氣相色譜-離子遷移譜技術(shù)在茶葉領(lǐng)域應(yīng)用的研究進(jìn)展

摘要：茶葉是中國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中重要的經(jīng)濟(jì)作物，具有悠久的歷史和豐富的文化內(nèi)涵，其在產(chǎn)地、貯藏時(shí)間、加工方式等方面的不同，決定了茶葉的品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和市場(chǎng)定位。揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）是表征不同茶葉間差異性的重要指標(biāo)。氣相色譜-離子遷移譜（GC-IMS）技術(shù)作為一種新發(fā)展起來的無損檢測(cè)技術(shù)，可在常壓條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品中VOCs的分析，用于表征樣品間的差異。搜集了目前已有的文獻(xiàn)資料，綜述了GC-IMS技術(shù)在茶葉種類區(qū)分、等級(jí)鑒定、產(chǎn)地溯源、貯藏時(shí)間判定、加工過程中品質(zhì)控制等方面的研究現(xiàn)狀，分析存在的問題，并對(duì)GC-IMS技術(shù)在茶葉領(lǐng)域的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望，以期為茶葉的風(fēng)味研究、加工工藝優(yōu)化、品質(zhì)分析和質(zhì)量監(jiān)測(cè)提供參考。

關(guān)鍵詞：氣相色譜-離子遷移譜；茶葉；揮發(fā)性有機(jī)化合物；品質(zhì)控制

中圖分類號(hào)：S571.1；O657.7⁺1 """"""""""""文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""""""""""""文章編號(hào)：1000-369X（2024）04-565-10

Research Progress on the Application"of Gas Chromatography-ion Mobility Spectrometry in the Field of"Tea

GAN Fangyuan¹， LIU Zhenping^1*， FU Bingsheng²， LONG Daoqi¹， PANG Kejing¹， JIANG Rong¹

1."Chongqing Vocational Institute of Safety Technology， Chongqing 404000， China;2."Xiamen Shanguo Yinyi Tea Industry Co.， Ltd.，"Xiamen"361009， China

Abstract："Tea is an important economic crop in traditional"Chinese agriculture， with"a long history and rich cultural connotation. The different parameters of tea origin， storage"time and processing method determine the quality， nutritional value and market positioning. Known as a newly developed non-destructive testing technique， GC-IMS can analyze the volatile organic compounds （VOCs） of samples under normal pressure to characterize the differences between samples. This paper collected the existing literature data， reviewed the applications of GC-IMS technology in the study of kind"differentiation， grade identification， origin identification， storage"time determination and processing quality control of tea， and analyzed"the current problems and future prospects"of GC-IMS technology in the field of tea application， and provided"theoretical reference for"the flavor research， process optimization， quality analysis and quality monitoring of tea.

Keywords： gas chromatography-ion mobility spectrometry，"tea，"volatile organic compounds，"quality control

茶葉是由茶樹嫩梢經(jīng)過一系列工藝加工制成的產(chǎn)品^[1]，其風(fēng)味獨(dú)特，且含有多種功能性成分，如茶多酚、咖啡堿、氨基酸、茶多糖和茶色素等^[2]，具有抗氧化、降脂減肥、降血糖、保肝護(hù)肝、抗癌等功效^[3]，是世界三大無酒精飲料之一^[4]。我國(guó)是世界第一大產(chǎn)茶國(guó)，更是重要的茶葉消費(fèi)國(guó)和出口國(guó)^[5]。在“一帶一路”倡議下，茶產(chǎn)品成為具有中國(guó)特色的國(guó)際主流產(chǎn)品，獲得了國(guó)際社會(huì)的廣泛認(rèn)可，具有極高的經(jīng)濟(jì)和文化價(jià)值^[6]。然而，不同種類、不同產(chǎn)地、不同等級(jí)的茶葉價(jià)格懸殊，市場(chǎng)上經(jīng)常出現(xiàn)以假亂真、以次充好等現(xiàn)象^[7]，因此茶葉品質(zhì)的鑒評(píng)對(duì)保護(hù)消費(fèi)者權(quán)益意義重大。

