不同香型襄陽綠茶主要化學(xué)成分的差異分析

鄭 琳,劉盼盼,龔自明,王雪萍,程一方,楊 偉,唐前勇,*,鄭鵬程,*

(1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹茶葉研究所,湖北省茶葉工程技術(shù)研究中心,湖北武漢 430064; 2.襄陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,湖北襄陽 441057)

襄陽地處湖北省西北部,居漢江中游,秦嶺大巴山余脈,產(chǎn)茶歷史悠久,茶文化底蘊(yùn)深厚。南漳、保康、谷城作為襄陽的主要產(chǎn)茶區(qū),屬亞熱帶季風(fēng)氣候,潔凈的空氣及高海拔云霧山區(qū)孕育出襄陽綠茶特有的香氣,其滋味鮮醇爽口,葉底肥嫩,極耐沖泡。

綠茶作為中國(guó)六大茶類中產(chǎn)量最高、品種最豐富、消費(fèi)面最廣的一類茶,其相關(guān)研究最為廣泛,不同茶樹品系[1-3]、不同產(chǎn)地環(huán)境[4]、不同季節(jié)[5]、不同加工環(huán)節(jié)[6-8]、不同分析方法[9]等都會(huì)帶來綠茶滋味及香氣的差異。而茶的滋味和香氣,恰恰是決定一個(gè)茶品質(zhì)好壞的關(guān)鍵性因素[10-11],一款優(yōu)質(zhì)的茶葉需要在滋味和香氣中達(dá)到完美平衡,不可偏廢其一。滋味成分如茶多酚、酚氨比、酯型兒茶素與非酯型兒茶素的比值等,香氣成分如醇類化合物、酮類和醛類化合物等,都是與綠茶品質(zhì)密切相關(guān)的"標(biāo)識(shí)因子"[12]。

目前對(duì)襄陽綠茶的研究尚少,僅有適制品種篩選[13]、機(jī)械配置選型[14],尚無對(duì)于形成品質(zhì)特征的感官品質(zhì)、滋味香氣成分組成及含量的研究。本研究基于感官審評(píng)結(jié)果,選取具有代表性香氣的17種綠茶樣品,采用高效液相色譜法、氣質(zhì)色譜聯(lián)用法及多元分析法,系統(tǒng)測(cè)定分析其滋味成分、香氣成分的組成和含量,進(jìn)一步明確襄陽綠茶品質(zhì)特征,為完善和統(tǒng)一生產(chǎn)管理、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),強(qiáng)化“襄陽高香茶”區(qū)域公共品牌建設(shè)提供科技支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

綠茶茶樣 襄陽市南漳縣、谷城縣、保康縣,具有代表性香氣的春季茶樣17種,其中南漳縣3個(gè)樣,谷城縣7個(gè)樣,保康縣7個(gè)樣,基本特征詳見表1。

表1 襄陽綠茶樣品基本信息Table 1 General information of green tea samples from Xiangyang

癸酸乙酯(≥98%)、咖啡堿、沒食子酸(GA)、沒食子兒茶素(GC)、表沒食子兒茶素(EGC)、兒茶素(C)、表兒茶素(EC)、表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)、沒食子兒茶素沒食子酸酯(GCG)、表兒茶素沒食子酸酯(ECG)和兒茶素沒食子酸酯(CG)等 Sigma公司;乙酸、乙腈、甲醇等 色譜純,美國(guó)Thermo Fisher公司;氯化亞錫、茚三酮等 國(guó)產(chǎn)分析純,國(guó)藥集團(tuán)。

手動(dòng)SPME進(jìn)樣器和50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭 美國(guó)Supeclo公司;7890 A氣相色譜儀、5975 C質(zhì)譜儀 美國(guó)Agilent 公司;Waters 2695高效液相色譜、2998 PDA檢測(cè)器 美國(guó)Waters公司;HHS型恒溫水浴鍋 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;島津UV-2550紫外-可見光分光光度計(jì) 日本島津公司;Milli-RO PLUS 30純水機(jī) 法國(guó)Millipore公司;Waters Symmetry C18(150 mm×4.6 mm,5 μm)色譜柱、Atlantis T3 C18(150 mm×4.6 mm,5 μm)色譜柱 美國(guó)Waters公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 感官審評(píng)評(píng)分 按照GB/T 23776-2018方法進(jìn)行綠茶感官品質(zhì)評(píng)價(jià),取3 g茶樣,茶水比1∶50置于評(píng)茶杯中,注滿沸水,加蓋沖泡4 min后出湯,由專業(yè)人員對(duì)樣品的外形、湯色、香氣、滋味和葉底進(jìn)行感官審評(píng),總分=外形× 0.25+湯色× 0.10+香氣× 0.25+滋味× 0.30+葉底×0.10。

