茶的揮發(fā)性成分及含量分析

3種工夫紅茶中揮發(fā)性成分鑒定及含量見表2。

表2 3種工夫紅茶中揮發(fā)性成分鑒定及含量Table 2 Aroma compounds and relative contents detected in congou black tea samples

續(xù)表2 3種工夫紅茶中揮發(fā)性成分鑒定及含量Continue table 2 Aroma compounds and relative contents detected in congou black tea samples

由表2可知，在茶樣中共檢測并鑒定出51種揮發(fā)性物質(zhì)，其中包括：醇類4種，醛類6種，酯類和內(nèi)酯類7種，酮類3種，酸類5種，其他類10種，烷烴類5種，萜烯類11種。各類揮發(fā)性成分濃度比較結(jié)果如圖1所示。

圖1 3種工夫紅茶揮發(fā)性成分分類濃度的比較Fig.1 Comparisons of the total contents of all classes of aroma components in different congou black teas samples

3種高香種工夫紅茶中，萜烯類濃度最高，其他類、醇類、酯類其次，酸類、醛類含量較低，烷烴類含量最低。萜烯類在3種高香紅茶的揮發(fā)性成分中，種類最多，含量最高，種間差異顯著，是形成3種紅茶揮發(fā)性成分差異的關(guān)鍵組分。其他類主要是雜環(huán)類化合物，它們的含量與茶葉底物和干燥工藝相關(guān)，由于其他類含量較高主要來自咖啡因（500 μg/kg～900 μg/kg）的貢獻，減去咖啡因的含量后，其他類的濃度與醇類、酯類相近。3種高香種工夫紅茶揮發(fā)性物質(zhì)在類別上存在顯著差異，其中黃觀音中萜烯類、其他類、酯類成分含量顯著高于其他兩種。金觀音中僅醇類成分較高，而其余種類揮發(fā)性成分含量均較低。

3種高香種工夫紅茶中，含量均較高的揮發(fā)性成分（＞48 μg/kg）包括具有青草香的葉醇和水楊酸甲酯，具有煮櫻桃香味的苯甲醇，具有花果香的苯乙醇、異戊醛、茉莉酮、D-檸檬烯、3-蒈烯和乙酸苯甲酯，具有烘烤香的2-甲基丁醛，以及發(fā)酵過程中產(chǎn)生的乙酸。3種茶樣中濃郁而豐富的花果香和青草香特征與萎調(diào)過程中引入搖青工藝有關(guān)，其中冬青葉香味的水楊酸甲酯是用于區(qū)分烏龍茶和紅茶的關(guān)鍵風(fēng)味物質(zhì)[24]，而形成發(fā)酵香和烘烤香的酸類和雜環(huán)類揮發(fā)性成分與工夫紅茶的發(fā)酵和干燥工藝有關(guān)，這說明本研究中高香種工夫紅茶兼具烏龍茶和工夫紅茶的部分香氣特征。

2.2 主要香氣組分的OAV分析

3種工夫紅茶中關(guān)鍵香氣成分（OAV＞1）的OAV值見表3。

表3 3種工夫紅茶中關(guān)鍵香氣成分（OAV＞1）的OAV值Table 3 Key aroma components`s data（OAV ＞1）from three types congou black tea samples by OAV calculation

續(xù)表3 3種工夫紅茶中關(guān)鍵香氣成分（OAV＞1）的OAV值Continue table 3 Key aroma components`s data（OAV ＞1）from three types congou black tea samples by OAV calculation

由表3可知，3種工夫紅茶中共有OAV大于1的揮發(fā)性化合物23種，根據(jù)美國食品香料和萃取物制造者協(xié)會 （flavor and extract manufacturers′association，F(xiàn)EMA）對不同揮發(fā)性化合物的香味描述，可將23種揮發(fā)性化合物按照其香氣特征分為果香、花香、烘烤香、草木香、杏仁香、醋香、豆香和藥香。3種高香紅茶中，果香、花香、草木香的揮發(fā)性化合物種類多，OAV值大于1 000的化合物共4種，為檸檬醛、橙花叔醇、水楊酸甲酯、香豆素，這些化合物賦予高香紅茶果香、花香和草香特征。3種高香紅茶中，OAV值大于100的差異香氣成分包括檸檬醛、橙花叔醇、茉莉酮酸甲酯、香葉基丙酮、芳樟醇、3.5-二甲基苯甲醛、香豆素，這7種關(guān)鍵香氣成分形成3種高香紅茶間的香氣差異。3種高香紅茶中，OAV值大于1的共性香氣成分有苯甲醇、苯乙醇、D-檸檬烯、苯甲醛、異戊醛、2-甲基丁醛、乙酸苯甲酯、順茉莉酮、苯乙醇、水楊酸甲酯、葉醇、乙酸，這12種關(guān)鍵香氣成分相互支撐，構(gòu)成高香工夫紅茶的基本香型。

