不同香型襄陽綠茶主要化學成分的差異分析

鄭 琳,劉盼盼,龔自明,王雪萍,程一方,楊 偉,唐前勇,*,鄭鵬程,*

(1.湖北省農(nóng)業(yè)科學院果樹茶葉研究所,湖北省茶葉工程技術研究中心,湖北武漢 430064; 2.襄陽市農(nóng)業(yè)科學院,湖北襄陽 441057)

襄陽地處湖北省西北部,居漢江中游,秦嶺大巴山余脈,產(chǎn)茶歷史悠久,茶文化底蘊深厚。南漳、?？?、谷城作為襄陽的主要產(chǎn)茶區(qū),屬亞熱帶季風氣候,潔凈的空氣及高海拔云霧山區(qū)孕育出襄陽綠茶特有的香氣,其滋味鮮醇爽口,葉底肥嫩,極耐沖泡。

綠茶作為中國六大茶類中產(chǎn)量最高、品種最豐富、消費面最廣的一類茶,其相關研究最為廣泛,不同茶樹品系[1-3]、不同產(chǎn)地環(huán)境[4]、不同季節(jié)[5]、不同加工環(huán)節(jié)[6-8]、不同分析方法[9]等都會帶來綠茶滋味及香氣的差異。而茶的滋味和香氣,恰恰是決定一個茶品質好壞的關鍵性因素[10-11],一款優(yōu)質的茶葉需要在滋味和香氣中達到完美平衡,不可偏廢其一。滋味成分如茶多酚、酚氨比、酯型兒茶素與非酯型兒茶素的比值等,香氣成分如醇類化合物、酮類和醛類化合物等,都是與綠茶品質密切相關的"標識因子"[12]。

目前對襄陽綠茶的研究尚少,僅有適制品種篩選[13]、機械配置選型[14],尚無對于形成品質特征的感官品質、滋味香氣成分組成及含量的研究。本研究基于感官審評結果,選取具有代表性香氣的17種綠茶樣品,采用高效液相色譜法、氣質色譜聯(lián)用法及多元分析法,系統(tǒng)測定分析其滋味成分、香氣成分的組成和含量,進一步明確襄陽綠茶品質特征,為完善和統(tǒng)一生產(chǎn)管理、質量標準,強化“襄陽高香茶”區(qū)域公共品牌建設提供科技支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

綠茶茶樣 襄陽市南漳縣、谷城縣、保康縣,具有代表性香氣的春季茶樣17種,其中南漳縣3個樣,谷城縣7個樣,?？悼h7個樣,基本特征詳見表1。

表1 襄陽綠茶樣品基本信息Table 1 General information of green tea samples from Xiangyang

癸酸乙酯(≥98%)、咖啡堿、沒食子酸(GA)、沒食子兒茶素(GC)、表沒食子兒茶素(EGC)、兒茶素(C)、表兒茶素(EC)、表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)、沒食子兒茶素沒食子酸酯(GCG)、表兒茶素沒食子酸酯(ECG)和兒茶素沒食子酸酯(CG)等 Sigma公司;乙酸、乙腈、甲醇等 色譜純,美國Thermo Fisher公司;氯化亞錫、茚三酮等 國產(chǎn)分析純,國藥集團。

手動SPME進樣器和50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭 美國Supeclo公司;7890 A氣相色譜儀、5975 C質譜儀 美國Agilent 公司;Waters 2695高效液相色譜、2998 PDA檢測器 美國Waters公司;HHS型恒溫水浴鍋 上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠;島津UV-2550紫外-可見光分光光度計 日本島津公司;Milli-RO PLUS 30純水機 法國Millipore公司;Waters Symmetry C18(150 mm×4.6 mm,5 μm)色譜柱、Atlantis T3 C18(150 mm×4.6 mm,5 μm)色譜柱 美國Waters公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 感官審評評分 按照GB/T 23776-2018方法進行綠茶感官品質評價,取3 g茶樣,茶水比1∶50置于評茶杯中,注滿沸水,加蓋沖泡4 min后出湯,由專業(yè)人員對樣品的外形、湯色、香氣、滋味和葉底進行感官審評,總分=外形× 0.25+湯色× 0.10+香氣× 0.25+滋味× 0.30+葉底×0.10。