1.2.2 非揮發(fā)性化學(xué)成分測(cè)定方法 水浸出物參照GB/T 8305-2013《茶:水浸出物測(cè)定》恒溫干燥法測(cè)定;茶多酚含量測(cè)定參照GB/T 8313-2018《茶葉中茶多酚和兒茶素含量的檢驗(yàn)方法》福林酚法測(cè)定;氨基酸含量測(cè)定參照GB/T 8314-2013《茶:游離氨基酸總量的測(cè)定》茚三酮比色法測(cè)定;兒茶素、沒食子酸及咖啡堿含量的測(cè)定采用高效液相色譜法[15],流動(dòng)相為0.2%乙酸和乙腈,色譜條件:檢測(cè)波長(zhǎng)為278 nm,流速:1 mL/min,柱溫:25 ℃,進(jìn)樣量:10 μL,流動(dòng)相梯度洗脫。

1.2.3 揮發(fā)性成分分析 采用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)測(cè)定,茶樣磨碎,然后稱取1 g樣品放入萃取瓶中,加入30 mL沸水,然后將裝有50/30 μm DVB/CAR/PDM萃取頭(實(shí)驗(yàn)前須在250 ℃老化15 min)的SPME手持器通過瓶蓋的橡皮墊插入到萃取瓶中,在60 ℃水浴中平衡10 min,推出纖維頭,吸附50 min后,取出并立即插入氣相色譜儀的進(jìn)樣口中,解吸附3 min,同時(shí)啟動(dòng)儀器收集數(shù)據(jù)。

表2 襄陽綠茶樣品感官審評(píng)結(jié)果Table 2 Sensory evaluation of Xiangyang Green tea samples

氣相色譜條件:安捷倫HB-5MS(30 m×0.32 mm×0.25 μm)彈性石英毛細(xì)管柱。進(jìn)樣口溫度為240 ℃、ECD檢測(cè)器溫度為250 ℃;載氣為高純氦氣;流速1.6 mL/min。

柱溫程序: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;實(shí)驗(yàn)中盡量將峰分開,保證峰形的對(duì)稱完整,然后通過質(zhì)譜進(jìn)行定性分析。

質(zhì)譜條件:EI電離能量為70 eV;質(zhì)量掃描范圍為50～600 amu;離子源溫度為230 ℃;四極桿溫度為150 ℃;質(zhì)譜傳輸線溫度為280 ℃。

物質(zhì)鑒定:利用NIST11.L譜庫(kù)對(duì)得到的質(zhì)譜圖進(jìn)行串連檢索和人工解析。査對(duì)有關(guān)質(zhì)譜資料,對(duì)基峰、質(zhì)核比和相對(duì)峰度等方面進(jìn)行分析,結(jié)合保留時(shí)間和質(zhì)譜分別對(duì)各峰加以確認(rèn)。

香氣成分定量分析:Ci=Cis×Ai/Ais

式(1)

式中:Ci為某個(gè)組分的質(zhì)量濃度,μg/L;Cis內(nèi)標(biāo)的質(zhì)量濃度,μg/L;Ai為某個(gè)組分的色譜峰面積;Ais為內(nèi)標(biāo)的色譜峰。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每組試驗(yàn)數(shù)據(jù)重復(fù)測(cè)定3次,采用SPSS 17.0和SIMCA 13.0軟件進(jìn)行顯著性分析、PLS-DA分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 襄陽綠茶感官審評(píng)結(jié)果

襄陽綠茶的感官審評(píng)結(jié)果如表2所示,根據(jù)香型分為三大類,1～5號(hào)茶樣為嫩香型,總分介于88.05和93.50之間,外形多樣,湯色均為黃綠稍淺、亮,滋味大多較醇,葉底嫩;6～12號(hào)茶樣為栗香型,總分介于88.80和92.20之間,外形各異,湯色大多黃綠、亮,滋味大多濃厚,葉底嫩軟;13～17號(hào)茶樣為清香型,總分介于89.05和92.80之間,外形不一,湯色多為亮,滋味大多尚濃,葉底較軟。每種香型都有總分較高,品質(zhì)特征突出的樣品,嫩香型為5號(hào)樣品,栗香型為12號(hào)樣品,清香型為14號(hào)樣品。

2.2 非揮發(fā)性化學(xué)成分測(cè)定結(jié)果

表3 不同香型襄陽綠茶滋味化學(xué)成分含量Table 3 Flavoring chemical contents in different aromatic Xiangyang green tea

