LED光照萎凋對三花1951白茶香氣的影響

黃藩 唐曉波 羅凡 堯渝 劉東娜 龔雪蛟 李蘭英

摘要：以茶樹品種三花1951制作白茶，采用感官審評法、頂空固相微萃取法結合氣相色譜-質譜（HS-SPME-GC-MS）聯用技術，以及氣味活度值（OAV），對比自然萎凋，系統研究發光二極管（LED）紅光（630 nm）、黃光（570 nm）、藍光（430 nm）對白茶香氣品質的影響。結果表明，黃光、藍光、紅光萎凋均可顯著提高三花1951白茶的香氣得分，且3種光質間差異顯著（P<0.05），黃光組香氣得分最高，藍光次之。4個處理的樣品中共檢測出69種香氣成分，其中各處理共有成分56種，主要是醛類化合物、醇類化合物、酮類化合物以及酯類化合物。黃光組白茶香氣類型為花香，香氣物質數量和含量均為最高，其芳樟醇及其氧化物、橙花醇、香葉醇、異香葉醇、β-紫羅酮、水楊酸甲酯、羅勒烯、長葉烯和檸檬烯等的含量高于其他處理。藍光組和紅光組的白茶香氣呈現清香，與自然萎凋相比，其香氣總量均有提高。共檢測到14種OAV>1的關鍵香氣物質，其中β-紫羅酮OAV最大，芳樟醇OAV次之，故所有茶樣均具有清香或花香香氣，與感官審評結果一致。綜合認為，黃光萎凋對三花1951白茶的香氣提高最有益。

關鍵詞：三花1951白茶;發光二極管（ LED）;光照萎凋;香氣成分;氣味活度值

中圖分類號： TS272.5+9文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）04-0148-07

收稿日期：2021-05-24

基金項目：四川省科技計劃（編號：2020NZZJ035）;現代農業產業技術體系建設專項資金（編號：No.CARS-19）;四川省農業科學院中試熟化項目（編號：CGZH2019FPZC01）。

作者簡介：黃 藩（1989—），女，山東德州人，碩士，助理研究員，主要研究茶葉加工與審評。E-mail：474844276@qq.com。

通信作者：羅 凡，博士，研究員，主要從事茶樹育種及栽培的研究。E-mail：361114727@qq.com。

香氣是評價白茶品質和市場銷售定價的重要指標，白茶具有毫香、清香、嫩香、花香以及陳香等多種風格特征[1]。萎凋是白茶加工的第一步，隨著鮮葉水分的散失，葉片物理特性和生理結構發生改變，呼吸作用以及外在的環境條件促使鮮葉的內在品質發生轉化，細胞液濃度和酶活性不斷提高，引起一系列的生化反應，為白茶香氣、滋味、湯色等品質的形成奠定基礎[2]。萎凋過程中的光照條件，與茶鮮葉內香氣成分的生物合成有重要關聯，對白茶的香氣特征有重要影響[3]。隨著精準農業和智慧農業的快速發展，大量文獻報道了針對陰雨天氣的補光萎凋技術以及增香降澀的人工光萎凋創新技術的相關研究。因發光二極管（LED） 具有波譜控制精準、可選擇的中心波長廣、節能、環保、壽命長和高光效等優點[4]，LED光源逐漸應用于茶葉生產加工中。LED黃橙光萎凋對小葉種紅茶、福建烏龍茶、廣東單樅茶及福建白茶的香氣品質有改善作用，可增加香氣種類，提高橙花叔醇、吲哚、β-紫羅酮和紫羅蘭酮等香氣的含量[5]。LED藍光萎凋可以提高鐵觀音的α-法呢烯相對質量分數，提高感官審評香氣因子得分[6];LED紅光萎凋能促進金觀音紅茶的長葉烯、橙花叔醇及其異構體的生成，形成花香的風格特征[7]。綠光、紫光及紫外線，在紅茶[8]和白茶[9]萎凋試驗中效果不佳。但不同LED光質對白茶香氣物質的種類、數量、含量以及感覺閾值等的影響，缺乏系統研究。三花1951是從四川省蒲江縣成佳鎮四川中小葉群體茶園中發現的優良單株，通過系統選育而成的茶樹品種（審定編號：川茶審2015001）。其芽葉肥壯，滿披白毫，外形性狀極為適合加工制作白茶[10]，且發芽早、采摘期長、生長旺盛、抗蟲性強，具有良好的推廣前景。四川茶區春季陰雨天氣較多，難以達到白茶制作需要的日光萎凋條件，LED光照萎凋技術為三花1951的白茶加工提供了思路。本研究通過頂空固相微萃取和氣相色譜-質譜聯用法，測定不同光質萎凋后的三花1951白茶香氣組成，同時采用氣味活度值（OAV），討論LED光照萎凋對三花1951白茶香氣品質的影響，以期為三花1951茶樹品種的白茶機械化生產及智能控制提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

