郑 琳,刘盼盼,龚自明,王雪萍,程一方,杨 伟,唐前勇,*,郑鹏程,*

(1.湖北省农业科学院果树茶叶研究所,湖北省茶叶工程技术研究中心,湖北武汉 430064; 2.襄阳市农业科学院,湖北襄阳 441057)

襄阳地处湖北省西北部,居汉江中游,秦岭大巴山余脉,产茶历史悠久,茶文化底蕴深厚。南漳、保康、谷城作为襄阳的主要产茶区,属亚热带季风气候,洁净的空气及高海拔云雾山区孕育出襄阳绿茶特有的香气,其滋味鲜醇爽口,叶底肥嫩,极耐冲泡。

绿茶作为中国六大茶类中产量最高、品种最丰富、消费面最广的一类茶,其相关研究最为广泛,不同茶树品系[1-3]、不同产地环境[4]、不同季节[5]、不同加工环节[6-8]、不同分析方法[9]等都会带来绿茶滋味及香气的差异。而茶的滋味和香气,恰恰是决定一个茶品质好坏的关键性因素[10-11],一款优质的茶叶需要在滋味和香气中达到完美平衡,不可偏废其一。滋味成分如茶多酚、酚氨比、酯型儿茶素与非酯型儿茶素的比值等,香气成分如醇类化合物、酮类和醛类化合物等,都是与绿茶品质密切相关的"标识因子"[12]。

目前对襄阳绿茶的研究尚少,仅有适制品种筛选[13]、机械配置选型[14],尚无对于形成品质特征的感官品质、滋味香气成分组成及含量的研究。本研究基于感官审评结果,选取具有代表性香气的17种绿茶样品,采用高效液相色谱法、气质色谱联用法及多元分析法,系统测定分析其滋味成分、香气成分的组成和含量,进一步明确襄阳绿茶品质特征,为完善和统一生产管理、质量标准,强化“襄阳高香茶”区域公共品牌建设提供科技支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

绿茶茶样 襄阳市南漳县、谷城县、保康县,具有代表性香气的春季茶样17种,其中南漳县3个样,谷城县7个样,保康县7个样,基本特征详见表1。

表1 襄阳绿茶样品基本信息Table 1 General information of green tea samples from Xiangyang

癸酸乙酯(≥98%)、咖啡碱、没食子酸(GA)、没食子儿茶素(GC)、表没食子儿茶素(EGC)、儿茶素(C)、表儿茶素(EC)、表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、没食子儿茶素没食子酸酯(GCG)、表儿茶素没食子酸酯(ECG)和儿茶素没食子酸酯(CG)等 Sigma公司;乙酸、乙腈、甲醇等 色谱纯,美国Thermo Fisher公司;氯化亚锡、茚三酮等 国产分析纯,国药集团。

手动SPME进样器和50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取头 美国Supeclo公司;7890 A气相色谱仪、5975 C质谱仪 美国Agilent 公司;Waters 2695高效液相色谱、2998 PDA检测器 美国Waters公司;HHS型恒温水浴锅 上海博迅实业有限公司医疗设备厂;岛津UV-2550紫外-可见光分光光度计 日本岛津公司;Milli-RO PLUS 30纯水机 法国Millipore公司;Waters Symmetry C18(150 mm×4.6 mm,5 μm)色谱柱、Atlantis T3 C18(150 mm×4.6 mm,5 μm)色谱柱 美国Waters公司。

1.2 实验方法

1.2.1 感官审评评分 按照GB/T 23776-2018方法进行绿茶感官品质评价,取3 g茶样,茶水比1∶50置于评茶杯中,注满沸水,加盖冲泡4 min后出汤,由专业人员对样品的外形、汤色、香气、滋味和叶底进行感官审评,总分=外形× 0.25+汤色× 0.10+香气× 0.25+滋味× 0.30+叶底×0.10。

