基于感官組學(xué)分析不同足火方式對(duì)金牡丹工夫紅茶香氣的影響

魏昊，藍(lán)天夢(mèng)，繆伊雯，孟慶，坤吉瑞，張玉，童華榮

西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715

紅茶是世界上消費(fèi)量較高的一大茶類[1]，在我國工夫紅茶深受消費(fèi)者的喜愛。工夫紅茶加工包括萎凋、揉捻、發(fā)酵、毛火和足火工序，其中足火工序的目的是固定茶葉外形、提升香氣并降低茶葉含水率以便于儲(chǔ)存[2]。茶葉香氣是茶葉所含芳香物質(zhì)的綜合體現(xiàn)[3]，對(duì)茶葉風(fēng)味、等級(jí)評(píng)定以及消費(fèi)導(dǎo)向等均具有重要作用。

傳統(tǒng)工夫紅茶通常采用高溫足干處理使低沸點(diǎn)的青草氣成分散失，目前生產(chǎn)中以熱風(fēng)和鏈板干燥為主，但存在高溫不易控、易產(chǎn)生不愉悅氣味等問題。在工夫紅茶的加工過程中，香氣物質(zhì)大多是在發(fā)酵過程中形成，如呈花香的芳樟醇及其氧化物、香葉醇等，但這些有益香氣成分大部分會(huì)在干燥的高溫條件下被轉(zhuǎn)化或揮發(fā)[4]。若想保留住發(fā)酵過程中形成的有益香氣物質(zhì)，需要在干燥過程中適當(dāng)降低干燥溫度，雖然在實(shí)際生產(chǎn)中已有企業(yè)采用溫度較低的熱風(fēng)干燥方式，但還未見相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。隨著科技發(fā)展，真空冷凍干燥、熱泵干燥等多種干燥方式逐漸興起[5]。真空冷凍干燥技術(shù)能夠保留物料的營養(yǎng)成分、理化特性和生物活性[6]；熱泵干燥技術(shù)具有物料品質(zhì)保留效果好、高效節(jié)能、無污染等優(yōu)點(diǎn)[7]，被廣泛應(yīng)用于蔬菜脫水等方面。近年來，針對(duì)不同干燥方式紅茶香氣的研究逐漸增多，滑金杰等[8]通過電磁滾筒-熱風(fēng)耦合、鏈板熱風(fēng)、箱式熱風(fēng)、滾筒式滾炒4種毛火方式獲得工夫紅茶，發(fā)現(xiàn)電磁內(nèi)熱式滾筒-熱風(fēng)耦合毛火方式制得的紅茶感官得分最高。Ye等[9]通過非靶向代謝組學(xué)研究滾筒干燥和熱風(fēng)干燥對(duì)紅茶感官評(píng)價(jià)的影響，發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)干燥能夠增加與甜香和花香呈正相關(guān)的揮發(fā)性化合物含量。目前，關(guān)于工夫紅茶足火的研究主要集中于不同方式高溫干燥后成品茶中揮發(fā)性成分的變化，而關(guān)于調(diào)控干燥過程中溫度和濕度更好地保留和轉(zhuǎn)化茶葉中香氣物質(zhì)的研究較少。

