唐夏妮，夏益民，雷永宏，王校常，林杰*

1. 浙江農(nóng)林大學農(nóng)業(yè)與食品科學學院，浙江省農(nóng)產(chǎn)品品質改良技術研究重點實驗室，浙江 杭州 311300；2. 浙江省遂昌縣農(nóng)業(yè)局茶葉技術推廣站，浙江 麗水 323300；3. 浙江大學茶學系，浙江 杭州 310058

利用茉莉花茶香氣指數(shù)鑒定其窨制品質及構建決策樹模型

唐夏妮1，夏益民2，雷永宏2，王校常3，林杰1*

1. 浙江農(nóng)林大學農(nóng)業(yè)與食品科學學院，浙江省農(nóng)產(chǎn)品品質改良技術研究重點實驗室，浙江 杭州 311300；2. 浙江省遂昌縣農(nóng)業(yè)局茶葉技術推廣站，浙江 麗水 323300；3. 浙江大學茶學系，浙江 杭州 310058

在檢測分析32個茉莉花茶樣揮發(fā)性成分的基礎上，結合文獻引證分析了茉莉花茶、茉莉花、茉莉花干和茶坯的茉莉花茶香氣指數(shù)（Jasmine tea flavor index，JTF index）。結果表明，JTF值與茉莉鮮花的芳香物質整體揮發(fā)水平存在相關性；針對29種特征揮發(fā)物對32個茉莉花茶茶樣進行主成分分析（Principal component analysis，PCA），得到不同窨制品質的顯著聚類特征，推斷JTF指數(shù)與29種特征揮發(fā)物的缺失可作為茉莉花茶窨制品質判定指標。進一步構建這32個茉莉花茶茶樣窨制品質的決策樹鑒定模型（判別準確率為93.8%），確定特征揮發(fā)物的缺失峰數(shù)（節(jié)點為＜4）和JTF值（節(jié)點為0.915）為判定節(jié)點，證實了JTF值與29種特征揮發(fā)物的缺失可應用于茉莉花茶窨制品質鑒定與摻假判別，并且建立決策樹模型，能夠快速、準確檢測出不同窨制品質的茉莉花茶，尤其為摻假（如添加香精）等檢測提供依據(jù)。

茉莉花茶；茉莉花茶香氣指數(shù)；HS-SPME/GC-MS；主成分分析；決策樹

茉莉花茶是世界上銷量最大的窨制茶類，以其濃郁芬芳的花香和對自律神經(jīng)、血壓的舒緩作用[1]而受到消費者的喜愛。茉莉花茶的傳統(tǒng)窨制工藝是將茶坯與茉莉鮮花（剛綻放）混合，在茶葉充分吸收了茉莉花香后，將花渣篩去，再加入新鮮的茉莉花進行窨制，有“三窨一提，五窨一提，七窨一提”之說。因茉莉鮮花的成本較高，一些商販會將廢花渣拌入茶葉，或者加以香精，制成茉莉花茶進行出售，這使得茉莉花茶窨制品質的準確鑒定及拌干摻制判別（如干花摻制、添加香精等）成為質量監(jiān)控上亟須解決的重要問題[2-9]。

香氣是茶葉主要的風味指標之一，在茉莉花茶的感官審評權重中更是占了40%[10-11]，朱金炎等[12]與馬靜[13]研究證實茉莉花茶揮發(fā)性成分主要來源于窨制過程中的茉莉鮮花。Edris[14]進一步證實茉莉花茶的主要香氣成分為苯甲酸順-3-己烯酯、芳樟醇、乙酸芐酯、鄰氨基苯甲酸甲酯、順-3-己烯醇、水楊酸甲酯及苯甲醇。施夢南等[15]認為茉莉花茶香氣成分與價格存在相關性；蔣顧偉等[6]指出窨制茉莉花茶和添加香精茉莉花茶的主要香氣成分類別及含量均存在較大差別，證實了香氣組分作為茉莉花茶摻假判別依據(jù)的可行性。HS-SPME/GC-MS技術已被證明是一種快速準確及靈敏度高的茶葉揮發(fā)性成分提取方法[16-20]；本研究采用該技術對茉莉花茶、茉莉花揮發(fā)物組分進行探究，結合引證分析、JTF指數(shù)[5]及多變量統(tǒng)計方法的應用，對茉莉花茶窨制品質及花干拌入與否進行準確有效的判別。

