王志華，薛志慧，朱文偉，孫威江*

（1.福建農(nóng)林大學(xué) 園藝學(xué)院，福建 福州 350002；2.福建農(nóng)林大學(xué) 安溪茶學(xué)院，福建 泉州 362400；3.福建省茶產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)基地，福建 福州 350002；4.福建熹茗茶業(yè)有限公司，福建 福州 350002）

白茶，屬微發(fā)酵茶，其湯色黃綠清澈、滋味消淡回甘征[1]，且隨著貯藏時(shí)間的增加，白茶的藥用價(jià)值越明顯。適當(dāng)條件下貯藏的緊壓白茶具有一定的收藏價(jià)值，有“一年茶、三年藥、七年寶”之稱[2]。新鮮白茶中的甜味和青草味經(jīng)過長時(shí)間的自然存放后會產(chǎn)生特有的酯類化合物，轉(zhuǎn)變?yōu)楹扇~香、棗香和藥香等[3-5]。研究表明，經(jīng)過壓餅處理后的白茶中醇類物質(zhì)的平均相對含量有大幅度降低，而酯類物質(zhì)則有明顯增加，且較散茶陳香更明顯[6-7]?，F(xiàn)在緊壓白茶市場存在大量“以新代老”“以次充好”的亂象，如何規(guī)范緊壓白茶市場秩序、促進(jìn)緊壓白茶消費(fèi)市場健康發(fā)展成為急需解決的問題。

氣相-離子遷移譜 （gas chromatography-ion mobility spectroscopy，GC-IMS）是一種將氣相色譜技術(shù)（GC）和離子遷移譜技術(shù)（IMS）相結(jié)合的技術(shù)，多應(yīng)用于靶向和半靶向揮發(fā)性物質(zhì)分析[8-9]。與傳統(tǒng)GC-MS（gas chromatography-mass spectrometry）相比，GC-IMS具有前處理更簡單、靈敏度更高、檢測時(shí)間更短等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于油類[10]、酒類[11]、中藥[12]、水果[13]、肉類[14]等食品領(lǐng)域的生產(chǎn)過程監(jiān)控、產(chǎn)地判別、真假判定和安全性檢測。對于茶葉的研究多集中在綠茶[15]、茯磚茶[16]等不同茶類的風(fēng)味物質(zhì)分析和鑒別，以及不同產(chǎn)地茶葉的追蹤溯源研究[17-18]。

作者采用氣相離子遷移譜技術(shù)，通過化學(xué)計(jì)量法對同一公司同一倉儲環(huán)境下不同年份緊壓白茶的特征揮發(fā)性物質(zhì)及其變化規(guī)律進(jìn)行探究，對科學(xué)辨別緊壓白茶倉儲年限，保障消費(fèi)者權(quán)益、規(guī)范緊壓白茶市場提供一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗(yàn)于2019年10月開展，材料選擇福建瑞達(dá)茶業(yè)有限公司提供的采摘標(biāo)準(zhǔn)為一芽三四葉且制于春季的壽眉餅，生產(chǎn)時(shí)間分別為2018年、2016年、2014年、2012年、2010年、2009年、2006年 和2003年。緊壓白茶工藝流程為：精制后的毛茶先進(jìn)行稱重，之后蒸汽軟化30 s，再團(tuán)緊固定之后壓餅7 min，最后進(jìn)行烘干儲存。試驗(yàn)所用茶樣均從當(dāng)年商品茶中隨機(jī)挑選，具體的茶樣信息見表1。

表1 不同年份緊壓白茶樣品表Table 1 Compressed white tea samples for different years

1.2 方法

1.2.1 樣品前處理取0.1 g白茶樣品粉末置于20 mL頂空瓶中，70℃下保溫15 min后自動進(jìn)樣。每個(gè)貯藏年份緊壓白茶餅3~5個(gè)平行樣品，設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每個(gè)樣品進(jìn)樣1次。

1.2.2儀器運(yùn)行參數(shù)試驗(yàn)使用Flavour Spec?氣相離子遷移譜聯(lián)用儀，采用氣相-離子遷移譜單元和自動頂空進(jìn)樣單元，用氮?dú)庾鬏d氣。具體分析參數(shù)見表2。

