武夷巖茶加工過程茁-葡萄糖苷酶對香氣形成的影響

鄧慧莉，周子維，王秋銘，范文靜，孫　云（福建農林大學園藝學院，福建福州350002）

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武夷巖茶加工過程茁-葡萄糖苷酶對香氣形成的影響

鄧慧莉，周子維，王秋銘，范文靜，孫云
（福建農林大學園藝學院，福建福州350002）

摘要：通過分析武夷巖茶水仙和肉桂加工過程中茁-葡萄糖苷酶活性以及香氣成分，探討茁-葡萄糖苷酶對水仙和肉桂加工過程香氣形成影響的差異性。結果表明，水仙香氣含量和茁-葡萄糖苷酶活性低于肉桂，但加工過程香氣和茁-葡萄糖苷酶活性變化率高于肉桂；水仙茁-葡萄糖苷酶活性與香氣、橙花叔醇、香葉醇均呈高度指數負相關，相關系數分別為0.931、0.973、0.999，與芳樟醇、雪松醇分別呈高度、較高指數正相關，相關系數分別為0.947、0.872；肉桂茁-葡萄糖苷酶活性與香氣、橙花叔醇、香葉醇、芳樟醇氧化物I呈較高指數負相關，相關系數分別為0.897、0.888、0.869、0.882。

關鍵詞：茁-葡萄糖苷酶；香氣；水仙；肉桂

烏龍茶是中國特有茶類，外形緊結壯實，色澤油亮，具有天然花果香氣，其香氣成分含量高，同時香氣是影響烏龍茶品質的重要因子。

茶葉香氣形成于三個部分[1]，即鮮葉中固有的游離態香氣、鮮葉在加工過程中由酶促作用產生的香氣以及加工過程中經熱物理化學變化所形成的香氣。香氣的形成主要有四種途徑，其中最受關注的途徑是糖苷類前體物質水解生成相應的醇類物質。在茶葉醇類糖苷水解途徑[2]中，起重要作用的主要是茁-櫻草糖苷酶、茁-葡萄糖苷酶以及茁-半乳糖苷酶[3，4]，其中茁-葡萄糖苷酶和茁-櫻草糖苷酶對烏龍茶花果香氣的形成起關鍵作用。陳藝元[5]的研究表明曬青過程茁-葡萄糖苷酶活性升高，做青過程酶活性降低有利于烏龍茶香氣總量、醇類香氣增加。張嫻靜[6]研究鐵觀音加工過程茁-葡萄糖苷酶活性變化與香氣形成的關系結果表明，曬青過程酶活性提高，香氣總量、醇系香氣、橙花叔醇含量也相應提高。

武夷巖茶在烏龍茶中的聲名遠揚。武夷山茶樹品種豐碩，名叢浩繁，但武夷山主栽品種是水仙和肉桂等[7]。肉桂香高，水仙品質特征優良穩定，因而深受消費者喜愛[8]。

本試驗通過對水仙和肉桂的茁-葡萄糖苷酶活性、香氣組分和含量進行測定，分析水仙和肉桂香氣以及茁-葡萄糖苷酶對香氣形成的影響差異性等問題，通過從加工技術等環節入手，使武夷巖茶獨特香氣優勢更加突顯、品質穩定中有所突破。

1　材料與方法

1.1材料

本試驗于2015年4-5月在武夷山市凱捷巖茶廠進行，以采自武夷山市上梅鄉的春季水仙、肉桂品種為供試材料，鮮葉采摘標準為開面三四葉。

1.2茁-葡萄糖苷酶活性測定方法

1.2.1主要儀器設備

儀器設備：FA1104電子天平、臺式高速冷凍離心機、722型可見光分光光度計、恒溫水浴鍋、電熱鼓風干燥箱、微波爐、YDS-10B液氮罐（四川亞西低溫設備有限公司）、IMS-70全自動雪花制冰機、超低溫冰箱、超純水器。

1.2.2原料加工方法

武夷巖茶制作工藝流程：鮮葉寅萎凋寅做青寅殺青寅揉捻寅干燥。

1.2.3取樣方法

取樣標準：選取原料相對一致的材料取第二葉5g樣品，采用“液氮固樣法”進行固樣，試驗樣品編號及名稱如表1。

1.2.4茁-葡萄糖苷酶活性測定

參照吳喬[9]的試驗方法。

1.3香氣測定方法

參照劉琳燕[10]的試驗方法。

2　結果與分析

2.1水仙加工過程香氣成分與茁-葡萄糖苷酶活性變化

2.1.1水仙加工過程香氣成分分析

水仙加工過程香氣總離子流圖（以XY-S和GZH-S為例）如圖1所示。

圖1　水仙在制品香氣總離子流圖

表1　試驗樣品編號與名稱

水仙加工過程中，香氣成分總量呈上升趨勢，如圖2所示。其中1YQ-S至GZH-S的香氣成分總峰面積值分別為XY-S的1. 5、1.94、4.69、5.75倍，1YQ-S至SQQ-S的漲幅最為明顯，GZH-S的香氣成分總峰面積達到最高值。

