張應(yīng)根，陳 林，陳泉賓，王秀萍，王振康，王麗麗

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，福建 福安 355015)

香氣是決定茶葉品質(zhì)的主要因素之一，目前茶葉香氣品質(zhì)的評(píng)價(jià)主要以感官審評(píng)為主，審評(píng)人員的主觀喜好及環(huán)境因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生顯著的差異，這在一定程度上限制了評(píng)價(jià)的客觀性[1-3]。研究分析茶葉香氣的質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法和體系對(duì)于豐富和完善茶葉質(zhì)量評(píng)價(jià)體系具有重要意義。

主成分分析、多元回歸等數(shù)理統(tǒng)計(jì)手段是多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)的有效手段，并已在水果[4]、酒類[5, 6]、稻谷食品[7]、食油[8]等產(chǎn)品的香氣評(píng)價(jià)中得以應(yīng)用，在茶葉香氣評(píng)價(jià)中僅限于確定哪一類香氣物質(zhì)對(duì)茶葉香氣品質(zhì)起主要作用，而未能定位于具體成分上[9]。

本研究采用同時(shí)蒸餾萃取法(SDE)對(duì)同一茶樹(shù)品種鮮葉制得不同等級(jí)的具有典型白茶風(fēng)味的樣品進(jìn)行香氣提取，GC/MS檢測(cè)分析香氣成分，利用主成分分析、多元回歸分析等數(shù)理統(tǒng)計(jì)手段，研究基于香氣成分的白茶香氣品質(zhì)等級(jí)劃分方法，確定決定白茶香氣品質(zhì)的特征香氣成分，并建立白茶香氣品質(zhì)評(píng)價(jià)模型，為實(shí)現(xiàn)白茶品質(zhì)客觀評(píng)價(jià)提供科學(xué)手段。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2016年春季，采摘福鼎大毫一芽二、三葉初展鮮葉，經(jīng)萎凋、干燥等工序制成白牡丹白茶樣品17只。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.2 GC-MS分析條件 采用島津GC/MS-QP2010氣質(zhì)聯(lián)用儀；色譜柱：DB-5質(zhì)譜柱；進(jìn)樣口溫度：250℃；進(jìn)樣方式：分流進(jìn)樣，分流比2∶1；程序升溫：50℃維持0 min→1℃·min-1，升至80℃，維持1 min→5℃·min-1，升至160℃，維持1 min→10℃·min-1，升至250℃，維持5 min?？倳r(shí)間62 min。質(zhì)譜條件：EI離子源；離子源溫度200℃；檢測(cè)器溫度250℃；檢索譜庫(kù)：NIST08；WILEY7

1.2.3 香氣成分定性定量方法 未知化合物的定性采用計(jì)算機(jī)檢索NIST08和WILEY7質(zhì)譜庫(kù)，選取匹配度≥85%的成分進(jìn)行定性。定量采用內(nèi)標(biāo)相對(duì)定量法(半定量)，以癸酸乙酯為內(nèi)標(biāo)，在香氣樣品中的含量為43.25 μg·mL-1。采用面積歸一化法測(cè)定各化合物的峰面積，并計(jì)算各化合物與內(nèi)標(biāo)的峰面積比，以此為響應(yīng)因子計(jì)算各化合物相對(duì)于內(nèi)標(biāo)的質(zhì)量濃度(含量)。

1.2.4 感官審評(píng)方法 邀請(qǐng)3名具有中、高級(jí)職稱，從事茶葉加工、感官審評(píng)達(dá)10年以上的專業(yè)技術(shù)人員，參考《GB/T 23776-2009 茶葉感官審評(píng)方法》中的沖泡方法，著重評(píng)價(jià)樣品白茶香氣品質(zhì)，并對(duì)各樣品的香氣品質(zhì)進(jìn)行評(píng)分，滿分為100分。

1.2.5 質(zhì)量模型分析

1.2.5.1 主成分分析 不同樣品的香氣化合物構(gòu)成主成分分析的相關(guān)矩陣，根據(jù)主成分分析后確定的不同主分量的線性組合與貢獻(xiàn)率之積的和來(lái)排序不同的樣本，進(jìn)行香氣質(zhì)量評(píng)價(jià)。具體分析原理為：

(1)將n個(gè)樣本的p個(gè)變量，通過(guò)變換將原變量Xp轉(zhuǎn)換成主成分，主成分是原變量的線性組合，即將X1，X2，…，Xp轉(zhuǎn)換成變量F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)k，綜合成k(k

F1=a11X1+a21X2+……+ap1Xp

F2=a12X1+a22X2+……+ap2Xp

在實(shí)驗(yàn)二中，A段、B段都有一方與樹(shù)干相連，為什么具有“庫(kù)身份”者能得到同化物的供應(yīng)，而不具有“庫(kù)身份”者就得不到同化物的供應(yīng)呢？同化物怎么知道誰(shuí)具有“庫(kù)身份”呢？后來(lái)，帶著這個(gè)問(wèn)題做了第3個(gè)實(shí)驗(yàn)。