表2 儀器分析參數(shù)Table 2 Instrument analysis parameters

1.2.3 數(shù)據(jù)分析主要數(shù)據(jù)分析均使用氣相-離子遷移譜檢測儀器自帶分析軟件。物質(zhì)的相對定量及定性分析使用LAV（laboratory analytical viewer）和GC-IMS Library Search內(nèi)置數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)分析使用Reporter、Gallery Plot以及PCA插件。后續(xù)分析使用SPSS22，PRSIM 8.0和R Studio軟件。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同年份緊壓白茶揮發(fā)性物質(zhì)定性分析

分別選取了不同年份的緊壓白茶樣品，使用GC-IMS技術(shù)對揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行對比和分析。圖1以貯藏期1年的緊壓白茶為參比，選取揮發(fā)性物質(zhì)差異較大的年份作圖，通過比較樣品譜圖顏色判斷差異揮發(fā)性物質(zhì)。圖1顯示出貯藏期2年的緊壓白茶和貯藏期10年以上的緊壓白茶相比揮發(fā)性物質(zhì)有較大差別：貯藏期10年以上的樣品在遷移時(shí)間10~14 ms、保留時(shí)間200~600 s的紅色框內(nèi)揮發(fā)性物質(zhì)含量顯著高于參比茶樣，而在遷移時(shí)間9~16 ms、保留時(shí)間700~1 100 s的黑色框內(nèi)揮發(fā)性物質(zhì)含量顯著低于參比茶樣。

使用配套的軟件GCxIMS Library Search通過氣相保留時(shí)間以及離子遷移時(shí)間完成對揮發(fā)性物質(zhì)的定性分析：不同年份緊壓白茶共檢測出134種揮發(fā)性物質(zhì)，通過內(nèi)置數(shù)據(jù)庫鑒定出包括單體、二聚體和三聚體在內(nèi)的56種揮發(fā)性物質(zhì)。其中醇類16種，醛類19種，酯類5種，酮類7種，雜氧類化合物2種，吡嗪類及其衍生物5種，碳?xì)漕惢衔?種，主要風(fēng)味物質(zhì)如表3所示。

圖1 不同年份緊壓白茶離子遷移譜對比圖Fig.1 Comparison of ion migration spectra of compressed white tea in different years

表3 不同年份緊壓白茶定性揮發(fā)性物質(zhì)表Table 3 Qualitative volatile compounds of compressed white tea in different years

續(xù)表3

醇類和醛類是緊壓白茶最主要的香氣成分，相關(guān)研究結(jié)果也表明白茶主要風(fēng)味物質(zhì)是醇類和醛類，芳樟醇及其氧化物和2-己烯醛是最主要的香氣成分[19]。研究發(fā)現(xiàn)：主要揮發(fā)性物質(zhì)是γ-丁內(nèi)酯二聚體、正丙醇、苯甲酸乙酯、芳樟醇單體、2-乙基-6-甲基吡嗪和苯甲醛二聚體。其中，γ-丁內(nèi)酯具有焦糖香，在咖啡[20]、茶葉[21]中均有報(bào)道；2-乙基-6-甲基吡嗪有烘烤香氣；苯甲酸乙酯和芳樟醇單體具有花香和果香，苯甲醛二聚體則具有苦杏仁香氣，正丙醇帶苦味，適量的正丙醇可以襯托酯香，使香氣更豐滿持久。主要揮發(fā)性物質(zhì)間的相互作用構(gòu)成了緊壓白茶獨(dú)特的風(fēng)味特征。