鮮葉原料：采自樂山市馬邊縣勞動鄉的三花1951茶鮮葉，無雨水葉，嫩度為標準一芽一葉。鮮葉于2020年5月10日采摘，當日12：00進廠付制。

制茶設備：LED燈管式光源（廣州誠匯裝備農業科技有限公司），照度計（希瑪AS803），茶葉提香機（6CHX-70，安溪佳友機械有限公司）。

檢測儀器：手動固相微萃?。⊿PME）進樣器和50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭（美國Supeclo公司），7890 A/5975 C氣相色譜-質譜聯用分析（GC-MS）儀（美國安捷倫公司）。

1.2 試驗方法

利用 LED 光源設置不同波長的單色光質，進行不同光質萎凋的單因素試驗。試驗分4個處理：自然萎凋（對照）、LED紅光（630 nm）萎凋、LED黃光（570 nm）萎凋、LED藍光（430 nm）萎凋。根據當地生產習慣，自然萎凋組鮮葉在采摘當日18：00、次日08：00及16：00，進行日光萎凋40 min，其他時間與對照組在相同環境中進行萎凋。當日18：00、次日08：00及16：00時的環境溫度分別為（23±0.5） ℃、（22±1.0） ℃、（26±0.5） ℃，相對濕度分別為（60±1）%、（65±2）%、（52±1）%。

不同光質萎凋試驗進行36 h，關閉光源，將4個處理的白茶在制品進行并篩（2個單位面積的在制品合并為1個單位面積，攤勻）。4個處理均置于無光條件下，其他環境條件不變，再萎凋12 h后進入烘干工序，將萎凋葉75 ℃烘至足干（含水率<5%），即得到貢眉毛茶。

每個處理3次重復，每次重復由4個1 m2萎凋盤組成，萎凋盤上葉層厚度為（2.5±0.2） cm。紅、黃、藍光源位于萎凋葉層上方20 cm處，用照度計測定萎凋盤中不同位置的葉片表面光強，光照強度為（1 000±50） lx。萎凋間通風條件良好，用空調和加濕器控制環境條件，溫度為（28±2） ℃，相對濕度為（70±5）%。

1.3 感官審評方法

根據GB/T 23776—2018《茶葉感官審評方法》中名優白茶審評法，由5名具有評茶資格的評茶員進行密碼審評，分別審評香氣和滋味，滿分各為100分。

1.4 香氣測定方法

香氣測定方法采用頂空固相微萃取法結合氣相色譜-質譜聯用技術（HS-SPME-GC-MS）[11]，準確稱取5 g樣品放入 100 mL 頂空瓶中，加入50 mL沸水，加入20 μg/L內標物（90 mg/L癸酸乙酯），然后將裝有50/30 μm DVB/CAR/PDM萃取頭的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后插入氣相色譜儀的進樣口中，解吸附3 min。

氣相色譜-質譜聯用分析的主要參數。GC條件：安捷倫DB-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）彈性石英毛細管柱。進樣口溫度為240 ℃，載氣為高純氦氣，流速為1.0 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。MS條件：電子能量為70 eV，質量掃描范圍（質荷比）為 50～550，離子源溫度為230 ℃，四極桿溫度為150 ℃。