綠茶中構(gòu)成滋味的物質(zhì)主要有三類,即多酚類、氨基酸類和糖類,每類物質(zhì)都有自己的滋味特征,同時(shí)又相互配合構(gòu)成感官上的不同感覺,其中多酚類的特征是“苦澀、收斂”,氨基酸類的特征是“鮮爽”,糖類的特征是“甜醇”,兒茶素又是綠茶茶湯中多酚類的主體物質(zhì),各單體組分以EGCG 的含量最高,主要呈現(xiàn)出收斂性的苦味和澀味[16-17]。本研究根據(jù)感官審評(píng)的結(jié)果得到嫩香型5個(gè)樣,栗香型7個(gè)樣,清香型5個(gè)樣,每個(gè)樣品三組重復(fù)測(cè)定其水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡堿及各兒茶素組分含量,各含量均值及范圍詳見表3,比較分析不同香型綠茶的滋味化學(xué)成分可見:不同香型綠茶中水浸出物、茶多酚、非酯型兒茶素和兒茶素總量是有顯著差異的(P<0.05),氨基酸、咖啡堿、沒食子酸(GA)和酯型兒茶素的含量無顯著差異;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,該結(jié)果與感官審評(píng)滋味結(jié)果較為一致,栗香型茶樣滋味多濃厚,嫩香型茶樣滋味多厚,清香型茶樣滋味多為尚濃;酚氨比均值無顯著差異,排序是栗香型>嫩香型>清香型,其中清香型綠茶樣品中感官評(píng)分最高的14號(hào)樣酚氨比最低。

表4 不同香型襄陽綠茶香氣成分含量(%)Table 4 Contents of aroma components in different aromatic Xiangyang green tea(%)

續(xù)表

2.3 揮發(fā)性成分的檢測(cè)分析結(jié)果

2.3.1 襄陽綠茶主要香氣成分分析 茶葉香氣是評(píng)價(jià)茶葉品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。不同茶樹品種在香氣前體物質(zhì)的含量、組成比例以及內(nèi)含糖苷水解酶特性等方面存在較大差異,故加工而成的成品茶形成各具特色的“品種香”[18-19],不同加工方法,也會(huì)形成成品茶不同的香氣特征[20]。17種不同香型襄陽綠茶的香氣組分見表4,代表性樣品(編號(hào)為10號(hào)的茶樣)的香氣譜圖如圖1,樣品的香氣種類與含量如圖2,結(jié)果顯示:共檢測(cè)到65種香氣化合物,包括醛類9種,酮類5種,醇類13種,烯類11種,芳香烴7種,酯類16種和其他類4種,其中含量較高的成分有芳樟醇(4.42%～20.63%)、己酸順式-3-己烯酯(1.79%～12.3%)和香葉醇(1.51%～11.25%);其中醇類物質(zhì)含量最高(平均含量為25.183%),含量較多有芳樟醇、香葉醇、橙花叔醇和苯乙醇等,酯類化合物其次(平均含量為21.480%),含量較多有己酸順式-3-己烯酯、水楊酸甲酯、二甲基戊酸甲酯和反-丁酸-3-己烯酯等;三種香型樣品的不同香氣種類含量均值,只有烯類有顯著差異(P<0.05),其余六類均無顯著差異。

圖1 襄陽綠茶代表性樣品的香氣GC-MS譜圖Fig.1 GC-MS analysis of Aroma from representative samples of Xiangyang green tea注:因香氣成分較多,故根據(jù)保留時(shí)間和成分含量,選擇較高的9種成分做以標(biāo)記。1.鄰二甲苯;2.芳樟醇;3.壬醛;4.二甲基戊酸甲酯;5.香葉醇;6.吲哚;7.己酸順式-3-己烯酯;8.順-茉莉酮;9.反-橙花叔醇。

圖2 襄陽綠茶樣品的香氣種類與含量Fig.2 Aroma types and contents of Xiangyang green tea samples注：茶樣編號(hào)與表1完全相同。

圖3 襄陽綠茶香氣成分的PLS-DA得分圖(A)、PLS-DA載荷圖(B)、VIP 值(C)及驗(yàn)證模型(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：圖A編與圖1完全一致；圖B中X表示揮發(fā)性化合物成分，編號(hào)與表4相對(duì)應(yīng)，Y表示清香型、栗香型和嫩香型三個(gè)香型 分類的原點(diǎn)，距離其越近的成分，對(duì)該香型貢獻(xiàn)越大；圖C中，橫坐標(biāo)所標(biāo)示的數(shù)字為揮發(fā)性化合物編號(hào)，與表4相對(duì)應(yīng)。

