武夷岩茶产品分为大红袍、名枞、肉桂、水仙、奇种(GB/T 18745—2006《地理标志产品 武夷岩茶》)。其中,武夷岩茶(大红袍)手工制作技艺于2006年被列入第一批国家级非物质文化遗产名录(序号:413,编号:VIII-63)(https://www.ihchina.cn/project_details/14373/)[1],其香气馥郁有兰花香,香高而持久。奇丹作为武夷岩茶大红袍的纯种茶树品种,享有“大红袍红天下,奇丹茶誉五洲”的盛赞。
焙火是武夷岩茶制作的最后一步,不仅可以降低含水量、祛除杂味、消除残留,同时也是武夷岩茶特有香气、滋味形成的关键步骤[2-3]。焙火过程中形成的大量的醛、酮和杂环类化合物赋予茶叶木香、花香和坚果香味[3]。当前针对武夷岩茶焙火工艺的研究主要聚焦于焙火温度、时间、方式等因素对茶叶香气的影响。陈荣平[4]研究了不同炭焙温度对丹桂香气品质的影响,结果发现采用中火((120±5)℃)炭焙时,感官品质最佳。焙火时间的增加对改善肉桂香气品质具有重要意义,焙火12 h后吡嗪类化合物大量形成[5]。Yang Ping等[6]发现肉桂焙火后可以检测出2-乙基-5-甲基吡嗪和糠醛,同时己醛、芳樟醇和(Z)-3-己烯-1-醇等香气化合物的含量则明显降低。张文敬等[7]发现水仙轻焙火后的关键呈香物质为吲哚、2-辛酮和苯甲醇,中焙火后关键香气成分是苯甲醛、苯乙醛、3,5-辛二烯酮和水杨酸甲酯,重焙火后其关键香气成分为2,5-二甲基吡嗪、藏红花醛和δ-3-烯。通过对比不同的焙火方式,发现采用传统炭焙的岩茶在感官品质上表现最优,具有香气纯正、滋味醇厚且岩韵特征显著的特点[8]。
目前的研究大多采用终点法比较不同焙火程度、焙火前后及焙火方式对武夷岩茶香气品质的影响,缺少对连续焙火过程中时间-成分变化规律的动态解析。本研究以武夷岩茶奇丹为研究对象,采用电子鼻与全二维气相色谱-嗅闻-质谱(comprehensive two-dimensional gas chromatography-olfactory-mass spectrometry,GC×GC-OMS)联用技术,系统解析焙火时间对其挥发性化合物的影响规律,并同步监测焙火过程中香气前体物质(小分子糖类、氨基酸、脂肪酸等)的动态变化特征,以期为奇丹的风味形成与调控理论研究提供参考,为提升武夷岩茶品质提供数据支持。
武夷岩茶奇丹由福建省武夷山市齐唯茶业有限公司提供,鲜叶于2022年夏季采摘。
正己烷、正构烷烃(C10~C25)、2-甲基-3-庚酮(GC纯度为99.7%) 美国Sigma-Aldrich公司;葡萄糖、果糖、蔗糖、氨基酸、脂肪酸标准品(纯度≥95%)上海麦克林生物化学公司。
MPS自动进样器 德国哲斯泰公司;75 μm CAR/PDMS/DVB萃取头 美国默克公司;GC×GCO-MS系统(配置8890A-5977B型GC-MS联用仪)、7890A-7000 GC-MS联用仪 美国Agilent公司;DB-17色谱柱(1.85 m×0.18 mm,0.18 μm)、DB-WAX色谱柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm) 美国J&W公司;PEN3型便捷式电子鼻 德国Airsense公司;Sniffer 9100嗅闻仪 瑞士Brechbühler公司。
1.3.1 样品制备
武夷岩茶奇丹茶叶严格按照GB/T 18745—2006工序制成毛茶(采摘鲜叶、萎调、做青、杀青、揉捻和干燥)。本研究样品焙火温度控制在(120±5)℃,每2 h从3 个焙笼中取样500 g,取样至12 h,置于铝箔袋密封于-80 ℃保存。分析过程中将茶叶取出后在液氮中冷冻30 s,然后用研磨机粉碎成粉末待用。
1.3.2 电子鼻测定
使用PEN3携式电子鼻系统对样品中的挥发性化合物进行分析,传感器阵列由10 个金属氧化物气敏传感器组成,其性能特点见表1。具体操作为:在20 mL顶空小瓶中称量0.5 g茶粉后加入5 mL超纯水,置于55 ℃水浴中平衡20 min后插入进样针进行检测。检测条件:测量间隔1 s,传感器清洗时间100 s,进样流量为300 mL/min,样品吹扫流量300 mL/min,样品采集时间为200 s,各样品测定结束后采用吸入空气法清洗气舱,使基线归零。每个样品重复6 次。
表1 PEN3传感器及性能介绍
Table 1 Specification and performance of PEN3 sensors
序号传感器名称传感器性能1W1C对芳香成分敏感2 W5S对氮氧化物敏感3W3C对氨水、芳香成分灵敏4W6S对氢气有选择性5W5C对烷烃、芳香成分灵敏6 W1S对甲烷灵敏7W1W对硫化成分及烃和硫的有机成分较灵敏8W2S对乙醇灵敏9W2W对芳香成分和有机硫化物灵敏10W3S对烷烃灵敏
1.3.3 挥发性成分的测定
挥发性化合物的提取参考文献[9]的方法。将0.5 g茶粉、5 mL超纯水、1 μL 0.816 μg/μL的2-甲基-3-庚酮溶液(用作内标参照)置于20 mL无异味顶空瓶中,在55 ℃(MPS自动进样器搅拌模块)、400 r/min孵化20 min,然后将SPME纤维插入顶空瓶中提取40 min。最后,将SPME纤维插入GC进样口,在230 ℃解吸400 s。
使用GC×GC-O-MS系统检测样品中的香气化合物,该系统包括3 个部分:一个GC-MS系统(8890-5977B)、一个嗅觉检测端口以及SSM1800固态调制器。固态调制器连接一维和二维色谱柱,冷区温度为-51 ℃,调制周期为4 s。色谱柱DB-WAX和DB-17用于分离样品中的挥发性化合物。GC条件:不分流进样,载气为高纯氦气,流速为1 mL/min。初始温度为40 ℃,保持3 min,然后以4 ℃/min的速率上升到230 ℃,并保持8 min。3 名训练有素的感官评估员在相似的条件下对相同的样品进行嗅探,以确保实验的准确性。MS条件:离子源温度为230 ℃,电子电离源,电子能量为70 eV,扫描范围为m/z 29~500,溶剂延迟4 min。
1.3.4 气味化合物的分析
相同条件下根据系列正构烷烃、保留指数(retention index,RI)值计算出样品的RI值[10],并通过NIST 17数据库对检测到的化合物的质谱峰及现有研究结果中的气味属性和RI值进行比对来鉴定气味化合物,香气活性化合物结合嗅闻结果确定。
化合物的香气贡献度由其浓度与气味阈值(odor threshold,OT)共同决定。本研究采用内标法对样品进行半定量,即峰面积比等于含量比。通过计算相对气味活性值(relative odor activity values,ROAV)(ROAV=浓度/OT)[11],对嗅闻到的香气成分进行评估。
1.3.5 氨基酸的测定
氨基酸测定采用柱前衍生法[12]。
1.3.6 小分子糖的测定
测定方法按照Zhan Sijia等[13]报道的方法并稍作修改。样品前处理:称量茶粉0.2 g,用3 mL 80%乙醇溶液在室温下提取30 min后离心(12 000 r/min、10 min),重复3 次,合并滤液后,定容至10 mL。取0.5 mL上清液,氮吹蒸发溶剂后加入70 μL甲氧胺盐试剂重新溶解后密封在带盖液相小瓶中,在39 ℃水浴90 min,再加入70 μL N-甲基-N-(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺溶液(含有1%(V/V)三甲基氯硅烷),继续39 ℃水浴孵育30 min,之后样品待测,整个过程保证严格无水。
取上清液使用配有DB-WAX毛细管柱(30 m×0.25 mm,0.25 µm)的7890A-7000 GC-MS联用仪进行分析。GC条件:载气为氦气(纯度>99.999%),进样量为1 μL,分流比为20∶1,流速为1 mL/min,进样口温度为230 ℃。升温程序:色谱柱温度为100 ℃,保持3 min,然后以3 ℃/min的速度升至180 ℃,并保持2 min,然后以10 ℃/min的速率升至250 ℃并维持5 min。MS条件:离子源为电子电离源,传输线和离子源温度分别为250 ℃和220 ℃,电子能量为70 eV,扫描范围为m/z 33~600。
1.3.7 脂肪酸的测定
脂肪酸含量采用氢氧化钾-甲醇甲酯化法[14],并作适当修改。前处理过程:将0.8 g样品与2.4 mL甲醇、3.2 mL甲基叔丁基醚、800 μL 36%磷酸水溶液(-20 ℃预冷)混合。样品在2 500 r/min条件下涡旋3 min,在4 ℃、12 000 r/min离心5 min。取200 μL上清液放入新的离心管中吹干,加入300 μL含15%三氟化硼的甲醇溶液,在2 500 r/min涡旋3 min,在60 ℃的烘箱中保存30 min。冷却至室温,然后准确加入500 μL正己烷和200 μL饱和氯化钠溶液。涡旋3 min并在4 ℃、12 000 r/min离心5 min后,转移100 μL正己烷层溶液进行进一步的GC-MS分析。GC条件:采用DB-WAX色谱柱,载气为氦气(≥99.999%),分流比为50∶1,流速为1.2 mL/ min。升温程序:初始温度40 ℃,保持3 min;然后以5 ℃/min的速率升至200 ℃,最后以10 ℃/min的速率升至230 ℃,并保持3 min。MS条件:电子能量为70 eV,传输线温度为280 ℃,扫描范围为m/z 55~500,四极杆温度为150 ℃,离子源温度为230 ℃。