1.2.2 非挥发性化学成分测定方法 水浸出物参照GB/T 8305-2013《茶:水浸出物测定》恒温干燥法测定;茶多酚含量测定参照GB/T 8313-2018《茶叶中茶多酚和儿茶素含量的检验方法》福林酚法测定;氨基酸含量测定参照GB/T 8314-2013《茶:游离氨基酸总量的测定》茚三酮比色法测定;儿茶素、没食子酸及咖啡碱含量的测定采用高效液相色谱法[15],流动相为0.2%乙酸和乙腈,色谱条件:检测波长为278 nm,流速:1 mL/min,柱温:25 ℃,进样量:10 μL,流动相梯度洗脱。

1.2.3 挥发性成分分析 采用顶空固相微萃取-气质联用技术测定,茶样磨碎,然后称取1 g样品放入萃取瓶中,加入30 mL沸水,然后将装有50/30 μm DVB/CAR/PDM萃取头(实验前须在250 ℃老化15 min)的SPME手持器通过瓶盖的橡皮垫插入到萃取瓶中,在60 ℃水浴中平衡10 min,推出纤维头,吸附50 min后,取出并立即插入气相色谱仪的进样口中,解吸附3 min,同时启动仪器收集数据。

表2 襄阳绿茶样品感官审评结果Table 2 Sensory evaluation of Xiangyang Green tea samples

气相色谱条件:安捷伦HB-5MS(30 m×0.32 mm×0.25 μm)弹性石英毛细管柱。进样口温度为240 ℃、ECD检测器温度为250 ℃;载气为高纯氦气;流速1.6 mL/min。

柱温程序: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;实验中尽量将峰分开,保证峰形的对称完整,然后通过质谱进行定性分析。

质谱条件:EI电离能量为70 eV;质量扫描范围为50～600 amu;离子源温度为230 ℃;四极杆温度为150 ℃;质谱传输线温度为280 ℃。

物质鉴定:利用NIST11.L谱库对得到的质谱图进行串连检索和人工解析。査对有关质谱资料,对基峰、质核比和相对峰度等方面进行分析,结合保留时间和质谱分别对各峰加以确认。

香气成分定量分析:Ci=Cis×Ai/Ais

式(1)

式中:Ci为某个组分的质量浓度,μg/L;Cis内标的质量浓度,μg/L;Ai为某个组分的色谱峰面积;Ais为内标的色谱峰。

1.3 数据处理

每组试验数据重复测定3次,采用SPSS 17.0和SIMCA 13.0软件进行显著性分析、PLS-DA分析。

2 结果与分析

2.1 襄阳绿茶感官审评结果

襄阳绿茶的感官审评结果如表2所示,根据香型分为三大类,1～5号茶样为嫩香型,总分介于88.05和93.50之间,外形多样,汤色均为黄绿稍浅、亮,滋味大多较醇,叶底嫩;6～12号茶样为栗香型,总分介于88.80和92.20之间,外形各异,汤色大多黄绿、亮,滋味大多浓厚,叶底嫩软;13～17号茶样为清香型,总分介于89.05和92.80之间,外形不一,汤色多为亮,滋味大多尚浓,叶底较软。每种香型都有总分较高,品质特征突出的样品,嫩香型为5号样品,栗香型为12号样品,清香型为14号样品。

2.2 非挥发性化学成分测定结果

表3 不同香型襄阳绿茶滋味化学成分含量Table 3 Flavoring chemical contents in different aromatic Xiangyang green tea