………………………………

Fk=a1kX1+a2kX2+……+apkXp

(2)以不同特征值的方差貢獻(xiàn)率βi為加權(quán)系數(shù)，利用綜合評(píng)價(jià)函數(shù)F=β1F1+β2F2+…+βkFk計(jì)算各樣品的綜合品質(zhì)得分，然后排序評(píng)價(jià)各個(gè)樣品的香氣質(zhì)量。

1.2.5.2 回歸分析 從主成分分析提取的因子中，選取每個(gè)因子中特征向量最大變量的原則，結(jié)合已有的文獻(xiàn)報(bào)道，提取影響樣品香氣品質(zhì)的主要成分，以這些成分為自變量，與感官品質(zhì)得分為因變量，用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行回歸分析、剔除共線性因子、再次回歸，直到不出現(xiàn)共線性因子為止，最后獲得品質(zhì)與成分的回歸模型，用t檢驗(yàn)對(duì)模型進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官品質(zhì)審評(píng)結(jié)果

感官審評(píng)結(jié)果表明，17只樣品中，出現(xiàn)在品質(zhì)得分相同、相近的樣品較多，這些樣品品質(zhì)的高低不易確定(表1)。

2.2 主成分分析結(jié)果

從17個(gè)白茶樣品中，共檢測(cè)出164種香氣成分，其中33種香氣成分為所有樣品中共有的成分，并占香氣物質(zhì)總量的65%以上(香氣總離子流圖見(jiàn)圖1)。用SPSS軟件對(duì)白茶香氣成分進(jìn)行主成分分析，得出白茶香氣的16個(gè)主成分因子(見(jiàn)表2)。

16個(gè)因子累計(jì)方貢獻(xiàn)率達(dá)到100%，其中前12個(gè)因子累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到88.238%，超過(guò)85%，從而可以提取前12個(gè)因子作為白茶香氣的主成分因子。根據(jù)各因子的載荷矩陣可以建立12個(gè)主成分因子方程，并根據(jù)方程計(jì)算各樣品的每個(gè)主成分值，將每個(gè)樣品的所有主成分值加到一起即可得出該樣品的綜合得分，將各樣品的主成分綜合得分按從高到低排列，作出各樣品的綜合得分條形圖(圖2)。

圖2結(jié)果表明，每個(gè)樣品的主成分品質(zhì)綜合得分差異明顯，不存無(wú)法分辯的現(xiàn)象；大部分白茶樣品的品質(zhì)得分落在[-30，30]之間，只有少部分落在[-60，-30]和[30，60]之間。因而可以將白茶樣品分為4個(gè)等級(jí)，優(yōu)[30，60]，良[0，30]，中[-30，0]，差[-60，-30](表3)。

表1 白茶樣品香氣感官審評(píng)結(jié)果

圖1 白茶香氣總離子流圖Fig.1 Total ion current chromatogram of white teas

表2 香氣主成分因子與方差貢獻(xiàn)率

圖 2 白茶綜合得分條形圖Fig.2 Composite scores of white teas

表3 白茶香氣品質(zhì)等級(jí)分級(jí)

從表1、3可以看出，優(yōu)、良級(jí)別的白茶樣品，除具有典型的白茶品質(zhì)風(fēng)味外，還具有濃郁的花香、清香、甜香等較好的香氣品質(zhì)，感官品質(zhì)綜合得分也較高。因此，基于主成分分析的香氣主成分綜合得分能較好地用于白茶品質(zhì)等級(jí)劃分。

2.3 白茶特征香氣物質(zhì)的確定及回歸分析

在主成分分析中，根據(jù)每個(gè)主成分因子在每種物質(zhì)上載荷矩陣，每個(gè)主成分因子可以集中反映某幾種或某幾類物質(zhì)的主要信息，根據(jù)這些信息，初步確定16種香氣物質(zhì)可能對(duì)白茶香氣起決定性作用(表4)。將表4中的16種物質(zhì)定義為變量因子x1，x2，……，x16，品質(zhì)得分定義為變量因子y，用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)這16個(gè)成分與白茶品質(zhì)的關(guān)系進(jìn)行回歸模型擬合。

表5結(jié)果表明，回歸擬合模型中，R2=0.787，比較靠近1，方差分析表明(表6)，模型方差F統(tǒng)計(jì)量值為3.916，其p=0.004<α=0.05，所以模型的作用是顯著的。

對(duì)模型進(jìn)行共線性診斷，結(jié)果表明有多個(gè)維度(16、17兩個(gè)維度)的特征值為0(表7)，說(shuō)明存在共線性因子，并且第17個(gè)維度能解釋x8因子90%的貢獻(xiàn)率，從而判定x8(Geraniol)因子與其他因子存在共線性，應(yīng)剔除。

剔除x8因子后，再次進(jìn)行回歸分析。

結(jié)果表明，剔除x8后擬合模型中，R2=0.752，比較靠近1(表8)，方差分析表明(表9)，模型方差F統(tǒng)計(jì)量值為3.646，其p=0.005<α=0.05，所以模型的作用是顯著的。