所有数据均至少重复3 次,数据由Excel 2019统计,结果用
表示。采用SPSS 19.0统计软件进行方差分析和多重比较检验(P<0.05)。使用Origin和SIMCA 14.1等软件绘图和多元统计分析。
为阐明焙火时间对奇丹挥发性化合物的影响,根据10 个传感器响应结果的稳态平均值绘制雷达图。如图1A所示,7 个样品的雷达图轮廓略有差异但均呈现出不规则的“纺锤形”。10 个传感器的响应值差异明显,所有样品在W5S(对氮氧化物敏感)传感器的响应值都最强,这表明焙火过程中氮氧化物对茶叶整体气味轮廓的贡献起着关键作用。W5S(对氮氧化物敏感)、W1W(对硫化成分及烃和硫的有机成分较灵敏)、W1S(对甲烷灵敏)、W2W(对芳香成分和有机硫化物灵敏)4 种传感器在焙火2 h时的响应值都明显高于其他时间点,这可能是在焙火初期(2 h),茶叶中的非挥发化合物剧烈降解,释放大量挥发性化合物,随着焙火时间的延长,这些香气化合物的含量逐渐趋于平稳。
图1 奇丹焙火过程中电子鼻的雷达图(A)和PCA图(B)
Fig. 1 Radar chart (A) and PCA plot (B) of E-nose signals for Qidan Wuyi rock tea during the roasting process
主成分分析(principal component analysis,PCA)是一种多变量统计技术,它通过简化系统中的多个变量通过识别关键主成分和评估样本之间的相似性和差异性识别原始样本。使用电子鼻响应值生成PCA图,由图1B可知,PC1的贡献率为71.3%,PC2的贡献率为17.5%,累计方差贡献率为88.8%(>60%),说明这2 个主成分能够有效地代表原始数据的整体信息。6、8、10 h和12 h焙火时间下的样品在PC1上表现出更接近的特征,且在响应值上存在一定的重叠,这表明这些样品中的挥发性化合物具有一定的相似性。焙火0、2 h和4 h样品可以明显与其他焙火时间样品分开,这说明短时间焙火(0~4 h)样品中的挥发性化合物与长时间焙火(6~12 h)样品存在显著差异。
2.2.1 奇丹焙火过程中挥发性化合物组成分析
为了进一步分析奇丹焙火过程中挥发性化合物的变化,采用GC×GC-O-MS对7 个样品进行检测,图2A、B分别为奇丹样品GC×GC-O-MS的2D和3D图,共检测到126 种挥发性化合物(表2)。这些化合物包括醛类30 种、醇类19 种、酮类23 种、酯类28 种、萜烯类12 种、杂环类10 种和其他化合物4 种。0、2、4、6、8、10、12 h样品中分别检出104、116、113、110、110、110、110 种挥发物。其中,7 个样品共有94 个化合物(图2C)。图2D展示了7 个样品在焙火过程中挥发性化合物含量的动态变化。具体而言,焙火期间挥发性化合物的总量随焙火时间延长呈现出先减少后增多的趋势。这一变化模式主要受醛类、醇类和酮类化合物含量的影响。
图2 奇丹焙火过程中挥发性风味化合物的变化
Fig. 2 Changes in volatile flavor compounds during the roasting process of Qidan Wuyi rock tea
表2 奇丹焙火过程中的挥发性风味化合物
Table 2 Volatile flavor compounds during the roasting process of Qidan Wuyi rock tea
序号CAS化合物RIa鉴定方式b气味特征OT/(mg/kg)c含量/(μg/kg)0 h2 h4 h6 h8 h10 h12 h醛类196-17-32-甲基丁醛<1 000MS/RI/O咖啡0.001100.46±2.74a163.68±3.44c131.62±2.73b126.78±1.76b158.51±2.08c189.99±2.88e169.25±1.04d 2590-86-33-甲基丁醛<1 000MS/RI/O可可0.001 175.68±6.62ab78.73±3.35c72.04±4.35ab45.99±1.01a72.23±0.74ab69.46±1.03b49.74±1.34a 34170-30-32-丁烯醛1 001MS/RI花―42.00±0.93e37.43±0.05d42.51±1.26e42.86±1.04e33.99±0.83c25.63±0.27b23.23±0.31a 466-25-1己醛1 058MS/RI/O青草,树叶0.002 4605.93±6.28d550.43±26.36c565.04±5.71c551.90±3.82c471.91±8.25a579.87±16.74cd510.85±3.97b 51576-87-0(E)-2-戊烯醛1 091MS/RI/O水果1.1207.67±4.71c224.31±12.69d215.96±7.63cd170.41±6.39b167.30±4.67b213.96±6.99cd139.26±1.05a 619780-25-7(Z)-2-乙基丁烯醛1 131MS/RI水果味―NDNDNDND153.14±0.46c62.99±3.30a73.64±3.75b 7111-71-7庚醛1 182MS/RI新鲜,绿色0.004 1~0.008 2142.11±2.61a242.18±5.27a253.66±10.02a244.07±4.88a265.92±1.69b252.58±6.50a247.47±1.04a 8505-57-7(E)-2-己烯醛1 201MS/RI/O水果味0.03209.29±1.66c180.17±8.47b182.75±4.13b184.73±3.02b156.87±3.48a206.73±6.06c190.68±0.26b 96728-31-0(Z)-4-庚烯醛1 217MS/RI油质,乳制品0.000 0660.21±1.16a117.55±3.40d94.11±0.94b96.70±0.42b112.64±0.97c126.95±2.55e130.60±3.22e 10142-83-6(E,E)-2,4-己二烯醛1 359MS/RI/O甜味,绿色,蜡质0.001 8(空气)52.20±2.31a105.69±4.76d77.50±3.97b100.75±3.57d85.58±3.62c83.82±0.77bc85.34±0.23c 11124-19-6壬醛1 387MS/RI/O脂肪味0.005 8625.15±10.35a1 289.13±17.41f758.21±13.65bc682.88±8.56ab848.54±12.83d1 017.53±7.08e804.39±93.02cd 1298-01-1糠醛1 393MS/RI/O面包,杏仁,甜的9.562307.44±4.80a2 049.73±24.55g551.78±5.58b775.91±13.16c831.58±5.25d1 012.5±5.09e1 570.06±14.18f 132548-87-0(E)-2-辛烯醛1 407MS/RI黄瓜,绿色,绿叶0.003385.83±7.39e415.36±6.45f348.66±10.67c405.12±6.88f368.17±5.71d331.63±9.00b284.63±2.38a 14134-96-3丁香醛1 445MS/RI鲜花1.9NDNDNDNDND12.55±0.31b5.38±0.88a 154313-03-5(E,E)-2,4-庚二烯醛1 451MS/RI/O脂肪0.057(空气)4 644.55±8.21d3 979.22±36.27b4 090.04±75.03c3 578.22±24.63a4 860.04±46.70e4 149.26±18.96c4 157.26±46.05c 16100-52-7苯甲醛1 466MS/RI苦,杏仁,樱桃3~3.64 027.19±65.45f3 396.1±107.53c3 397.7±31.87c3 246.06±10.36b2 984.89±69.39a3 731.75±12.91e3 595.41±27.97d 17112-31-2癸醛1 497MS/RI柑橘0.003253.26±4.50b325.38±5.27e221.84±0.38a266.19±3.91c311.49±1.88d324.41±2.55e349.00±1.16f 18620-02-05-甲基糠醛1 505MS/RI焦糖味0.5ND611.49±11.13f116.62±6.04a159.01±5.60b180.19±7.99c280.31±8.13d511.46±5.89e 