2.2 不同年份緊壓白茶揮發(fā)性物質(zhì)指紋圖譜分析

不同年份緊壓白茶揮發(fā)性物質(zhì)的指紋圖譜如圖2和圖3所示，由圖可知不同年份緊壓白茶的揮發(fā)性物質(zhì)有較大差異，且部分物質(zhì)呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。紅色框內(nèi)的揮發(fā)性物質(zhì)：水楊酸甲酯、苯乙酸甲酯、芳樟醇及其氧化物單體及其二聚體、2-苯乙醇單體及其二聚體、庚醛單體及其二聚體、檸檬烯以 及 未 鑒 定 出 物 質(zhì) 名 稱 的6、7、14、16、39、45、57、58、60在2018年緊壓白茶樣品中的相對含量顯著高于其他年份，而56、72、73、74、84、85的相對含量則顯著低于其他年份；另外，2003年緊壓白茶樣品中2-庚醛的相對含量顯著高于其他年份，未知物質(zhì)“67”的相對含量則在2014—2018年緊壓白茶樣品中的相對含量較高。黃色框中的1-辛烯-3-醇、苯甲醛單體及其二聚體、1-戊醇單體及其二聚體、3-甲基丁醛二聚體以及未知物質(zhì)20、21、22、23、34、35在各個(gè)年份中均有檢出。比較不同年份緊壓白茶揮發(fā)性物質(zhì)信號峰強(qiáng)度，可以發(fā)現(xiàn)貯藏兩年的緊壓白茶揮發(fā)性物質(zhì)相較于其他年份會更加豐富且濃度更高，貯藏期16年樣品揮發(fā)性物質(zhì)較少。貯藏年份相近的緊壓白茶揮發(fā)性物質(zhì)也相對較為類似，說明緊壓白茶香氣較為穩(wěn)定，變化相對較少。

圖2 不同年份緊壓白茶未知揮發(fā)性物質(zhì)的指紋圖譜Fig.2 Fingerprint of unknown volatile compounds of compressed white tea in different years

圖3 不同年份緊壓白茶定性揮發(fā)性物質(zhì)的指紋圖譜Fig.3 Fingerprint of volatile compounds of compressed white tea in different years

表4 不同年份緊壓白茶差異揮發(fā)性物質(zhì)表Table 4 Volatile compounds of compressed white tea in different years

續(xù)表4

2.3 不同年份緊壓白茶揮發(fā)性物質(zhì)化學(xué)計(jì)量學(xué)分析

圖4是對8個(gè)不同年份緊壓白茶樣品的揮發(fā)性物質(zhì)峰強(qiáng)度值進(jìn)行主成分分析，得出貢獻(xiàn)度前二十名的特征揮發(fā)性物質(zhì)，其中鑒定出來的物質(zhì)有2-乙?；秽?、檸檬烯、2-苯基乙醇單體及其二聚體、庚醛二聚體、異丁酸以及E-2-辛烯醛。主成分分析得出的二維得分圖，如圖5所示。第一主成分分析值為57.6%，第二主成分分析值20.8%，第一主成分和第二主成分的解釋量達(dá)到78.4%，表明第一主成分和第二主成分可以較好地區(qū)分不同年份的緊壓白茶。由圖5可知，貯藏期1~9年的緊壓白茶和其他年份有較好的區(qū)分度，這表明貯藏時(shí)間較短的緊壓白茶和貯藏時(shí)間較長的緊壓白茶揮發(fā)性物質(zhì)有著較大差異。而貯藏期10年、13和16年的緊壓白茶樣品則較為分散，可能是由于生產(chǎn)時(shí)間太過久遠(yuǎn)受到外界環(huán)境較大的影響。

圖4 不同年份緊壓白茶主成分貢獻(xiàn)度分析Fig.4 Substances of PCA contribution of compressed white tea in different years

鑒于無監(jiān)督的PCA分析對于區(qū)分不同年份壓白茶作用有限，采用有監(jiān)督的LDA分析對緊壓白茶樣品進(jìn)行分析，結(jié)果如圖6所示。分析精度1.0，ROC曲線下方的面積（AUC）1.0，表明LDA分析真實(shí)性較高，分析結(jié)果具有較高的可信度。由圖可知，每個(gè)年份的緊壓白茶通過LDA分析均能較好地分離。其中，貯藏期1~3年的緊壓白茶揮發(fā)性物質(zhì)較為類似，貯藏期10~16年的緊壓白茶能夠較好地聚集在一起。進(jìn)一步對特征揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行線性回歸分析，建立貯藏時(shí)間（y）和主要特征揮發(fā)性物質(zhì)的預(yù)測模型方程，y=-0.03x1+0.038x2-0.09x3-0.012x4+0.002x5+0.004X6+0.022x7+0.019x8-0.018x9-0.011x10+0.005x11-0.011x12+0.000x13-0.042x14-0.015x15+0.017x16+0.033x17+0.008x18+0.008x19-0.124x20（其中x1~x13為未定性特征揮發(fā)性物質(zhì)，x14~x20分別為2-乙酰基呋喃、檸檬烯、2-苯基乙醇二聚體、2-苯基乙醇單體、2-庚酮、E-2-辛烯醛、異丁酸），R2=0.929，P＜0.05。因此，通過化學(xué)計(jì)量法分析得出的特征揮發(fā)性物質(zhì)對于區(qū)分不同貯藏年限緊壓白茶具有較好的區(qū)分度，且可信度較高。

