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        不同等級福鼎白茶香氣成分研究

        2019-02-06 10:04:38陳志達(dá)溫欣黎陳興華陳賢玉李博屠幼英
        關(guān)鍵詞:水楊酸甲酯白牡丹銀針

        陳志達(dá),溫欣黎,陳興華,陳賢玉,李博*,屠幼英*

        (1.浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院茶學(xué)系,杭州310058;2.福鼎市茶業(yè)發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組,福建 福鼎355200;3.福鼎市茶業(yè)局,福建 福鼎355200)

        白茶是我國特有的茶類,主產(chǎn)于福建省的福鼎、政和、建陽、松溪等地,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)[1],一般可分為白毫銀針、白牡丹、貢眉和壽眉4個品類。白毫銀針以大白茶或水仙的單芽為原料制成,芽頭覆蓋著白毫,形狀似針;白牡丹以一芽一、二葉的大白茶或水仙為原料制成,葉底兩葉抱芽,形似牡丹;貢眉以群體種茶樹品種的嫩梢為原料制成;壽眉以大白茶、水仙或群體種的嫩梢或葉片為原料制成。

        白茶加工工藝簡單,其主要特點是萎凋時間長。在萎凋過程中,白茶鮮葉多酚氧化酶的活性呈現(xiàn)“升-降-升-降”的變化,而過氧化物酶與谷氨酸脫羧酶的活性表現(xiàn)為先升后降[2]。在白茶加工過程中會發(fā)生糖苷類化合物的降解、類胡蘿卜素的氧化降解、脂肪酸的過氧化及降解等反應(yīng),使得香氣物質(zhì)轉(zhuǎn)化生成,尤其是大分子香氣物質(zhì),如苯甲酸己酯、α-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮、順-茉莉酯等[3],促使白茶形成其特有的香氣特征。

        王力等研究表明,白茶香氣的主要成分為芳樟醇及其氧化物、香葉醇、水楊酸甲酯、苯乙醇、苯甲醇等[4]。王麗麗等比較了用福云6號所制白茶、綠茶的香氣差異,發(fā)現(xiàn)白茶中苯甲醛、芳樟醇、水楊酸甲酯、二氫獼猴桃內(nèi)酯等香氣物質(zhì)含量高于鮮葉和綠茶[5]。但是,與對紅茶、烏龍茶等茶類的香氣研究相比,對白茶香氣的研究較少。本文廣泛搜集了來自福建省福鼎市不同等級的茶樣,采用頂空固相微萃取 法(headspace solid-phase microextraction, HSSPME)提取其香氣,然后采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)進(jìn)行檢測,分析比較不同等級白茶的香氣特征與差異,旨在為不同等級白茶香氣判別提供科學(xué)的方法。

        1 材料與方法

        1.1 實驗材料

        不同等級白茶樣品由福建省福鼎市茶業(yè)發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組組織不同公司無償提供,均為2018年春季采摘、經(jīng)白茶傳統(tǒng)工藝加工制成的。為消除茶樹品種對實驗的影響,實驗除去了以群體種加工而成的貢眉樣品,只選取14個以大白茶品種加工而成的白毫銀針、白牡丹、壽眉作為比較對象,具體信息如表1所示。

        1.2 實驗設(shè)備

        主要包括:氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/MSQP2010SE,日本Shimadzu 公司)、氣相色譜柱(SHRxi-5Sil MS,日本Shimadzu公司)、SPME手動進(jìn)樣手柄與纖維萃取頭(50/30 μm DVB/CAR/PDMS,美國Supelco公司)、DK-S28電熱恒溫水浴鍋(上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司)、電子天平(AL104,瑞士Mettler Toledo 公司)、20 mL 精密螺紋玻璃瓶(德國CNW科技公司)。

        1.3 實驗方法

        香氣成分捕集:首次進(jìn)行香氣萃取時,將纖維萃取頭插入GC-MS 儀器進(jìn)樣口,于250 ℃條件下老化30 min,待用。準(zhǔn)確稱取經(jīng)研缽磨碎的每種茶樣1.0 g 于20 mL 螺紋玻璃瓶中,加蓋密封后,置于70 ℃水浴鍋中平衡10 min,然后插入已老化(或已解吸附)的纖維萃取頭,于茶樣上方頂空吸附60 min后,立即向GC-MS儀器中進(jìn)樣,解吸附5 min后,萃取下一個樣品。

        香氣成分檢測:使用SH-Rxi-5Sil MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)進(jìn)行檢測,進(jìn)樣口溫度為230 ℃,載氣為99.99%高純氦氣,不分流進(jìn)樣,柱流速為1.0 mL/min。升溫程序:初始溫度40 ℃,保持5 min;以3 ℃/min 升溫至85 ℃,保持2 min;再以2 ℃/min 升溫至155 ℃,保持2 min;最后以7 ℃/min升溫至225 ℃,保持5 min。MS條件:離子源為電子電離源(electron impact ion source,EI);離子源溫度180 ℃;轉(zhuǎn)接口溫度250 ℃;掃描范圍35~500 amu。