1918829-56-6(E)-2-壬烯醛1 518MS/RI绿色,黄瓜0.000 19121.26±2.45a219.86±4.74d148.08±7.49c134.61±3.92b130.46±2.11ab146.75±4.01c151.92±3.29c 202167-14-81-乙基吡咯-2-甲醛1 550MS/RI焦糊―542.54±1.69a1 602.66±26.83f767.13±7.87b762.15±10.73b865.31±13.11c1 311.13±27.51d1 520.84±10.41e 21122-78-1苯乙醛1 580MS/RI/O蜂蜜,甜0.006 32 892.72±19.51a1 738.4±16.58d2 204.53±33.50b2 358.69±3.67c2 264.01±51.78b2 233.84±51.41b1 712.74±30.31a 22432-25-7β-环柠檬醛1 595MS/RI/O藏红花,草药0.003945.69±27.35c810.78±18.93b743.02±8.53a756.16±4.26a727.89±5.11a931.66±14.15c938.53±28.89c 23472-66-22,6,6-三甲基-1-环己烯基乙醛1 602MS/RI木质,油性,浆果类―48.33±4.13ab40.93±1.02a50.01±9.13b69.12±0.08cd62.90±1.13c70.60±0.81cd73.00±0.44d 24116-26-72,3-二氢-2,2,6-三甲基苯甲醛1 610MS/RI木质,草药―140.20±6.63a222.57±8.38c162.64±8.40b146.18±7.28a136.95±2.55a227.26±8.07c248.94±6.33d 253913-81-3(E)-2-癸烯醛1 632MS/RI脂肪0.017~0.2584.62±1.93b107.50±3.63c72.58±0.36a99.13±7.17c88.09±0.48b103.99±3.27c108.44±8.29c 265910-87-2(E,E)-2,4-壬二烯醛1 676MS/RI绿色0.000 1157.73±4.74e34.92±0.71c152.20±2.95d149.14±1.24d153.5±0.16de10.72±0.98a24.87±1.16b 272463-77-6(E)-2-十一烯醛1 748MS/RI甜的―52.15±2.69a84.7±4.01d50.43±1.45a72.81±1.11bc72.49±2.09b77.48±1.64c86.48±0.75d 2825152-84-5(E,E)-2,4-癸二烯醛1 782MS/RI黄瓜, 香瓜0.000 077NDNDNDNDNDND102.49±0.48a 294411-89-6α-亚乙基-苯乙醛1 864MS/RI绿色,蔬菜―137.50±2.55b138.75±1.52b134.55±4.76b135.61±2.92b125.63±0.15a179.08±0.49d146.75±0.74c 301003-29-82-吡咯甲醛1 984MS/RI面包65ND58.73±2.54d27.88±1.16b30.08±0.55b30.8±1.40b50.03±3.01c64.21±1.17e醇类31616-25-11-戊烯-3-醇1 124MS/RI/O绿色,蔬菜0.358 164.14±2.43b68.29±0.82c56.95±0.65a64.11±1.39b63.01±0.88b86.68±0.88d71.37±2.70c 3271-41-0戊醇1 211MS/RI/O醇味,甜味0.150 254.10±2.33a62.29±2.68b54.47±2.52a60.12±0.10b54.32±0.85a73.59±1.53c72.09±0.13c 331576-95-0(Z)-2-戊烯醇1 271MS/RI/O青气,新鲜空气0.72112.43±8.75b107.17±5.66ab99.03±5.35a106.11±1.33ab128.28±3.25c145.74±1.15d116.91±2.52b 34111-27-3己醇1 315MS/RI飘渺的杂醇,绿色0.005 657.26±0.72d29.20±1.69c22.06±1.62b17.28±0.36aNDNDND 35928-96-1(Z)-3-己烯-1-醇1 339MS/RI青草0.003 980.34±2.84d56.05±1.56ab53.9±3.14a57.24±1.35ab61.21±2.09b73.45±4.08c76.12±2.32cd 36928-95-0(E)-2-己烯-1-醇1 359MS/RI水果,未成熟的香蕉0.231 9NDNDNDND2.62±3.70a20.87±1.00bND 37928-94-9(Z)-2-壬烯醇1 361MS/RI草药味,土豆味0.359 3NDNDNDND14.34±0.27b17.18±0.30c11.43±0.36a 383391-86-41-辛烯-3-醇1 416MS/RI蘑菇0.001 5237.09±6.44e202.98±7.48c125.91±6.26a154.93±1.04b160.05±4.74b318.20±5.66f219.52±7.96d 395989-33-3(Z)-氧化芳樟醇1 418MS/RI/O花香0.1239.92±2.47a248.73±12.92a240.09±10.02a257.85±7.51a301.28±10.36b480.53±13.8d380.16±3.53c 40818-49-54-甲基-1-己醇1 420MS/RI出汗的味道―88.62±4.98a120.06±3.54b154.58±4.84d173.97±1.83f181.26±3.02f163.35±1.46e140.31±3.20c 4178-70-6芳樟醇1 514MS/RI/O花香,薰衣草香0.000 22784.55±5.81d598.92±6.76a642.11±17.29b630.34±12.84b649.19±10.26b823.68±3.31e692.10±7.48c 42111-87-5辛醇1 524MS/RI/O绿色0.125 8369.47±6.75cd370.36±5.00cd345.15±29.12bc320.72±2.48b292.47±1.86a391.49±14.95d367.23±6.24cd 4398-00-0糠醇1 571MS/RI/O酒精,甜4.500 512.32±1.46a79.68±3.07g22.78±0.33b30.48±0.79c39.12±1.23d54.01±1.11e63.63±0.07f 4439028-58-5(E)-氧化芳樟醇(吡喃类)1 703MS/RI/O木质的―81.93±2.22a80.94±2.10a102.58±1.56b125.46±5.72c133.02±3.46d201.80±1.38e135.62±1.84d 45100-51-6苯甲醇1 790MS/RI/O花,玫瑰2.546 21469.99±1.76c412.54±13.52a408.90±1.15a435.14±9.55b459.68±10.19c502.31±0.20d453.58±5.78c 46106-24-1香叶醇1 797MS/RI/O花香,桃子的微妙味道0.001 1287.68±9.83d217.52±19.07ab234.37±7.28b216.97±11.67ab201.34±3.83a236.32±7.20b259.78±5.90c 4760-12-8苯乙醇1 845MS/RI/O花香,甜,玫瑰0.146 401.76±42.83e5 404.12±137.55b5 587.69±24.93c5 469.57±24.84bc5 227.89±19.13a6 524.91±56.04e6 113.84±71.97d 4840716-66-3(E)-橙花叔醇2 013MS/RI/O水果,柑橘0.2511 530.65±39.13f7 133.64±24.29a8 569.84±97.45d7 849.85±35.57b7 761.53±19.33b9 110.93±25.81e8 167.67±25.96c 49481-34-5α-杜松醇2 199MS/RI草药,木材―14.66±0.28aNDNDNDNDNDND酮类5078-94-4甲基乙烯基酮<1 000MS/RI甜味0.53.14±0.13c2.43±0.04b1.50±0.12aNDNDNDND 511629-58-91-戊烯-3-酮1 019MS/RI刺鼻的0.02383.56±7.29a62.20±4.16c61.94±0.50c52.63±4.80b51.30±0.52b28.46±0.22a27.29±0.13a 52763-93-9(E)-3-己烯-2-酮1 103MS/RI烤土豆―43.13±0.73a77.86±2.11d70.75±2.10c67.13±0.40b86.87±0.40e110.09±0.74f107.90±0.26f
