龔淑英 周森杰 謝雨欣 范方媛* 錢虹 汪春云
(1.浙江大學(xué)茶葉研究所,浙江 杭州 310058;2.浙江省德清縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,浙江 德清 313200)
茶葉是全球三大功能性飲料之一,受到國(guó)內(nèi)外人民的廣泛喜愛(ài)。黃茶是我國(guó)六大茶類之一,其基本加工工藝為:殺青—揉捻—悶黃—干燥。因其獨(dú)特的“悶黃”工序,形成了黃茶獨(dú)特的“干茶黃、湯色黃、葉底黃”的“三黃”品質(zhì)特征[1]。隨著對(duì)黃茶生物活性成分研究的深入,其殺菌和抗病毒[2]、抗氧化[3]、抗癌[4]、肝臟保護(hù)[5]、調(diào)節(jié)節(jié)糖脂代謝紊亂[6]等功能逐步被研究發(fā)現(xiàn),黃茶也越來(lái)越多的受到消費(fèi)者關(guān)注。
黃茶在悶黃時(shí)由于在制茶葉的含水量、溫度與悶的時(shí)間的區(qū)別,物質(zhì)成分的轉(zhuǎn)化程度不同,感官品質(zhì)差異很大,從悶黃時(shí)間較短品質(zhì)接近綠茶到長(zhǎng)時(shí)間悶出現(xiàn)熟悶酸味,呈現(xiàn)出明顯的變化梯度,產(chǎn)生不同的黃茶特征。
莫干黃芽是浙江省黃茶的典型代表,是國(guó)家地理標(biāo)志地域保護(hù)的產(chǎn)品,其具體規(guī)定是必須采用產(chǎn)地范圍規(guī)定劃出的德清縣產(chǎn)區(qū)內(nèi)的茶樹(shù)新梢,再通過(guò)黃茶傳統(tǒng)的工藝加工,也即“攤青—?dú)⑶唷嗄怼獝烖S—初烘—做形—足干”加工而成。由于“悶黃”是形成黃茶品質(zhì)的關(guān)鍵工序,近年來(lái)我們一直對(duì)黃茶的悶黃工藝、技術(shù)及關(guān)聯(lián)品質(zhì)特征開(kāi)展研究[7-10]。本研究以25種不同悶黃時(shí)間的試驗(yàn)樣品和5種不同悶黃程度的莫干黃芽為實(shí)驗(yàn)材料,感官標(biāo)定悶黃程度,探究莫干黃芽特征香氣組分與悶黃程度之間的關(guān)系。
1.1.1 莫干山當(dāng)?shù)仄贩N鮮葉。
1.1.2 從大量莫干黃芽產(chǎn)品中,根據(jù)感官審評(píng)篩選出具有代表性的五個(gè)莫干黃芽產(chǎn)品,其均具有莫干黃芽的典型品質(zhì)特征,同時(shí)表現(xiàn)出不同的悶黃程度。五個(gè)品牌莫干黃芽產(chǎn)品具體信息如表1。
表1 實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品信息
恒溫水浴鍋(HWS28型,上海一恒儀器公司),電子加熱套(杭州明遠(yuǎn)儀器有限公司);超純水器;電子天平(溫州維多利亞儀器有限公司);GCMSQP2020氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(日本shizouka公司);冷凝管;500 mL平底燒瓶;250 mL圓底蒸餾瓶等。
1.3.1 不同悶黃程度黃茶制備 參考范方媛等[8]提出的最佳悶黃工藝參數(shù),悶黃葉溫為(45±2)℃、在制葉含水率為(37±3)%、環(huán)境相對(duì)濕度為(80±5)%、通氣頻率為每10 min 1次。間隔30 min取樣。
1.3.2 莫干黃芽感官審評(píng)方法 邀請(qǐng)5位具有評(píng)茶師(二級(jí)及以上)技能的專業(yè)審評(píng)的人員,根據(jù)《茶葉感官審評(píng)方法》(GB/T23776-2018)對(duì)選取的30個(gè)樣品進(jìn)行感官審評(píng)。