圖2　水仙加工過程茁-葡萄糖苷酶活性、香氣峰面積總值及香氣組分變化規律注：圖中2YQ-S、3YQ-S、5YQ-S未測定峰面積值

水仙各工序香氣組分峰面積值的變化規律：醛類呈緩慢上升趨勢，烯類和含氮化合物呈顯著上升趨勢，三類化合物峰面積值均在GZH-S達到最高值，分別為1.65E+08、6.59E+08、3.46E+08；酯類峰面積值在SQQ-S達到最高值4.40E+08后下降；醇類和烷類峰面積值變化平緩，在4YQ-S達到最高值（3.87E+08、1.26E+08）后下降。

2.1.2水仙加工過程茁-葡萄糖苷酶活性變化

水仙加工過程茁-葡萄糖苷酶活性總體呈“雙峰”型變化趨勢，如圖2所示。在萎凋過后1YQ-S達到第一個峰值4.95U/g，搖青過程中持續下降，至4YQ-S達到2.06U/g后上升，5YQ-S達到第二個峰值2.88U/g，SQQ-S達到最低值1.73U/g。萎凋過程酶活性水平均值為4.21U/g，做青過程酶活性水平均值為2.37U/g。整個加工過程出現兩個峰值，但總體酶活性呈現下降趨勢。

2.1.3茁-葡萄糖苷酶活性與醇系香氣相關性分析

茶葉加工過程中，鮮葉中存在大量的以單萜烯醇[11]、芳香族醇[12]、脂肪族醇[13]等為配基的糖苷類前體物質。其中參與香氣形成的主要是茁-葡萄糖苷、茁-櫻草糖苷和少許其他類型二糖苷[14-16]。這些物質經過糖苷酶作用，水解釋放出揮發性配基，如芳樟醇、香葉醇、橙花叔醇等，這是茶葉花果香氣的重要來源[17]。

曬青過程隨著茁-葡萄糖苷酶活性的升高香氣總量顯著增加；1YQ-S 至SQQ-S整個做青過程香氣總量伴隨苷酶活性的下降和增加，呈現此消彼長的趨勢。分析酶活性與香氣峰面積值線性相關性發現兩者呈高度指數負相關，其線性相關公式為Y= 2E+09e-0.1006x（R2=0.931）。

圖3　水仙加工過程茁-葡萄糖苷酶活性與主要醇系香氣成分峰面積值相關性分析

茁-葡萄糖苷酶活性與主要醇系香氣成分峰面積值的關系如圖3所示，在曬青階段和做青1YQ-S至4YQ-S階段，橙花叔醇、香葉醇、芳樟醇、雪松醇含量均與酶活性有相同的變化趨勢，做青后期4YQ-S至SQQ-S階段，伴隨茁-葡萄糖苷酶活性下降，芳樟醇含量增加，而橙花叔醇、香葉醇、雪松醇均呈現上升趨勢。

分析酶活性與醇系香氣峰面積總值及主要醇系香氣成分峰面積值相關性發現，1YQ-S至SQQ-S階段酶活性分別與橙花叔醇、香葉醇峰面積值呈高度指數負相關，其線性相關公式分別為Y=1E+09e-1.1511x（R2= 0.973）、Y=6E+08e-1.1496x（R2=0.999），與芳樟醇、雪松醇峰面積值分別呈高度和較高指數正相關，公式為Y=1E+07e0.5494x（R2=0.946）、Y=1E+06e0.8851x（R2=0.872），而與醇系香氣相關性較低。

2.2肉桂加工過程香氣成分與茁-葡萄糖苷酶活性變化

2.2.1肉桂加工過程香氣成分分析

肉桂加工過程香氣總離子流圖（以XY-R和GZH-R為例）如圖4所示。

圖4　肉桂在制品香氣總離子流圖

圖5　肉桂加工過程茁-葡萄糖苷酶活性、香氣峰面積總值及香氣組分變化規律注：圖中2YQ-R、3YQ-R、5YQ-S、7YQ-R未測定峰面積值

肉桂加工過程香氣成分總量呈上升趨勢，如圖5所示。其中1YQ-R 至GZH-R的香氣成分總峰面積值分別為XY-R的1.41、2.6、2.97、4.59、3.35倍，4YQ-R至SQQ-R的漲幅最為明顯，SQQ-R的香氣成分總峰面積達到最高值后下降。