利用美國國家標準與技術研究院（NIST）譜庫對得到的質譜圖進行串聯檢索和人工解析。釆用內標法定量，得到各組分的含量。以癸酸乙酯作為內標物，每個香氣成分質量濃度按公式（1）計算：

Ci=（Cis×Ai）/Ais。（1）

式中：Ci為成分i的質量濃度，μg/L;Cis為內標質量濃度，μg/L;Ai為成分i的峰面積;Ais為內標峰面積。

OAV是香氣化合物濃度與閾值之比，能確切地評價單一香氣組分對整體香氣的貢獻度。OAV按公式（2）計算：

OAVi=Ci/Ti。（2）

式中：Ci為成分i的質量濃度，μg/L;Ti為成分i的氣味閾值，μg/L。

1.5 數據處理

采用Excel及SPSS 19.0統計軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 光照對感官審評結果的影響

對不同光質萎凋后的白茶樣品進行感官審評，香氣和滋味因子的審評結果見表1。相比自然萎凋，黃光、藍光、紅光萎凋均可以顯著提高三花1951白茶的香氣得分（P<0.05），且3種光質間差異顯著（P<0.05），黃光組香氣最優，藍光次之。黃光組白茶香氣類型是花香，且香氣的持久度最好，其他處理主要呈現清香。

2.2 光照對香氣成分的影響

4個處理的樣品中共檢測出69種香氣成分，包括醛類22種、醇類16種、酮類8種、烯烴類6種、萘類3種、烷烴1種、酯類8種、含硫化合物1種，其中各處理共有成分56種。黃光萎凋白茶樣品的香氣成分數量最多（67種），藍光組次之（63種），而紅光組的香氣成分數量（57種）少于自然萎凋組（61種）。黃光組白茶的香氣數量多，提高了感官審評中香氣的豐富度，在表1中評語描述為“馥郁”。4個處理檢測出的醛類化合物、醇類化合物、酮類化合物以及酯類化合物是主要的香氣類型，其數量見圖1，占香氣總量的比例見表2。對各類香氣物質進行對比發現，4個處理白茶樣品均為醇類化合物的占比最高（60.098%～61.692%），醛類化合物次之（15.840%～18.863%），含硫化合物最低（0.229%～0.358%）。對不同光質萎凋的白茶樣品進行對比發現，藍光組的烯烴類、雜氧類和萘類化合物的相對含量高于其他處理，黃光組的酮類化合物的相對含量高于其他處理，紅光組的醇類和酯類化合物的相對含量高于其他處理，而3種光質組的醛類和含硫化合物的相對含量低于自然萎凋組。

在香氣成分差異上，各處理的茶樣均檢測到不同于對照組的香氣成分。由表3可知，相比自然萎凋的白茶樣品，黃光組新增了1-戊烯-3-醇、戊醛、2，6，6-三甲基環己烷酮、3-壬烯-2-酮、α-萜品醇、反，反-2，4-壬二烯醛、異香葉醇共7種香氣成分，缺少3，6-亞壬基-1-醇。其中，1-戊烯-3-醇、戊醛、反，反-2，4-壬二烯醛為黃光特有物質。藍光組新增了2，6，6-三甲基環己烷酮、3-壬烯-2-酮、α-萜品醇、異香葉醇共4種香氣成分，缺少2-辛烯-1-醛和3，6-亞壬基-1-醇。紅光萎凋新增了庚醇，缺少正丁醛、反-2-戊烯醛、2-辛烯-1-醛、藏紅花醛、橙花醇共5種香氣成分。

