茉莉花茶窨制過程水分變化與香氣品質(zhì)變化的相關(guān)性分析

葉秋萍，余 雯，鄭世仲，曾新萍，陳 菲，郝志龍

（1.福建省亞熱帶植物研究所，福建省亞熱帶植物生理生化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門 361006；2.寧德師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，閩東特色生物資源福建省高校工程研究中心，福建 寧德 352100；3.福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院，福建 福州 350002）

茉莉花茶幽雅芬芳的香氣、醇厚鮮爽的滋味及其對自律神經(jīng)、血壓的舒緩作用博得國內(nèi)外消費(fèi)者的喜愛[1-2]。窨制是茉莉花茶香氣品質(zhì)形成的關(guān)鍵階段，主要利用茶葉吸香的原理，沿襲傳統(tǒng)的茶花拌和方式，通過茉莉花和茶葉“一吐一吸”將茶香和花香融合在一起。近年來，學(xué)者們對茉莉花茶的研究主要集中在窨制方式[3-4]、窨制次數(shù)[5-8]、原料[9]對花茶理化品質(zhì)和香氣品質(zhì)的影響。

茉莉花茶窨制過程存在著茉莉花釋香、失水與茶葉吸香、吸濕二者的動(dòng)態(tài)平衡。葉秋萍等[10]發(fā)現(xiàn)茉莉花釋香過程中花溫高于葉溫，茉莉花水分含量呈下降趨勢，而茶葉含水率則有所增加。Zhang Yangbo等[11]發(fā)現(xiàn)茉莉花和茉莉花茶中萜類、酯類、醇類、氮化合物和碳?xì)浠衔锏暮砍氏壬仙笙陆第厔荨hen Meichun等[8]研究發(fā)現(xiàn)茉莉花茶揮發(fā)性化合物的總量隨著吸香次數(shù)的增加而逐漸增加；其對芳樟醇的吸收迅速飽和，其他6種主要揮發(fā)性化合物的吸收在6 次重復(fù)吸香過程中幾乎呈線性增加；JTF（茉莉花茶香氣）指數(shù)隨著吸香次數(shù)的增加而逐漸增大。目前的研究局限于通過茶葉和茉莉花含水量、香氣成分變化推斷其吸附機(jī)理，鮮見對水分的賦存狀態(tài)與分布的報(bào)道。低場核磁共振（low-field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）技術(shù)可通過測定水分子的橫向弛豫時(shí)間（T2）與食品組分的結(jié)合狀態(tài)判斷食品中自由水、結(jié)合水、不易流動(dòng)水的遷移[12-13]，同時(shí)可獲得氫離子密度圖像，分析食品中不同水分的分布狀況[14-15]。

本研究采用LF-NMR技術(shù)研究茉莉花茶窨制過程的水分狀態(tài)變化，并結(jié)合頂空固相微萃取技術(shù)與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（headspace-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）技術(shù)分析香氣品質(zhì)變化規(guī)律，以探明茉莉花茶窨制過程不同水分形態(tài)與香氣組分的相關(guān)性，為揭示茉莉花茶吸香機(jī)理提供研究基礎(chǔ)，為茉莉花茶生產(chǎn)工藝參數(shù)調(diào)控及創(chuàng)新工藝提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

于福建春倫集團(tuán)花茶加工廠制備茉莉花茶并取樣：以烘青綠茶（特級(jí)）為茶坯，按配花量47%（m/m）進(jìn)行窨制，制備640 min，茶堆厚度為200 mm，茶堆尺寸為長×寬＝1 200 mm×900 mm；對同一批茉莉花茶加工工序進(jìn)行跟蹤并隨機(jī)取樣，分別取窨花前（F1）、通花前（F2）、起花前（F3）、烘干后（F4）的茉莉花茶樣品，每組樣品取樣重復(fù)3 次。