圖5 不同年份緊壓白茶揮發(fā)性物質(zhì)的PCA圖Fig.5 PCA of volatile compounds of compressed white tea in different years

圖6 不同年份緊壓白茶揮發(fā)性物質(zhì)的LDA分析圖Fig.6 LDA analysis chart of volatile compounds of compressed white tea in different years

2.4 不同年份緊壓白茶特征揮發(fā)性物質(zhì)的變化趨勢

以鑒定出來的區(qū)分不同年份緊壓白茶貢獻(xiàn)度前二十名的特征性揮發(fā)性物質(zhì)峰強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖（以2-辛醇為內(nèi)標(biāo)物的相對含量），結(jié)果如圖7所示。在不同年份緊壓白茶中，2-乙?；秽?、庚醛二聚體和E-2-辛烯醛的含量整體呈現(xiàn)上升趨勢。2-乙?；秽谫A藏時(shí)間達(dá)到10年之后上升的速度減緩，而庚醛二聚體在貯藏時(shí)間3年時(shí)含量開始下降，到貯藏時(shí)間達(dá)到9年之后又出現(xiàn)顯著上升趨勢；E-2-辛烯醛含量在貯藏時(shí)7年時(shí)增速減緩，到貯藏時(shí)間達(dá)到11年后又呈線性增長。由圖7能夠發(fā)現(xiàn)緊壓白茶樣品隨著貯藏時(shí)間的增加，異丁酸、2-苯基乙醇單體及二聚體、檸檬烯整體是下降趨勢，有小范圍的波動。其中，在貯藏3年的緊壓白茶中這四種物質(zhì)相對含量的減少速度趨緩。2-苯基乙醇單體及其二聚體在貯藏時(shí)間達(dá)到9年的時(shí)候，含量達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

對文獻(xiàn)[22]提到的重要揮發(fā)性物質(zhì)芳樟醇及其氧化物和水楊酸甲酯的相對含量進(jìn)行了趨勢分析，如圖7所示，芳樟醇及其氧化物則在存放1~5年呈現(xiàn)顯著下降趨勢，之后隨著儲藏年限的增加氧化芳樟醇的含量又出現(xiàn)上升趨勢，有小幅度的波動出現(xiàn)。水楊酸甲酯有顯著減少的趨勢，且在貯藏3年之后相對含量趨于穩(wěn)定。

有關(guān)報(bào)道顯示，2-乙?；秽玔23]呈杏仁香，有堅(jiān)果和煙熏氣息，庚醛二聚體[24]具草藥味和微弱陳香，E-2-辛烯醛[25]有清香藥草的味道；另外，2-苯基乙醇[26]具有花香清甜香，檸檬烯[27]呈現(xiàn)清爽檸檬味；隨著貯藏時(shí)間的增加，緊壓白茶的特征揮發(fā)性物質(zhì)會相互作用，形成老白茶具有花香、清香藥草味和堅(jiān)果味的獨(dú)特風(fēng)味特征。羅舟[28]研究結(jié)果顯示：白茶隨著貯藏年份的累積，呈現(xiàn)出清花香、毫香和青氣不斷減弱的趨勢，而陳香、棗香和甜香則會相應(yīng)有所增加，與本研究內(nèi)容相符。另外，異丁酸具有腐敗陳味，多在酒類中被報(bào)道[29]。在本研究中，異丁酸相對含量雖然有小幅度波動但是整體呈現(xiàn)下降趨勢，表明隨著貯藏時(shí)間的增加緊壓白茶中腐敗性刺激味道逐漸減弱，也有可能是倉儲環(huán)境不當(dāng)導(dǎo)致緊壓白茶中出現(xiàn)腐敗性的刺激味道。傅海峰[19]研究了陳年壽眉餅茶在儲存過程中品質(zhì)變化，結(jié)果顯示水楊酸甲酯和水楊酸的動態(tài)變化可能是陳年壽眉餅茶的重要特征，和本研究結(jié)果相符。另外有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，陳化白茶壓餅后芳樟醇及其氧化物含量有明顯下降，隨著貯藏時(shí)間的延長，S-芳樟醇的含量顯著降低[30]，而本研究則顯示芳樟醇相對含量呈現(xiàn)先下降又小幅度上升的波動趨勢。具有甜香味的S-芳樟醇會轉(zhuǎn)化為具有木本和薰衣草的氣味的R-芳樟醇，可能是緊壓白茶芳樟醇含量出現(xiàn)下降趨勢的原因之一。