续表2
序号CAS化合物RIa鉴定方式b气味特征OT/(mg/kg)c含量/(μg/kg)0 h2 h4 h6 h8 h10 h12 h 53110-43-02-庚酮1 164MS/RI果味0.14270.75±5.33c424.06±4.43g244.66±4.29b183.33±5.31a362.56±6.14f337.00±0.62e318.54±0.12d 54106-68-33-辛酮1 246MS/RI/O清爽,鲜果0.021 435.21±2.70a56.40±1.84d41.03±0.96b45.51±0.09bc49.61±3.59c64.87±2.74e72.95±1.86f 55111-13-7仲辛酮1 272MS/RI/O木质,花香0.050 2ND54.48±2.78a96.19±2.47bc110.86±6.88e91.08±2.27b98.64±0.73c97.38±1.58bc 562408-37-92,2,6-三甲基环己酮1 305MS/RI/O蜂蜜,蔷薇0.1151.35±2.86d145.89±4.97cd110.56±5.41a120.87±5.60b137.65±1.96c187.94±0.73e191.58±7.95e 57110-93-0甲基庚烯酮1 311MS/RI/O绿色0.0681 253.56±10.6c1 096.59±31.99a1 123.87±12.31ab1 154.8±8.36b1 251.59±30.89c1 497.38±25.14e1 361.05±37.94d 58925-78-03-壬酮1 353MS/RI甜味,水果味0.017~0.03338.36±1.31a38.18±1.30a36.13±0.62a43.49±0.09b45.46±1.01b46.78±0.15c45.93±2.15bc 59821-55-62-壬酮1 381MS/RI干酪,黄油0.008 2~0.041NDND264.67±10.58aNDNDNDND 601669-44-9(E)-3-辛烯-2-酮1 383MS/RI奶油味0.25139.59±6.85b125.70±1.73a183.34±1.25c202.73±4.05d240.31±4.91f237.71±2.27f229.06±3.96e 6138284-27-4(E,Z)-3,5-辛二烯-2-酮1 480MS/RI/O水果味,脂肪味,蘑菇味―2 552.32±76d2 297.56±77.28b1 974.07±36.49a2 446.92±9.84c2 389.74±17.96bc2 680.40±24.11e2 627.32±29.27de 62693-54-92-癸酮1 489MS/RI橙子味,花香0.000 01~0.000 1142.90±0.94b137.62±1.59b205.67±4.40c225.14±8.50d211.18±3.29c95.19±1.86aND 6314309-57-0(E)-3-壬烯-2-酮1 491MS/RI/O香辛料,脂肪味,木头0.8136.84±2.56d122.11±7.17b113.66±3.09a128.79±0.14bc131.04±0.35cd147.26±2.68e153.11±0.17e 6430086-02-3(E,E)-3,5-辛二烯-2-酮1 531MS/RI/O水果,绿色,青草0.10~0.15734.93±8.97e666.31±23.48d541.64±34.25a607.08±5.01c557.68±1.64ab581.10±9.78bc652.34±4.38d 6598-86-2苯乙酮1 590MS/RI甜,辛辣的0.0652 870.30±46.16b86.27±2.65aNDNDNDNDND 661604-34-8六氢假紫罗酮1 706MS/RI干,霉味―71.18±1.81b71.08±5.51b54.60±1.14a55.52±3.27a56.17±6.32a75.13±0.73b78.04±2.18b 67127-41-3α-紫罗酮1 829MS/RI/O木质,紫罗兰0.003 781 056.23±21.36a2 163.84±7.11g1 168.57±11.85c1 229.48±2.54d1 124.89±13.21b1 357.24±17.00f1 260.43±14.39e 683796-70-1香叶基丙酮1 834MS/RI/O果味,玫瑰0.06515.92±1.64d442.51±5.73c21.14±0.21b11.43±0.16aNDNDND 6979-77-6β-紫罗酮1 912MS/RI/O木质,花香0.000 0071 751.40±32.33f1 267.33±17.02b1 278.50±34.88b1 343.49±18.63c1 129.71±33.53a1 502.55±3.45e1 445.04±8.38d 70488-10-8(Z)-茉莉酮1 925MS/RI/O茶香,花香―1 142.25±109.06a1 304.54±16.30b1 134.55±12.37a1 058.62±9.88a1 066.71±46.59a1 383.78±50.10b1 337.83±20.96b 7123267-57-4β-紫罗兰酮环氧化物1 953MS/RI/O果香,甜味,浆果―574.47±1.49e249.76±2.29a442.42±3.49c464.85±9.25d443.35±17.29c277.20±4.50b261.48±4.63ab 72502-69-2植酮2 148MS/RI/O油,草本―60.58±2.56c50.13±2.76b28.88±3.20a44.72±0.56b63.13±0.69c62.85±1.48c60.28±6.99c酯类7313894-62-7(Z)-3-己烯酸甲酯1 232MS/RI果香,花香―ND194.73±4.25d47.39±1.80a85.35±0.35b134.02±1.01c183.98±0.14d260.05±14.96e 7421063-71-8(Z)-4-辛烯酸甲酯1 385MS/RI新鲜菠萝味―11.98±1.49a13.68±0.74a18.70±0.23b22.11±0.19c22.69±0.54c39.99±0.47d358.89±1.18e 752639-63-6丁酸己酯1 420MS/RI/O绿色的,肥皂0.203220.47±5.58a281.59±5.17c225.32±6.75a221.69±8.66a254.30±0.43b286.08±5.26c303.27±2.46d 7610032-15-22-甲基丁酸己酯1 439MS/RI/O未成熟的果味,苹果0.022334.53±5.26d236.44±5.20a259.43±5.88b262.44±4.56b230.14±4.01a279.36±6.22c281.24±0.19c 7768698-59-9(E)-2-己烯基异戊酸酯1 480MS/RI青苹果,油性蜡质―247.92±5.35d222.55±3.07c210.18±3.43bc193.51±9.30ab191.44±1.28a208.52±8.06abc201.38±13.57ab 78540-07-8己酸戊酯1 518MS/RI苹果,梨味―115.40±5.42d89.44±2.40c78.29±2.62b93.35±4.92c71.02±0.85aNDND 7935852-46-1(Z)-3-己烯戊酸酯1 552MS/RI果味,果汁―711.24±10.41d537.01±1.30b487.96±17.49a503.92±8.97ab525.40±9.18ab582.05±6.76c611.30±37.09c 8076649-22-4己酸戊烯醇酯1 557MS/RI/O水果,绿色,干酪―76.74±1.61aNDNDNDNDNDND 816378-65-0己酸己酯1 621MS/RI/O草本,新鲜割草6.41 684.35±46.38d1 319.18±9.76ab1 367.66±27.38b1 353.65±4.20ab1 291.42±56.95a1 581.54±16.20c1 541.61±29.62c 82695-06-7γ-己内酯1 635MS/RI甜味,冰激凌,烟草0.26162.72±1.69c151.48±0.86ab156.44±2.17bc148.21±3.39a155.5±3.9abc185.71±3.56d190.56±5.39d 8331501-11-8(Z)-3-己烯醇己酸酯1 663MS/RI/O柑橘―3 645.51±31.49c2 