香氣是衡量茶葉品質(zhì)和價(jià)格的關(guān)鍵指標(biāo)之一，它取決于揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile organic compounds，VOCs）的組成和含量^[8]。不同茶樹品種、產(chǎn)地和加工方式制得的茶葉，其香氣的VOCs種類和含量差異明顯^[9]。因此，針對(duì)表征茶葉品質(zhì)的香氣，研發(fā)客觀準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)技術(shù)，明確其特征香氣成分的組成，可為茶葉品質(zhì)的精準(zhǔn)控制和茶葉生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化提供技術(shù)支撐。目前，茶葉的鑒別主要有兩類方法：一是傳統(tǒng)的感官審評(píng)法，由審評(píng)員通過品評(píng)茶葉的外觀、湯色、香氣、滋味等對(duì)茶葉樣品進(jìn)行快速區(qū)分^[10]，但需要審評(píng)員具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，人為因素影響較大，客觀性不足^[11]；二是儀器分析方法，如氣相色譜、電子鼻、氣相色譜-質(zhì)譜、氣相色譜-嗅辨儀等^[12]，但分析時(shí)間長(zhǎng)，檢測(cè)成本高，操作步驟繁瑣，且要求檢測(cè)人員必須具備較高的專業(yè)素養(yǎng)，存在一定的推廣局限^[13]。因此，亟需無損、簡(jiǎn)便、快速、低成本的檢測(cè)方法來實(shí)現(xiàn)茶葉品質(zhì)的準(zhǔn)確鑒別。

氣相色譜-離子遷移譜技術(shù)（Gas chromatography-ion migration spectrometry，GC-IMS）近年來快速發(fā)展，是用于VOCs分析的新興技術(shù)，與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（Gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）相比^[14]，GC-IMS樣品前處理過程簡(jiǎn)潔，靈敏度高，能減少樣品中揮發(fā)性物質(zhì)的改變或損失，針對(duì)性地對(duì)樣品VOCs進(jìn)行定性分析，其可視化的指紋圖譜可快速篩選出特異性物質(zhì)^[15]，在不同樣本的差異性鑒別方面更有優(yōu)勢(shì)。GC-IMS技術(shù)利用GC使樣品中復(fù)雜的VOCs得到初步分離，然后通過離子遷移譜IMS對(duì)因保留時(shí)間相近或相同而難以在GC平臺(tái)上分離的物質(zhì)進(jìn)行二次分離^[16]。GC-IMS綜合了GC和IMS的雙重優(yōu)勢(shì)，有效提高了對(duì)復(fù)雜樣品的分離能力^[17]，可在短時(shí)間內(nèi)對(duì)樣品中VOCs的特征組成進(jìn)行分析^[18]，得到的可視化三維圖譜展示效果更直觀，數(shù)據(jù)處理更便捷?；谏鲜鰞?yōu)勢(shì)，近年來GC-IMS技術(shù)在茶葉領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。本文搜集了已有文獻(xiàn)資料，綜述了GC-IMS在國(guó)內(nèi)外茶葉領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展及存在的問題，并對(duì)該技術(shù)在茶葉領(lǐng)域中的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望，以期為茶葉風(fēng)味分析、加工工藝優(yōu)化、品質(zhì)鑒別和地理標(biāo)志產(chǎn)品保護(hù)提供參考。

1 GC-IMS原理

GC-IMS技術(shù)操作簡(jiǎn)單，無需樣品前處理和復(fù)雜的輔助供氣系統(tǒng)，常壓條件下即可檢測(cè)樣品中含量低至十億分之一的VOCs，具有響應(yīng)迅速、反應(yīng)靈敏等特點(diǎn)^[19]。GC-IMS的工作原理如圖1所示，樣品在載氣（N₂）作用下通過GC毛細(xì)管色譜柱進(jìn)行分離，被分離的各組分進(jìn)入IMS電離反應(yīng)區(qū)發(fā)生電離形成產(chǎn)物離子。產(chǎn)物離子在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)作用下穿過周期性打開的離子門到達(dá)漂移區(qū)，與逆向中性漂移氣體分子發(fā)生碰撞，由于各產(chǎn)物離子大小不同其遷移率出現(xiàn)差異，進(jìn)而在檢測(cè)電極上實(shí)現(xiàn)分離，生成包含GC保留時(shí)間、IMS遷移時(shí)間和信號(hào)響應(yīng)峰值信息的三維譜圖信息^[20]，達(dá)到對(duì)VOCs組分的定性和半定量分析的目的^[21]。