1.2.2 非揮發(fā)性化學成分測定方法 水浸出物參照GB/T 8305-2013《茶:水浸出物測定》恒溫干燥法測定;茶多酚含量測定參照GB/T 8313-2018《茶葉中茶多酚和兒茶素含量的檢驗方法》福林酚法測定;氨基酸含量測定參照GB/T 8314-2013《茶:游離氨基酸總量的測定》茚三酮比色法測定;兒茶素、沒食子酸及咖啡堿含量的測定采用高效液相色譜法[15],流動相為0.2%乙酸和乙腈,色譜條件:檢測波長為278 nm,流速:1 mL/min,柱溫:25 ℃,進樣量:10 μL,流動相梯度洗脫。

1.2.3 揮發(fā)性成分分析 采用頂空固相微萃取-氣質聯(lián)用技術測定,茶樣磨碎,然后稱取1 g樣品放入萃取瓶中,加入30 mL沸水,然后將裝有50/30 μm DVB/CAR/PDM萃取頭(實驗前須在250 ℃老化15 min)的SPME手持器通過瓶蓋的橡皮墊插入到萃取瓶中,在60 ℃水浴中平衡10 min,推出纖維頭,吸附50 min后,取出并立即插入氣相色譜儀的進樣口中,解吸附3 min,同時啟動儀器收集數(shù)據(jù)。

表2 襄陽綠茶樣品感官審評結果Table 2 Sensory evaluation of Xiangyang Green tea samples

氣相色譜條件:安捷倫HB-5MS(30 m×0.32 mm×0.25 μm)彈性石英毛細管柱。進樣口溫度為240 ℃、ECD檢測器溫度為250 ℃;載氣為高純氦氣;流速1.6 mL/min。

柱溫程序:50 ℃保持5 min,以3 ℃/min升至180 ℃保持2 min,然后以10 ℃min升至250 ℃保持3 min;實驗中盡量將峰分開,保證峰形的對稱完整,然后通過質譜進行定性分析。

質譜條件:EI電離能量為70 eV;質量掃描范圍為50～600 amu;離子源溫度為230 ℃;四極桿溫度為150 ℃;質譜傳輸線溫度為280 ℃。

物質鑒定:利用NIST11.L譜庫對得到的質譜圖進行串連檢索和人工解析。査對有關質譜資料,對基峰、質核比和相對峰度等方面進行分析,結合保留時間和質譜分別對各峰加以確認。

香氣成分定量分析:Ci=Cis×Ai/Ais

式(1)

式中:Ci為某個組分的質量濃度,μg/L;Cis內標的質量濃度,μg/L;Ai為某個組分的色譜峰面積;Ais為內標的色譜峰。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每組試驗數(shù)據(jù)重復測定3次,采用SPSS 17.0和SIMCA 13.0軟件進行顯著性分析、PLS-DA分析。

2 結果與分析

2.1 襄陽綠茶感官審評結果

襄陽綠茶的感官審評結果如表2所示,根據(jù)香型分為三大類,1～5號茶樣為嫩香型,總分介于88.05和93.50之間,外形多樣,湯色均為黃綠稍淺、亮,滋味大多較醇,葉底嫩;6～12號茶樣為栗香型,總分介于88.80和92.20之間,外形各異,湯色大多黃綠、亮,滋味大多濃厚,葉底嫩軟;13～17號茶樣為清香型,總分介于89.05和92.80之間,外形不一,湯色多為亮,滋味大多尚濃,葉底較軟。每種香型都有總分較高,品質特征突出的樣品,嫩香型為5號樣品,栗香型為12號樣品,清香型為14號樣品。

2.2 非揮發(fā)性化學成分測定結果

表3 不同香型襄陽綠茶滋味化學成分含量Table 3 Flavoring chemical contents in different aromatic Xiangyang green tea