白茶樣品的香氣成分在總量上，相比自然萎凋（479.712 μg/L），藍光、黃光和紅光萎凋均有提高，其中黃光組最高（532.051 μg/L），所以表1中黃光組的香氣描述為“持久度好”。芳樟醇及其氧化物具有鈴蘭和百合花香，是白茶的重要特征香氣之一，芳樟醇在各處理中均為含量最高的香氣成分，且黃光組[（162.362±8.097） μg/L]最高，自然萎凋組組最低[（140.318±7.502） μg/L]，但是以上2組白茶中，芳樟醇占香氣總量的比例分別為30.516%、29.250%，在相對含量上差別不大。具有玫瑰花香的香葉醇，在各處理中均為含量第二的香氣成分，黃光組含量最高[（63.549±5.257） μg/L]，自然萎凋組含量最低[（50.200±4.210） μg/L]，占香氣總量的比例分別為11.944%、10.465%。黃光組的順-氧化芳樟醇、反-氧化芳樟醇、橙花醇和異香葉醇等醇類的含量也高于其他處理。藍光組的苯乙醇、α-萜品醇、反-橙花叔醇、α-雪松醇的含量高于其他處理。庚醇僅在紅光組檢出，且橙花醇在紅光組未檢出。

β-紫羅酮具有木香、果香、花香，與自然萎凋組[（24.090±1.418） μg/L]相比，3種光質萎凋組均提高了其含量，從高到低為黃光組、紅光組、藍光組，而3種光質組均降低了反-香葉基丙酮的含量。水楊酸甲酯具有冬青油草藥香氣，且是酯類中含量最高的組分，占酯類總量的60%以上，4個處理的白茶中水楊酸甲酯含量從高到低依次為黃光、紅光、藍光、自然萎凋。而3種光質均降低了二氫獼猴桃內酯和肉豆蔻酸異丙酯的含量。具有甜香的羅勒烯、具有木香的長葉烯和具有檸檬香的檸檬烯，均以黃光組含量最高。2-乙基呋喃、2，6-二叔丁基苯醌、丁香酚等雜氧類化合物含量，以及萘、1-甲基萘、2-甲基萘的含量，均以藍光組最高。二甲硫與茶葉的清香味有關，自然萎凋組其含量及占香氣總量的比例均高于3種光質處理。直鏈烷烴類成分對茶葉香氣貢獻較少，含量也相對較少，但對茶葉香氣的呈現不可缺少，在4個處理的白茶中均有檢出，紅光組含量最高，黃光組含量最低。

2.3 光照對香氣化合物 OAV的影響

香氣化合物的氣味閾值對茶葉呈香有重要影響，OAV是綜合考慮香氣化合物的含量和氣味閾值，避免僅以香氣物質含量反映其對香氣貢獻大小的誤區，是評價各化合物對樣品風味貢獻重要性的方法[12]。OAV>1，說明這種成分對茶葉香氣有貢獻;OAV>10，則可能對茶葉香氣類型有顯著影響[13]。本研究參照相關文獻[14]中部分化合物在水中的閾值計算出各化合物的OAV，從表4可以看出，在所有茶樣中共檢測到14種OAV>1的關鍵香氣物質，主要以花香、果香和清香為主。其中β-紫羅酮OAV在4個處理的白茶中均為最大（3 441.444～4 247.728），雖然含量比芳樟醇等物質少，但閾值極低，有可能是白茶呈香的特征物質。4個處理中白茶的癸醛、芳樟醇和α-紫羅酮的OAV均大于10。LED黃光萎凋的β-紫羅酮和芳樟醇的OAV高于其他處理，增加了其香氣中的花香和甜香，具有果香味的反，反-2，4-壬二烯醛僅在黃光組檢出，且OAV>10。藍光組的反-2-壬烯醛和萘的OAV均大于10，且高于其他處理。

3 討論

由香氣檢測和感官審評可知，采用LED黃光、藍光和紅光萎凋，對比自然萎凋，均可以提高三花1951白茶的香氣品質得分，且黃光和藍光效果較優。同時，黃光萎凋使香氣物質總含量增加10.91%，藍光萎凋增加8.10%，紅光萎凋增加2.15%。有文獻報導，對比完全遮光萎凋，藍光萎凋可以使福建白茶的香氣物質總量增加47.10%，黃光萎凋增加19.36%，紅光萎凋增加16.13%[15]。本研究中光照萎凋的香氣提升效果略差于上述報道，可能是自然萎凋中有日光曬青的處理，較完全遮光萎凋，日光曬青可以一定程度提高茶葉香氣品質[5]。因此本研究選用自然萎凋作為對照組，更能真實反映LED光照萎凋在生產實踐上的工藝效果，證明黃光萎凋技術優于傳統白茶制作工藝。

