基于電子鼻與GC-MS融合技術(shù)的優(yōu)質(zhì)紅茶和缺陷紅茶香氣品質(zhì)評(píng)價(jià)

王立磊，楊艷芹，謝佳靈，繆伊雯，王啟威，江用文，鄧余良，童華榮,*，袁海波,*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)植物生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310008）

工夫紅茶作為我國(guó)特有的紅茶品類(lèi)，以其香高、色艷、味濃的特點(diǎn)深受消費(fèi)者喜愛(ài)。香氣是影響工夫紅茶市場(chǎng)價(jià)格和消費(fèi)者喜好度的重要因素之一，一款優(yōu)質(zhì)的工夫紅茶常具有香氣鮮甜的品質(zhì)特點(diǎn)，而諸如青氣、陳味、熟悶味、老火香、焦末氣等令人不悅的氣味則會(huì)導(dǎo)致茶葉綜合品質(zhì)下降，從而產(chǎn)生缺陷紅茶[1]。加工工藝是決定工夫紅茶香氣品質(zhì)的關(guān)鍵因素，主要包括萎凋、揉捻、發(fā)酵、干燥4 個(gè)步驟。萎凋程度輕、發(fā)酵程度低容易促使成品茶產(chǎn)生青氣；揉捻不足則造成香氣淡??；發(fā)酵過(guò)度會(huì)導(dǎo)致香氣熟悶；干燥溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)久致使產(chǎn)生老火香和焦末氣。如今，紅茶市場(chǎng)魚(yú)龍混雜，以次充好、虛假標(biāo)注等現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮，嚴(yán)重?fù)p害消費(fèi)者利益，因此，做好優(yōu)質(zhì)紅茶與缺陷紅茶的香氣品質(zhì)評(píng)價(jià)具有十分重要的意義。

目前，紅茶香氣品質(zhì)評(píng)價(jià)主要依賴(lài)于傳統(tǒng)的人工感官審評(píng)，此方法易受個(gè)體因素影響，穩(wěn)定性較差；同時(shí)由于評(píng)價(jià)人員的缺乏及其檢測(cè)效率偏低，該方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)大批量樣品的快速檢測(cè)[2]。因此，開(kāi)發(fā)以?xún)x器分析為手段的客觀評(píng)價(jià)方法迫在眉睫?？焖贇庀嚯娮颖牵╢ast gas chromatography-electronic-nose，GC-E-Nose）基于氣相色譜分離的原理，配有2 根不同極性的色譜柱以及2 個(gè)氫火焰離子化檢測(cè)器（flame ionization detector，F(xiàn)ID），可分離檢出更多的氣味化合物信號(hào)，目前在茶葉風(fēng)味研究中廣泛應(yīng)用。Chen Jiayu等[3]使用GC-E-Nose對(duì)滇紅工夫紅茶茶湯香氣進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)呋喃、乙酸甲酯、2,3-戊二酮、檸檬烯和芳樟醇等揮發(fā)性組分與滇紅工夫香氣質(zhì)量成正比。氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用技術(shù)以其強(qiáng)大的定性和定量性能，目前在茶葉領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。鮑忠贊等[4]采用GC-MS分析溫州綠茶陳化前后香氣物質(zhì)的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)順-2-戊烯-1-醇、2,4-庚二烯醛和3,5-辛二烯-2-酮是鑒別新茶與陳茶的關(guān)鍵物質(zhì)。肖作兵等[5]采用GC-MS結(jié)合偏最小二乘回歸分析，發(fā)現(xiàn)工夫紅茶的青草氣屬性與己醛、反-2-己烯醛和2,3-丁二酮等物質(zhì)呈顯著正相關(guān)。Yang Yanqin等[6]研究指出，經(jīng)由美拉德反應(yīng)及Strecker降解所形成的吡嗪、呋喃等雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)是焦末氣和老火香產(chǎn)生的重要原因。單一分析儀器只能對(duì)茶葉某一特定屬性進(jìn)行表征，多種分析技術(shù)相融合可以多角度、全方位反映茶葉的綜合品質(zhì)特征，進(jìn)而提高茶葉分類(lèi)的準(zhǔn)確性和可靠性，多元數(shù)據(jù)融合技術(shù)在食品風(fēng)味及品質(zhì)評(píng)價(jià)方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用[7]。陳佳瑜等[8]使用電子鼻、電子舌和電子眼融合信息實(shí)現(xiàn)了對(duì)滇紅工夫紅茶綜合品質(zhì)的定性和定量評(píng)價(jià)，且基于多元融合信息所建立的分類(lèi)模型較單一技術(shù)信息模型效果更優(yōu)。