肉桂各工序香氣組分峰面積值的變化規律：醇類、酯類和烯類均為顯著上升后下降趨勢，醛類和含氮化合物則先緩慢上升后下降，五類化合物峰面積值均在SQQ-R達到最高值，分別為7.88E+08、5.51E+08、6.59E+08、2.10E+08、2.45E+08；烷類峰面積值變化平緩，4YQ-R達到最高值1.22E+08。

2.2.2肉桂加工過程茁-葡萄糖苷酶活性變化

肉桂加工過程茁-葡萄糖苷酶活性總體呈現波動下降趨勢，如圖5所示。在萎凋過后1YQ-R達到最高值5.25U/g，搖青過程中波動下降，至4YQ-R和7YQ-R達到做青過程兩個峰值，分別是4.66U/g、3.93U/g，至SQQ-R達到最低值2.59U/g。萎凋過程酶活性水平均值為4.7U/g，做青過程酶活性水平均值為4.15U/g。整個加工過程出現三個峰值，總體酶活性呈現下降趨勢。

2.2.3茁-葡萄糖苷酶活性與醇系香氣相關性分析

曬青階段香氣總量隨著酶活性的升高而增加；做青階段1YQ-R至4YQ-R和6YQ-R至SQQ-R階段香氣總量隨著酶活性的升高而下降，4YQ-R至6YQ-R階段香氣總量隨著酶活性升高而遞增。分析酶活性與香氣峰面積值相關性發現兩者呈較高指數負相關，其線性相關公式為Y=8E+09e-0.39783x（R2=0.897）。

茁-葡萄糖苷酶活性與主要醇系香氣成分峰面積值的關系如圖6所示，在曬青階段，隨著酶活性升高，橙花叔醇、香葉醇含量增加，而芳樟醇及其氧化物呈現下降趨勢，做青前期1YQ-R至4YQ-R，隨著酶活性下降，橙花叔醇、香葉醇、芳樟醇及其氧化物含量均呈現上升趨勢，做青中期4YQ-R至6YQ-R，隨著酶活性下降，橙花叔醇、香葉醇含量增加，而芳樟醇及其氧化物呈現下降趨勢，做青后期6YQ-R至SQQ-R，橙花叔醇、香葉醇、芳樟醇及其氧化物含量均呈現顯著上升趨勢。

圖6　肉桂加工過程茁-葡萄糖苷酶活性與主要醇系香氣成分峰面積值相關性分析注：圖中SQQ-R橙花叔醇含量為原始含量的1/5；SQQ-R香葉醇含量為原始含量的1/2。

分析酶活性與醇系香氣及主要醇系香氣成分峰面積值相關性發現，酶活性與橙花叔醇、香葉醇、芳樟醇氧化物I峰面積值均呈較高指數負相關，其線性相關公式分別為Y=1E+10e-0.8293x（R2=0.888）、Y=4E+09e-0.8753x（R2=0.869）、Y=2E+09e-1.0959x（R2=0.882），而與醇系香氣及芳樟醇無明顯相關性。

2.3水仙和肉桂加工過程茁-葡萄糖苷酶對香氣形成的影響對比分析

2.3.1水仙和肉桂加工過程茁-葡萄糖苷酶活性變化對比分析

由圖2和圖5分析，在相同加工工藝下，水仙茁-葡萄糖苷酶活性變化范圍為4.95U/g-1.73U/g，肉桂為5.25U/g-2.59U/g，是水仙的1.06-2.26倍。水仙和肉桂酶活性變化幅度不同，肉桂酶活性變化幅度為2.66U/g，水仙為3.22U/g，是肉桂的1.21倍。

水仙和肉桂酶活性變化趨勢有一定的差異性，曬青階段水仙和肉桂酶活性均呈顯著上升趨勢，水仙變化率大于肉桂；水仙做青階段1YQ-S 至5YQ-S呈“凹”型變化趨勢，肉桂做青階段1YQ-R至4YQ-R與4YQR至7YQ-R呈“雙凹”型變化趨勢，變化率小于水仙，水仙和肉桂做青后期5YQ-S（7YQ-R）至SQQ-S酶活性均下降，肉桂變化率小于水仙，兩者整個加工過程中酶活性均呈現下降趨勢。

2.3.2水仙和肉桂加工過程香氣變化對比分析

XY至SQQ水仙和肉桂香氣總量均呈現上升趨勢，水仙SQQ-S至GZH-S的香氣總量依舊上升，而肉桂香氣總量明顯下降。5個階段肉桂香氣總量分別是水仙的1.59、0.67、1.12、1.51、0.9倍；且肉桂變化率小于水仙。