本研究中黃光組的香氣成分數量最多，尤其是增加了醇類和醛類的成分數量，有利于提高感官品質的香氣豐富度，且香氣的總含量較其他光質有所增加，提高了感官品質的香氣持久度，此結果與黃光萎凋對福建鐵觀音[6]、廣東烏龍茶[16]和湖北紅茶[17]的影響效果一致。同時，本研究中藍光萎凋可以一定程度提高香氣含量，改善茶葉的感官品質，與文獻報道的研究結果[6，15]一致?？赡苁屈S光和藍光萎凋對茶葉香氣的提升作用，與相關酶活性變化有關。項麗慧發現黃光萎凋中鮮葉的β-葡萄糖苷酶基因（CsBG1、CsBG2）、β-櫻草糖苷酶基因（CsBP）的相對表達量上調[18]，在萎凋后期調控 β-葡萄糖苷酶活性提高，有助于后續工藝中茶葉香氣品質的形成。在香氣品質作為主要特征指標的奇楠沉香（Aquilaria crassna Pierre. ）上發現，黃光處理的組培苗的過氧化物酶活性最高，推測黃光也可能通過對茶鮮葉過氧化物酶的作用進而影響香氣物質的形成[19]。而藍光也通過提高磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）羧化酶和過氧化氫酶（CAT）的活性，進而提高果蔬的胡蘿卜素、蛋白質、氨基酸[20]、可滴定酸、抗壞血酸的含量[21]，以及原兒茶酸、綠原酸、蘆丁、對羥基苯甲酸、阿魏酸、沒食子酸、咖啡酸等酚類物質含量[22]，為白茶香氣最終形成打下物質基礎。在光質對植物生理影響的研究中發現，純藍光下生長的番茄葉片在光合誘導期間的瞬時非光化學淬滅系數比其他處理高15%，說明在動態藍光照射下的鮮葉光破壞防御能力增強[23]，這為研究藍光萎凋對茶鮮葉生理機制的影響提供了參考。

比較不同LED光質萎凋白茶香氣物質的 OAV，發現共14種關鍵香氣物質的OAV>1，β-紫羅酮、芳樟醇、癸醛、α-紫羅酮、壬醛及萘對白茶香氣貢獻較大。本研究中OAV最高的β-紫羅酮是胡蘿卜素派生類化合物，具有紫羅蘭香，它的氣味感知閾值不高，對茶葉香氣品質貢獻明顯[24-25]。LED光照處理白茶的β-紫羅酮絕對含量均比自然萎凋組高，說明光照促進了β-紫羅酮的上游來源物質β-胡蘿卜素的分解，而黃光促進作用最強烈。藍光萎凋白茶的香氣中，油脂味的癸醛[26]、黃瓜味的反-2-壬烯醛[27]、檸檬味的β-環檸檬醛、花香味的α-紫羅酮和樟腦味的萘[28] OAV大于其他處理，以上物質主要呈現花果香，而呈現青香味的二甲硫、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、壬醛的OAV小于自然萎凋，所以藍光萎凋可以一定程度上減少新制白茶的青氣。結合香氣閾值，研究香氣特征及對其貢獻的化合物，對于探索LED光照萎凋下白茶的呈香機制，客觀預測產品風格及特色有重要意義。

4 結論

本研究發現采用LED紅光（630 nm）、LED黃光（570 nm）、LED藍光（430 nm）萎凋照射，對三花1951白茶的香氣品質有明顯的提升作用，樣品的香氣得分表現為黃光萎凋>藍光萎凋>紅光萎凋>對照，且各處理的得分差異顯著（P<0.05）。黃光組白茶香氣類型為花香，香氣化合物數量和含量均為最高，其芳樟醇及其氧化物、橙花醇、香葉醇、異香葉醇、β-紫羅酮、水楊酸甲酯、羅勒烯、長葉烯和檸檬烯等的含量高于其他處理，即黃光萎凋對三花1951白茶的香氣提高最有益。

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