2.3.2 不同香型綠茶的差異成分分析 由圖3中PLS-DA得分圖可以看出,17個(gè)不同香型綠茶樣品,可明顯區(qū)分為嫩香型、栗香型和清香型,與感官審評(píng)結(jié)果一致。從圖3中PLS-DA的載荷圖可以看出,順-氧化芳樟醇(No.28)、反-丁酸-3-己烯酯(No.35)、順-3-己烯異戊酸酯(No.42)、香葉酸甲酯(No.48)可作為嫩香型的特征揮發(fā)性性組分;6-十一酮(No.43)、反-香葉基丙酮(No.56)、δ-杜松烯(No.60)、順-3-己烯-苯甲酸酯(No.64)可作為清香型的特征揮發(fā)性性組分;苯乙醇(No.32)、桉樹醇(No.22)、α-法尼烯(No.59)、β-法尼烯(No.57)可作為栗香型的特征揮發(fā)性組分。PLS-DA 變量重要性因子(variable importantfor the projection,VIP)值可以量化PLS-DA 的每個(gè)變量對(duì)分類的貢獻(xiàn)[21],通常認(rèn)為VIP>1.0表示在判別過程中具有重要作用,VIP 值越大,變量在綠茶不同香型間的差異越顯著,由圖3中VIP得分圖可以看出,有15個(gè)揮發(fā)物VIP>1.0(相對(duì)誤差<75%)可作為區(qū)分三種不同香氣特征綠茶的標(biāo)志物,特別是順-氧化芳樟醇(No.28)、6-十一酮(No.43)、香葉酸甲酯(No.48)、δ-杜松烯(No.60)等VIP值較高。由圖3中驗(yàn)證模型可見,PLS-DA分析方法對(duì)鑒別不同香型綠茶香氣成分的差異性,是可靠且有效的。

3 結(jié)論與討論

本研究基于感官審評(píng)結(jié)果,將17個(gè)具有代表性香氣的襄陽綠茶樣品分為嫩香型、栗香型和清香型三種。

分析不同香型綠茶的滋味成分,發(fā)現(xiàn)不同香型綠茶中水浸出物、茶多酚、非酯型兒茶素和兒茶素總量是有顯著差異的,氨基酸、咖啡堿、沒食子酸(GA)和酯型兒茶素的含量無顯著差異;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,該結(jié)果與感官審評(píng)滋味結(jié)果較為一致,栗香型茶樣滋味多濃厚,嫩香型茶樣滋味多厚,清香型茶樣滋味多為尚濃;酚氨比均值無顯著差異,排序是栗香型>嫩香型>清香型。

分析不同香型綠茶的香氣成分,共檢測(cè)到65種香氣化合物,包括醛類9種,酮類5種,醇類13種,烯類11種,芳香烴7種,酯類16種和其他類4種,其中含量較高的成分有芳樟醇(4.42%～20.63%)、己酸順式-3-己烯酯(1.79%～12.3%)和香葉醇(1.51%～11.25%),該結(jié)果與福鼎大白茶樹品種所制漢中綠茶的香氣成分檢測(cè)結(jié)果較為一致[22];其中醇類物質(zhì)含量最高(平均含量為25.183%),酯類化合物其次(平均含量為21.480%);三種香型樣品的不同香氣種類含量均值,只有烯類有顯著差異,其余六類均無顯著差異;進(jìn)一步進(jìn)行差異分析,發(fā)現(xiàn)順-氧化芳樟醇、反-丁酸-3-己烯酯、順-3-己烯異戊酸酯可作為嫩香型的特征揮發(fā)性性組分,6-十一酮、反-香葉基丙酮、δ-杜松烯可作為清香型的特征揮發(fā)性性組分,苯乙醇、桉樹醇、α-法尼烯可作為栗香型的特征揮發(fā)性性組分。

王夢(mèng)琪等[23-24]采用OAV及GC-O-MS聯(lián)用法分析了相同加工工藝制備的不同茶樹品種"清香"綠茶的揮發(fā)性成分及其關(guān)鍵香氣成分;劉淑娟[25]等采用頂空固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用法測(cè)定了6種嫩栗香型茶葉的香氣成分,并對(duì)6個(gè)茶樣的共有香氣物質(zhì)進(jìn)行主成分分析,篩選出了嫩栗香型綠茶的特征香氣成分,建立了嫩栗香茶葉的香氣評(píng)價(jià)模型;尹洪旭[26]等采用PCA、PLS-DA和HCA分析法對(duì)18個(gè)不同栗香特征的綠茶開展研究,不同研究中所得到的清香型、嫩香型、栗香型等綠茶的香氣成分檢測(cè)分析結(jié)果,與本研究相比,均存在一定的一致性,也存在不同,緣于茶葉香氣成分繁多且復(fù)雜,同時(shí)受茶樹品種、栽培管理?xiàng)l件、采摘季節(jié)、茶葉嫩度、加工工藝、儲(chǔ)存條件[27]等多種因素影響,下一步將開展襄陽綠茶香氣成分與茶樹品種及地域性之間的相關(guān)性分析,進(jìn)一步明確主要香氣組分與香氣品質(zhì)及整體感官品質(zhì)之間的關(guān)系,為完善和統(tǒng)一質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),強(qiáng)化“襄陽高香茶”區(qū)域公共品牌提供科技支撐。