1 材料與方法

1.1材料

茉莉花干樣品、茉莉凈油由廣西橫縣芝蘭茉莉花油加工廠直接提供；茉莉花茶茶樣（32個）收集于廣西橫縣茉莉花茶廠、相關質量檢測單位及茶葉市場，皆為同一級別茶坯；由5名浙江大學茶學系審評專家組成審評組，依據(jù)《GB/T 23776—2009茶葉感官審評方法》和《GB/T 22292—2008茉莉花茶》，對茶樣窨制品質進行鑒定及特征描述。經(jīng)鑒定13個茶樣為一窨及以上品質（簡稱為“窨制較佳”），11個為一窨品質以下（簡稱為“窨制較差”），8個為未窨制茶樣[包括5個未窨制未添加香精樣（以下簡稱“未窨制”）和3個未窨制添加香精樣（以下簡稱“添加香精”）]。茶樣都以鋁箔袋密封，保存于4℃冰柜中待用。

1.2設備與儀器

SPME手持器（SAAB-57330U）和65 μm聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯（PDMS/DVB）萃取頭（美國Supelco公司）；6890氣相色譜-5973質譜儀（Agilent公司）；自制改良頂空瓶（容積150mL玻璃試驗瓶）；HH-2型可控數(shù)顯恒溫水浴鍋（金壇市江南儀器廠）。正構烷烴混標（n-alkane, C8～C20, Sigma-Aldrich, USA）。

1.3頂空固相微萃?。℉S-SPME）香氣采集

準確稱取2g茶樣（茉莉凈油則為0.1g）放入100mL萃取瓶中，然后將裝有65 μm PDMS/DVB萃取頭（實驗前老化5min）的SPME手持器通過瓶蓋的橡皮墊插入到萃取瓶頂空中，推出纖維頭。在50℃水浴中吸附20min后進行GC-MS分析。每個樣品重復測定2次。

1.4氣相質譜分析(GC-MS)條件

GC條件：升溫程序為50℃保持5min，以3℃·min-1升溫至220℃（保持5min），再以10℃·min-1升溫至240℃（保持5min）。進樣口溫度220℃。色譜柱為HP-innowax色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm；Agilent Technologies，USA），以高純度氦氣（純度＞99.999%）作為載氣（流速1.0mL·min-1）。

MS條件：離子源溫度200℃，電離方式EI，電子能量70 eV，掃描質量范圍35～600 a.m.u；進樣方式為直接將SPME手持器插入氣相色譜儀進樣口，推出纖維頭，于220℃解吸附3.5min。

1.5物質鑒定

通過NIST98.L譜庫進行的物質譜庫鑒定及保留指數(shù)鑒定（RI）方法同Lin J.[21]。

1.6數(shù)據(jù)處理

經(jīng)過峰的篩選，共得到32個茶樣的29個共同峰，將其相對含量數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)集。采用SIMCA-P+12.0軟件進行主成分分析；SPSS17.0軟件進行多變量統(tǒng)計分析。以“JTF值”、“缺失峰數(shù)”及芳樟醇、鄰氨基苯甲酸甲酯、苯甲酸順-3-己烯酯、吲哚、α-法尼烯、苯甲醇和乙酸芐酯的相對含量為9個變量，利用CRT決策樹算法建模。