在工夫紅茶加工過程中，萜烯類糖苷前體化合物水解釋放出的揮發(fā)性萜烯類香氣化合物是紅茶香氣的最主要來源，而適制烏龍茶的品種鮮葉中含有大量的糖苷前體物[10]，制得的工夫紅茶呈現(xiàn)更多的花香屬性。金牡丹茶樹品種是福建省茶葉研究所育成的優(yōu)質(zhì)茶樹品種，其加工制成的烏龍茶和紅茶具有濃郁而獨(dú)特的花香[11-13]，因此本研究選用金牡丹品種鮮葉作為原料，采用80 ℃熱風(fēng)干燥、40 ℃熱風(fēng)干燥、脫水熱風(fēng)干燥（熱泵干燥）及真空冷凍干燥4種方式進(jìn)行足火干燥，利用頂空固相微萃取（Headspace solid-phase microextraction，HSSPME）結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用（Gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）、氣相色譜-嗅辨聯(lián)用（Gas chromatography-olfactometry，GC-O）、香氣活度值（Odor activity value，OAV）、香氣特征影響值（Aroma character impact value，ACI），以及香氣感官審評(píng)，分析不同干燥方式對(duì)工夫紅茶香氣品質(zhì)的影響，以期為花果香工夫紅茶足火方式的優(yōu)化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試茶樹品種為金牡丹，于2021年9月在貴州省遵義市桐梓縣獅溪鎮(zhèn)茶園按一芽二葉標(biāo)準(zhǔn)采摘鮮葉，當(dāng)天運(yùn)輸至重慶市南川區(qū)興又緣茶廠加工工夫紅茶。加工流程如圖1所示，在室溫27 ℃、相對(duì)濕度68%～70%條件下，將鮮葉置于晾青架上萎凋8 h至含水量為60%～62%；揉捻2 h（空壓45 min—翻堆—輕壓35 min—重壓35 min—空壓5 min）；發(fā)酵4 h（發(fā)酵箱內(nèi)溫度為30 ℃，相對(duì)濕度為92%～94%）；120 ℃毛火10 min；足火工序采用 4種方式：（1）80 ℃熱風(fēng)干燥（下稱高溫干燥），將毛火樣品均勻平鋪于熱風(fēng)干燥機(jī)烘盤中，80 ℃烘1.5 h；（2）40 ℃熱風(fēng)干燥（下稱低溫干燥），將毛火樣品均勻平鋪于熱風(fēng)干燥機(jī)烘盤中，40 ℃烘3 h；（3）脫水熱風(fēng)干燥（下稱熱泵干燥），將毛火樣品均勻平鋪于熱泵干燥機(jī)烘盤中，40 ℃干燥2.5 h；（4）真空冷凍干燥（下稱冷凍干燥），將毛火樣品均勻平鋪于真空冷凍干燥機(jī)干燥板中，真空壓力60 Pa，初始溫度-30 ℃保持120 min，然后每個(gè)周期溫度梯度遞增5 ℃保持 120 min，直至第11個(gè)周期25 ℃保持120 min結(jié)束，共干燥22 h。通過4種干燥方式制得的成品茶使用鹵素水分測(cè)定儀測(cè)定含水量約為6%～7%，用于感官審評(píng)和揮發(fā)性成分檢測(cè)分析。

甲醇、二氯甲烷（色譜純），氯化鈉（分析純），購自成都科隆化學(xué)試劑公司；C7～C30正構(gòu)烷烴混合物（99%），購自美國Supelco公司；癸酸乙酯（99%），購自美國Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

QP2010Plus氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀、GC-2010ATF氣相嗅辨儀，日本Shimadzu公司；嗅聞系統(tǒng)Sniffer9000，瑞士Brechbühler公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭及手動(dòng)固相微萃?。⊿PME）進(jìn)樣器，美國Supelco公司；超純水發(fā)生器，美國Millipore公司；FA2004A電子天平，上海精天電子儀器有限公司；6CR-35型揉捻機(jī)、YX-10B型全自動(dòng)紅茶發(fā)酵機(jī)，福建安溪永興茶葉機(jī)械廠；6CHZ-9B茶葉烘焙機(jī)，福建佳友茶葉機(jī)械智能科技股份有限公司；GZ-110.5P熱泵干燥機(jī)，銘勝五金電器廠；TF-HFD-4真空冷凍干燥儀，上海田楓實(shí)業(yè)有限公司；JT-K6鹵素水分測(cè)定儀，泰州市精泰儀器儀表有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 香氣感官審評(píng)

審評(píng)小組由 9名西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院茶學(xué)專業(yè)教師及學(xué)生（5位女性，4位男性，年齡24～45歲）組成，小組成員均經(jīng)過兩周10 h以上的培訓(xùn)。

紅茶沖泡方法按照 GB/T 23776—2018《茶葉感官審評(píng)方法》[14]進(jìn)行，審評(píng)人員對(duì)不同紅茶樣品茶湯的香氣特性進(jìn)行審評(píng)、描述并打分，取9人評(píng)分的平均值作為描述香氣的最終得分。感官評(píng)價(jià)采用7分制，0分（未嗅聞到），2分（香氣較弱），4分（香氣適中），7分（香氣強(qiáng)烈）。