GC-IMS技術(shù)將特征峰強(qiáng)度構(gòu)建為更直觀的偽彩色清晰、可視化二維、三維圖譜^[22]，利于對(duì)比展示VOCs間的痕量差異。同時(shí)，針對(duì)高電負(fù)性、高質(zhì)子親和力物質(zhì)，GC-IMS響應(yīng)靈敏，適用于檢測(cè)食品風(fēng)味成分中巰基、氨基、酮、醛、醚和芳香族化合物等基團(tuán)^[23]。目前，GC-IMS聯(lián)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法的研究正不斷深入，并逐漸應(yīng)用于食品風(fēng)味分析^[24]、品質(zhì)鑒別^[25]、真?zhèn)巫粉?sup>[26]、生產(chǎn)管理^[27]、貯藏保鮮^[28]等領(lǐng)域。GC-IMS技術(shù)在茶葉領(lǐng)域方面的應(yīng)用也在逐步拓展，為茶葉的品質(zhì)控制提供了多方面的技術(shù)策略。

2 GC-IMS在茶葉分析中的應(yīng)用進(jìn)展

GC-IMS作為一種新發(fā)展起來的無損檢測(cè)技術(shù)，可用于鑒別樣品的風(fēng)味差異、跟蹤食品加工過程中的風(fēng)味變化^[29]、識(shí)別風(fēng)味成分異構(gòu)體^[30]等，在茶葉的種類區(qū)分、等級(jí)鑒定、產(chǎn)地溯源、貯藏時(shí)間判定和加工過程品質(zhì)控制等方面得到了較好的應(yīng)用。

2.1 種類區(qū)分

近年來，GC-IMS在茶葉種類區(qū)分中的應(yīng)用持續(xù)拓展，通過檢測(cè)茶葉中的VOCs，借助化學(xué)計(jì)量學(xué)方法和相關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，構(gòu)建了適用于不同種類茶葉的識(shí)別模型。林若川等^[31]利用頂空氣相離子遷移譜技術(shù)（HS-GC-IMS）分析云霧茶、翠尖茶和龍井茶中的VOCs，樣品圖譜數(shù)據(jù)對(duì)比差異明顯，實(shí)現(xiàn)了3種綠茶的有效區(qū)分。江津津等^[32]采用GC-IMS技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，橘紅普洱與4種不同成熟期新會(huì)茶枝柑皮制得柑普茶的VOCs差異顯著，并通過測(cè)定特征VOCs含量確定新會(huì)柑皮的成熟期，建立了快速鑒別新會(huì)柑普茶種類的方法。之后該團(tuán)隊(duì)又通過GC-IMS結(jié)合HS-SPME-GC/MS以及相對(duì)氣味活度值（Relative odor activity value，ROAV）確定了新會(huì)青柑茶的關(guān)鍵特征VOCs^[33]，進(jìn)一步為柑普茶的品質(zhì)鑒別提供理論參考。劉學(xué)艷等^[34]采用GC-IMS技術(shù)對(duì)云南省昌寧縣8種紅茶進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)不同種類紅茶VOCs差異明顯，成功地對(duì)不同種類紅茶進(jìn)行了區(qū)分。商虎等^[35]將GC-IMS技術(shù)應(yīng)用于老樅水仙（武夷巖茶）的香型分類，準(zhǔn)確鑒定出不同香型老樅水仙的特征香氣VOCs，并通過主成分分析（Principle component analysis，PCA）發(fā)現(xiàn)不同香型老樅水仙樣品差異性明顯，建立了一種響應(yīng)速度快、靈敏度高、儀器成本相對(duì)較低的快速判別不同香型老樅水仙的方法。敬思群等^[36]采用GC-IMS技術(shù)對(duì)非洲盧旺達(dá)綠茶和盧旺達(dá)紅茶的VOCs進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合動(dòng)態(tài)主成分分析（Dynamic principal component analysis，DPCA）結(jié)果和K最近鄰算法（K-nearest neighbors algorithm，KNN）相似性分析結(jié)果對(duì)兩種茶葉進(jìn)行了區(qū)分，聯(lián)合GC-MS較全面地揭示樣品的風(fēng)味成分組成，并發(fā)現(xiàn)GC-IMS能夠?qū)C-MS響應(yīng)較低的低含量小分子化合物（10個(gè)碳原子以下）進(jìn)行檢測(cè)，表現(xiàn)出高靈敏度的優(yōu)勢(shì)。