本研究以市售工夫紅茶為材料，通過(guò)專(zhuān)家感官評(píng)定篩選出優(yōu)質(zhì)工夫紅茶和缺陷工夫紅茶，基于GC-ENose和GC-MS融合技術(shù)結(jié)合正交偏最小二乘判別分析（orthogonal partial least squares-discriminant analysis，OPLS-DA）對(duì)茶樣進(jìn)行綜合研究，探明優(yōu)質(zhì)工夫紅茶與缺陷工夫紅茶的關(guān)鍵差異組分，以期為工夫紅茶品質(zhì)提升提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

純凈水 杭州娃哈哈集團(tuán)有限公司；C7～C40正構(gòu)烷烴 上海源葉生物科技有限公司；C6～C16正構(gòu)烷烴美國(guó)Restek公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Heracles II GC-E-Nose 法國(guó)Alpha M.O.S.公司；7890B-7000C型GC-MS聯(lián)用儀、20 mL頂空樣品瓶、18 mm頂空瓶蓋（magnetic PTFE/sil）美國(guó)Agilent公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS型固相微萃取纖維美國(guó)Supelco公司；MTC-100恒溫混勻儀 杭州米歐儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 感官審評(píng)

感官審評(píng)依據(jù)GB/T 23776—2018《茶葉感官審評(píng)方法》[9]，由5 位來(lái)自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所的高級(jí)評(píng)茶師組成審評(píng)小組，采用百分制對(duì)茶葉的香氣進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體審評(píng)方法如下：準(zhǔn)確稱(chēng)取代表性茶樣3.0 g于審評(píng)杯中，茶水比1∶50（g/mL），注滿(mǎn)沸水加蓋沖泡5 min，將茶湯濾至審評(píng)碗，葉底留于杯中。嗅杯中葉底香氣，采用評(píng)語(yǔ)和百分制評(píng)分，結(jié)合熱聞（杯溫約75 ℃）、溫聞（杯溫約45 ℃）、冷聞（杯溫接近室溫）對(duì)樣品香氣類(lèi)型、強(qiáng)度、純異和持久性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.3.2 GC-E-Nose分析

采用頂空自動(dòng)進(jìn)樣裝置結(jié)合氣相電子鼻進(jìn)行檢測(cè)分析。準(zhǔn)確稱(chēng)取0.5 g工夫紅茶樣品放入20 mL頂空瓶中，加入3 mL水，用硅膠蓋密封。由電子鼻自動(dòng)進(jìn)樣器轉(zhuǎn)移至孵化箱中，在60 ℃、500 r/min條件下孵化20 min。孵化結(jié)束后，采用氣密注射器（70 ℃）以300 μL/s的流速將5 000 μL含有揮發(fā)性有機(jī)化合物的頂空氣體在22 s內(nèi)注入系統(tǒng)。揮發(fā)性有機(jī)化合物采用Tenax捕集阱（20 ℃）富集27 s，隨后在240 ℃進(jìn)行熱解吸并進(jìn)入毛細(xì)管柱中（MXT-5弱極性和MXT-1701中等極性）進(jìn)行分離。升溫程序：初始溫度50 ℃，持續(xù)5 s，又以0.1 ℃/s升溫速率上升至80 ℃，再以0.4 ℃/s的速率升溫到250 ℃，保持10 s。載氣：氦氣，流速0.8 mL/min。2 個(gè)FID檢測(cè)器溫度為260 ℃，分析時(shí)長(zhǎng)為740 s。每個(gè)樣品重復(fù)3 次實(shí)驗(yàn)。