1.3.2 頂空固相微萃取法提取紅茶香氣成分

參照 Liao等[15]的萃取方法萃取紅茶香氣。采用SPME進(jìn)樣器和50/30 μm DVB/CAR/PDMS纖維頭萃取茶樣香氣物質(zhì)，準(zhǔn)確稱取1.000 g茶粉（過40目篩）于40 mL萃取瓶中，加入2.0 g NaCl，充分混勻后加入10 mL 100 ℃超純水、50 μL癸酸乙酯（50 mg·L-1）作為內(nèi)標(biāo)，加入磁力攪拌子，最后加蓋四氟乙烯蓋子。測(cè)定前，將萃取瓶置于磁力攪拌器恒溫水浴鍋（60 ℃，300 r·min-1）中平衡5 min，插入老化后的SPME纖維萃取針吸附萃取55 min。萃取結(jié)束后取出萃取頭，插入氣相色譜進(jìn)樣口，解析5 min，運(yùn)用GC-MS分析檢測(cè)。

1.3.3 GC-MS測(cè)定條件

參照文獻(xiàn)[15]的方法，并適當(dāng)改進(jìn)了分析紅茶香氣的GC-MS條件。進(jìn)樣方式：氣體進(jìn)樣，使用Supelco公司SPME纖維萃取針，進(jìn)樣時(shí)間5 min。色譜條件：DB-5MS彈性石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μn）；升溫程序?yàn)?0 ℃保持2 min，以2 ℃·min-1升至80 ℃保持2 min，以5 ℃·min-1升至 150 ℃保持1 min，以4 ℃·min-1升至180 ℃保持1 min，以10 ℃·min-1升至260 ℃保持5 min；載氣（He）流速1.0 mL·min-1；壓力49.7 kPa；進(jìn)樣方式為不分流進(jìn)樣。質(zhì)譜條件：溶劑延遲4 min，電子電離源，電子能量70 eV，離子源溫度250 ℃，接口溫度250 ℃，質(zhì)量掃描范圍為40～400 m/z。

香氣物質(zhì)的定性：根據(jù)文獻(xiàn)[16]中的方法和C7～C30正構(gòu)烷烴混合物的定位時(shí)間，計(jì)算各色譜峰在 DB-5MS色譜柱上的保留指數(shù)（RI），結(jié)合NIST08標(biāo)準(zhǔn)譜庫檢索，比對(duì)基峰、質(zhì)荷比和RI值，并結(jié)合香氣標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行定性。

香氣物質(zhì)的定量：采用癸酸乙酯內(nèi)標(biāo)法定量[17]，經(jīng)過相同處理方法，癸酸乙酯在色譜圖上的出峰面積基本一致，用各組分的峰面積和癸酸乙酯的峰面積之比進(jìn)行定量。

1.3.4 香氣成分GC-O分析條件

參照前期已建立的GC-O方法[18]。色譜柱為Rtx-5色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），其余條件與GC-MS一致。

GC條件：進(jìn)樣口溫度250 ℃，F(xiàn)ID檢測(cè)器溫度280 ℃，載氣為高純氮?dú)猓?9.999%），柱流量 1.14 mL·min-1，氫氣流量30 mL·min-1，空氣流量300 mL·min-1，尾吹流量30 mL·min-1，進(jìn)樣模式為不分流進(jìn)樣。Olfactometry條件：樣品流入FID檢測(cè)器和Sniffer 9000的比例為1∶1，傳輸線溫度220 ℃，GC流出物經(jīng)過空氣加濕器流至嗅聞口，Humid Air加濕速率為19.5 mL·min-1。

香氣物質(zhì)的定性：根據(jù)C7～C30正構(gòu)烷烴混合物的定位時(shí)間，計(jì)算各色譜峰在RTX-5色譜柱上的保留指數(shù)（RI），根據(jù)RI值與保留時(shí)間，并結(jié)合香氣標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)嗅聞到的香氣物質(zhì)進(jìn)行定性。

可嗅聞的每種成分特性由4名具有1年以上相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的小組成員描述。最終結(jié)果由至少兩名審評(píng)人員得出的共同香氣強(qiáng)度決定。香氣強(qiáng)度用7分制表示（0～7），0表示無，1表示極弱，2表示弱，3表示適中，4表示較強(qiáng)，5表示強(qiáng)，6～7表示極強(qiáng)。

1.3.5 OAV及ACI的計(jì)算

OAV及ACI分別根據(jù)公式（1）及（2）[19]計(jì)算：

式中，OAV為香氣活度值；Cx為揮發(fā)性成分x的濃度，mg·kg-1；OTx為揮發(fā)性成分x在水中的香氣閾值，mg·kg-1[20]；ACI為香氣特征影響值；Ox為揮發(fā)性成分x的香氣活度值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