綜上所述，基于GC-IMS對(duì)VOCs的分析，可以直觀識(shí)別出不同種類茶葉的差異化特征風(fēng)味成分，有助于快速區(qū)分茶葉種類，在茶葉種類鑒別方面具有良好的應(yīng)用前景。未來可以考慮基于GC-IMS進(jìn)一步探明優(yōu)勢(shì)種類茶葉的特征標(biāo)記物，建立風(fēng)味特征數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)茶葉種類的準(zhǔn)確區(qū)分。

2.2 等級(jí)鑒定

茶葉的分級(jí)是區(qū)分茶葉品質(zhì)的重要方式，不同等級(jí)的茶葉市場(chǎng)價(jià)值不同。開發(fā)可靠的技術(shù)方法對(duì)茶葉進(jìn)行準(zhǔn)確的等級(jí)鑒定，有利于規(guī)范茶葉市場(chǎng)，保障消費(fèi)者的正當(dāng)權(quán)益。

霍羽佳等^[37]利用HS-GC-IMS技術(shù)構(gòu)建了一種便捷、準(zhǔn)確分辨茶葉等級(jí)的方法，經(jīng)孵化頂空進(jìn)樣后迅速檢測(cè)茶葉中的VOCs，結(jié)果顯示，不同等級(jí)的安溪鐵觀音的指紋圖譜差異明顯，結(jié)合DPCA可精確識(shí)別茶葉的等級(jí)。祁興普等^[38]采用HS-GC-IMS技術(shù)分析測(cè)定3個(gè)等級(jí)的廬山云霧茶VOCs，通過數(shù)字圖像技術(shù)和Otsu自動(dòng)閾值分割算法選取47個(gè)特征峰作為表征變量，基于PCA-KNN算法對(duì)廬山云霧茶進(jìn)行了等級(jí)區(qū)分，準(zhǔn)確率高達(dá)94.73%。黃艷等^[39]提出了基于篩選譜圖數(shù)據(jù)和標(biāo)記物質(zhì)譜圖數(shù)據(jù)的白牡丹等級(jí)鑒定方法，采用GC-IMS對(duì)200份不同等級(jí)白牡丹樣品進(jìn)行頂空分析，使用線性判別分析（Linear discriminant analysis，LDA）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行降維，結(jié)合7種分類器算法對(duì)白牡丹進(jìn)行分級(jí)，實(shí)現(xiàn)了白牡丹等級(jí)的有效鑒定，其中基于標(biāo)記物質(zhì)譜圖數(shù)據(jù)分級(jí)效果更好。

綜上可知，GC-IMS技術(shù)結(jié)合分類器算法構(gòu)建茶葉等級(jí)判別模型可作為茶葉等級(jí)鑒定的新途徑，具有良好的應(yīng)用前景。然而，在茶葉等級(jí)鑒定實(shí)際應(yīng)用中，模型受樣本背景、數(shù)據(jù)預(yù)處理方法等因素影響，具有不穩(wěn)定性，今后可嘗試在建立面向深度學(xué)習(xí)的多模型融合模型代替單一機(jī)器學(xué)習(xí)模型方面進(jìn)行深入研究，提高模型的魯棒性；同時(shí)，基于可靠有效的茶葉等級(jí)判別模型進(jìn)一步開發(fā)茶葉等級(jí)在線鑒定平臺(tái)，促進(jìn)茶葉等級(jí)的遠(yuǎn)程鑒定，提高茶葉等級(jí)鑒定的便捷性。

2.3 產(chǎn)地溯源

產(chǎn)地不同的同一種類茶葉，受土壤、氣候等因素影響，其品質(zhì)和風(fēng)味存在差異，市場(chǎng)上存在以次充好、亂貼標(biāo)簽等現(xiàn)象，直接損害了茶農(nóng)、茶企和消費(fèi)者的利益。因此，亟需準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便、快捷的檢測(cè)手段對(duì)茶葉的產(chǎn)地信息進(jìn)行溯源^[40]。