綠茶中構成滋味的物質主要有三類,即多酚類、氨基酸類和糖類,每類物質都有自己的滋味特征,同時又相互配合構成感官上的不同感覺,其中多酚類的特征是“苦澀、收斂”,氨基酸類的特征是“鮮爽”,糖類的特征是“甜醇”,兒茶素又是綠茶茶湯中多酚類的主體物質,各單體組分以EGCG 的含量最高,主要呈現(xiàn)出收斂性的苦味和澀味[16-17]。本研究根據(jù)感官審評的結果得到嫩香型5個樣,栗香型7個樣,清香型5個樣,每個樣品三組重復測定其水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡堿及各兒茶素組分含量,各含量均值及范圍詳見表3,比較分析不同香型綠茶的滋味化學成分可見:不同香型綠茶中水浸出物、茶多酚、非酯型兒茶素和兒茶素總量是有顯著差異的(P<0.05),氨基酸、咖啡堿、沒食子酸(GA)和酯型兒茶素的含量無顯著差異;水浸出物、茶多酚和EGCG含量排序是栗香型>嫩香型>清香型,而氨基酸含量排序是栗香型<嫩香型<清香型,該結果與感官審評滋味結果較為一致,栗香型茶樣滋味多濃厚,嫩香型茶樣滋味多厚,清香型茶樣滋味多為尚濃;酚氨比均值無顯著差異,排序是栗香型>嫩香型>清香型,其中清香型綠茶樣品中感官評分最高的14號樣酚氨比最低。

表4 不同香型襄陽綠茶香氣成分含量(%)Table 4 Contents of aroma components in different aromatic Xiangyang green tea(%)

續(xù)表

2.3 揮發(fā)性成分的檢測分析結果

2.3.1 襄陽綠茶主要香氣成分分析 茶葉香氣是評價茶葉品質優(yōu)劣的重要指標之一。不同茶樹品種在香氣前體物質的含量、組成比例以及內含糖苷水解酶特性等方面存在較大差異,故加工而成的成品茶形成各具特色的“品種香”[18-19],不同加工方法,也會形成成品茶不同的香氣特征[20]。17種不同香型襄陽綠茶的香氣組分見表4,代表性樣品(編號為10號的茶樣)的香氣譜圖如圖1,樣品的香氣種類與含量如圖2,結果顯示:共檢測到65種香氣化合物,包括醛類9種,酮類5種,醇類13種,烯類11種,芳香烴7種,酯類16種和其他類4種,其中含量較高的成分有芳樟醇(4.42%～20.63%)、己酸順式-3-己烯酯(1.79%～12.3%)和香葉醇(1.51%～11.25%);其中醇類物質含量最高(平均含量為25.183%),含量較多有芳樟醇、香葉醇、橙花叔醇和苯乙醇等,酯類化合物其次(平均含量為21.480%),含量較多有己酸順式-3-己烯酯、水楊酸甲酯、二甲基戊酸甲酯和反-丁酸-3-己烯酯等;三種香型樣品的不同香氣種類含量均值,只有烯類有顯著差異(P<0.05),其余六類均無顯著差異。

圖1 襄陽綠茶代表性樣品的香氣GC-MS譜圖Fig.1 GC-MS analysis of Aroma from representative samples of Xiangyang green tea注:因香氣成分較多,故根據(jù)保留時間和成分含量,選擇較高的9種成分做以標記。1.鄰二甲苯;2.芳樟醇;3.壬醛;4.二甲基戊酸甲酯;5.香葉醇;6.吲哚;7.己酸順式-3-己烯酯;8.順-茉莉酮;9.反-橙花叔醇。

圖2 襄陽綠茶樣品的香氣種類與含量Fig.2 Aroma types and contents of Xiangyang green tea samples注：茶樣編號與表1完全相同。

圖3 襄陽綠茶香氣成分的PLS-DA得分圖(A)、PLS-DA載荷圖(B)、VIP 值(C)及驗證模型(D)Fig.3 PLS-DA score plot(A),PLS-DA loading plot(B),VIP values(C) and validate model(D)of aroma components in Xiangyang green tea注：圖A編與圖1完全一致；圖B中X表示揮發(fā)性化合物成分，編號與表4相對應，Y表示清香型、栗香型和嫩香型三個香型 分類的原點，距離其越近的成分，對該香型貢獻越大；圖C中，橫坐標所標示的數(shù)字為揮發(fā)性化合物編號，與表4相對應。