1.3.3 GC-MS分析

采用頂空固相微萃取結(jié)合GC-MS進(jìn)行分析。準(zhǔn)確稱(chēng)取0.5 g茶樣置入20 mL頂空瓶中，加入5 mL純凈水，瓶蓋密封，輕輕搖晃混勻。將DVB/CAR/PDMS萃取頭插入頂空瓶中，置于60 ℃恒溫混勻儀中提取60 min。隨后將萃取頭插入進(jìn)樣口于230 ℃熱解吸5 min。香氣組分采用HP-5ms毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.5 μm）進(jìn)行分離。升溫程序：初始溫度40 ℃，保持2 min，以4 ℃/min升溫速率升至160 ℃，維持2 min，再以10 ℃/min速率升溫至270 ℃，持續(xù)2 min。電離模式為電子電離裂解模式；電離能量為70 eV；質(zhì)量掃描范圍m/z40～450；離子源溫度為230 ℃。

另外,本實(shí)驗(yàn)中的MOSCAP采用的高k介質(zhì)層/SiOx界面層的疊層結(jié)構(gòu),所以Ig不僅與高k介質(zhì)的物理厚度有關(guān),還與退火過(guò)程中高k介質(zhì)的晶相變化以及SiOx界面層厚度變化有關(guān)。

使用安捷倫MassHunter工作站軟件內(nèi)置插件參照NIST 11質(zhì)譜庫(kù)進(jìn)行揮發(fā)性有機(jī)化合物的搜索與識(shí)別，根據(jù)C7～C40正構(gòu)烷烴計(jì)算化合物保留指數(shù)（retention index，RI）并與文獻(xiàn)中RI相比對(duì)（文獻(xiàn)RI來(lái)源于https://webbook.nist.gov/chemistry/）。采用峰面積歸一化法對(duì)已定性化合物進(jìn)行定量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用SPSS 23.0軟件對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。使用Excel軟件將電子鼻采集的揮發(fā)物響應(yīng)峰面積數(shù)據(jù)集與GC-MS采集的揮發(fā)物相對(duì)百分含量數(shù)據(jù)集進(jìn)行初級(jí)融合，得到電子鼻-GC-MS融合數(shù)據(jù)集。采用SIMCA 14.1軟件分別對(duì)電子鼻數(shù)據(jù)集、GC-MS數(shù)據(jù)集、電子鼻-GC-MS融合數(shù)據(jù)集進(jìn)行UV（unit variance scaling）歸一化處理，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開(kāi)展OPLS-DA[8]。柱狀堆積圖和箱線圖采用Origin 2018軟件繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官審評(píng)結(jié)果分析

依據(jù)專(zhuān)家感官審評(píng)結(jié)果（表1）將14 個(gè)茶樣分成兩類(lèi)：優(yōu)質(zhì)紅茶組，用R表示（7 個(gè)）；缺陷紅茶組，用F表示（7 個(gè)）。優(yōu)質(zhì)紅茶組香氣特征主要呈現(xiàn)甜香、甜花香等，從香氣評(píng)分來(lái)看，優(yōu)質(zhì)紅茶香氣評(píng)分均高于90 分，分值范圍介于90.40～92.57 分之間。缺陷紅茶組香氣主要表現(xiàn)為熟悶、不純、駁雜、青草氣強(qiáng)、火工偏高等，其評(píng)語(yǔ)中以“偏、透、欠”等傾向性強(qiáng)的副詞修飾較多，從香氣評(píng)分來(lái)看缺陷紅茶評(píng)分則低于85 分，分值范圍76.07～83.57 分。綜上分析可知，兩類(lèi)紅茶香氣品質(zhì)存在明顯差異性。

表1 工夫紅茶感官審評(píng)結(jié)果Table 1 Results of sensory evaluation of Congou black tea