1.3.3 香氣分析樣品處理方法 本實(shí)驗(yàn)采用的是可控溫的同時(shí)萃取法,實(shí)驗(yàn)參照施夢(mèng)南[11]的方法鏈接SDE改良裝置,萃取時(shí)間設(shè)置為2 h。計(jì)時(shí)結(jié)束停止加熱,裝置冷卻至室溫。收集萃取液脫水并過(guò)濾,濾液在40~50℃水浴鍋中加熱濃縮至5 mL,等待進(jìn)行GC-MS分析。
1.3.4 GC-MS分析條件 色譜條件:氣相譜柱為HP-5MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25μm×0.25 mm)。以高純氦氣(純度99.999%)為載氣,恒定柱流量為1.0 mL/min,不分流進(jìn)樣,進(jìn)樣量1.0μL。升溫程序:50℃保持5 min,以3℃/min上升至210℃,保持5 min,再以15℃/min上升至230℃,保持5 min。
質(zhì)譜條件:接口溫度為230℃,離子源溫度為250℃。電離方式為電子轟擊(EI),電子能量70 eV,掃描質(zhì)量范圍為35~450 amu。
定性分析:利用LabSolutions/GCMSsolution(島津企業(yè)管理(中國(guó))有限公司)對(duì)總離子色譜圖(TIC)進(jìn)行峰面積積分,利用計(jì)算機(jī)中的NIST17譜庫(kù)檢索尋找每個(gè)峰所對(duì)應(yīng)的大于70%的物質(zhì),并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)與保留時(shí)間確定香氣成分名稱。
定量分析:各香氣組分的相對(duì)濃度用該物質(zhì)的峰面積與內(nèi)標(biāo)物(Butylated hydroxytoluene,BHT)[12-13]峰面積的比值來(lái)表示。
采用Excel2019對(duì)香氣化學(xué)組分的相對(duì)含量進(jìn)行分析;采用simca-p 14.5對(duì)香氣化學(xué)組分進(jìn)行主成分分析(principal component analysis,PCA)、正交偏最小二乘判別分析(Orthogonal Partial Least Squares Discrimination Analysis,OPLS-DA)。
通過(guò)對(duì)原料進(jìn)行不同時(shí)間的悶黃處理得到悶黃程度不同的黃茶茶樣25個(gè)。組織專業(yè)人員對(duì)悶黃程度不同的黃茶樣品進(jìn)行感官審評(píng),發(fā)現(xiàn)伴隨著悶黃程度的增加,黃茶外形色澤上由翠綠鮮潤(rùn)向嫩黃再向黃褐色轉(zhuǎn)變;湯色上由嫩綠向嫩黃再向橙黃轉(zhuǎn)變;香氣的高爽度和鮮度下降,甜度和濃度逐漸上升,最后出現(xiàn)悶味和酵味;滋味上鮮度和濃度下降,收斂性變?nèi)?,柔滑度上升,甜度逐漸上升,最后出現(xiàn)悶味和酵味,與香氣變化一致;葉底色澤上變化與外形色澤變化趨勢(shì)相似,由嫩綠向嫩黃再向黃褐色轉(zhuǎn)變,呈現(xiàn)出很好的變化梯度與趨勢(shì)。根據(jù)變化梯度與趨勢(shì),總結(jié)樣品的特征,我們把悶黃的程度分成11個(gè)梯度,0度最輕,無(wú)悶黃工序,屬于綠茶;10度最重,開(kāi)始出現(xiàn)悶黃過(guò)度的特征,品質(zhì)開(kāi)始下降。具體悶黃程度標(biāo)定如表2所示。
根據(jù)悶黃度可以將黃茶的悶黃程度分為輕度悶黃、中度悶黃、重度悶黃。輕度悶黃,悶黃度1-3,外形、葉底色澤呈綠色,湯色較嫩綠明亮,滋味甜味出現(xiàn),但任保持一定的鮮爽度,滋味上收斂性減弱,口感柔和,甜味初顯,出現(xiàn)黃茶的風(fēng)格但帶有綠茶的特征。中度悶黃,悶黃度4-7,外形嫩黃或黃帶褐、葉底色澤出現(xiàn)嫩黃色,湯色嫩黃,香氣甜純濃爽,滋味甜度較輕度悶黃上升,口感上出現(xiàn)柔滑感,黃茶特征明顯。重度悶黃,悶黃度8-10,外形、葉底呈現(xiàn)出黃帶褐的色澤特點(diǎn),湯色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槌赛S明亮,香氣甜純濃郁,同時(shí)會(huì)出現(xiàn)悶黃過(guò)度產(chǎn)生的熟悶味和酵味,滋味上甜度與柔滑度進(jìn)一步提升,悶黃過(guò)度產(chǎn)生的悶味與酵味也會(huì)在滋味中呈現(xiàn)。此類黃茶如用蓋碗,水溫掌控在80度左右沖泡,也會(huì)出現(xiàn)很好的黃茶品質(zhì)風(fēng)格。