3 結(jié)語

圖7 不同年份緊壓白茶特征揮發(fā)性物質(zhì)相對強(qiáng)度趨勢圖Fig.7 Trend of relative content of characteristic volatile compounds of compressed white tea in different years

選取相同倉儲環(huán)境的緊壓白茶采用氣相離子遷移譜技術(shù)，運(yùn)用指紋圖譜信息庫和化學(xué)計(jì)量法初步確定了不同年份緊壓白茶揮發(fā)性物質(zhì)的類型和含量，討論了區(qū)分不同年份緊壓白茶的特征揮發(fā)性物質(zhì)及其在不同年份緊壓白茶中的變化趨勢，為進(jìn)一步研究貯藏時(shí)間對緊壓白茶品質(zhì)的影響提供理論和數(shù)據(jù)支撐，起到判斷緊壓白茶貯藏年份和規(guī)范緊壓白茶市場的作用。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)134種有利于區(qū)分不同年份白茶餅的香氣物質(zhì)，其中鑒定出56種香氣物質(zhì)。其中，2-乙?；秽?、檸檬烯、2-苯基乙醇單體及其二聚體、庚醛二聚體、異丁酸和E-2-辛烯醛可以作為辨別不同年份緊壓白茶的特征揮發(fā)性有機(jī)物。檸檬烯、2-苯基乙醇、異丁酸的含量隨著貯藏年份的增加呈現(xiàn)下降趨勢，而2-乙?；秽?、庚醛和E-2-辛烯醛的含量則隨著年份的增加呈現(xiàn)上升趨勢。建立起貯藏時(shí)間（y）和主要特征揮發(fā)性物質(zhì)的預(yù)測模型方程：y=-0.03x1+0.038x2-0.09x3-0.012x4+0.002x5+0.004x6+0.022x7+0.019x8-0.018x9-0.011x10+0.005x11-0.011x12+0.000x13-0.042x14-0.015x15+0.017x16+0.033x17+0.008x18+0.008x19-0.124x20（其中x1~x13為未定性特征揮發(fā)性物質(zhì)，x14~x20分別為2-乙?；秽?、檸檬烯、2-苯基乙醇二聚體、-苯基乙醇單體、2-庚酮、E-2-辛烯醛、異丁酸），R2=0.929，P＜0.05。緊壓白茶在貯藏過程中杏仁香、草藥味和微弱陳香逐漸增加，而花香、清甜香和果香則逐漸減弱，共同形成緊壓白茶的獨(dú)特風(fēng)味特征。

緊壓白茶經(jīng)過長時(shí)間的儲存會產(chǎn)生種類多樣的風(fēng)味特征物質(zhì)，軟件內(nèi)置的數(shù)據(jù)庫信息還不能夠完全支持將全部的物質(zhì)定性出來，因此后期需要采用其他手段來對緊壓白茶中的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行檢測和鑒定，豐富特征揮發(fā)性物質(zhì)庫，還需要增大樣本量，豐富緊壓白茶年份，為更好地辨別不同年份緊壓白茶做出補(bǔ)充和參考，建立起緊壓白茶年份快速判別體系。