2.2 基于GC-E-Nose的優(yōu)質(zhì)紅茶和缺陷紅茶揮發(fā)性組分表征

2.2.1 揮發(fā)性成分定性定量分析

區(qū)別于傳統(tǒng)的傳感器型電子鼻，Heracles II GC-ENose采用氣相色譜原理，經(jīng)2 根不同極性的毛細(xì)管柱進(jìn)行分離，可以在較短時(shí)間內(nèi)獲取樣品的揮發(fā)性指紋圖譜信息[10]。依據(jù)峰響應(yīng)面積＞500的原則，2 根色譜柱共分離篩選出44 個(gè)特征峰，進(jìn)一步采用RI結(jié)合AroChemBase數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)化合物進(jìn)行鑒定，共定性出36 個(gè)化合物，主要包括醛類(lèi)8 個(gè)、烯烴類(lèi)6 個(gè)、酯類(lèi)5 個(gè)、酮類(lèi)4 個(gè)、醇類(lèi)3 個(gè)、雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)3 個(gè)、硫化物2 個(gè)、酸類(lèi)2 個(gè)、烷烴類(lèi)2 個(gè)和芳烴類(lèi)1 個(gè)。乙醇、乙醛、二甲基硫醚、乙酸乙酯、苯、二甲基二硫化物、異丁酸乙酯、3-己酮8 個(gè)揮發(fā)性香氣化合物在2 根色譜柱中同時(shí)檢出。綜上所述，兩組紅茶樣本采用GC-E-Nose技術(shù)得到1 個(gè)44 維的數(shù)據(jù)集用以表征其香氣品質(zhì)（表2）。

表2 基于GC-E-Nose技術(shù)的揮發(fā)性化合物定性結(jié)果Table 2 Qualitative results of volatile compounds based on GC-E-Nose

2.2.2 OPLS-DA

為了進(jìn)一步考察兩組紅茶的分類(lèi)情況，進(jìn)行OPLSDA。相較于PLS-DA，OPLS-DA添加了正交計(jì)算以消除與分類(lèi)無(wú)關(guān)的信息，能有監(jiān)督地實(shí)現(xiàn)不同分組間樣品的有效分離?；贕C-E-Nose檢測(cè)的揮發(fā)性成分響應(yīng)峰面積數(shù)據(jù)集構(gòu)建OPLS-DA模型，其得分圖如圖1A所示，缺陷紅茶位于第2象限和第3象限，優(yōu)質(zhì)紅茶位于第1象限和第4象限，兩者分離趨勢(shì)明顯，模型＝0.973，Q2＝0.925，表明該模型具有較好的解釋能力和預(yù)測(cè)能力。置換檢驗(yàn)（n＝200）中R2和Q2的截距分別為0.426和－0.865，Q2截距＜0，說(shuō)明該模型不存在過(guò)擬合（圖1B）。結(jié)果表明，GC-E-Nose結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析可實(shí)現(xiàn)缺陷紅茶與優(yōu)質(zhì)紅茶快速區(qū)分。

圖1 基于GC-E-Nose技術(shù)的工夫紅茶揮發(fā)性成分OPLS-DAFig.1 OPLS-DA plot of volatile components in Congou black tea based on GC-E-Nose and permutation test of OPLS-DA model

2.3 基于GC-MS技術(shù)的優(yōu)質(zhì)紅茶和缺陷紅茶揮發(fā)性組分表征

2.3.1 揮發(fā)性組分定性定量分析

為進(jìn)一步深入比較兩組樣品的揮發(fā)性組分差異情況，采用GC-MS技術(shù)對(duì)兩組茶樣進(jìn)行定性定量分析，共鑒定出73 種揮發(fā)性組分，具體結(jié)果如表3所示。根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為8 類(lèi)，包括醇類(lèi)化合物12 種、醛類(lèi)化合物10 種、烯烴類(lèi)化合物9 種、酯類(lèi)化合物23 種，酮類(lèi)化合物11 種，雜環(huán)類(lèi)化合物4 種，芳香烴類(lèi)化合物3 種和烷烴類(lèi)化合物1 種。不同類(lèi)別的化合物在兩組紅茶中含量各異（圖2A、B），以其特定的含量配比形成優(yōu)質(zhì)紅茶和缺陷紅茶的品質(zhì)特征。

圖2 基于GC-MS技術(shù)的工夫紅茶揮發(fā)性成分分析Fig.2 Analysis of volatile components in Congou black tea based on GC-MS

表3 基于GC-MS技術(shù)的揮發(fā)性化合物定性定量結(jié)果Table 3 Qualitative and quantitative results of volatile compounds based on GC-MS