癸酸乙酯（99%） 德國Dr. Ehrenstorfer GmbH公司。

1.2 儀器與設(shè)備

NMI20-060H-I NMR成像分析儀 蘇州紐邁分析儀器股份有限公司；6890N-5975B GC-MS儀 美國安捷倫科技公司。

1.3 方法

1.3.1 含水率測定

參照GB/T 8304—2002《茶 水分測定》[16]中的恒重法測定茉莉花茶樣品含水率。

1.3.2 LF-NMR測定T2

稱取茉莉花茶樣品8 g，用自封袋置于載床中心位置，然后放入磁體中心位置進(jìn)行測試，共振頻率21.26 MHz，磁體強(qiáng)度0.5 T，線圈直徑60 mm，磁體溫度32 ℃。采用CPMG脈沖序列測定茶葉的T2信號(hào)，通過T2反演數(shù)據(jù)的擬合結(jié)果，得到茶葉中水分分布狀態(tài)；參數(shù)設(shè)置為：模擬增益：10；P1：10 μs；P2：19 μs；數(shù)字增益：3；PRG：3；重復(fù)采樣間隔時(shí)間：2 500 ms；累加采集次數(shù)：4；回波時(shí)間：0.3 ms；回波個(gè)數(shù)：12 000。

1.3.3 香氣成分測定

HS-SPME分析：稱取10.0 g磨碎茶樣于150 mL錐形瓶中，加入10 μL 100 μg/mL癸酸乙酯溶液（內(nèi)標(biāo)）和100 mL沸騰蒸餾水，用具硅膠隔墊的頂空螺紋蓋蓋緊，置于450 r/min的磁力攪拌器上，于50 ℃烘箱中平衡5 min。將萃取頭插入錐形瓶，于茶湯液面上空吸附40 min，最后在GC-MS進(jìn)樣口于220 ℃解吸5 min。

GC條件：DB-5MS色譜柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；程序升溫：初始溫度50 ℃，保持2 min，以3 ℃/min升溫至80 ℃，保持2 min，以5 ℃/min升溫至180 ℃，保持1 min，以10 ℃/min升溫至230 ℃，保持5 min，最后以20 ℃/min升溫至250 ℃，保持3 min；進(jìn)樣口溫度220 ℃；不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量1 μL；載氣為高純氦氣（99.999%），流速1.5 mL/min。MS條件：接口溫度250 ℃；電子電離源；離子源溫度230 ℃；電子能量70 eV；掃描范圍m/z50～500。

用NIST08標(biāo)準(zhǔn)譜庫對各成分進(jìn)行檢索匹配，通過碎片比對、結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道以及各成分的相對保留時(shí)間等進(jìn)行定性分析。根據(jù)癸酸乙酯的濃度以及各香氣成分與內(nèi)標(biāo)的峰面積比值計(jì)算各香氣組分的含量。

1.3.4 香氣指數(shù)評(píng)價(jià)方法

JTF指數(shù)，即α-法尼烯、順-3-苯甲酸葉醇酯、鄰氨基苯甲酸甲酯、吲哚總含量與芳樟醇含量的比值[17]；XFJTF（茉莉花茶香氣品質(zhì)評(píng)價(jià)得分）指數(shù)，即(Z)-3-己烯醇苯甲酸酯、吲哚、鄰氨基苯甲酸甲酯總含量與芳樟醇、乙酸葉醇酯、乙酸卞酯總含量的比值[18]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算平均值并作圖；采用SPSS Statistics 20.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 茉莉花茶窨制過程水分變化分析

2.1.1 茉莉花茶窨制過程含水率的變化

茉莉花茶窨制過程中，茉莉花呼吸作用釋放熱量和水蒸氣，形成濕熱的微域環(huán)境，而具有吸附性的茶葉在吸附香氣的同時(shí)也吸附了水分。由圖1可知，茉莉花茶窨制過程的含水率差異極顯著。其中，F(xiàn)3的含水率最高，為16.39%，且極顯著高于F1和F2。這說明隨著窨制時(shí)間的延長，茉莉花呼吸作用下窨堆堆溫上升，茉莉花和茶坯的水分梯度差異迫使茉莉花水分子向茶坯運(yùn)動(dòng)，致使茶葉含水率上升，到起花前茶葉中含水率最高。