绿茶中构成滋味的物质主要有三类,即多酚类、氨基酸类和糖类,每类物质都有自己的滋味特征,同时又相互配合构成感官上的不同感觉,其中多酚类的特征是“苦涩、收敛”,氨基酸类的特征是“鲜爽”,糖类的特征是“甜醇”,儿茶素又是绿茶茶汤中多酚类的主体物质,各单体组分以EGCG 的含量最高,主要呈现出收敛性的苦味和涩味[16-17]。本研究根据感官审评的结果得到嫩香型5个样,栗香型7个样,清香型5个样,每个样品三组重复测定其水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡碱及各儿茶素组分含量,各含量均值及范围详见表3,比较分析不同香型绿茶的滋味化学成分可见:不同香型绿茶中水浸出物、茶多酚、非酯型儿茶素和儿茶素总量是有显著差异的(P<0.05),氨基酸、咖啡碱、没食子酸(GA)和酯型儿茶素的含量无显著差异;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,该结果与感官审评滋味结果较为一致,栗香型茶样滋味多浓厚,嫩香型茶样滋味多厚,清香型茶样滋味多为尚浓;酚氨比均值无显著差异,排序是栗香型>嫩香型>清香型,其中清香型绿茶样品中感官评分最高的14号样酚氨比最低。

表4 不同香型襄阳绿茶香气成分含量(%)Table 4 Contents of aroma components in different aromatic Xiangyang green tea(%)

续表

2.3 挥发性成分的检测分析结果

2.3.1 襄阳绿茶主要香气成分分析 茶叶香气是评价茶叶品质优劣的重要指标之一。不同茶树品种在香气前体物质的含量、组成比例以及内含糖苷水解酶特性等方面存在较大差异,故加工而成的成品茶形成各具特色的“品种香”[18-19],不同加工方法,也会形成成品茶不同的香气特征[20]。17种不同香型襄阳绿茶的香气组分见表4,代表性样品(编号为10号的茶样)的香气谱图如图1,样品的香气种类与含量如图2,结果显示:共检测到65种香气化合物,包括醛类9种,酮类5种,醇类13种,烯类11种,芳香烃7种,酯类16种和其他类4种,其中含量较高的成分有芳樟醇(4.42%～20.63%)、己酸顺式-3-己烯酯(1.79%～12.3%)和香叶醇(1.51%～11.25%);其中醇类物质含量最高(平均含量为25.183%),含量较多有芳樟醇、香叶醇、橙花叔醇和苯乙醇等,酯类化合物其次(平均含量为21.480%),含量较多有己酸顺式-3-己烯酯、水杨酸甲酯、二甲基戊酸甲酯和反-丁酸-3-己烯酯等;三种香型样品的不同香气种类含量均值,只有烯类有显著差异(P<0.05),其余六类均无显著差异。

图1 襄阳绿茶代表性样品的香气GC-MS谱图Fig.1 GC-MS analysis of Aroma from representative samples of Xiangyang green tea注:因香气成分较多,故根据保留时间和成分含量,选择较高的9种成分做以标记。1.邻二甲苯;2.芳樟醇;3.壬醛;4.二甲基戊酸甲酯;5.香叶醇;6.吲哚;7.己酸顺式-3-己烯酯;8.顺-茉莉酮;9.反-橙花叔醇。

图2 襄阳绿茶样品的香气种类与含量Fig.2 Aroma types and contents of Xiangyang green tea samples注：茶样编号与表1完全相同。

图3 襄阳绿茶香气成分的PLS-DA得分图(A)、PLS-DA载荷图(B)、VIP 值(C)及验证模型(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：图A编与图1完全一致；图B中X表示挥发性化合物成分，编号与表4相对应，Y表示清香型、栗香型和嫩香型三个香型 分类的原点，距离其越近的成分，对该香型贡献越大；图C中，横坐标所标示的数字为挥发性化合物编号，与表4相对应。