表2 悶黃度對(duì)應(yīng)黃茶感官審評(píng)結(jié)果
對(duì)五個(gè)莫干黃芽進(jìn)行感官審評(píng),同時(shí)根據(jù)表2中對(duì)黃茶悶黃度的標(biāo)定,利用對(duì)五個(gè)莫干黃芽進(jìn)行悶黃度打分,并判斷其悶黃程度,如表3所示。
表3 不同悶黃程度黃茶香氣感官審評(píng)結(jié)果
2.2.1 不同悶黃程度黃茶香氣組分差異 從5種莫干黃芽產(chǎn)品中一共檢測(cè)出127種揮發(fā)性成分(表4)包括醇類、酚類、醛類、酸類、酮類、烷烴類、烯烴類等11類揮發(fā)性化合物。其中包括雪松醇、橙花醇、芳樟醇在內(nèi)的20種醇類化合物,以2,4-二叔丁基苯酚為代表的的2種酚類化合物,包括苯甲醛、苯乙醛等對(duì)香氣具有突出貢獻(xiàn)的12種醛類化合物,包括2-羥基肉桂酸在內(nèi)的9種酸類化合物,以茉莉酮、紫羅蘭酮為代表的的28種酮類化合物,10種烷烴類化合物,以及以檸檬烯為代表的8種烯烴類化合物,以吡咯、喹啉等為代表的11種吡咯類及其衍生物化,2-呋喃甲醇、2-乙氧基丙烷為代表的雜氧類化合物以及以二乙基三硫醚、2-噻吩乙醇為代表的含硫化合物。
表4 黃茶樣品香氣成分及相對(duì)含量*
*:相對(duì)含量%=(標(biāo)定物峰面積/總峰面積)×100
不同茶樣中不同種類揮發(fā)性組分相對(duì)含量如圖1所示。總體來(lái)看,熱裂解反應(yīng)產(chǎn)生的烯烴類、醇類、醛類、酯類的含量較高[14]。
五種莫干黃芽產(chǎn)品香氣中的揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)占比最大的組分都是醇類,并且醇類物質(zhì)隨著悶黃程度加深總體呈現(xiàn)逐步增加的趨勢(shì),其中含量較高的依次是植物醇、苯甲醇、芳樟醇、2-呋喃甲醇、苯乙醇、香葉醇、橙花叔醇,其中已知的具有花香屬性的芳樟醇、苯乙醇、香葉醇在重度悶黃樣品中相對(duì)含量較高,而具有花香屬性的橙花叔醇在中度悶黃樣品中含量最高,在悶黃程度較重的樣品中相對(duì)含量較低,這說(shuō)明橙花叔醇可能在適宜的悶黃程度下會(huì)達(dá)到其峰值,而悶黃程度較高過(guò)會(huì)引起橙花叔醇的含量明顯減少。具有果香屬性的代表物質(zhì)——苯甲醇在重度悶黃樣品中的相對(duì)濃度更高,而被認(rèn)為具有木質(zhì)香的萜烯醇類物質(zhì)(如雪松醇)隨悶黃程度加深,其相對(duì)含量減少。
在黃茶悶黃過(guò)程中,由于氧氣和熱的雙重作用,許多氨基酸會(huì)脫羧而產(chǎn)生醛類物質(zhì),比如苯丙氨酸脫羧就產(chǎn)生了具有清香屬性的苯乙醛,而這一物質(zhì)含量隨著悶黃程度加深顯著提高,這是美拉德反應(yīng)的典型產(chǎn)物[15]。而同樣具有清香屬性的庚醛、正己醛在中度悶黃樣品中相對(duì)含量最高,其他樣品中相對(duì)含量較低,這說(shuō)明這兩種物質(zhì)在適宜的悶黃程度下會(huì)達(dá)到高峰狀態(tài),而重度悶黃會(huì)造成這兩種香氣有益物質(zhì)的損失。具有果香屬性的苯甲醛在重度悶黃樣品中相對(duì)含量最高,表明果香會(huì)在悶黃過(guò)程中逐漸濃郁。