2 結果與分析

2.1茉莉花茶JTF指數(shù)的引證分析

通過收集國內外研究報道中有關茉莉花茶、茉莉花、茉莉花干及茶坯揮發(fā)性物質含量的有效數(shù)據(jù)，計算對應的JTF指數(shù)并進行對比分析（表1）。采用不同的香氣采集方法進行的研究得知茉莉花（茉莉鮮花、凈油、精油）的JTF值均高于3（僅李麗華[16]例外，為1.45～1.83）；無論是窨制后還是市售的茉莉花干，茉莉花JTF值都低于1，明顯低于茉莉鮮花、凈油、精油，這與相關揮發(fā)物的含量差異是密切相關的。Ito等[22]研究表明茉莉花茶香氣主要由苯甲醇、芳樟醇、乙酸芐酯、氨茴酸甲酯組成；Edris[14]研究證實，芳樟醇、鄰氨基苯甲酸甲酯、苯甲酸順-3-己烯酯、吲哚和α-法尼烯均為茉莉花中含量最高的揮發(fā)性物質之一，其中吲哚、α-法尼烯、苯甲酸順-3-己烯酯的含量甚至高于芳樟醇。而黃新安等[23]與本研究的結果皆表明，芳樟醇是茉莉花干中含量最高的揮發(fā)物質，鄰氨基苯甲酸甲酯、苯甲酸順-3-己烯酯、吲哚和α-法尼烯的含量則相對較低。茶坯的JTF指數(shù)較低（蔣顧偉[6]和馬靜[13]計算得到的JTF指數(shù)均為0.00）則是由于芳樟醇為茶葉中主要揮發(fā)物質之一，吲哚、α-法尼烯在窨制茶坯中含量相對較低，而鄰氨基苯甲酸甲酯、苯甲酸順-3-己烯酯未檢測到。

通過對茉莉花從花苞到盛開的25小時間香氣成分監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，可得到JTF指數(shù)相對于茉莉花開放時間的變化規(guī)律（圖1）。剛采下的花苞JTF值只有0.25，隨著花苞的盛開，JTF值不斷增大，經(jīng)3 h后的1.17到盛開時達到最高的5.81，再經(jīng)25 h后仍然高達3.59，呈現(xiàn)先明顯上升后緩慢下降的趨勢。王黎明等[25]發(fā)現(xiàn)隨著茉莉花花蕾開放，香精油總量和組分都迅速增加，次日凌晨2點茉莉花完全開放，香精油總量達到最大值，同時茉莉花的開張度和開放率也達到最大值；黃新安等[23]研究顯示提取的茉莉花茶香精油在凌晨3點出現(xiàn)最高值，說明香氣形成的盛期是凌晨3點之前。這也從側面反映了芳樟醇、鄰氨基苯甲酸甲酯、苯甲酸順-3-己烯酯、吲哚和α-法尼烯在茉莉花開放過程中揮發(fā)性質是不同的。本研究對市售茉莉花茶的檢測表明，茉莉花茶的JTF值介于0.93和3.57之間（表1）。

表1　茉莉花茶、茉莉鮮花、茉莉花干及茶坯的JTF指數(shù)引證對比分析Table 1 Comparative analysis of JTF indices in jasmine tea, fresh jasmine flowers, dried jasmine flowers and scenting tea

圖1　茉莉花采后JTF值隨時間的變化（從當日16:00到次日17:00）Fig. 1 The change of JTF indices with time in Jasmine (From 16:00 to 17:00)

經(jīng)以上引證分析可得出，JTF值在花苞中非常低，盛開期卻較高，在花干中非常低。因此推斷JTF值可以很好地反映茉莉花芳香物質的整體揮發(fā)水平。茉莉花茶窨制過程中，茶坯（JTF值非常低）吸收了大部分的茉莉鮮花芳香物質，窨制后茉莉花茶的JTF值上升，它的香氣成分主要來自窨制過程中吸收的花香部分[26]，因此理論上，JTF指數(shù)可用于茉莉花茶窨花品質的鑒定。未進行常規(guī)窨制，而只是將茉莉花干摻入茶坯制得的茉莉花茶，其JTF指數(shù)理論上會明顯低于常規(guī)窨制的茉莉花茶。此外，通過對蔣顧偉等[6]的研究中香氣成分數(shù)據(jù)的采集，計算樣品的JTF值，發(fā)現(xiàn)窨制茉莉花茶的JTF值達到8.92，而添加香精的茉莉花茶JTF值只有0.45，表明JTF指數(shù)在一定程度上可對茉莉花茶是否添加香精進行輔助鑒定。綜上可知，JTF指數(shù)可用于茉莉花茶窨制品質鑒定，包括花干拌入、添加香精的判別。