醇類(lèi)化合物相對(duì)含量最高，在優(yōu)質(zhì)紅茶中平均相對(duì)含量44.25%，高于缺陷紅茶組平均相對(duì)含量（31.30%），代表性物質(zhì)為苯乙醇、芳樟醇與香葉醇，呈現(xiàn)花香和甜香，為紅茶特征性香氣物質(zhì)[11]。其次為醛類(lèi)化合物，在優(yōu)質(zhì)紅茶中平均相對(duì)含量為21.61%，在缺陷紅茶組平均相對(duì)含量為29.45%，主要物質(zhì)為苯乙醛、己醛與檸檬醛等，有助于工夫紅茶花香和清香的產(chǎn)生[12]。烯烴類(lèi)化合物在優(yōu)質(zhì)紅茶中平均相對(duì)含量為19.28%，在缺陷紅茶組平均相對(duì)含量為26.91%，主要化合物為β-羅勒烯、1,3,8-對(duì)孟三烯以及β-月桂烯等，具有木香、清香和果香等[13]。酯類(lèi)化合物在優(yōu)質(zhì)紅茶和缺陷紅茶中平均相對(duì)含量分別為12.82%和6.55%，水楊酸甲酯是構(gòu)成斯里蘭卡紅茶冬青風(fēng)味的關(guān)鍵香氣物質(zhì)，可以作為區(qū)分中國(guó)紅茶和斯里蘭卡紅茶的指示化合物[14]；二氫獼猴桃內(nèi)酯具有成熟漿果香、木香，梅思凡[15]研究發(fā)現(xiàn)其在紅茶提香中后期含量呈上升趨勢(shì)，與焦糖香和烘焙香相關(guān)。酮類(lèi)化合物在優(yōu)質(zhì)紅茶中平均相對(duì)含量為1.51%，在缺陷紅茶組平均相對(duì)含量為4.86%，6-甲基-5-庚烯-2-酮、大馬士酮和β-紫羅酮等，是紅茶重要的香氣化合物，能產(chǎn)生焦糖香和花香[16-17]。雜環(huán)類(lèi)化合物主要包括3-苯基呋喃、2-戊基呋喃和吲哚等，是形成紅茶焦糖風(fēng)味和烘烤風(fēng)味的重要原因，在優(yōu)質(zhì)紅茶中平均相對(duì)含量為0.25%，在缺陷紅茶組平均相對(duì)含量為0.42%[18]。

2.3.2 OPLS-DA

以GC-MS鑒定的73 種揮發(fā)性成分相對(duì)含量數(shù)據(jù)集為基礎(chǔ)，建立了工夫紅茶香氣品質(zhì)分類(lèi)OPLS-DA模型，結(jié)果如圖2C所示，缺陷紅茶樣品與優(yōu)質(zhì)紅茶樣品分別位于X軸的負(fù)半軸和正半軸，兩組間分離明顯（＝0.951，Q2＝0.930），存在可視化的差異，與GC-E-Nose模型結(jié)果較好地吻合。置換檢驗(yàn)結(jié)果顯示，R2＝0.356，Q2＝－0.582（圖2D），回歸直線Q2與Y軸的截距小于0，表明模型未過(guò)擬合。該結(jié)果說(shuō)明GC-MS結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析可以實(shí)現(xiàn)缺陷紅茶和優(yōu)質(zhì)紅茶的準(zhǔn)確分類(lèi)。

2.4 基于GC-E-Nose和GC-MS融合技術(shù)的缺陷紅茶與優(yōu)質(zhì)紅茶揮發(fā)性組分表征

為實(shí)現(xiàn)對(duì)工夫紅茶香氣品質(zhì)全面而綜合的分析，將上述提及的44 維GC-E-Nose數(shù)據(jù)集與73 維GC-MS數(shù)據(jù)集融合為一個(gè)117 維數(shù)據(jù)集，并采用UV歸一化處理，以構(gòu)建基于電子鼻-GC-MS融合技術(shù)的工夫紅茶香氣品質(zhì)分類(lèi)模型。