圖1 茉莉花茶在不同窨制過程中的含水率Fig. 1 Moisture content of jasmine tea during the scenting process

2.1.2 茉莉花茶窨制過程水分分布狀態(tài)變化

圖2 茉莉花茶窨制過程的T2弛豫圖譜Fig. 2 T2 relaxation spectra of jasmine tea during scenting

為進(jìn)一步探明水分在茶葉分布情況的變化，采用LFNMR技術(shù)獲得T2弛豫反演圖譜。由圖2可知，茉莉花茶窨制過程的T2弛豫反演圖譜呈現(xiàn)2～3 個(gè)波峰。T2值大小反映水分的流動(dòng)性大小，T2值越小水的流動(dòng)性越小，與物質(zhì)結(jié)合越緊密，反之亦然[19-21]。茉莉花茶窨制過程中，水分信號(hào)峰主要出現(xiàn)在3 個(gè)弛豫時(shí)間：T21（0.1～1 ms）為結(jié)合水，通過氫鍵與細(xì)胞內(nèi)大分子物質(zhì)相結(jié)合；T22（1～10 ms）為弱結(jié)合水，分布于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)部；T23（10～100 ms）為自由水，分布于細(xì)胞外間隙[22-23]。3種不同形態(tài)水的變化可以通過峰面積的變化呈現(xiàn)[24-25]。其中，T21的信號(hào)峰面積最大，說明茉莉花茶窨制過程中水分主要以結(jié)合水形式存在。由圖3A可知，F(xiàn)1～F3的T21峰面積比呈上升趨勢，分別為89.79%、96.21%、98.11%，F(xiàn)4的T21峰面積比有所下降，為92.23%；這說明在通花前結(jié)合水被快速吸附在茶葉內(nèi)部，結(jié)合水大幅增加，收堆續(xù)窨后茶葉吸水速率有所減緩，烘干促進(jìn)結(jié)合水含量減少。由圖3B可知，T22峰面積比呈先下降后上升趨勢，F(xiàn)2～F4分別為3.53%、1.77%、7.49%，但均低于窨花前（10.21%），說明弱結(jié)合水含量在花茶窨制過程中有所減少。由圖3C可知，T23信號(hào)峰在F1中未發(fā)現(xiàn)，在F2～F4中出現(xiàn)，但峰面積比例較小，分別為0.44%、0.12%、0.28%，呈先下降再上升趨勢，因此，自由水在茉莉花茶窨制過程中有所增加。

圖3 茉莉花茶窨制過程不同狀態(tài)水峰面積比的變化Fig. 3 Changes in the proportion of peak area of three water states in the scenting of jasmine tea

綜上，茶花拌和后經(jīng)通花散熱、起花分離等工序，發(fā)現(xiàn)茉莉花中的水分在窨花前期擴(kuò)散能力較強(qiáng)，自由水動(dòng)能增強(qiáng)，茶葉內(nèi)部的部分有機(jī)物與部分自由水結(jié)合，導(dǎo)致結(jié)合水含量增多[26]。后期烘干迫使水分在熱作用下由內(nèi)部向外部環(huán)境散失，水分結(jié)合程度降低，結(jié)合水轉(zhuǎn)化為弱結(jié)合水，部分弱結(jié)合水又轉(zhuǎn)化為自由水。因此，花茶窨制過程中水分流動(dòng)性的變化反映了水分與茶葉內(nèi)部有機(jī)物可能存在結(jié)合作用，并影響茶葉對香氣的吸附，這與前人研究[27]提出的高含水率茶坯能充分溶解水浸出物，與香氣分子產(chǎn)生化學(xué)吸附作用形成絡(luò)合物具有一致性。

2.2 茉莉花茶窨制過程香氣品質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化分析

2.2.1 茉莉花茶香氣成分分析

茉莉花茶窨制過程中，茶葉通過吸附茉莉花釋放的香氣，形成具有茉莉花香型的花茶品質(zhì)特征。采用HSSPME-GC-MS對茉莉花茶窨制過程中的香氣成分進(jìn)行分析。由表1可知，茉莉花茶窨制過程中共鑒定出75種香氣成分，主要包括醇類、酯類、醛類、烯烴類和其他類化合物。其中，烯烴類的數(shù)量最多（28種），酯類次之（23種），醇類（12種）、醛類（7種）和其他類（5種）最少。