2.2茉莉花茶窨制品質的主成分分析

本研究通過對不同等級茉莉花茶及茉莉凈油的揮發(fā)物組分進行分析，得到了29種特征揮發(fā)物（不同等級茉莉花茶及茉莉凈油能共同檢測到[27]）。在對茉莉花茶、茉莉花凈油和茉莉花干的揮發(fā)物分析中也發(fā)現(xiàn)（表2），這29種特征揮發(fā)物占茉莉花茶揮發(fā)物總體相對含量的95.02%，代表了大部分的茉莉花茶揮發(fā)物組分信息；這29種揮發(fā)物占茉莉凈油揮發(fā)物總體相對含量的64.38%，反映了窨制過程中茶坯對揮發(fā)物的吸收具有一定的選擇性，而這29種特征揮發(fā)物是茶坯窨制過程中吸收的主要揮發(fā)物組分。茉莉花干（市售）的揮發(fā)物中，這29種特征揮發(fā)物僅占總體相對含量的35.47%，且其中16種未檢測到；因此檢測這29種特征揮發(fā)物含量的高低及缺失與否，可以對茉莉花茶是否拌花干、添加香精進行有效的鑒別。

表2　茉莉花茶29種特征揮發(fā)物在茉莉花茶、茉莉花干和茉莉凈油中的含量對比分析Table 2 Comparative analysis of 29 characteristic volatile compound contents in jasmine tea, dried jasmine flower and synthetic fragrance oil

基于這29種特征揮發(fā)物的相對含量數(shù)據(jù)，對13個窨制較佳樣、11個窨制較差樣、5個未窨制樣和3個添加香精樣進行主成分分析。共得到5個有效主成分（共解釋74.9%的總變異），其中前2個主成分（分別解釋27%和19%的總變異）的散點圖能形成明顯的不同窨制品質聚類（圖2）。窨制較佳的13個茶樣在PC1的負半軸形成聚類，而窨制較差、未窨制的16個茶樣則分布于PC1的正半軸，窨制較差的11個樣整體聚類于PC1 & PC2的正半軸區(qū)域；3個添加香精樣分布于PC2的負半軸，并明顯遠離其他茶樣。從側面反映了芳樟醇、鄰氨基苯甲酸甲酯、苯甲酸順-3-己烯酯、吲哚和α-法尼烯在不同窨制品質茉莉花茶中組分及含量是存在差異的。

進一步對主成分分析載荷圖（圖3）進行分析，圖中可以直觀地觀察載荷點（揮發(fā)物）與觀測點（茶樣）的相關性質及貢獻大小。據(jù)報道[28]，茉莉花茶香氣成分包括茶坯自身含有的，以及窨制過程中茶坯吸附的鮮花香氣和烘焙過程中產(chǎn)生的香氣；蔣顧偉[6]研究顯示α-法尼烯、順-3-苯甲酸葉醇酯、鄰氨基苯甲酸甲酯、吲哚和芳樟醇這5種物質在窨制花茶與加香花茶中的含量存在較大差異，且前四者與窨制品質正相關，而芳樟醇反之；本文中窨制較佳茶樣（PC1負半軸區(qū)域）呈正相關的變量（相關系數(shù)r＞0.8）為α-法尼烯、順-3-苯甲酸葉醇酯、鄰氨基苯甲酸甲酯和吲哚；芳樟醇則位于PC1正半軸區(qū)域，對窨制較差、未窨制茶樣的貢獻率最顯著（相關系數(shù)r＞0.75）。而正是這5種揮發(fā)物構成了茉莉花茶香氣指數(shù)，此圖也反映了JTF指數(shù)與窨制品質之間明顯的相關性。

2.3決策樹判別茉莉花茶的窨制品質

2.3.1基于JTF指數(shù)和特征揮發(fā)物的決策樹模型

圖2　基于29種特征揮發(fā)物的茉莉花茶窨制品質主成分分析散點圖Fig. 2 The scatterplot of Jasmine Tea scenting quality by PCA

圖3　基于29種特征揮發(fā)物的茉莉花茶窨制品質載荷圖Fig. 3 B Loading map of jasmine tea scenting quality based on twenty-nine volatile compounds