融合數(shù)據(jù)OPLS-DA結(jié)果如圖3所示，優(yōu)質(zhì)紅茶組位于第1、4象限中，缺陷紅茶組位于第2、3象限中（圖3A），兩類(lèi)茶樣分類(lèi)明顯，組內(nèi)聚攏趨勢(shì)更強(qiáng)，其模型參數(shù)（＝0.976，Q2＝0.959）較單一GC-E-Nose或GC-MS技術(shù)的OPLS-DA模型有一定提升，模型擬合和預(yù)測(cè)能力更強(qiáng)。為了驗(yàn)證該模型的準(zhǔn)確性，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行200 次置換檢驗(yàn)，結(jié)果顯示R2＝0.434，Q2＝－0.640（圖3B），說(shuō)明該模型可靠，不存在過(guò)擬合現(xiàn)象。此外，依據(jù)變量投影重要性（variable importance in projection，VIP）＞1和P＜0.05的原則初步篩選缺陷紅茶與優(yōu)質(zhì)紅茶的關(guān)鍵差異性組分，共篩選出47 個(gè)變量，其中34 個(gè)變量來(lái)源于GC-MS，13 個(gè)變量來(lái)源于GC-E-Nose（圖3C）。進(jìn)一步地，基于VIP＞1.6的原則，篩選出8 個(gè)區(qū)分優(yōu)質(zhì)紅茶與缺陷紅茶的重要差異化合物（9 個(gè)數(shù)據(jù)變量對(duì)應(yīng)8 個(gè)物質(zhì)），包括二甲基硫醚（B3、B25）、β-紫羅酮（A59）、(3E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯（A20）、二氫獼猴桃內(nèi)酯（A64）、芳樟醇（A17）、苯乙醇（A19）、δ-辛內(nèi)酯（A41）和γ-壬內(nèi)酯（A45）。其中二甲基硫醚、(3E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯、芳樟醇3 個(gè)物質(zhì)在載荷圖（圖3D）中更靠近優(yōu)質(zhì)紅茶組，其含量在優(yōu)質(zhì)紅茶組中更高（圖4），而β-紫羅酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、苯乙醇、δ-辛內(nèi)酯和γ-壬內(nèi)酯5 個(gè)物質(zhì)則更靠近缺陷紅茶組，其相對(duì)含量在缺陷紅茶組中更高。二甲基硫醚具有煮熟玉米的氣味，被鑒定為玉米香型綠茶的關(guān)鍵香氣物質(zhì)[19]，Tao Meng等[20]在研究中發(fā)現(xiàn)二甲基硫醚僅在新鮮祁門(mén)紅茶中檢出，并有助于茶葉新鮮度的保持。芳樟醇、β-紫羅酮是紅茶中的常見(jiàn)組分，也被認(rèn)為是紅茶香氣構(gòu)成的關(guān)鍵物質(zhì)[21-22]。Su Dan等[23]研究發(fā)現(xiàn)β-紫羅酮對(duì)祁門(mén)紅茶香氣有顯著負(fù)向影響，隨著祁門(mén)紅茶等級(jí)降低，β-紫羅酮含量呈上升趨勢(shì)。二氫獼猴桃內(nèi)酯是β-紫羅酮的氧化產(chǎn)物，有助于木質(zhì)香氣的形成，在低等級(jí)的九曲紅梅中含量較高，可以作為判斷儲(chǔ)藏時(shí)間的標(biāo)志物[24-27]。畢婉君等[28]研究發(fā)現(xiàn)(3E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯含量在晾青后顯著增加，可以作為烏龍茶智能化做青的香氣指標(biāo)之一。嚴(yán)寒[29]研究發(fā)現(xiàn)具有椰子香和奶香的γ-壬內(nèi)酯在壽眉中隨貯藏年份的延長(zhǎng)，其含量呈上升趨勢(shì)，馮曉雪等[30]研究表明γ-壬內(nèi)酯對(duì)壽眉微生物發(fā)酵后產(chǎn)生的菌花香和陳香發(fā)揮著重要作用。

圖3 基于GC-E-Nose與GC-MS融合信息的工夫紅茶揮發(fā)性成分OPLS-DA模型Fig.3 OPLS-DA analysis of volatile components in Congou black tea based on the fusion of GC-E-Nose and GC-MS data

圖4 基于VIP＞1.6篩選出的關(guān)鍵差異性組分箱線圖Fig.4 Boxplots of key differential components based on VIP ＞ 1.6