2.3 3種高香種工夫紅茶關(guān)鍵香氣成分與感官測評結(jié)果的相關(guān)性分析

3種高香種工夫紅茶感官測評結(jié)果見表4。

如表4所示，3款高香種工夫紅茶的香氣感官指標(biāo)項評分相似度較高，其中金牡丹和金觀音6個感官指標(biāo)均不存在差異，黃觀音與前兩者僅在花香、果香和辛香3個感官指標(biāo)上存在顯著差異。對比金牡丹和金觀音，黃觀音的花香、果香和辛香感官特征更強，評分更高。

高香紅茶關(guān)鍵香氣成分與感官評分的偏最小二乘回歸法模型分析見圖2。

表4 3種高香種工夫紅茶感官測評結(jié)果Table 4 Sensory evaluation of three types of congou black tea

圖2 高香紅茶關(guān)鍵香氣成分與感官評分的偏最小二乘回歸法PLSR模型分析Fig.2 Standardized and estimated regression coefficients from partial least squares regression prediction models for the senory attributes variables

如圖2所示，高香種紅茶香氣特征感官評分與關(guān)鍵香氣成分（OVA篩選出23種）的加權(quán)回歸系數(shù)（weighted regression coefficient，BW），其中 BW 絕對值越大，則香氣特征與香氣成分相關(guān)性越高。23種關(guān)鍵香氣成分中，與感官指標(biāo)較相關(guān)（|BW|＞1.0×10-6）的香氣成分共8種，其中B6（檸檬醛）、C1（乙酸苯甲酯）、C2（水楊酸甲酯）、C6（茉莉酮酸甲酯）、T3（芳樟醇）、T10（橙花叔醇）與花香、果香、烘烤香、辛香4種香氣感官特征呈顯著正相關(guān)，而與甜香和青草香呈顯著負(fù)相關(guān)。A4（苯乙醇）、F6（香豆素）與甜香和青草香呈正相關(guān)，而與花香、果香、烘烤香、辛香4種香氣感官特征呈顯著負(fù)相關(guān)。

3 結(jié)論

本次研究采用HS-SPME結(jié)合GC-MS技術(shù)，檢測了源自鐵觀音和黃琰雜交的3種不同高香茶葉品種（金牡丹、金觀音、黃觀音）所制工夫紅茶的揮發(fā)性成分，并采用OAV法進一步篩選出對香氣特征貢獻較大的關(guān)鍵香氣成分，最后利用偏最小二乘回歸法分析茶樣香氣特征與關(guān)鍵香氣成分之間的關(guān)聯(lián)。

3種花果香工夫紅茶中共鑒定出51種揮發(fā)性成分，其中萜烯類物質(zhì)含量最高、醇類和酯類含量其次。基于OAV大于1共篩選出23種關(guān)鍵香氣成分，其中檸檬醛、橙花叔醇、水楊酸甲酯、香豆素（OAV值＞1 000）對3種高香種工夫紅茶的香氣貢獻較大。

根據(jù)感官評分，黃觀音的花香、果香和辛香的香氣特征，比金牡丹和金觀音更為突出。感官分值和關(guān)鍵香氣成分的PLSR模型顯示，花香、果香、烘烤香、辛香四種香氣特征與檸檬醛、乙酸苯甲酯、水楊酸甲酯、茉莉酮酸甲酯、芳樟醇、橙花叔醇呈正相關(guān)，而甜香和青草香這兩種香氣特征與苯乙醇和香豆素呈正相關(guān)。結(jié)果顯示，搖青工藝的引入使高香種工夫紅茶具備烏龍茶花、果和青草香氣的感官特征，感官特征與香氣成分間建立起相互聯(lián)系，這為工夫紅茶的香氣改良提供了理論依據(jù)。