霍羽佳等^[37]基于GC-IMS技術(shù)的高分辨能力、高靈敏度和可視化的VOCs指紋圖譜，將GC-IMS與PCA相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了綠茶產(chǎn)地的準(zhǔn)確溯源。金文剛等^[41]采用GC-IMS技術(shù)構(gòu)建了5個(gè)產(chǎn)地的漢中仙毫的氣味指紋圖譜，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地的漢中仙毫的風(fēng)味特征峰明顯不同，結(jié)合PCA分析實(shí)現(xiàn)了漢中仙毫的產(chǎn)地區(qū)分。劉雪艷等^[42]使用GC-IMS技術(shù)和離子遷移圖譜對(duì)比法、差異圖譜分析法、指紋圖譜對(duì)比法、PCA等方法對(duì)勐海縣3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的曬青毛茶VOCs進(jìn)行定性分析和差異比較，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)區(qū)曬青毛茶的離子遷移譜圖中VOCs特征峰強(qiáng)度差異明顯，可以實(shí)現(xiàn)勐?？h不同產(chǎn)區(qū)曬青毛茶的有效區(qū)分。羅玉琴等^[43]通過GC-IMS技術(shù)對(duì)福建不同產(chǎn)地的白茶的VOCs進(jìn)行分析，采用LDA降維數(shù)據(jù)，結(jié)合不同分類算法對(duì)比GC-IMS譜圖數(shù)據(jù)和241種風(fēng)味標(biāo)記物質(zhì)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了多個(gè)產(chǎn)地判別模型。以上研究表明，通過標(biāo)記物質(zhì)對(duì)白茶產(chǎn)地溯源準(zhǔn)確率更高。Jin等^[44]在福建烏龍茶風(fēng)味分析中，利用GC-IMS技術(shù)結(jié)合KNN對(duì)鐵觀音和大紅袍產(chǎn)地進(jìn)行鑒定，準(zhǔn)確率分別為95.2%和97.8%。甘爽等^[45]使用GC-IMS技術(shù)對(duì)不同產(chǎn)地烏龍茶的VOCs進(jìn)行分析，通過差譜法選取43個(gè)特征峰作為有效變量反映烏龍茶產(chǎn)地信息差異，結(jié)合PCA、偏最小二乘判別分析（Partial least squares-discriminant analysis，PLS-DA）和LDA算法實(shí)現(xiàn)不同產(chǎn)地烏龍茶的有效判別，其中LDA模型判別率高達(dá)100%。侯曉慧等^[46]采用HS-GC-IMS和HS-SPME- GC-MS技術(shù)對(duì)涇陽(yáng)、安化茯磚茶和其他4種黑茶的揮發(fā)性化合物進(jìn)行分析鑒定，明確了涇陽(yáng)茯磚茶的特征風(fēng)味物質(zhì)，有利于涇陽(yáng)茯磚茶的保真鑒別、產(chǎn)地溯源。

由此可見，GC-IMS技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)分析方法是茶葉產(chǎn)地溯源的有效途徑，有助于茶葉品牌建設(shè)、質(zhì)量控制、地理標(biāo)志產(chǎn)品保護(hù)等，是推動(dòng)茶產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的技術(shù)保障。后續(xù)可增加產(chǎn)地樣本數(shù)量，探究不同產(chǎn)地茶葉的特征香氣物質(zhì)，進(jìn)一步提高模型對(duì)產(chǎn)地鑒別的預(yù)測(cè)能力，為茶葉產(chǎn)地溯源數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)提供支撐。

2.4 貯藏時(shí)間判定

貯藏時(shí)間對(duì)茶葉的香氣、滋味和生物活性有直接影響，是茶葉品質(zhì)控制的關(guān)鍵因素^[47]。經(jīng)過適當(dāng)貯藏的白茶、黑茶和重焙火的烏龍茶等可能具有更好的品質(zhì)和更高的市場(chǎng)價(jià)值^[48-53]?；诖?，掌握各茶類儲(chǔ)存條件下VOCs的變化趨勢(shì)及影響因素，對(duì)茶葉品質(zhì)控制和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的提升有重要意義。然而，目前關(guān)于快速鑒別茶葉年份的有效方法報(bào)道較少。GC-IMS技術(shù)可能在捕捉茶葉貯藏過程中規(guī)律性變化的潛在標(biāo)志風(fēng)味化合物和快速判定茶葉貯藏年限方面實(shí)現(xiàn)突破。