749.85±26.96a2 675.73±50.02a2 734.47±25.61a2 709.39±73.75a3 026.21±52.74b3 100.3±2.13b 8453398-86-0(E)-2-正己酸己烯酯1 679MS/RI/O苹果,梨,猕猴桃0.781~3.13701.53±0.62e583±1.60b628.83±3.58cd565.89±1.65ab541±14.15a656.55±31.02d626.87±1.57c 851189-09-9(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯酸甲酯1 688MS/RI果味,花香―18.96±0.41a42.71±0.55d40.05±1.24c29.53±0.90b31.06±0.26b39.49±1.07c44.51±0.15e 8661444-38-0(Z,Z)-3-己烯酸-3-己烯酯1 720MS/RI绿色,番茄叶―20.95±0.63a24.81±1.38b21.29±1.04a23.44±0.50bNDNDND 87104-62-1甲酸-2-苯乙酯1 733MS/RI甜味,未成熟的香蕉0.24NDNDND130.65±2.34a134.58±4.21a175.11±2.33b204.28±8.81c 88119-36-8水杨酸甲酯1 739MS/RI/O薄荷0.04277.25±6.22c517.86±2.24e156.80±8.29a259.85±2.86b283.31±8.40c386.46±11.46d505.52±6.01e 89103-45-7乙酸苯乙酯1 787MS/RI/O玫瑰,蜂蜜0.249 59427.46±12.77c473.14±14.05e355.01±5.86b324.36±6.16a337.21±8.98ab442.22±5.79cd451.17±13.04d 90103-48-02-甲基丙酸苯乙酯1 844MS/RI/O花香,果香,茶香―384.29±11.29a768.46±5.28e599.33±10.88c697.54±8.43d678.76±24.71d597.59±11.06c546.51±10.72b 9161444-41-5(Z)-3-己烯基辛酸酯1 864MS/RI/O酒的,油性,金属―127.95±2.86d85.72±3.38a82.39±1.33a86.20±0.72a91.32±2.26b99.21±0.66c94.11±0.49b 92122-70-3丙酸苯乙酯1 937MS/RI/O香脂,绿色,蜂蜜18(含20%乳脂的凝乳)264.42±9.58a399.95±6.98c432.35±2.34d414.46±1.51c370.91±8.97b458.73±13.23e454.70±4.37e 93104-61-0γ-壬内酯1 996MS/RI/O椰子,奶油,甜0.009 746.98±0.32a46.33±1.82a41.66±1.01a44.06±2.41a40.77±1.39a55.37±3.61b58.25±6.66b 94103-52-6丁酸苯乙酯2 008MS/RI/O果味,花香―1 192.76±22.20e880.92±21.29b765.65±12.68a785.10±23.10a1 047.12±22.55c1 128.48±16.67d1 102.93±23.39d 956789-88-4苯甲酸己酯2 046MS/RI/O甜味,绿色,果味―138.98±2.26d87.19±2.31a85.06±2.88a89.66±2.38a86.67±3.25a113.69±2.12c97.86±1.52b 9625152-85-6(Z)-3-己烯醇苯甲酸酯2 085MS/RI/O花香,果香―483.89±15.99f273.69±9.95a297.81±11.72bc294.24±3.67b314.02±3.93cd340.34±1.51e331.79±3.99de 9742436-07-7(Z)-3-己烯醇苯乙酸酯2 176MS/RI花卉香,甜味―20.92±0.61b123.29±3.65g16.59±1.99a64.05±1.11f53.41±0.17e46.05±0.50d28.32±0.33c 9825524-95-2茉莉内酯2 209MS/RI/O脂肪,椰子―544.25±3.64d378.07±5.67c300.18±11.40a339.27±9.87b369.95±4.05c361.87±6.12c371.90±5.64c 99112-39-0棕榈酸甲酯2 237MS/RI/O油,蜡,脂肪>219.89±0.57d19.27±0.45d11.06±0.16a15.05±0.35b17.35±0.63c19.33±0.31d21.50±0.23e 10015356-74-8二氢猕猴桃内酯2 279MS/RI/O果味,杏子,木质―1 017.08±10.45d612.28±13.71b566.8±22.76a647.93±18.60b687.97±19.47c719.14±19.90c711.55±19.31c萜烯类101123-35-3β-月桂烯1 168MS/RI木质,柑橘类0.001 2ND125.42±8.30d15.98±0.42a77.34±1.03b82.93±1.94b96.22±0.70c127.10±6.25d 1025989-27-5(+)-柠檬烯1 207MS/RI柑橘味0.03462.22±2.41a233.76±9.28f87.52±0.55b112.64±3.22c125.50±3.45d176.42±1.74e249.22±9.57g 1033779-61-1(E)-β-罗勒烯1 238MS/RI甜味,香草味0.034ND70.78±2.68aNDNDNDNDND 10413877-91-3罗勒烯1 254MS/RI/O柑橘,木质―226.58±8.00d144.57±5.06b138.77±4.01ab128.19±8.83a187.02±8.29c178.16±2.91c188.46±2.64c 105592-41-6己烯1 317MS/RI苹果,未熟李子―ND13.61±0.51a19.99±0.86b37.22±0.74d32.06±1.16c31.96±1.60c31.46±2.62c
续表2
注:a. DB-WAX柱上的RI;b.各挥发性化合物的鉴定方法,MS、RI、O分别为通过质谱、保留指数和嗅闻检测;c. OT引用自《化合物嗅觉阈值汇编(原书第二版)》[15],―.书中未报道;ND.未检出;同行字母不同表示差异显著(P<0.05)。
序号CAS化合物RIa鉴定方式b气味特征OT/(mg/kg)c含量/(μg/kg)0 h2 h4 h6 h8 h10 h12 h 10613837-75-7(Z)-氧化柠檬烯1 369MS/RI清新,柑橘0.25ND34.14±2.54b16.91±0.11aNDNDNDND 10743219-68-71,4-二甲基-4-乙酰基-1-环己烯1 506MS/RI水果―NDNDNDNDNDND14.94±1.42a 10823986-74-5大根香叶烯D1 608MS/RI木头,香料―ND52.92±1.51b51.57±0.72aNDNDNDND 10928973-97-9(E)-β-金合欢烯1 696MS/RI/O柑橘,绿色―337.31±7.37c321.81±4.57b298.47±6.18a311.24±0.99b312.94±4.65b295.57±6.04a423.52±8.37d 110495-61-4β-红没药烯1 757MS/RI/O香脂味―64.96±2.18ab87.80±5.51c62.86±1.88a65.65±0.18ab70.70±2.60b85.86±4.35c106.72±3.20d 111483-76-1δ-杜松烯1 782MS/RI百里香,草药,木质―ND43.81±0.57c36.40±0.74b32.80±0.39a35.78±0.71b42.25±0.19c51.32±1.92d 112644-30-4α-姜黄烯1 784MS/RI草本―27.86±1.94a45.45±2.48e36.20±0.43c33.05±0.64bc30.01±2.06ab39.99±1.90d50.45±0.57f杂环类113930-27-83-甲基呋喃<1 000MS/RI/O巧克力―67.41±1.84c71.59±2.20c58.99±2.20b58.02±2.79b51.88±0.87a107.49±1.15e93.19±2.96d 1143208-16-02-乙基呋喃<1 000MS/RI甜,烧泥土―231.77±5.38f164.94±3.43a175.53±4.17b193.65±1.26c196.71±3.40c215.66±0.76e205.29±1.43d 115617-92-5N-乙吡啶1 