將剔除x8后的15種物質(zhì)進(jìn)行回歸分析，并再次進(jìn)行共線性診斷，不存在多個(gè)維度的特征值為0，即15個(gè)因子(15種香氣成分)間不存在共線性，因而根據(jù)回歸模型系數(shù)(表10)得出擬合方程為：

y=90.595+1.026x1+1.439x2+4.245x3-0.61x4+1.521x5-0.423x6-1.691x7+9.425x9+1.005x10-2.556x11+0.09x12-1.014x13+1.146x14-1.001x15-2.511x16

t檢驗(yàn)結(jié)果表明(表10)，x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x9，x10，x11，x12，x13，x14，x15，x16的系數(shù)顯著不為0，即可以得出剔除x8后的其他15個(gè)香氣成分指標(biāo)對(duì)白茶香氣品質(zhì)很大的影響。并可以通過(guò)指標(biāo)之間的線性組合得到白茶香氣質(zhì)量的生成函數(shù)。

表4 白茶16種特征香氣物質(zhì)

注：“-”表示未檢出。

表5 模型概要

表6 模型方差分析

表7 共線性診斷

表8 剔除x8后模型概要

表9 剔除x8后模型方差分析

5 結(jié)論與討論

茶葉香氣質(zhì)量的感官評(píng)價(jià)采用感官評(píng)語(yǔ)描述茶葉香型特征、香氣的高低等(香氣質(zhì)量定性鑒定)，并結(jié)合品質(zhì)評(píng)分(香氣質(zhì)量定量)確定香氣品質(zhì)的高低。在香氣感官評(píng)定時(shí)，常出現(xiàn)冷嗅、熱嗅香氣差異明顯，樣品常出現(xiàn)不同香型特征表現(xiàn)，如本試驗(yàn)樣品中出現(xiàn)的毫香、清香、花香等。當(dāng)這些香氣特征分別出現(xiàn)在不同樣品中時(shí)，審評(píng)人員的訓(xùn)練度、主觀喜好等對(duì)香氣評(píng)分結(jié)果產(chǎn)生顯著影響，這也就是經(jīng)常出現(xiàn)感官審評(píng)品質(zhì)得分相近的主要因素。本試驗(yàn)通過(guò)分析樣品香氣成分，利用主成分分析建立起基于香氣分成變化的香氣綜合品質(zhì)得分評(píng)價(jià)方法，能較好地用于白茶品質(zhì)等級(jí)劃分，克服主觀因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，并將白茶樣品分為優(yōu)[30，60]，良[0，30]，中[-30，0]，差[-60，-30]四個(gè)等級(jí)。

茶葉中內(nèi)含的香氣物質(zhì)是形成茶葉香氣品質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，不同品質(zhì)風(fēng)格茶葉其內(nèi)含香氣成分各異，內(nèi)含香氣成分的變化也將引起茶葉香氣品質(zhì)風(fēng)格的改變。目前從茶葉中檢測(cè)出的香氣物質(zhì)有700多種[10]。任何一種茶葉中都存在幾十上百種香氣成分，但并不是所有香氣成分都對(duì)某一種茶的香氣品質(zhì)起決定作用，一般只有少數(shù)幾種能左右某類茶的香氣，并且在缺失其中的一種或幾種的條件下，將失去這一類茶的香氣特征，這在花茶上已經(jīng)得到研究證實(shí)[11, 12]。本研究通過(guò)分析樣品香氣成分，在主成分分析的基礎(chǔ)上，初步明確了反-2-己烯醛(具尖銳的青草氣味，并帶辛辣氣味，低濃度時(shí)具有令人愉悅的清香和似蘋(píng)果香)、順-3-己烯醇(青草剛割下來(lái)的氣味)、苯甲醛(苦杏仁氣味)、芳樟醇氧化物(花香氣味、略帶佛手柑氣味)、環(huán)氧芳樟醇(花香氣味)[13]、芳樟醇(典型的花香、清香氣味，鈴蘭花香)、苯乙醇(甜花香、玫瑰花香)、α-萜品醇(紫丁香氣味)、水楊酸甲酯(香甜，較強(qiáng)的冬青油氣味)、β-紫蘿蘭酮(香甜、紫蘿蘭樣的香氣)、棕櫚酸(微的臘脂氣味)[14]、橙花叔醇(持久溫和的花香氣味)、苯甲醇(輕微的帶甜的氣味)、苯乙醛(甜香、清香、風(fēng)信子氣味，低濃度時(shí)有杏仁、櫻桃香味)、4-壬內(nèi)酯(具甜香、奶油香、強(qiáng)烈的椰子樣的香氣)等[15, 16]15種決定白茶香氣品質(zhì)的特征成分，建立了其與白茶香氣的質(zhì)量生成函數(shù)，可用于白茶香氣質(zhì)量評(píng)價(jià)，不受主觀因素的影響，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)，具有客觀性。但對(duì)于分析所得的15種特征香氣成分，仍需要做進(jìn)一步的香氣模擬驗(yàn)證。

表10 剔除x8后模型系數(shù)表

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