表1 茉莉花茶窨制過程香氣成分含量Table 1 Contents of aroma components in jasmine tea during scenting

續(xù)表1

由圖4可知，茉莉花茶不同窨制階段的香氣成分中酯類、烯烴類和醇類的含量較高，這3 類香氣物質(zhì)是茉莉花茶香氣的主要組成成分。其中，酯類含量隨著窨制時(shí)間的延長呈遞增趨勢，由窨花前的0.704 μg/g上升至烘干后的9.721 μg/g。由表2可知，苯甲酸乙酯、(Z)-3-己烯醇2-甲基丁酸酯、異戊酸芐酯、鄰甲氨基苯甲酸甲酯、苯甲酸己酯等具有清香、果香的香氣成分在茶坯中未檢出，窨花后含量增加，說明這些成分是隨著茉莉花的開放釋香而被茶坯所吸附。乙酸芐酯（梨樣的果香與清香）在窨制過程呈遞增趨勢，烘干后達(dá)到4.312 μg/g；水楊酸甲酯（冬青葉和薄荷的香氣）在窨制過程中也呈遞增趨勢，烘干后達(dá)到1.936 μg/g；鄰氨基苯甲酸甲酯（葡萄樣氣味）和(Z)-3-己烯醇苯甲酸酯（新鮮的青草香味）呈先增加后降低再增加的復(fù)雜變化趨勢，烘干后分別達(dá)到1.066、0.913 μg/g。這4種茉莉花茶的特征香氣成分含量較高，屬于大量香氣成分[28]且具有“清香”屬性[29]，對形成茉莉花茶清香、果香的香氣特征有較大影響。

圖4 茉莉花茶窨制過程不同香氣成分類別Fig. 4 Contents of all classes of aroma components in jasmine tea during scenting

醇類是具有清新果香和花香的香氣成分，其含量由窨花前的0.141 μg/g上升到烘干后的3.854 μg/g（圖4），說明茶坯在窨制過程中吸附了茉莉花釋放的醇類物質(zhì)，且隨著茉莉花釋放度的增加而增加，這與茉莉花釋香規(guī)律一致[29]。由表1可知，(Z)-3-己烯醇、氧化芳樟醇B、T-依蘭油醇等具有濃郁清香、花香的成分在茶坯中未檢出，窨制后含量增加。芳樟醇具有鈴蘭花香，含量最高，是茉莉花茶的主要賦香成分，由茶坯中的0.101 μg/g增加至烘干后的3.225 μg/g；其次，苯甲醇含量由茶坯中的0.004 μg/g增加到烘干后的0.353 μg/g。因此，醇類物質(zhì)對茉莉花茶香氣濃度及花香品質(zhì)具有重要貢獻(xiàn)。

烯烴類是種類最多且具有清香氣味的香氣物質(zhì)，由茶坯中的20種經(jīng)吸香、烘干后達(dá)到26種，但其含量呈先增加再下降趨勢，由茶坯中的0.502 μg/g上升到烘干后的3.377 μg/g。這可能是因?yàn)檫@類香氣物質(zhì)屬于低沸點(diǎn)熱敏成分，茉莉花茶窨制過程“堆、花、茶”三元體構(gòu)成的濕熱環(huán)境特別是通花散熱前后堆溫高導(dǎo)致茶坯中部分烯烴類物質(zhì)揮發(fā)散失[10]，而茶坯在香氣濃度梯度、水分差作用下吸附了由茉莉鮮花釋放的烯烴類物質(zhì)，因而其種類增加，但又受溫度影響易于揮發(fā)，所以窨制過程其含量呈先增加后減少。茶葉吸附茉莉花香氣后烯烴類物質(zhì)的種類增加最多，新增的有γ-焦烯、β-蓽澄茄油烯、(+)-香橙烯、γ-蓽澄茄烯、1-表雙環(huán)倍半水芹烯、α-蓽澄茄烯、1-羥基-1,7-二甲基-4-異丙基-環(huán)癸二烯、雪松烯8 個(gè)種類。此外，α-法呢烯具有鮮花的清香氣味，含量最高，由茶坯中的0.068 μg/g增加到烘干后的2.241 μg/g。其次為δ-蓽澄茄烯，其含量由茶坯中的0.010 μg/g增加到烘干后的0.294 μg/g。因此，隨著烯烴類物質(zhì)種類的增加、含量的增加，茶葉的香氣由原來帶有強(qiáng)烈清香氣味轉(zhuǎn)變?yōu)轷r靈度較高且?guī)в星逍禄ü愕南銡馓卣鳌?/p>