142MS/RI灼烧的―106.00±4.57a334.17±2.47g178.79±0.66b204.61±4.12c237.29±2.05d251.28±2.43e287.53±5.81f 116109-08-02-甲基吡嗪1 219MS/RI/O坚果,烘焙味0.016 711.68±0.51a64.80±2.88e19.30±0.29b24.09±0.45b33.88±1.47c47.04±0.24d69.98±5.17f 1173777-69-32-戊基呋喃1 223MS/RI清新味0.005 8537.35±6.44b559.02±9.19bc460.45±10.78a567.94±24.69c576.65±12.28c680.68±4.24d774.89±12.47e 11813925-03-66-甲基-2-乙基吡嗪1 353MS/RI/O烤榛子0.04ND22.73±1.46aNDNDNDNDND 1191192-62-72-乙酰基呋喃1 438MS/RI/O坚果味,烤味,甜甜的58.585 25ND185.47±3.37e131.99±4.07c96.43±0.65b101.43±0.40b144.02±0.23d203.50±12.91f 1201438-94-41-糠基吡咯1 765MS/RI爆米花味0.1ND228.41±19.94d108.53±2.90b71.03±1.67a82.82±1.39a106.28±0.23b168.54±1.44c 1211072-83-92-乙酰基吡咯1 901MS/RI烘焙味0.000 053124.70±3.01b324.47±10.97e100.69±3.91a143.23±4.04c250.03±1.17d382.06±0.47f440.04±3.97g 122120-72-9吲哚2 413MS/RI/O浓郁的花香0.0114 428.29±30.53e2 977.66±16.40a3 929.77±99.13d4 417.93±26.94e4 386.25±74.44e3 524.39±72.36c3 119.38±33.58b其他类化合物123106-42-3对二甲苯1 121MS/RI塑料1ND65.02±2.14a67.06±0.31a65.26±0.28a88.38±1.27b137.76±1.91c212.00±0.18d 12436431-72-8茶螺烷1 553MS/RI茶,木质,中药―16.43±1.17a28.43±0.72c22.08±0.14b25.54±3.53c41.53±0.44d39.54±1.03d20.41±1.11b 125128-37-02,6-二叔丁基-对甲基苯酚1 894MS/RI樟脑味121.82±0.47b19.61±0.57aNDNDNDNDND 12697-54-1异丁香酚2 261MS/RI丁香,木本0.185.94±3.25d54.00±1.46b46.07±2.76a59.77±2.22bc55.74±0.71b62.35±4.64c56.90±0.45bc
2.2.2 奇丹焙火过程中香气特征分析
通过嗅闻实验,共鉴定出62 种具有气味活性的化合物,包括醛、醇、酮、酯、萜烯、杂环类化合物。香气化合物的ROAV(ROAV=香气化合物含量/OT)通常用来评价样品中的某种化合物对整体香气的贡献情况。根据半定量结果对这些香气化合物的ROAV进行计算,其中ROAV>1的香气化合物有30 种,包括9 种醛类、6 种醇类、8 种酮类、5 种酯类和2 种杂环类。为了便于分析,对这些化合物的半定量结果进行了标准化并绘制了热图(图3)。对不同焙火时间层次聚类分析,呈现出一个由3 个主要簇组成的树状图,其中0 h样品为第1簇,第2簇由4、6、8 h样品组成,第3簇包括2、10 h和12 h样品,这说明在不同焙火阶段,奇丹具有不同的香气轮廓。
图3 奇丹焙火过程中挥发性香气化合物含量的变化
Fig. 3 Changes in the contents of volatile aroma compounds during the roasting process of Qidan Wuyi rock tea
醛类化合物因其低阈值和独特的青香或脂肪香属性,在茶叶香气构成中占据重要地位[16]。(E,E)-2,4-庚二烯醛主要贡献淡淡的脂肪味,其含量最高,并在焙火8 h时达到峰值(4 860.04 μg/kg)。与詹宝珍等[5]的研究结果不同的是,他们发现(E,E)-2,4-庚二烯醛只在肉桂毛茶中检出,而在本研究中其一直存在于整个焙火阶段,这可能是茶叶品种不同导致。苯乙醛是含量第二高的醛类化合物,但由于阈值较低,其ROAV最高,在0 h样品中为459。有趣的是,(E,E)-2,4-庚二烯醛、苯乙醛、己醛这些香气化合物在毛茶中最高,焙火2 h时候突然下降,2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、(E,E)-2,4-己二烯醛却呈现相反的趋势。这可能是因为(E,E)-2,4-庚二烯醛、苯乙醛和己醛在焙火前的制作工艺中就大量生成,经焙火后迅速挥发;而2-甲基丁醛、3-甲基丁醛和(E,E)-2,4-己二烯醛则可能是在焙火过程中,经脂质氧化和美拉德反应所产生[17]。
醇类化合物的种类虽然低于醛类,但香气化合物总含量最高(14 784.20~20 408.94 μg/kg),这些醇类香气化合物整体呈现先降低再升高的动态过程。芳樟醇、香叶醇和(E)-橙花叔醇等是武夷岩茶中被报道最多的醇类化合物,主要贡献花香属性[18]。尽管芳樟醇在样品中的含量相对较低,但由于其阈值较低(0.000 22 mg/kg),在GC-O分析时仍然可以被强烈地感知。芳樟醇的形成机制极为复杂,但在焙火过程中,它主要是通过糖苷降解反应而生成。芳樟醇通常以R-和S-两种立体异构体的形式存在,但在茶叶中,它主要以(S)-芳樟醇的形式呈现[19]。而香叶醇和(E)-橙花叔醇在焙火过程中,则表现为先降低后增加的趋势,这与Zhan Sijia[13]和Lan Xiaoye[20]等的研究结果基本一致。
酮类化合物对奇丹的香气的形成具有重要作用,主要贡献花香和果香。本研究中有8 种酮类化合物ROAV>1,β-紫罗酮含量和ROAV均最高。在焙火过程中,β-紫罗酮呈现先降低后增加的趋势,这可能是由于焙火前期氧化降解导致其含量降低,随着焙火时间延长,后期糖苷键降解重新生成β-紫罗酮[21]。α-紫罗酮是ROAV第二高的酮类化合物(279~572),主要贡献木质和花香的香气属性。在焙火过程中,其含量呈现先增加后降低的趋势,这与前人的研究结果[9,22]一致。香叶基丙酮主要贡献果味和玫瑰的香气属性,在焙火过程中,其含量呈显著降低的趋势,在焙火8 h后就无法检出了。
杂环类化合物主要是通过美拉德反应途径产生的,主要贡献烘烤和坚果味。在本研究中,只有2-甲基吡嗪和吲哚的ROAV>1。与对照组相比(0 h),焙火后样品中的2-甲基吡嗪含量显著增加,这主要得益于焙火过程中的美拉德反应[16]。吲哚不仅是奇丹中含量第4高的香气化合物(2 977.66~4 428.29 μg/kg),其ROAV也较高(271~403)。在焙火过程中,其含量主要呈现降低的趋势。研究表明,吲哚的生成可能与茶叶的炒制和揉捻工艺有关。这些工艺会破坏茶叶细胞,在应激环境下激活色氨酸吲哚裂解酶,从而促使吲哚-3-甘油磷酸转化为吲哚[23-24]。然而,在茶叶焙火过程中,由于酶失活及吲哚易挥发,导致其含量与焙火时间呈负相关的趋势[13,25]。
酯类化合物主要提供“花香和甜味”等香气特征,但大部分酯类化合物由于具有高阈值或者挥发性较差,因此酯类化合物对茶叶香气的贡献有限。其中,水杨酸甲酯是茶叶中被报道最多的酯类化合物,其含量随着焙火时间的延长呈现显著增加的趋势(P<0.05)[9,20,26]。这可能是在焙火过程中,与水杨酸甲酯相关的糖苷在高温焙火下,糖苷键断裂形成水杨酸,进一步与发生酯化反应,形成水杨酸甲酯[27]。水杨酸甲酯结构稳定,不易分解,所以在焙火过程中不断积累,导致含量增加。
2.3.1 脂肪酸含量
脂肪酸是武夷岩茶挥发性化合物的重要前体物质,根据双键的存在分为不饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸[28]。如图4A所示,棕榈酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)、油酸(C18:1)、亚油酸(C18:2)和α-亚麻酸(C18:3)是奇丹焙火过程中最主要的几种脂肪酸,占总脂肪酸含量的85%以上,这与前人的研究结果[29]基本一致。其中,油酸、亚油酸和α-亚麻酸是不饱和脂肪酸,被证实是醛、醇和酮类等香气化合物的重要前体物质。如1-辛烯-3-醇(蘑菇味)、(E)-2-辛烯醛(黄瓜、绿色和绿叶味)和2-戊基呋喃(清新味)等,都已经被证实是亚油酸的氧化产物[10,30]。研究表明,在铁观音制作过程中,焙火过程对脂肪酸含量的影响最大,且是挥发性化合物的主要来源之一[28]。在本研究中,脂肪酸含量随着焙火时间的延长呈现先增加后降低的趋势,在6 h达到峰值。这可能是因为在焙火过程中,甘油三酯由于热降解作用,分解成甘油和游离脂肪酸;随着焙火时间的延长,脂肪酸会氧化分解成挥发性化合物,导致脂肪酸的消耗增加。