目前，工夫紅茶香氣的研究主要集中于某產(chǎn)地或某品種的優(yōu)質(zhì)紅茶香氣品質(zhì)特征上，揭示了眾多香氣物質(zhì)對(duì)于紅茶香氣剖面的影響。本研究中己醛化合物在電子鼻與GC-MS檢測(cè)中均有檢出，表現(xiàn)為青草氣味，同工夫紅茶青草氣味呈顯著正相關(guān)，在缺陷組紅茶中平均相對(duì)含量略高于優(yōu)質(zhì)組紅茶。Dong Rongjian等[31]研究發(fā)現(xiàn)令人不愉悅的3-甲基-1-丁醇會(huì)致使黃茶產(chǎn)生水悶味，且在悶黃后期其含量顯著增加，但在本研究中優(yōu)質(zhì)組與缺陷組相對(duì)含量未見(jiàn)明顯差異。苯乙醇與水楊酸甲酯是紅茶香氣形成的關(guān)鍵物質(zhì)，苯乙醇在缺陷組中相對(duì)含量為優(yōu)質(zhì)組3 倍，水楊酸甲酯在優(yōu)質(zhì)組中相對(duì)含量為缺陷組的2 倍；牛云蔚等[32]報(bào)道指出水楊酸甲酯與苯乙醇的互作表現(xiàn)為掩蔽作用，這或許是缺陷組紅茶品質(zhì)下降的原因之一。缺陷組的二氫獼猴桃內(nèi)酯相對(duì)含量約為優(yōu)質(zhì)組百分含量的8 倍，這或許是陳味產(chǎn)生的關(guān)鍵原因之一[20,33]。Xue Jinjin等[34]研究發(fā)現(xiàn)(E)-β-法尼烯和6-甲基-5-庚烯-2-酮與工夫紅茶的花香屬性呈正相關(guān)，而與其甜香屬性呈負(fù)相關(guān)。同一化合物對(duì)樣品香氣剖面中不同特征的影響也是香氣形成的關(guān)鍵因素。香氣是同一系統(tǒng)內(nèi)，揮發(fā)性成分與非揮發(fā)性成分綜合作用產(chǎn)生的結(jié)果，揮發(fā)性物質(zhì)的組成、含量和配比都深刻影響香氣的形成。

3 結(jié)論

本研究依據(jù)專(zhuān)家感官審評(píng)結(jié)果將14 個(gè)工夫紅茶樣品劃分為缺陷紅茶和優(yōu)質(zhì)紅茶兩類(lèi)?；贕C-E-Nose與GC-MS技術(shù)分別獲得44 維和73 維的數(shù)據(jù)集，將其融合得到117 維多元信息數(shù)據(jù)集用于缺陷紅茶和優(yōu)質(zhì)紅茶的分類(lèi)判別表征?；谌诤闲畔⒔⒌腛PLS-DA模型可實(shí)現(xiàn)兩類(lèi)紅茶的有效分類(lèi)，且融合信息模型的擬合性能和預(yù)測(cè)性能（＝0.976，Q2＝0.959）優(yōu)于單一數(shù)據(jù)源GC-E-Nose（＝0.973，Q2＝0.925）和GC-MS（＝0.951，Q2＝0.930）?；赩IP＞1.6和P＜0.05共篩選出8 個(gè)區(qū)分兩類(lèi)紅茶的關(guān)鍵差異性組分，主要包括二甲基硫醚（B3、B25）、β-紫羅酮（A59）、(3E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯（A20）、二氫獼猴桃內(nèi)酯（A64）、芳樟醇（A17）、苯乙醇（A19）、δ-辛內(nèi)酯（A41）和γ-壬內(nèi)酯（A45）。研究結(jié)果表明，基于GC-E-Nose和GC-MS融合技術(shù)結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析可以實(shí)現(xiàn)缺陷紅茶和優(yōu)質(zhì)紅茶的快速、準(zhǔn)確分類(lèi)。該方法可作為專(zhuān)家感官審評(píng)方法的補(bǔ)充，為紅茶品質(zhì)控制和質(zhì)量提升提供技術(shù)支撐。