        香氣成分分析:將采集到的總離子色譜圖進(jìn)行積分,在NIST17質(zhì)譜庫中檢索得到的各組分,篩選出匹配度≥85 的化合物,并參考相關(guān)的文獻(xiàn)[5-7],對各個化合物進(jìn)行定性;同時,利用面積歸一法計算各個香氣成分的相對含量,并利用SIMCA-P 14.1軟件進(jìn)行偏最小二乘判別分析(partial least squaresdiscriminant analysis,PLS-DA)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同等級白茶香氣成分比較

        用GC-MS檢測得到的不同等級白茶香氣總離子流如圖1 所示。以1 號茶樣為例,可見不同等級白茶香氣成分的出峰時間基本相同,而在峰面積上存在差異,說明不同等級白茶在香氣成分構(gòu)成上基本一致,而在含量占比上有所不同。對檢測結(jié)果進(jìn)行分析,共篩選出50種香氣成分,如表2所示。

        圖1 不同等級白茶香氣成分的總離子流Fig.1 Total ion chromatogram of aroma components in different grades of white tea

        表2 不同等級白茶樣品香氣成分的相對含量Table 2 Relative contents of aroma components in different grades of white tea samples %

        續(xù)表2 Continuation of Table 2%

        續(xù)表2 Continuation of Table 2%

        對所檢出的香氣成分進(jìn)行分類整理,結(jié)果如表3 所示:醇類、酮類、醛類物質(zhì)是白茶最主要的香氣組分,其中醇類物質(zhì)含量最高。醇類物質(zhì)共檢出13種,主要包括芳樟醇及其氧化物、青葉醇、苯甲醇等具有花果香的成分。白毫銀針和白牡丹中醇類物質(zhì)含量相近,達(dá)到40%以上,明顯地高于壽眉。醛類物質(zhì)同樣多具花果香,共檢出12 種,主要包括苯甲醛、苯乙醛等芳香族醛類及正辛醛、己醛等。酮類物質(zhì)共檢出9種,主要包括甲基庚烯酮、α-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮、橙花基丙酮等。壽眉中醛類及酮類物質(zhì)含量都明顯地高于白毫銀針與白牡丹。除此之外,白毫銀針中酯類和內(nèi)酯類化合物含量明顯低于白牡丹與壽眉。

        表3 不同等級白茶中各香氣組分的相對含量Table 3 Relative contents of aroma compounds in different grades of white tea %

        通過觀察不同等級白茶香氣成分的熱度圖(圖2),能更直觀地比較香氣成分含量的變化。如圖2中色階條所示,顏色從綠到紅的變化代表了相對含量從0%~15%的變化。由此可觀察到,隨著白茶等級下降而減少的香氣成分主要有苯甲醛、苯甲醇、芳樟醇、苯乙醇、順-茉莉酮、柏木醇等;隨著白茶等級下降而增加的香氣成分較多,主要有2,4-庚二烯醛、呋喃型反式氧化芳樟醇、水楊酸甲酯、橙花基丙酮、α-紫羅蘭酮、反式-β-紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯等。還有一部分化合物并不隨著白茶等級下降而遞增或遞減,這類化合物在白牡丹中表現(xiàn)為最多,如β-欖香烯、β-雪松烯等,并且芳樟醇及其氧化物的總含量也在白牡丹中表現(xiàn)為最高。

        綜上所述,這些香氣成分相對含量的不同使得不同等級白茶的香型產(chǎn)生差異??傮w上,白毫銀針與白牡丹的香氣成分在種類和含量上較為接近,均具有相對含量較高的醇類物質(zhì),這些醇類物質(zhì)多具花果香,例如芳樟醇及其氧化物具有鈴蘭和百合花香[8],苯甲醛具有杏仁和蘋果香,苯乙醇和香葉醇具有玫瑰花香[9-11]。而壽眉中醇類物質(zhì)含量較低,但醛類、酮類、酯類、內(nèi)酯類物質(zhì)的含量高,主要為具有花香的紫羅蘭酮和異甲基紫羅蘭酮、具有麝香的二氫獼猴桃內(nèi)酯和具有藥草香的水楊酸甲酯[12],使得壽眉雖然也具有一定的花香,卻在香型表現(xiàn)上和白毫銀針、白牡丹有所差異。