图4 奇丹焙火过程中脂肪酸、氨基酸和可溶性糖的动态变化
Fig. 4 Dynamic changes of fatty acids, amino acids, and soluble sugars during the roasting process of Qidan Wuyi rock tea
2.3.2 氨基酸含量
氨基酸作为茶叶中的关键呈味物质,不仅会影响茶汤的鲜味、甜度和回甘,还会作为前体物质参与香气的生成。本研究共检出14 种氨基酸,其含量随焙火时间变化如图4B所示。茶氨酸含量最高(0.78~11.11 mg/g),谷氨酸(0.12~0.99 mg/g)和甘氨酸(0.22~0.68 mg/g)次之,这些氨基酸占游离氨基酸总量的80%以上。随着焙火时间的延长,茶氨酸、谷氨酸和甘氨酸均大幅度显著下降(P<0.05),焙火12 h后,这些氨基含量分别降低了92.94%、87.35%、68.45%,这与前人的研究基本一致。如Liu Xiaobo等[31]发现奇种武夷岩茶经焙火后,茶氨酸和谷氨酸分别降低80.33%和78.69%。这主要是因为持续焙火过程中,会加速氨基酸的降解与转化,产生大量的香气化合物。另一方面,茶氨酸和谷氨酸是茶汤鲜味的主要来源,焙火过程导致其含量的降低势必会影响奇丹的滋味品质,如何通过优化焙火条件控制氨基酸的含量,达到茶汤滋味和香气的平衡有待进一步研究。然而,焙火时间对丝氨酸、苏氨酸、丙氨酸和赖氨酸的含量影响较小。
2.3.3 小分子糖
茶叶中的小分子糖主要包括单糖(D-阿拉伯糖、D-果糖、D-半乳糖、D-葡萄糖和肌醇)和双糖(蔗糖)(图4C)。在焙火过程中,D-阿拉伯糖、D-果糖、D-半乳糖和D-葡萄糖的变化趋势完全一致,随着焙火时间的延长,它们呈现先降低后增加再降低的趋势(P<0.05),尽管小分子糖含量在焙火过程中有所回升,但却没有超过对照样品(0 h)。这一趋势可能归因于:焙火初期还原糖因美拉德反应和焦糖化作用被快速消耗,导致含量下降;焙火后期茶叶中的多糖(如淀粉、纤维素)在热作用下水解,部分补偿单糖损失,但不足以抵消前期降解[32];随着焙火的继续,小分子糖则被继续消耗。目前,关于焙火过程对糖含量的影响并没有达成一致的结论,这主要与所采用的焙火工艺息息相关。如Sheng Caiyan等[33]研究发现,与传统炭焙和电焙方式相比,采用滚筒干燥可以更多的保留小分子糖。蔗糖的变化趋势与单糖则有所不同,表现为先增加后降低的趋势,在2 h时达到峰值。这可能是由于焙火前期茶叶中的糖苷分解生成蔗糖,而后期高温导致蔗糖分解成单糖。
采用正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)对ROAV>1的香气化合物、脂肪酸、氨基酸和小分子糖进行分析,结果如图5所示。OPLS-DA的自变量拟合指数
为0.970,因变量拟合指数
为0.985,模型预测指数(Q2)为0.969(图5A)。R2和Q2值大于0.5表示模型拟合结果可以接受。经过200 次置换检验后,Q2回归线在y轴上的截距为负(-0.811)(图5B),证实不存在过拟合,验证了模型的有效性[34]。
图5 奇丹焙火过程中香气化合物与前体物质的OPLS-DA(A)及模型验证(B)和VIP(C)图
Fig. 5 OPLS-DA (A), model validation (B), and VIP score (C) plots of aroma compounds and their precursors during the roasting process of Qidan Wuyi rock tea
从图5A可以看出,不同焙火时间的样本可以很好地被区分,0 h和2 h样本集中在第4象限,4、6、8 h样品(焙火中期)集中在x轴上方,10、12 h(焙火末期)样本集中在第3象限。这表明在不同的焙火时间,ROAV>1的香气化合物及前体物质存在显著差异。根据变量投影重要性(variable importance in projection,VIP)>1和P<0.05(图5C、表3),鉴定出9 种差异化合物,其中有6 种香气化合物((E,E)-2,4-庚二烯醛、3,5-辛二烯-2-酮、α-紫罗酮、(E,E)-2,4-己二烯醛、芳樟醇和苯乙醛)、2 种氨基酸(天冬氨酸和丝氨酸)和1 种糖(D-阿拉伯糖)。
表3 奇丹焙火过程中的关键差异化合物
Table 3 Key differential compounds during the roasting process of Qidan Wuyi rock tea
化合物VIPP(E,E)-2,4-庚二烯醛1.330 290.000 5 D-阿拉伯糖1.240 830.003 0 3,5-辛二烯-2-酮1.127 260.018 1 α-紫罗酮1.119 970.002 9天冬氨酸1.100 750.000 3(E,E)-2,4-己二烯醛1.096 040.000 1丝氨酸1.072 860.017 9芳樟醇1.064 110.000 4苯乙醛1.001 790.000 1
本研究采用GC×GC-O-MS技术系统分析了奇丹岩茶焙火过程中的挥发性化合物变化。共鉴定126 种挥发性化合物,其中62 种经GC-O分析确认具有香气活性;筛选出30 种ROAV>1的关键香气化合物。揭示了脂肪酸、氨基酸及小分子糖类在焙火过程中的动态变化规律,阐明其对奇丹风味品质形成的作用机制。基于OPLS-DA模型发现不同焙火时间样本的香气化合物与前体物含量呈显著差异,确定9 种关键差异化合物,即(E,E)-2,4-庚二烯醛、3,5-辛二烯-2-酮、α-紫罗酮、(E,E)-2,4-己二烯醛、芳樟醇、苯乙醛、天冬氨酸、丝氨酸和D-阿拉伯糖。本研究补充构建了奇丹岩茶焙火过程的香气组分数据库,为定向调控武夷岩茶焙火工艺、提升风味品质提供了理论依据与数据支撑。
[1] 曾海洪. 武夷岩茶: 传承中国文化强国的“绿色基因”[J]. 群言,2022(5): 50-53. DOI:10.16632/j.cnki.cn11-1005/d.2022.05.019.
[2] GUO X Y, HO C T, SCHWAB W, et al. Effect of the roasting degree on flavor quality of large-leaf yellow tea[J]. Food Chemistry, 2021,347: 129016. DOI:10.1016/j.foodchem.2021.129016.
[3] LIU Z B, CHEN F C, SUN J Y, et al. Dynamic changes of volatile and phenolic components during the whole manufacturing process of Wuyi rock tea (Rougui)[J]. Food Chemistry, 2022, 367: 130624.DOI:10.1016/j.foodchem.2021.130624.
[4] 陈荣平. 不同炭焙温度对武夷岩茶丹桂香气品质的影响[J]. 蚕桑茶叶通讯, 2023(6): 18-24. DOI:10.3969/j.issn.1007-1253.2023.06.006.
[5] 詹宝珍, 吴志锋, 马春华, 等. 焙火时间对武夷岩茶肉桂香气品质的影响[J]. 食品安全质量检测学报, 2022, 13(3): 811-819.DOI:10.19812/j.cnki.jfsq11-5956/ts.2022.03.043.
[6] YANG P, YU M G, SONG H L, et al. Characterization of key aromaactive compounds in rough and moderate fire Rougui Wuyi rock tea(Camellia sinensis) by sensory-directed flavor analysis and elucidation of the influences of roasting on aroma[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2022, 70(1): 267-278. DOI:10.1021/acs.jafc.1c06066.
[7] 张文敬, 唐梦婷, 王月, 等. 不同焙火程度下武夷水仙茶香气成分分析[J]. 食品研究与开发, 2025, 46(7): 141-148. DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2025.07.018.