醛類物質(zhì)種類較少、含量較低，在茉莉花茶窨制過程中，由茶坯中的0.062 μg/g增加至0.096 μg/g。其中，2,6-二甲基-5-庚烯醛、壬醛、苯甲醛這3種成分的含量較其他成分高，2,6-二甲基-5-庚烯醛由茶坯中的0.006 μg/g降為0.047 μg/g，屬于微量成分，壬醛和苯甲醛屬于痕量成分，這些成分對茉莉花茶的清香、甜花香起到輔香作用。

其他類香氣物質(zhì)主要包括吲哚、丁香酚、螺環(huán)[環(huán)丙烷-1,1(4’H)-萘]-4’-酮、α-紫羅酮、香葉基丙酮等，其含量由茶坯中的0.068 μg/g增加至烘干后的1.011 μg/g。其中，吲哚具有重青苦氣味[29]且含量最高，由窨花前的0.044 μg/g增加到0.949 μg/g，是花茶中的大量香氣成分，對形成茉莉花茶鮮靈的香氣品質(zhì)特征具有重要貢獻(xiàn)，這與前人的研究結(jié)果一致[5]。

2.2.2 茉莉花茶香氣指數(shù)評(píng)價(jià)分析

為進(jìn)一步明確茉莉花茶窨制過程香氣品質(zhì)的變化規(guī)律，采用林杰[17]提出的JTF指數(shù)和陳梅春等[18]提出的XFJTF（茉莉花茶香氣品質(zhì)評(píng)價(jià)得分）指數(shù)分別進(jìn)行評(píng)價(jià)。

由圖5可知，茶葉吸附茉莉花香氣后，JTF指數(shù)呈現(xiàn)“升-降-升”的趨勢。其中，F(xiàn)2的JTF指數(shù)最高，達(dá)到2.08，說明茉莉花茶通花散熱前的香氣品質(zhì)較佳，與離體茉莉花吐香濃度持續(xù)至翌日3∶00的研究結(jié)果一致[30]；隨著窨制時(shí)間的延長，JTF指數(shù)有所下降，且F3和F4的JTF指數(shù)均低于F1，這與茉莉花茶窨制過程吸香規(guī)律不一致，可能受到窨制過程中取樣時(shí)間影響。因此，以JTF指數(shù)評(píng)價(jià)茉莉花茶窨制過程的香氣品質(zhì)有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。

圖5 茉莉花茶窨制過程JTF指數(shù)的變化Fig. 5 Changes in aroma index of jasmine tea during scenting

由圖6可知，茉莉花茶窨制過程中XFJTF指數(shù)呈現(xiàn)“升-降-升”的趨勢。與JTF指數(shù)一樣，F(xiàn)2的XFJTF指數(shù)最高，達(dá)到0.47；F3和F4的XFJTF指數(shù)雖有所下降，但均高于F1，符合茶葉吸香規(guī)律。因此，與JTF指數(shù)相比，XFJTF指數(shù)更適合于評(píng)價(jià)茉莉花茶窨制過程品質(zhì)變化規(guī)律。

圖6 茉莉花茶窨制過程XFJTF指數(shù)的變化Fig. 6 Changes in score for aroma quality of jasmine tea during scenting