本研究的試驗(yàn)測(cè)定均重復(fù) 3次，結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示；使用SPSS Statistics 18進(jìn)行單因素差異顯著性分析；使用SIMCA 13.0進(jìn)行正交偏最小二乘判別分析（OPLS-DA）；使用Origin 2021進(jìn)行繪圖和制表。

2 結(jié)果與分析

2.1 香氣感官審評(píng)結(jié)果分析

9位審評(píng)人員對(duì)不同干燥方式的紅茶進(jìn)行感官評(píng)價(jià)（表1），并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各項(xiàng)香氣進(jìn)行審評(píng)打分（表2），圖2為4種干燥方式的紅茶香氣感官審評(píng)雷達(dá)圖。由圖2可知，金牡丹紅茶以甜香、花香及果香為主要香氣屬性，與Li等[13]對(duì)金牡丹紅茶的審評(píng)結(jié)果相似。由表1可知，冷凍干燥紅茶外形、湯色及滋味評(píng)價(jià)均較差。香氣審評(píng)中，4種干燥方式的紅茶香氣總分（除青草氣外各項(xiàng)評(píng)分之和）順序?yàn)槔鋬龈稍铮緹岜酶稍铮靖邷馗稍铮镜蜏馗稍?。不同干燥方式紅茶均具有花果香、甜香、清香等屬性，且各自香氣特征有較明顯差異。高溫干燥紅茶甜香得分較高，但表現(xiàn)出不愉悅的悶味；低溫干燥紅茶花香得分最低，青草氣得分高于其他3種干燥方式紅茶，表現(xiàn)為花香不顯、青草氣重；熱泵干燥紅茶花香、果香、清香得分較高，甜香得分較低；冷凍干燥紅茶花香、果香、甜香、清香得分較高，青草氣得分最低。以上結(jié)果表明，相較于傳統(tǒng)高溫干燥工藝，冷凍干燥紅茶香氣綜合得分最高，總體香氣協(xié)調(diào)，即在較好保留花果香的同時(shí)而青氣不顯；熱泵干燥紅茶次之，花果香及清香濃郁，表現(xiàn)為清爽的花香；而低溫干燥不僅未能保留花果香且有較強(qiáng)的青草氣，感官接受度最差。

圖2 4種干燥方式的金牡丹工夫紅茶香氣感官審評(píng)雷達(dá)圖Fig.2 Radar chart of the sensory evaluation of Jinmudan Congou black tea aroma with four full firing methods

表1 4種干燥方式的金牡丹工夫紅茶感官評(píng)價(jià)表Table 1 Sensory evaluation table of Jinmudan Congou black tea with four full firing methods

表2 4種干燥方式的金牡丹工夫紅茶香氣感官評(píng)價(jià)表Table 2 Aroma sensory evaluation of Jinmudan Congou black tea with four full firing methods

2.2 揮發(fā)性化合物氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用結(jié)果分析

如圖3A所示，揮發(fā)性成分主要為醇類、醛類、酯類、碳?xì)漕惣巴?。由?可知，4個(gè)紅茶樣品中共檢出并鑒定揮發(fā)性成分85種，高溫干燥、低溫干燥、熱泵干燥和冷凍干燥紅茶樣品分別有82、47、44、42種。相較于高溫干燥樣品，低溫干燥、熱泵干燥及冷凍干燥樣品所含揮發(fā)性成分?jǐn)?shù)量大幅減少，這與徐奕鼎等[21]結(jié)果相似，表明揮發(fā)性成分?jǐn)?shù)量隨干燥溫度降低而下降。4種紅茶樣品中共有的揮發(fā)性化合物33種，以醇類（35.0%～40.4%）和醛類（23.4%～28.8%）為主（圖3B），這些化合物多表現(xiàn)為花香、清香[22]，構(gòu)成了感官評(píng)價(jià)中不同干燥方式紅茶中相似香氣描述的物質(zhì)基礎(chǔ)。

表3 4種干燥方式的金牡丹工夫紅茶揮發(fā)性化合物組分GC-MS鑒定結(jié)果Table 3 GC-MS identification results of volatile compound fractions of Jinmudan Congou black tea with four full firing methods