2.3.2 不同香型绿茶的差异成分分析 由图3中PLS-DA得分图可以看出,17个不同香型绿茶样品,可明显区分为嫩香型、栗香型和清香型,与感官审评结果一致。从图3中PLS-DA的载荷图可以看出,顺-氧化芳樟醇(No.28)、反-丁酸-3-己烯酯(No.35)、顺-3-己烯异戊酸酯(No.42)、香叶酸甲酯(No.48)可作为嫩香型的特征挥发性性组分;6-十一酮(No.43)、反-香叶基丙酮(No.56)、δ-杜松烯(No.60)、顺-3-己烯-苯甲酸酯(No.64)可作为清香型的特征挥发性性组分;苯乙醇(No.32)、桉树醇(No.22)、α-法尼烯(No.59)、β-法尼烯(No.57)可作为栗香型的特征挥发性组分。PLS-DA 变量重要性因子(variable importantfor the projection,VIP)值可以量化PLS-DA 的每个变量对分类的贡献[21],通常认为VIP>1.0表示在判别过程中具有重要作用,VIP 值越大,变量在绿茶不同香型间的差异越显著,由图3中VIP得分图可以看出,有15个挥发物VIP>1.0(相对误差<75%)可作为区分三种不同香气特征绿茶的标志物,特别是顺-氧化芳樟醇(No.28)、6-十一酮(No.43)、香叶酸甲酯(No.48)、δ-杜松烯(No.60)等VIP值较高。由图3中验证模型可见,PLS-DA分析方法对鉴别不同香型绿茶香气成分的差异性,是可靠且有效的。

3 结论与讨论

本研究基于感官审评结果,将17个具有代表性香气的襄阳绿茶样品分为嫩香型、栗香型和清香型三种。

分析不同香型绿茶的滋味成分,发现不同香型绿茶中水浸出物、茶多酚、非酯型儿茶素和儿茶素总量是有显著差异的,氨基酸、咖啡碱、没食子酸(GA)和酯型儿茶素的含量无显著差异;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,该结果与感官审评滋味结果较为一致,栗香型茶样滋味多浓厚,嫩香型茶样滋味多厚,清香型茶样滋味多为尚浓;酚氨比均值无显著差异,排序是栗香型>嫩香型>清香型。

分析不同香型绿茶的香气成分,共检测到65种香气化合物,包括醛类9种,酮类5种,醇类13种,烯类11种,芳香烃7种,酯类16种和其他类4种,其中含量较高的成分有芳樟醇(4.42%～20.63%)、己酸顺式-3-己烯酯(1.79%～12.3%)和香叶醇(1.51%～11.25%),该结果与福鼎大白茶树品种所制汉中绿茶的香气成分检测结果较为一致[22];其中醇类物质含量最高(平均含量为25.183%),酯类化合物其次(平均含量为21.480%);三种香型样品的不同香气种类含量均值,只有烯类有显著差异,其余六类均无显著差异;进一步进行差异分析,发现顺-氧化芳樟醇、反-丁酸-3-己烯酯、顺-3-己烯异戊酸酯可作为嫩香型的特征挥发性性组分,6-十一酮、反-香叶基丙酮、δ-杜松烯可作为清香型的特征挥发性性组分,苯乙醇、桉树醇、α-法尼烯可作为栗香型的特征挥发性性组分。

王梦琪等[23-24]采用OAV及GC-O-MS联用法分析了相同加工工艺制备的不同茶树品种"清香"绿茶的挥发性成分及其关键香气成分;刘淑娟[25]等采用顶空固相微萃取结合气质联用法测定了6种嫩栗香型茶叶的香气成分,并对6个茶样的共有香气物质进行主成分分析,筛选出了嫩栗香型绿茶的特征香气成分,建立了嫩栗香茶叶的香气评价模型;尹洪旭[26]等采用PCA、PLS-DA和HCA分析法对18个不同栗香特征的绿茶开展研究,不同研究中所得到的清香型、嫩香型、栗香型等绿茶的香气成分检测分析结果,与本研究相比,均存在一定的一致性,也存在不同,缘于茶叶香气成分繁多且复杂,同时受茶树品种、栽培管理条件、采摘季节、茶叶嫩度、加工工艺、储存条件[27]等多种因素影响,下一步将开展襄阳绿茶香气成分与茶树品种及地域性之间的相关性分析,进一步明确主要香气组分与香气品质及整体感官品质之间的关系,为完善和统一质量标准,强化“襄阳高香茶”区域公共品牌提供科技支撑。