霍羽佳等^[37]將GC-IMS與PCA相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了不同貯存時(shí)間普洱茶的區(qū)分。該方法快速、準(zhǔn)確，在茶葉貯藏時(shí)間判定中有著很好的應(yīng)用前景。Rong等^[54]以4種貯藏年份普洱茶樣品為研究對(duì)象，采用GC-IMS構(gòu)建PLS-DA判別模型，并從模型中選取芳樟醇等9種VOCs作為關(guān)鍵變量，對(duì)不同貯藏年份普洱茶進(jìn)行了快速識(shí)別。王志華等^[55]以8種不同年份緊壓白茶為研究對(duì)象，基于GC-IMS技術(shù)建立了緊壓白茶貯藏過程特征VOCs變化的預(yù)測(cè)模型，篩選出20種特征VOCs；Wang等^[56]利用HS-GC-IMS在8個(gè)不同年份緊壓白茶中篩選出23種特征VOCs，可用于緊壓白茶的年份鑒定和風(fēng)味變化規(guī)律的追蹤。Xu等^[57]采用GC-IMS和GC-MS分析4種不同貯藏時(shí)間浮梁綠茶的VOCs，并進(jìn)行PCA分析，可以實(shí)現(xiàn)不同存儲(chǔ)時(shí)間浮梁綠茶的區(qū)分。

綜上所述，基于GC-IMS數(shù)據(jù)的化學(xué)計(jì)量學(xué)模型是一種較好區(qū)分茶葉儲(chǔ)藏年份的手段，高靈敏、可視化等優(yōu)勢(shì)使其在茶葉貯藏時(shí)間鑒別方面具有較大的應(yīng)用潛力。運(yùn)用GC-IMS技術(shù)檢測(cè)茶葉貯藏過程中具有規(guī)律性和特征性的VOCs種類和相對(duì)含量變化，采用多變量統(tǒng)計(jì)分析實(shí)現(xiàn)不同貯藏時(shí)間茶葉的快速區(qū)分，為茶葉貯藏時(shí)間的判定提供技術(shù)支撐。此外，運(yùn)用GC-IMS技術(shù)通過關(guān)注某一特定種類茶葉貯藏變化過程的重要標(biāo)志物，并選擇合適的化學(xué)計(jì)量學(xué)模型，建立快速判定該茶葉貯藏時(shí)間的識(shí)別系統(tǒng)可作為未來研究方向。

2.5 加工過程品質(zhì)控制

香氣是評(píng)估茶葉風(fēng)味品質(zhì)優(yōu)劣的關(guān)鍵指標(biāo)，不同類別、不同含量風(fēng)味物質(zhì)綜合作用形成茶葉獨(dú)特香型^[58]。茶葉風(fēng)味物質(zhì)的變化主要是由于加工中類胡蘿卜素降解、脂類氧化降解、糖苷水解及美拉德反應(yīng)等^[4]，對(duì)茶葉加工過程中產(chǎn)生的VOCs進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，有利于歸納總結(jié)茶葉加工過程中香氣物質(zhì)種類及含量的變化趨勢(shì)，并以此探尋茶葉香氣的產(chǎn)生機(jī)理，改良茶葉加工工藝，提升茶葉品質(zhì)。

長(zhǎng)期以來，茶葉的香氣品質(zhì)評(píng)價(jià)主要依賴審評(píng)人員的感官審評(píng)，茶葉加工的過程參數(shù)控制則更多參考制茶師傅的經(jīng)驗(yàn)判斷，結(jié)果具有一定的主觀性，缺乏客觀準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐^[59]。GC-IMS分析茶葉中的VOCs具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)^[60]，利用GC-IMS技術(shù)監(jiān)測(cè)茶葉加工過程中的VOCs，可以一定程度解決茶葉感官審評(píng)中因經(jīng)驗(yàn)不足導(dǎo)致的主觀性偏差問題，進(jìn)而對(duì)茶葉加工過程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參考。