續(xù)表3

醇類化合物是紅茶花香的主要來源之一，主要包含芳樟醇（鈴蘭香）及其氧化物，如(E)-芳樟醇氧化物（呋喃型）（槐花香）、苯甲醇（杏仁香）、苯乙醇（玫瑰花香）、香葉醇（甜花香）等[23]，為金牡丹紅茶貢獻(xiàn)了濃郁而多元的花香屬性，其中熱泵干燥紅茶芳樟醇含量顯著高于其他紅茶樣品（P＜0.05），低溫干燥紅茶芳樟醇含量則顯著較低（P＜0.05），香氣審評(píng)中各干燥方式紅茶花香屬性上的差異主要來源于醇類化合物含量的差異。醛類化合物以 2-已烯醛、苯甲醛、苯乙醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛等為主，在低溫干燥和熱泵干燥紅茶中含量較高。酯類化合物主要包含水楊酸甲酯（冬青香）、己酸己酯（新鮮水果香）等，是紅茶果香的主要貢獻(xiàn)物質(zhì)[24]，其中水楊酸甲酯在熱泵干燥紅茶樣品中顯著高于其他紅茶樣品（P＜0.05）。碳?xì)漕惢衔镆栽鹿鹣?、羅勒烯、萜品油烯等為主，在高溫干燥紅茶樣品中顯著高于其他紅茶樣品（P＜0.05）。

(Z)-2-戊烯醇、正己醛、2-已烯醛及(Z)-3-己烯醇等物質(zhì)是形成紅茶清香或青草氣的主要物質(zhì)基礎(chǔ)[24]。分析發(fā)現(xiàn)，此類物質(zhì)在低溫干燥和熱泵干燥紅茶中的含量顯著高于其他紅茶（P＜0.05），從側(cè)面印證了香氣感官審評(píng)的結(jié)果，究其原因，可能是高溫干燥使大量香氣物質(zhì)尤其是低沸點(diǎn)香氣物質(zhì)揮發(fā)，導(dǎo)致此類揮發(fā)性化合物的相對(duì)含量出現(xiàn)不同程度下降[25]。同時(shí)，高溫條件會(huì)促進(jìn)脂肪酸及糖苷類香氣前體物質(zhì)水解成醇、烷烴和脂肪族衍生物等反應(yīng)的進(jìn)行，并生成4-戊烯醛（烘烤味）、1-辛烯-3-酮（霉味、蘑菇味）、(E)-3-己烯-1-醇乙酸酯（泥土味）、二氫芳樟醇（霉味）、萜品油烯（草木灰塵味）等醛類、酮類和酯類揮發(fā)性化合物，上述化合物僅在高溫干燥樣品中檢出，是傳統(tǒng)高溫干燥紅茶不愉悅悶味的主要來源，這與Qu等[26]所報(bào)道的結(jié)論一致。高溫干燥條件下己酸葉醇酯、己酸己酯及茉莉酮等呈現(xiàn)甜香、果香的酯類和酮類化合物含量較高，可能是高溫干燥紅茶表現(xiàn)為甜香高于花香的原因。值得注意的是，在Zhu等[12]研究中被認(rèn)為是金牡丹紅茶呈現(xiàn)果香的關(guān)鍵香氣物質(zhì)茉莉內(nèi)酯在本研究中未檢出，可能與茶葉加工工藝、采摘季節(jié)或茶葉產(chǎn)地有關(guān)。

2.3 OAV與ACI分析

OAV值被用來評(píng)價(jià)單個(gè)化合物對(duì)整體香氣的貢獻(xiàn)度，當(dāng)OAV＞1時(shí)，表明此化合物對(duì)香氣具有重要貢獻(xiàn)，而其香氣貢獻(xiàn)程度可通過ACI值比較[27]。如表4所示，4種干燥方式紅茶樣品中共有的OAV＞1的香氣化合物有19種，與Yang等[29]研究結(jié)果相似。

高溫干燥紅茶樣品中OAV＞1的化合物有33種，(Z)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、芳樟醇、(E)-芳樟醇氧化物（呋喃型）的OAV值最大，對(duì)紅茶的花香屬性有重要貢獻(xiàn)；其次為苯乙醇、月桂烯、(E,Z)-2,6-壬二烯醛，OAV值介于100～500，為高溫干燥紅茶增添了多元的花香屬性；(Z)-2-戊烯醇、正己醛、(Z)-3-己烯醇的OAV在1～20，是高溫干燥紅茶青草氣的主要來源。低溫干燥樣品中OAV＞1的化合物有28種，其中苯乙醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛的OAV值高于其他3種干燥方式紅茶樣品，芳樟醇低于其他3種干燥方式紅茶樣品，呈青