由文獻引證分析、揮發(fā)物組分對比及窨制品質主成分分析可知，JTF指數(shù)的高低、29種特征揮發(fā)物含量及缺失與否可以很好地反映茉莉花茶的窨制品質。進而采用決策樹法建立32個測試茶樣的窨制品質的判定模型（圖4），得到“缺失峰數(shù)＜4”、“JTF=0.915”兩個判定節(jié)點。JTF指數(shù)＞0.915時，11個茶樣實際也均為窨制較佳樣，正確率達100%；進一步采用缺失峰數(shù)，對JTF指數(shù)≤0.915的21個樣品進行鑒定；缺失峰數(shù)＜4的13個茶樣中，窨制較差樣實際只有11個，正確率為84.6%；當缺失峰數(shù)≥4時，8個未窨制樣得到100%的鑒定，即正確率為100%。陳美麗等[9]采用紅外光譜分析技術對茶多酚、氨基酸等13個品質成分建立了定量分析模型，其中11個模型預測值與真實值之間的相關系數(shù)在0.8～0.9；本研究則探索了利用決策樹模型進行窨制品質的判定，驗證了決策樹分析用于茶葉品質鑒定的可行性和高效率。因此，缺失峰數(shù)（節(jié)點為＜4）結合JTF指數(shù)（節(jié)點為0.915），可以對茉莉花茶的窨制品質進行有效判定（正確率達到93.8%）。

3 結論

圖4　茉莉花茶窨制品質的決策樹判定Fig. 4 Decision tree judgement of jasmine tea scenting quality

本研究在檢測分析32個茉莉花茶樣，及茉莉花、茉莉花干和茶坯的揮發(fā)性成分的基礎上，結合文獻引證分析及主成分分析，發(fā)現(xiàn)JTF指數(shù)的高低、29種特征揮發(fā)物含量及缺失性可作為茉莉花茶窨制品質及拌干摻假的判定指標。進一步采用多變量統(tǒng)計方法，基于“JTF值”、“缺失峰數(shù)”及芳樟醇、鄰氨基苯甲酸甲酯、苯甲酸順-3-己烯酯、吲哚、α-法尼烯、苯甲醇和乙酸芐酯的相對含量這9個變量，建立了茉莉花茶品質判定模型（判別準確率達93.8%），確定29種特征性成分的缺失峰數(shù)及JTF值作為判定節(jié)點，為準確鑒定茉莉花茶窨制品質與摻假判定提供了借鑒。

茉莉花茶有“三窨一提，五窨一提，七窨一提”之說，因此建立客觀的評價方法，進一步對窨制次數(shù)進行判別是下一步可研究的內容。此外，茉莉花茶窨制過程中出現(xiàn)的“透蘭”、“透素”的品質問題如何進行客觀評價，也值得深入探討。這些研究工作的開展將為建立茉莉花茶品質的客觀評價體系作出有益的探索。

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The Construction of Jasmine Tea Flavor Index and Decision Tree Model in Identificating Scenting Quality

TANG Xiani1, XIA Yimin1,2, LEI Yonghong2, WANG Xiaochang3, LIN Jie1*
1. The Key Laboratory for Quality Imoprovement of Agricultural Product of Zhejiang Province, Zhejiang A&F University, Hangzhou 311300, China; 2. Tea Technology Extension Station, Suichang Agricultural Bureau of Zhejiang Province, Lishui 323300, China; 3. Institute of Tea Science, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China

The ‘jasmine tea flavor’ (JIF) index of well-scented, poor-scented and not-scented jasmine teas was determined by analysis of the volatile components of 32 samples combined with relative references. Results showed that the JTF index was highly correlated with the total volatiles. Principal component analysis (PCA) were performed on 29 volatile compounds in 32 jasmine tea samples. It can be found that the JTF index and 29 volatile compounds were very helpful for identification of fake jasmine teas. In addition, the Quality Determination Model for jasmine tea was constructed with two decision nodes (JTF index=0.915, less than 4 components were missed in the twenty-nine volatile compounds). It was confirmed that the criteria was feasible for the quality identification of jasmine tea. Moreover, the construction of a decision tree model will provide a promising method for quality control and technology development of jasmine tea, especially for the admixture (such as synthetic fragrance oil).

jasmine tea, jasmine tea flavor index, HS-SPME/GC-MS, PCA, decision tree

TS272.5+9

A

1000-369X（2016）06-646-09

2016-06-27

2016-08-31

浙江農(nóng)林大學科研發(fā)展基金資助（2013FR070）、浙江省自然科學基金資助（LQ14C160003）。

唐夏妮，女，本科在讀，茶學專業(yè)，zafutxn@163.com。*通訊作者：linjie@zafu.edu.cn