[8] 林永胜, 罗婵玉, 陈忠林, 等. 不同精制烘焙工艺对武夷岩茶品质的影响[J]. 福建茶叶, 2016, 38(4): 7-10. DOI:10.3969/j.issn.1005-2291.2016.04.004.
[9] DUAN Y, YU M G, RAZA J, et al. Effect of roasting time on aroma quality of Shuixian Wuyi rock tea (Camellia sinensis)[J]. Journal of Food Composition and Analysis, 2024, 135: 106662. DOI:10.1016/j.jfca.2024.106662.
[10] YE G D, GUAN L N, LI S X, et al. Dynamic changes in aroma compounds and precursor substances during rice cooking[J]. Journal of Cereal Science, 2024, 120: 104044. DOI:10.1016/j.jcs.2024.104044.
[11] 杨平. 武夷岩茶焙火过程中关键Maillard反应香气成分及形成途径研究[D]. 北京: 北京工商大学, 2022. DOI:10.26934/d.cnki.gbgsu.2022.000001.
[12] YANG P, WANG H L, CAO Q Q, et al. Aroma-active compounds related to Maillard reaction during roasting in Wuyi rock tea[J]. Journal of Food Composition and Analysis, 2023, 115: 104954. DOI:10.1016/j.jfca.2022.104954.
[13] ZHAN S J, LIU Z B, SU W Y, et al. Role of roasting in the formation of characteristic aroma of Wuyi rock tea[J]. Food Control, 2023, 147:109614. DOI:10.1016/j.foodcont.2023.109614.
[14] WU Q Y, ZHOU Z W, HE J H, et al. Analysis of aroma precursors in Jinmudan fresh tea leaves and dynamic change of fatty acid volatile during black tea processing[J]. Food Chemistry: X, 2024, 21: 101155.DOI:10.1016/j.fochx.2024.101155.
[15] 里奥·范海默特. 化合物嗅觉阈值汇编[M]. 2版. 北京: 科学出版社,2018.
[16] GAN S Y, CHEN Y Q, ZHAO L, et al. Characterization of the aromaactive compounds in Xiaokeng green tea by three pretreatment methods combined with gas chromatography-olfactometry (GC-O)[J].Food Research International, 2024, 187: 114359. DOI:10.1016/j.foodres.2024.114359.
[17] DUAN Y, GAO X, SHI B L, et al. Characterize the dynamic changes of volatile compounds during the roasting process of Wuyi rock tea (Shuixian) integrating GC-IMS and GC × GC-O-MS combined with machine learning[J]. Food Chemistry, 2025, 489: 144931.DOI:10.1016/j.foodchem.2025.144931.
[18] WANG B S, YU M G, TANG Y, et al. Characterization of odor-active compounds in Dahongpao Wuyi rock tea (Camellia sinensis) by sensory-directed flavor analysis[J]. Journal of Food Composition and Analysis, 2023, 123: 105612. DOI:10.1016/j.jfca.2023.105612.
[19] LIANG Y L, WANG Z H, ZHANG L Z, et al. Characterization of volatile compounds and identification of key aroma compounds in different aroma types of Rougui Wuyi rock tea[J]. Food Chemistry,2024, 455: 139931. DOI:10.1016/j.foodchem.2024.139931.
[20] LAN X Y, LIU Z B, WANG D L, et al. Characterization of volatile composition, aroma-active compounds and phenolic profile of Qingxin oolong tea with different roasting degrees[J]. Food Bioscience, 2022,50: 101985. DOI:10.1016/j.fbio.2022.101985.
[21] OUYANG J, JIANG R G, CHEN H Y, et al. Characterization of key odorants in ‘Baimaocha’ black teas from different regions[J]. Food Chemistry: X, 2024, 22: 101303. DOI:10.1016/j.fochx.2024.101303.
[22] LI Y F, ZHANG J X, JIA H Y, et al. Metabolite analysis and sensory evaluation reveal the effect of roasting on the characteristic flavor of large-leaf yellow tea[J]. Food Chemistry, 2023, 427: 136711.DOI:10.1016/j.foodchem.2023.136711.
[23] YANG J, ZHOU X C, WU S H, et al. Involvement of DNA methylation in regulating the accumulation of the aroma compound indole in tea (Camellia sinensis) leaves during postharvest processing[J].Food Research International, 2021, 142: 110183. DOI:10.1016/j.foodres.2021.110183.
[24] ZENG L T, ZHOU Y, GUI J D, et al. Formation of volatile tea constituent indole during the oolong tea manufacturing process[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2016, 64(24): 5011-5019.DOI:10.1021/acs.jafc.6b01742.
[25] ZHANG J X, XIA D Z, LI T H, et al. Effects of different overfired drying methods on the aroma of Lu’an Guapian tea[J].Food Research International, 2023, 173: 113224. DOI:10.1016/j.foodres.2023.113224.
[26] YANG P, SONG H L, LIN Y P, et al. Differences of characteristic aroma compounds in Rougui tea leaves with different roasting temperatures analyzed by switchable GC-O-MS and GC × GC-O-MS and sensory evaluation[J]. Food & Function, 2021, 12(11): 4797-4807.DOI:10.1039/d1fo00165e.
[27] LI J L, XIAO Y Y, FAN Q, et al. Transformation of salicylic acid and its distribution in tea plants (Camellia sinensis) at the tissue and subcellular levels[J]. Plants, 2021, 10(2): 282. DOI:10.3390/plants10020282.
[28] GUO L, CHEN M J, GUO Y L, et al. Variations in fatty acids affected their derivative volatiles during tieguanyin tea processing[J]. Foods,2022, 11(11): 1563. DOI:10.3390/foods11111563.
[29] ZHOU Z W, WU Q Y, YANG Y, et al. The dynamic change in fatty acids during the postharvest process of oolong tea production[J].Molecules, 2022, 27(13): 4298. DOI:10.3390/molecules27134298.
[30] SHEN S S, WU H T, LI T H, et al. Formation of aroma characteristics driven by volatile components during long-term storage of An tea[J]. Food Chemistry, 2023, 411: 135487. DOI:10.1016/j.foodchem.2023.135487.
[31] LIU X B, LIU Y W, LI P, et al. Chemical characterization of Wuyi rock tea with different roasting degrees and their discrimination based on volatile profiles[J]. RSC Advances, 2021, 11(20): 12074-12085.DOI:10.1039/d0ra09703a.
[32] LIU Y, ZHUO Z P, TIAN J, et al. Directed accumulation of nitrogen metabolites through processing endows Wuyi rock tea with singular qualities[J]. Molecules, 2022, 27(10): 3264. DOI:10.3390/molecules27103264.
[33] SHENG C Y, LU M X, ZHANG J X, et al. Metabolomics and electronic-tongue analysis reveal differences in color and taste quality of large-leaf yellow tea under different roasting methods[J]. Food Chemistry: X, 2024, 23: 101721. DOI:10.1016/j.fochx.2024.101721.
[34] YE G D, GUAN L N, ZHANG M, et al. Analysis of key differential aroma compounds in thirty Japonica rice cultivars from NorthEast China by integrating GC-O-MS, OAV, and chemometrics[J]. Journal of Food Composition and Analysis, 2025, 140: 107201. DOI:10.1016/j.jfca.2025.107201.
Dynamic Changes of Aroma Compounds and Their Precursors during the Roasting Process of Qidan Wuyi Rock Tea
宋焕禄(1961—)(ORCID: 0000-0001-8513-3299),男,教授,博士,研究方向为分子感官科学、美拉德反应。E-mail: songhl@th.btbu.edu.cn
许勇泉(1983—)(ORCID: 0000-0001-9774-4310),男,研究员,博士,研究方向为茶叶加工与资源利用。E-mail: yqx33@126.com
段月, 刘紫薇, 宋焕禄, 等. 奇丹种武夷岩茶焙火过程中香气化合物和前体物质的动态变化[J]. 食品科学, 2025, 46(23):63-73. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250615-100. http://www.spkx.net.cn
DUAN Yue, LIU Ziwei, SONG Huanlu, et al. Dynamic changes of aroma compounds and their precursors during the roasting process of Qidan Wuyi rock tea[J]. Food Science, 2025, 46(23): 63-73. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250615-100. http://www.spkx.net.cn