草氣的(Z)-2-戊烯醇、正己醛、2-已烯醛的OAV值均高于高溫干燥紅茶樣品，以上特征與感官審評(píng)結(jié)果相符。熱泵干燥樣品中OAV＞1的化合物有28種，其中呈花果香的水楊酸甲酯、癸醛、芳樟醇、(Z)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、苯乙醇、正己醛、正己醇及呈清香的(Z)-2-戊烯醇、正己醛、2-己烯醛、(Z)-3-己烯醇的OAV值均高于其他3種干燥方式紅茶樣品，以上結(jié)果與感官審評(píng)中熱泵干燥紅茶呈現(xiàn)清爽花香特征相符。冷凍干燥樣品中OAV＞1的化合物有23種，少于其他干燥方式紅茶樣品，這可能是因?yàn)檎婵绽鋬龈稍镞^程中真空環(huán)境降低了揮發(fā)性成分的沸點(diǎn)[30]，導(dǎo)致呈花香和柑橘香的芳樟醇、(E)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、(Z)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、(E)-芳樟醇氧化物（吡喃型）、苯甲醛、月桂烯、辛醇等，以及呈青草氣的(Z)-2-戊烯醇、正己醛的OAV值均低于熱泵干燥紅茶樣品，冷凍干燥紅茶樣品各屬性香氣成分比例均衡，與感官審評(píng)中表現(xiàn)為適宜的花香而青草氣不顯、香氣均衡特征相一致。

2.4 活性香氣成分的氣相色譜-嗅辨聯(lián)用結(jié)果分析

茶葉中香氣成分眾多，但在感官貢獻(xiàn)中起到主要作用的僅占極少部分，因此，在感官中具有呈香性質(zhì)的揮發(fā)性化合物被稱為關(guān)鍵呈香成分或活性香氣成分[31]。揮發(fā)性化合物含量的高低并不能說明其對(duì)香氣貢獻(xiàn)度的大小，活性香氣成分還需要結(jié)合GC-O結(jié)果進(jìn)一步分析。通過GC-O結(jié)合時(shí)間強(qiáng)度法分析4種干燥方式紅茶活性香氣化合物，所嗅聞到的活性香氣的香氣屬性及強(qiáng)度如表5所示。

表5 4種干燥方式的金牡丹工夫紅茶GC-O鑒定結(jié)果Table 5 GC-O identification results of Jinmudan Congou black tea with four full firing methods

嗅聞到的紅茶活性香氣化合物主要以醇類、醛類、酯類、烯類為主，在高溫干燥紅茶樣品中共嗅聞到香氣化合物14種，其中嗅聞強(qiáng)度大于或等于 4的化合物包括(Z)-2-戊烯醇、庚醛、(E,E)-2,4-己二烯醛、芳樟醇、羅勒烯、(E)-芳樟醇氧化物（吡喃型）、苯乙醇、月桂烯，以上8種香氣化合物被判定為高溫干燥紅茶的活性香氣成分，與Mao等[24]的研究結(jié)果相似。在低溫干燥紅茶中共嗅聞到香氣化合物16種，其中嗅聞強(qiáng)度大于或等于4的化合物有(Z)-2-戊烯醇、庚醛、苯甲醛、月桂烯、羅勒烯、(E,Z)-2,6-壬二烯醛、(Z)-芳樟醇氧化物（吡喃型），是低溫干燥紅茶的活性香氣成分。在熱泵干燥紅茶中共嗅聞到香氣化合物14種，其中嗅聞強(qiáng)度大于或等于4的化合物有(Z)-2-戊烯醇、苯甲醛、月桂烯、苯乙醛、(E)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、芳樟醇、水楊酸甲酯，為熱泵干燥紅茶的活性香氣成分。在冷凍干燥樣品中共嗅聞到香氣化合物12種，苯甲醛、月桂烯、苯乙醛、(E)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、苯乙醇、(E)-芳樟醇氧化物（吡喃型）、水楊酸甲酯等7種香氣化合物嗅聞強(qiáng)度大于或等于4，為冷凍干燥紅茶的活性香氣成分。