2.3.2 不同香型綠茶的差異成分分析 由圖3中PLS-DA得分圖可以看出,17個不同香型綠茶樣品,可明顯區(qū)分為嫩香型、栗香型和清香型,與感官審評結果一致。從圖3中PLS-DA的載荷圖可以看出,順-氧化芳樟醇(No.28)、反-丁酸-3-己烯酯(No.35)、順-3-己烯異戊酸酯(No.42)、香葉酸甲酯(No.48)可作為嫩香型的特征揮發(fā)性性組分;6-十一酮(No.43)、反-香葉基丙酮(No.56)、δ-杜松烯(No.60)、順-3-己烯-苯甲酸酯(No.64)可作為清香型的特征揮發(fā)性性組分;苯乙醇(No.32)、桉樹醇(No.22)、α-法尼烯(No.59)、β-法尼烯(No.57)可作為栗香型的特征揮發(fā)性組分。PLS-DA 變量重要性因子(variable importantfor the projection,VIP)值可以量化PLS-DA 的每個變量對分類的貢獻[21],通常認為VIP>1.0表示在判別過程中具有重要作用,VIP 值越大,變量在綠茶不同香型間的差異越顯著,由圖3中VIP得分圖可以看出,有15個揮發(fā)物VIP>1.0(相對誤差<75%)可作為區(qū)分三種不同香氣特征綠茶的標志物,特別是順-氧化芳樟醇(No.28)、6-十一酮(No.43)、香葉酸甲酯(No.48)、δ-杜松烯(No.60)等VIP值較高。由圖3中驗證模型可見,PLS-DA分析方法對鑒別不同香型綠茶香氣成分的差異性,是可靠且有效的。

3 結論與討論

本研究基于感官審評結果,將17個具有代表性香氣的襄陽綠茶樣品分為嫩香型、栗香型和清香型三種。

分析不同香型綠茶的滋味成分,發(fā)現(xiàn)不同香型綠茶中水浸出物、茶多酚、非酯型兒茶素和兒茶素總量是有顯著差異的,氨基酸、咖啡堿、沒食子酸(GA)和酯型兒茶素的含量無顯著差異;水浸出物、茶多酚和EGCG含量排序是栗香型>嫩香型>清香型,而氨基酸含量排序是栗香型<嫩香型<清香型,該結果與感官審評滋味結果較為一致,栗香型茶樣滋味多濃厚,嫩香型茶樣滋味多厚,清香型茶樣滋味多為尚濃;酚氨比均值無顯著差異,排序是栗香型>嫩香型>清香型。

分析不同香型綠茶的香氣成分,共檢測到65種香氣化合物,包括醛類9種,酮類5種,醇類13種,烯類11種,芳香烴7種,酯類16種和其他類4種,其中含量較高的成分有芳樟醇(4.42%～20.63%)、己酸順式-3-己烯酯(1.79%～12.3%)和香葉醇(1.51%～11.25%),該結果與福鼎大白茶樹品種所制漢中綠茶的香氣成分檢測結果較為一致[22];其中醇類物質含量最高(平均含量為25.183%),酯類化合物其次(平均含量為21.480%);三種香型樣品的不同香氣種類含量均值,只有烯類有顯著差異,其余六類均無顯著差異;進一步進行差異分析,發(fā)現(xiàn)順-氧化芳樟醇、反-丁酸-3-己烯酯、順-3-己烯異戊酸酯可作為嫩香型的特征揮發(fā)性性組分,6-十一酮、反-香葉基丙酮、δ-杜松烯可作為清香型的特征揮發(fā)性性組分,苯乙醇、桉樹醇、α-法尼烯可作為栗香型的特征揮發(fā)性性組分。

王夢琪等[23-24]采用OAV及GC-O-MS聯(lián)用法分析了相同加工工藝制備的不同茶樹品種"清香"綠茶的揮發(fā)性成分及其關鍵香氣成分;劉淑娟[25]等采用頂空固相微萃取結合氣質聯(lián)用法測定了6種嫩栗香型茶葉的香氣成分,并對6個茶樣的共有香氣物質進行主成分分析,篩選出了嫩栗香型綠茶的特征香氣成分,建立了嫩栗香茶葉的香氣評價模型;尹洪旭[26]等采用PCA、PLS-DA和HCA分析法對18個不同栗香特征的綠茶開展研究,不同研究中所得到的清香型、嫩香型、栗香型等綠茶的香氣成分檢測分析結果,與本研究相比,均存在一定的一致性,也存在不同,緣于茶葉香氣成分繁多且復雜,同時受茶樹品種、栽培管理條件、采摘季節(jié)、茶葉嫩度、加工工藝、儲存條件[27]等多種因素影響,下一步將開展襄陽綠茶香氣成分與茶樹品種及地域性之間的相關性分析,進一步明確主要香氣組分與香氣品質及整體感官品質之間的關系,為完善和統(tǒng)一質量標準,強化“襄陽高香茶”區(qū)域公共品牌提供科技支撐。