        2.2 不同等級白茶特征性香氣成分分析

        在所檢出的50種香氣成分中,共有率大于90%的香氣成分共計20個,含量較高的主要成分為青葉醇、苯甲醛、苯甲醇、芳樟醇及其氧化物、苯乙醇、水楊酸甲酯、香葉醇、異甲基紫羅蘭酮、雪松醇等,與文獻(xiàn)報道[13]相符,尤其是芳樟醇,在所有白茶中的平均含量達(dá)14.85%,最高的可達(dá)27.14%,明顯高于其他香氣成分。同時,芳樟醇氧化物的平均含量也達(dá)到了9.10%。這可能與白茶長時間萎凋的工藝相關(guān)[2]。在對紅茶香氣研究中發(fā)現(xiàn),芳樟醇及其氧化物的含量直接影響紅茶的香氣品質(zhì)[14],由此推測芳樟醇及其氧化物是影響白茶香氣品質(zhì)的主要成分之一,即為白茶的特征性香氣成分。

        圖2 香氣成分含量在不同等級白茶間的熱度圖Fig.2 Heat map of the contents of aroma components in different grades of white tea

        對各香氣成分進(jìn)行PLS-DA 分析,結(jié)果如圖3所示。在得分圖A中,不同等級白茶的香氣成分差異明顯:白牡丹主要位于第一、二象限;白毫銀針主要位于第四象限,其中3-1、2-1為一級白毫銀針,其香氣成分構(gòu)成接近于白牡丹;壽眉主要位于第三象限。結(jié)合載荷圖B,將A、B圖的原點視作重疊,與樣品位于同一方向的香氣成分表示在該樣品中含量越高,位于相反方向越遠(yuǎn)的表示含量越低。由此可知不同等級白茶中主要的特征性香氣成分:白毫銀針為苯乙醇、順-茉莉酮、1-辛烯-3-醇、青葉醇、苯甲醛等;白牡丹為β-雪松烯、羅漢柏烯、L-薄荷醇、β-欖香烯等;壽眉為2,4-庚二烯醛、己醛、α-雪松烯、橙花基丙酮、紫羅蘭酮、反式-β-紫羅蘭酮等。此外,2,4-庚二烯醛僅在壽眉中被檢出,二氫獼猴桃內(nèi)酯在白毫銀針中的含量極低,而在白牡丹和壽眉中相對含量較高,可作為區(qū)分不同等級白茶的特征性香氣成分。

        圖3 不同等級白茶主要香氣成分的PLS-DA分析Fig.3 PLS-DA analysis of main aroma components in different grades of white tea

        3 討論

        本研究結(jié)果顯示,白茶最主要的香氣成分為醇類、酮類和醛類物質(zhì),主要有青葉醇、芳樟醇及其氧化物等。在不同等級白茶中,白毫銀針、白牡丹具有相對含量較高的花果香醇類物質(zhì),而壽眉中醛類、酮類、酯類、內(nèi)酯類香氣成分的含量較高,這與劉琳燕等的研究結(jié)果一致:認(rèn)為白毫銀針與白牡丹的香氣成分較接近,而與壽眉相差較大[15]。進(jìn)一步通過PLS-DA 分析觀察到不同等級白茶的香氣成分有明顯差異,并篩選出不同等級白茶的主要特征性香氣成分。

        不同等級白茶香氣成分的差異,與不同嫩度茶樹原料中香氣形成相關(guān)基因的表達(dá)差異有關(guān)。以水楊酸甲酯為例,DENG 等比較了茶樹芽、第一葉、第二葉、老葉、梗等不同茶樹組織中促水楊酸甲酯形成的基因CsSAMT在表達(dá)上的差異,結(jié)果表明,CsSAMT在第二葉中表達(dá)量最大,其次是芽和第一葉,而在老葉中表達(dá)量最低[16]。本實驗也顯示,隨著白茶等級遞減,原料第二葉增多,水楊酸甲酯含量也遞增。除了原料嫩度的差異,白茶的香氣形成也受到加工工藝的影響。CHEN 等對白茶萎凋、干燥過程中香氣及其不同類型前體物質(zhì)的動態(tài)變化進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)萎凋期間白茶中大多數(shù)游離氨基酸含量顯著增加,相應(yīng)的氨基酸衍生揮發(fā)物含量也增加,其中,氨基酸和糖基結(jié)合的揮發(fā)物有助于白茶香氣的形成;同時,干燥過程對白茶香氣的形成也起到了重要作用,使得香氣揮發(fā)物的含量發(fā)生顯著變化[17]。在本實驗中,白茶采用的加工工藝基本一致,以排除該因素的影響。

        總之,對白茶香氣成分的深入研究,為白茶香氣品質(zhì)調(diào)控奠定了基礎(chǔ)。在檢測出的白茶香氣成分中,許多都具有良好的生物活性,例如欖香烯具有較好的抗癌功效,且已開發(fā)成藥[18]。目前,白茶在化妝品中的應(yīng)用也非常多,如香奈兒、伊麗莎白雅頓等國際品牌開發(fā)了白茶系列的護膚品、香水。今后可進(jìn)一步對白茶香氣成分的提取、利用及其精油的生物活性進(jìn)行深入研究。

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