2.5 OPLS-DA分析

為探究4種干燥方式紅茶的揮發(fā)性成分之間的差異，采用OPLS-DA進(jìn)行多變量統(tǒng)計(jì)分析?；诓煌稍锓绞郊t茶樣品鑒定得到85種揮發(fā)性化合物（表3），由于有12個(gè)樣本（4個(gè)茶葉樣本，重復(fù)3次），因此獲得12×85個(gè)數(shù)據(jù)矩陣。作為一種有監(jiān)督的判別模型，以85個(gè)香氣組分作為因變量，不同干燥方式作為自變量，使用OPLS-DA建立揮發(fā)性成分與樣本類別之間的關(guān)系模型。理論上，解釋變異（R2Y）和預(yù)測(cè)能力（Q2）值越接近1，模型越好[32]，本研究模型的評(píng)價(jià)參數(shù)R2Y=0.723 1，Q2=0.577 6。圖4A表明，4種干燥方式紅茶均在置信區(qū)間內(nèi)，且重復(fù)聚集良好，冷凍干燥和熱泵干燥紅茶分別聚在該圖的右上方和右下方，低溫干燥和高溫干燥紅茶分別聚于左上方和左下方。由此表明，不同干燥方式樣品分離明顯，即不同干燥方式可獲得不同類型的紅茶香氣風(fēng)味。為了進(jìn)一步研究該模型的穩(wěn)健性，采用排列檢驗(yàn)200次的交叉驗(yàn)證模型驗(yàn)證。如圖4B所示，Q2回歸線與縱軸的相交點(diǎn)小于零（R2=0.668，Q2=-0.527），說明模型不存在過擬合，驗(yàn)證有效，認(rèn)為該結(jié)果可用于不同干燥方式紅茶的差異分析。

為明確OPLS-DA模型下區(qū)分紅茶干燥方式的關(guān)鍵差異揮發(fā)性化合物，通過擬合預(yù)測(cè)變量投影重要性（Variable importance in projection，VIP）分布圖（圖4C），篩選出19種VIP值高于1的化合物，包含(E)-2-辛烯醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛、β-環(huán)檸檬醛、正辛醇、甲酸香葉酯、(E,E)-2,4-己二烯醛、(Z)-3-壬烯醇、正庚醇、苯甲醛、庚醛、α-蒎烯、苯甲醇、香葉醇、β-紫羅蘭酮、橙花醇、月桂烯、(Z)-3-己烯醇、(Z)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、羅勒烯。因此，可將上述化合物作為區(qū)分不同干燥方式紅茶的潛在標(biāo)志物。

圖4 4種干燥方式金牡丹工夫紅茶正交偏最小二乘判別分析（A）、模型交叉驗(yàn)證結(jié)果（B）及VIP分布圖（C）Fig.4 Orthogonal partial least squares discriminant analysis (A),model cross-validation results (B) and VIP distribution (C) of Jinmudan Congou black tea with four full firing methods

3 討論

由OAV法及GC-O分析的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，兩種方法鑒定出的不同干燥方式紅茶活性香氣成分組成基本相似。在4種干燥方式樣品中，OAV法和GC-O分析共同鑒定出的關(guān)鍵香氣化合物如(Z)-2-戊烯醇、(E)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、(Z)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、芳樟醇與其嗅聞強(qiáng)度相互對(duì)應(yīng)。2種方法鑒定出的部分化合物的貢獻(xiàn)度也存在一定差異，如熱泵干燥樣品中苯乙醇OAV值遠(yuǎn)大于其他2種干燥方式，但在GC-O分析中未表現(xiàn)出較強(qiáng)的嗅聞強(qiáng)度；庚醛（新鮮草木味）、1-辛烯-3-醇（蘑菇味）的OAV值及ACI均較小，但在GC-O中嗅聞強(qiáng)度均大于3，表現(xiàn)出較強(qiáng)的呈香能力。究其原因，可能是OAV法未考慮茶湯中揮發(fā)性化合物之間、揮發(fā)性化合物與非揮發(fā)性化合物之間的相互作用，且單個(gè)化合物在水中的閾值不能準(zhǔn)確反映其在茶湯體系中的閾值[33]，因此其他香氣類型的化合物可能間接促進(jìn)不同干燥方式紅茶香氣差異的形成。由此可知，在茶葉香氣分析中僅靠GC-MS及OAV法并不足以反映揮發(fā)性成分對(duì)感官的貢獻(xiàn)程度，應(yīng)結(jié)合GC-O判斷活性香氣成分進(jìn)行分析更符合實(shí)際感官評(píng)價(jià)，因此在茶葉香氣研究中，依靠分子感官組學(xué)方法可以更準(zhǔn)確分析單個(gè)物質(zhì)對(duì)整體香氣的影響。