對比水仙和肉桂醇系香氣的變化趨勢發現，XY至4YQ-S（6YQ-R）階段水仙和肉桂醇系香氣均為上升趨勢，4YQ-S（6YQ-R）至SQQ水仙醇系香氣下降而肉桂含量增加，SQQ至GZH兩者醇系香氣含量均下降。5個階段肉桂醇系香氣含量分別是水仙的2.48、0.98、1.42、2.49、2.45倍；且肉桂變化率小于水仙。

2.3.3水仙和肉桂加工過程茁-葡萄糖苷酶對香氣形成的影響對比分析

水仙茁-葡萄糖苷酶活性和香氣總量均低于肉桂，說明酶活性對香氣的形成總體呈正相關；對各階段進行分析得出，水仙和肉桂茁-葡萄糖苷酶活性與香氣總量總體呈現“正相關寅負相關”。

分析酶活性與醇系香氣發現，水仙酶活性與醇系香氣總體呈現“正相關寅負相關寅正相關”的關系，肉桂酶活性對醇系香氣及香氣總量的影響基本一致，在加工中各階段的相關性也基本相同，均呈現“正相關寅負相關”的變化趨勢。

3　討論

3.1水仙和肉桂茁-葡萄糖苷酶活性變化差異

烏龍茶在做青過程中，搖青使葉細胞破損，液泡中糖苷類前體外溢和胞質中的茁-葡萄糖苷酶充分接觸，加快鍵合態香氣的釋放速度[18]。而攤放過程，茶葉細胞內多種酶系代謝加強，進行充分水解作用，則酶活性增強，因做青工藝與程度差異，茶樹葉片失水率不同，細胞破損率不同，導致酶活性差異。

本研究結果表明，加工過程中茁-葡萄糖苷酶活性總體水平表現為肉桂躍水仙，肉桂酶活性是水仙的1.06-2.26倍；兩者變化趨勢差異不明顯，酶活性變化幅度表現為水仙躍肉桂，且水仙和肉桂酶活性總體均呈下降趨勢。

張正竹等[19]研究表明加工初期，茶葉組織逐漸失水，細胞呼吸增強，茁-葡萄糖苷酶活性升高，劉立華等[20]認為揉捻使得茶葉細胞破碎，引起多酚類物質大量外溢，它與蛋白酶作用使之沉淀，從而降低茁-葡萄糖苷酶活性。因此本研究中水仙和肉桂酶活性均在1YQ達到最高值，而在做青結束時酶活性有所下降。

3.2水仙和肉桂茁-葡萄糖苷酶活性變化與香氣形成的關系

本研究表明，水仙曬青階段隨著酶活性升高，香氣總量、醇系香氣及主要醇系香氣成分含量均增加；做青前期香氣總量、醇系香氣含量增加而主要醇系香氣成分含量減少，做青后期香氣總量及橙花叔醇、香葉醇、雪松醇含量增加而醇系香氣及芳樟醇含量減少。

肉桂曬青階段隨著酶活性升高，香氣總量、醇系香氣及橙花叔醇、香葉醇含量增加而芳樟醇及其氧化物含量減少；做青前期香氣總量、醇系香氣及主要醇系香氣成分含量均增加，做青中期香氣總量、醇系香氣及橙花叔醇、香葉醇含量增加而芳樟醇及其氧化物含量減少，做青后期香氣總量、醇系香氣及主要醇系香氣成分含量均增加。

由于曬青過程隨著茶葉含水量逐漸降低，呼吸作用增強且酶活性明顯增強，酶水解糖苷類香氣前體釋放香氣，故曬青階段水仙和肉桂的香氣均增加，而做青階段酶活性受水分、膜透性以及抗性機制的影響呈現動態變化，故加工過程中水仙和肉桂香氣成分也波動變化。

酶活性與香氣成指數負相關的主要原因是茁-葡萄糖苷酶活性的高低引起了香氣含量變化，由于活性啟動機制先于香氣含量的增加，酶活性預先增強導致水解作用加劇，使香氣含量增加；加工過程中香氣形成為累積效果，而酶活性為實時動態變化，隨著加工的延續，香氣含量增加而細胞活力下降，酶活性降低符合生理變化過程。香氣形成機理較為復雜，加工工藝繁復引起細胞內、外部環境不穩定，因此酶活性與香氣變化相關性并不總是一致和統一。

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通訊作者：孫云（1964-），女，教授，博士，博士生導師，研究方向：茶葉加工與生物技術，E-mail:sunyun1125@126.com

作者簡介：鄧慧莉（1991-），女，碩士研究生，研究方向：茶葉加工與加工工程。

基金項目：福建省現代農業（茶葉）產業技術體系項目（2060302閩財指[2014] 1032號）