李俊杰等^[61]研究表明，基于VOCs分析的GC-IMS技術(shù)可以作為手筑茯磚茶加工過程質(zhì)量監(jiān)控的方法。曾橋等^[62]以杜仲葉茯磚茶為研究對(duì)象，利用GC-IMS分析并確定了渥堆、發(fā)花、陳化階段的潛在標(biāo)記物。郭向陽(yáng)等^[63]通過GC-IMS技術(shù)篩選出苯甲醛、2，5-二甲基呋喃、糠醛及二甲基二硫等黃大茶的特征VOCs，可用于黃大茶及其加工過程樣品的區(qū)分。以上研究顯示，GC-IMS技術(shù)在茶葉加工過程中的風(fēng)味分析、工藝區(qū)分和質(zhì)量監(jiān)督方面具有應(yīng)用潛力，與傳統(tǒng)茶葉揮發(fā)性成分檢測(cè)分析技術(shù)相比，GC-IMS技術(shù)更環(huán)保、高效、便捷，可為茶葉加工過程中香氣成分監(jiān)測(cè)和調(diào)控、加工水平提升、風(fēng)味品質(zhì)控制及評(píng)價(jià)等提供數(shù)據(jù)支撐。VOCs快速分析方法的建立和潛在標(biāo)記物鑒定，能夠?yàn)楹罄m(xù)茶葉加工過程智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化提供理論參考。

此外，不同的加工工藝會(huì)造成茶葉中香氣組成和含量差異較大。劉亞芹等^[9]采用GC-IMS技術(shù)和PCA證實(shí)炒青和烘青綠茶中的VOCs差異明顯，可以實(shí)現(xiàn)不同加工工藝綠茶的有效區(qū)分。覃榕珍等^[64]利用GC-IMS技術(shù)分析烘焙溫度對(duì)六堡茶香氣和風(fēng)味的影響，研究發(fā)現(xiàn)，隨著烘焙溫度的升高，茶葉花香、果香、清香型化合物明顯增加。趙熙等^[65]利用HS-GC-IMS方法對(duì)4種干燥工藝黑毛茶的VOCs進(jìn)行差異分析，發(fā)現(xiàn)樣品間VOCs差異明顯，基于PCA可以實(shí)現(xiàn)較好區(qū)分。

綜上可知，GC-IMS技術(shù)已應(yīng)用于多種茶類加工過程的研究中，并取得一定的成果，為后續(xù)茶葉的工藝研究提供相應(yīng)的理論依據(jù)。今后的研究可考慮拓展更多種類茶葉在加工過程的VOCs變化機(jī)理，為未來茶葉加工過程的自動(dòng)化、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化奠定基礎(chǔ)。

3 展望

GC-IMS技術(shù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)，具有分析時(shí)間短、靈敏度高、操作簡(jiǎn)單、結(jié)果可視化等優(yōu)點(diǎn)，在茶葉領(lǐng)域應(yīng)用研究越來越多，目前主要集中在茶葉種類區(qū)分、等級(jí)鑒定、產(chǎn)地溯源、貯藏時(shí)間判定、基于風(fēng)味分析的加工過程品質(zhì)控制等方面，為茶葉的質(zhì)量控制提供了新的技術(shù)策略。然而上述研究均處于探索階段，還存在標(biāo)準(zhǔn)VOCs物質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)不完善、全成分定性分析開展難、差異特征標(biāo)記物不可準(zhǔn)確定量等問題。為使GC-IMS技術(shù)在茶葉領(lǐng)域產(chǎn)生實(shí)質(zhì)價(jià)值，服務(wù)茶產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，還需從以下方面努力：（1）基于風(fēng)味組學(xué)理論，針對(duì)優(yōu)勢(shì)茶葉種類建立GC-IMS譜圖數(shù)據(jù)庫(kù)，為茶葉品質(zhì)鑒別提供依據(jù)；（2）建立基于GC-IMS技術(shù)的VOCs非靶向茶葉質(zhì)量評(píng)價(jià)方法標(biāo)準(zhǔn)；（3）與其他揮發(fā)性風(fēng)味檢測(cè)技術(shù)聯(lián)用，進(jìn)一步提高定性能力，避免假陽(yáng)性結(jié)果，提供更全面的茶葉VOCs信息；（4）在現(xiàn)有GC-IMS技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓展風(fēng)味標(biāo)志物的定量檢測(cè)功能，為茶葉的加工工藝優(yōu)化、貯藏過程控制提供新的、精準(zhǔn)的技術(shù)方法。

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