本研究通過對(duì)比不同足火方式的紅茶發(fā)現(xiàn)，高溫干燥紅茶審評(píng)表現(xiàn)為甜香，且得分較高，這與蘇振暉[34]研究相似。本研究中高溫干燥紅茶表現(xiàn)出甜香高于花香，可能是因?yàn)樵诟邷貤l件下，茶葉中的脂肪酸及糖苷類香氣前體物質(zhì)水解成醇、烷烴和脂肪族衍生物或發(fā)生美拉德反應(yīng)。此外，高溫干燥紅茶還存在不愉悅的悶味，可能與4-戊烯醛、1-辛烯-3-酮、(E)-3-己烯-1-醇乙酸酯、二氫芳樟醇、萜品油烯等物質(zhì)有關(guān)。低溫?zé)犸L(fēng)干燥紅茶在香氣上表現(xiàn)為花香不顯而青草氣較重，GC-MS分析發(fā)現(xiàn)其醇類（如芳樟醇、苯乙醇）及酯類（如水楊酸甲酯）等呈花果香的揮發(fā)性化合物含量較低，而呈青草氣的(Z)-2-戊烯醇、正己醛、2-已烯醛含量較高，因此花香型紅茶加工不建議采用低溫?zé)犸L(fēng)干燥方式。熱泵干燥紅茶的花果香保留度最好且青氣不顯，具體表現(xiàn)為濃郁花果香與清香具存，GC-MS分析發(fā)現(xiàn)其表現(xiàn)為花果香的芳樟醇及其氧化物、苯甲醛、苯乙醛、水楊酸甲酯、香葉醇及呈青草氣的(Z)-2-戊烯醇等含量與貢獻(xiàn)度均高于其他干燥方式紅茶，其中呈花香的芳樟醇氧化物（呋喃型）含量及OAV值最高，但GC-O分析發(fā)現(xiàn)其嗅聞強(qiáng)度低于呈青草氣的(Z)-2-戊烯醇，主要是因?yàn)榍嗖輾鈺?huì)對(duì)花香產(chǎn)生一定的掩蓋作用[35]，使香氣審評(píng)表現(xiàn)為清爽的花香。茶葉熱量吸收量、葉溫上升的速度、加熱過程中水分的散失速度都會(huì)影響茶葉品質(zhì)[36]，在熱泵干燥機(jī)較低的干燥濕度下，茶葉水分能夠快速散失，有助于熱泵干燥紅茶中有益香氣物質(zhì)的保留。冷凍干燥紅茶在感官審評(píng)中干茶外形、湯色及滋味評(píng)價(jià)均較差，但香氣審評(píng)表現(xiàn)為花果香、青氣不顯。在真空冷凍干燥條件下，雖然香氣物質(zhì)種類較少，但含量及比例較均衡，整體風(fēng)味協(xié)調(diào)，可能是因?yàn)槔鋬龈稍锖蟛铇又胁糠值头悬c(diǎn)化合物有所損失，以及低溫條件不利于部分劣質(zhì)揮發(fā)性化合物的轉(zhuǎn)化[37]。

綜上所述，相較于傳統(tǒng)高溫?zé)犸L(fēng)干燥，低溫?zé)犸L(fēng)干燥降低了紅茶的香氣品質(zhì)，而熱泵干燥及冷凍干燥技術(shù)改善了紅茶的香氣，二者均能有效保留紅茶的花果香且減少傳統(tǒng)高溫?zé)犸L(fēng)干燥所產(chǎn)生的悶味，因此，適當(dāng)降低足火干燥溫度及干燥環(huán)境的空氣濕度對(duì)提升工夫紅茶香氣有正向作用。此外，考慮能耗成本及市場(chǎng)前景，相較于傳統(tǒng)高溫?zé)犸L(fēng)或鏈板干燥，冷凍干燥技術(shù)雖然保留紅茶香氣效果更好，但干茶外形與傳統(tǒng)工夫紅茶有較大差異，滋味差且成本高、耗時(shí)長(zhǎng)，目前生產(chǎn)可行性較低[38]；熱泵干燥技術(shù)能耗較低且對(duì)芳樟醇、苯乙醇、水楊酸甲酯等有益香氣物質(zhì)的保留效果好，在未來高香紅茶的生產(chǎn)實(shí)踐中擁有較高的應(yīng)用可行性和廣闊的市場(chǎng)前景。

致謝

感謝西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院張玉老師為本研究提供GC-MS分析的技術(shù)服務(wù)。