2.3 相關(guān)性分析

茉莉花茶窨制過程中，不同狀態(tài)水的峰面積與醇類、酯類、烯烴類等香氣品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析如表2所示。

表2 不同狀態(tài)水與茉莉花茶香氣成分的相關(guān)性Table 2 Correlation between different water states and aroma components of jasmine tea

由表2可知，A、A21、A22與醇類含量均呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.553、0.553、0.516，說明總含水量、結(jié)合水含水量、弱結(jié)合水含水量越高，茉莉花茶中醇類香氣物質(zhì)的含量也越高，這可能是因?yàn)榻Y(jié)合水、弱結(jié)合水與醇類物質(zhì)中醇羥基以氫鍵形式結(jié)合[31]。自由水與物料主要以吸附和滲透的形式結(jié)合，大量存在于物料的表面、毛細(xì)管、孔隙中。A23與酯類含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.971，說明自由水含量越高，茉莉花茶中酯類物質(zhì)含量越低；A23與烯烴類含量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.846，說明自由水含量越高，茉莉花茶中烯烴類物質(zhì)的含量越高。

綜上，茉莉花茶的主要醇類香氣成分和烯烴類成分具有“清新花香”屬性，茶坯經(jīng)窨制后以結(jié)合水為主的水分形態(tài)及弱結(jié)合水能促進(jìn)茶葉對醇類香氣成分的吸附，自由水則有利于烯烴類成分的吸附，這為形成茉莉花茶鮮靈度及濃郁的清香特征提供依據(jù)；茉莉花茶中主要的酯類物質(zhì)具有花果香的“清香”屬性，含量較低的自由水有利于茶葉對酯類成分的吸附，這可能是構(gòu)成茉莉花茶濃郁花果香品質(zhì)的原因之一。因此，不同形態(tài)水分對形成茉莉花茶鮮靈、幽雅的香氣品質(zhì)具有一定作用，這與水作為載體的吸香機(jī)理觀點(diǎn)一致。

3 結(jié) 論

通過LF-NMR技術(shù)分析茉莉花茶窨制過程水分分布狀態(tài)變化，結(jié)果表明以結(jié)合水為主體的水分在窨制過程呈遞增趨勢，除茶坯外，其他3 個(gè)工序花茶內(nèi)部存在結(jié)合水、弱結(jié)合水、自由水3種水分狀態(tài)，水分流動(dòng)性變化引起了3種形態(tài)水的相互轉(zhuǎn)化。采用HS-SPME-GC-MS分析茉莉花茶香氣品質(zhì)變化規(guī)律，結(jié)果表明酯類、醇類、其他類香氣成分烘干后含量增加，烯烴類、醛類成分含量減少；其中，乙酸芐酯、水楊酸甲酯、鄰氨基苯甲酸甲酯、(Z)-3-己烯醇苯甲酸酯、芳樟醇、α-法呢烯、吲哚等屬于大量香氣成分，也是茉莉花特征香氣成分，烘干后含量都增加，對形成茉莉花茶的鮮靈度、濃郁花香具有重要作用。采用JTF指數(shù)和XFJTF指數(shù)評(píng)價(jià)茉莉花茶香氣品質(zhì)，均呈“升-降-升”的趨勢，花茶窨制過程XFJTF指數(shù)均高于窨花前，更符合茶葉吸香規(guī)律。

對不同狀態(tài)水的峰面積與香氣品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明總水分峰面積、結(jié)合水峰面積、弱結(jié)合水峰面積與醇類含量均呈正相關(guān)；自由水峰面積與酯類含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與烯烴類含量呈極顯著正相關(guān)。綜上所述，茶花拌和的花茶窨制存在著茉莉花釋香、失水與茶葉的吸香、吸水動(dòng)態(tài)變化，不同水分狀態(tài)會(huì)影響茉莉花茶“清香”和“花香”品質(zhì)的形成，這為水作為吸香載體的吸附理論和花茶生產(chǎn)的配花量、茶葉含水率等參數(shù)調(diào)控提供一定理論依據(jù)。