酯類物質(zhì)中被認(rèn)為具有“果實(shí)香、干果類香氣”的茉莉內(nèi)酯在輕度悶黃樣品中含量較高,并根據(jù)悶黃程度依次降低。木質(zhì)香的代表性物質(zhì)——二氫獼猴桃內(nèi)酯則在中度悶黃的樣品中含量最低,說(shuō)明一定的悶黃程度可以最大程度去除青氣和木質(zhì)氣,而過(guò)度悶黃會(huì)導(dǎo)致木質(zhì)氣太重而蓋過(guò)黃茶的清香和花香。
碳?xì)浠衔镆彩悄牲S芽香氣成分中占比很大的一類化學(xué)物質(zhì),其中主要是獨(dú)特的悶黃工藝使得脂質(zhì)裂解產(chǎn)生不飽和烯烴。其中具有甜香味的苯乙烯和具有果香屬性的月桂烯、檸檬烯等在重度悶黃的茶樣中含量較高。
酮類物質(zhì)中具有花香屬性的代表性物質(zhì)茉莉酮在中度悶黃樣品中含量最高,并且重度悶黃條件下茉莉酮含量最低,這意味著可能悶黃程度太高將會(huì)損失茉莉酮這。甜香型的代表物質(zhì)——紫羅蘭酮?jiǎng)t在中度悶黃樣品中含量最低,且重度悶黃樣品中含量最高,說(shuō)明黃茶悶黃可能有利于發(fā)展紫羅蘭酮具有的甜香。
2.2.2 基于主成分分析和正交偏最小二乘判別分析的香氣化學(xué)組分分析 為了探究5種不同悶黃程度莫干黃芽的香氣物質(zhì)是否具有顯著差異性,并尋找出檢測(cè)所得的134種揮發(fā)性香氣成分中的差異性因子,本研究基于表4(平均值)采用主成分分析(PCA)進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析,得分圖如圖2所示。
圖1 不同悶黃程度莫干黃芽香氣物質(zhì)組成
圖2 基于PCA得分的樣品分布圖
主成分1和主成分2的聯(lián)合解釋率為0.499,接近0.5。5種不同悶黃程度的莫干黃芽產(chǎn)品在PCA得分圖上能夠顯著地區(qū)分開(kāi),尤其是輕度悶黃的2號(hào)、重度悶黃的4號(hào)、5號(hào)基本位于不同的象限,說(shuō)明它們之間香氣物質(zhì)成分差異較顯著,而中度悶黃的3號(hào)則位于1號(hào)和4號(hào)之間,沒(méi)有特別顯著的差異。
采用正交偏最小二乘判別分析(OPLS-DA),并建立香氣化學(xué)成分與5種莫干黃芽產(chǎn)品之間的關(guān)系模型(圖3)。
圖3 基于OPLS-DA的樣品分布圖
OPLS-DA模型的擬合參數(shù)R2=0.561、Q2=-0.994,這說(shuō)明本研究構(gòu)建的模型擬合情況樂(lè)觀。其分析結(jié)果圖3顯示,重度悶黃的3號(hào)接近標(biāo)準(zhǔn)原點(diǎn),說(shuō)明其各項(xiàng)差異因子數(shù)值居中,沒(méi)有突出的特征性成分,重度悶黃的4號(hào)和中度悶黃的5號(hào)差距非常顯著,基本和輕度悶黃的1號(hào)分別位于不同的象限,表明莫干黃芽黃茶不同悶黃程度形成了了不同的香氣物質(zhì),進(jìn)而表現(xiàn)出感官香氣特征的差異。
計(jì)算并匯總各種香氣組成物質(zhì)的變量投影重要度(Variable Importance for the Projection,VIP),該指標(biāo)通常被用以表征香氣組分物質(zhì)是否具有顯著影響力,在本研究中,以VIP值衡量所鑒定的化學(xué)物質(zhì)含量變化與悶黃程度之間是否具有強(qiáng)聯(lián)系、強(qiáng)影響。以VIP>1為標(biāo)準(zhǔn)從127種檢出香氣物質(zhì)中篩選出影響力最大的幾種物質(zhì)如表5所示。
表5 不同悶黃程度莫干黃芽差異性香氣成分*
從表5可以看出,莫干黃芽香氣成分中與悶黃程度相關(guān)性較大的成分(VIP>1)共有34種,其中包括醇類物質(zhì)9種、酯類物質(zhì)7種、醛類物質(zhì)5種、酸類物質(zhì)3種、酮類物質(zhì)3種、烷烴類物質(zhì)2種、烯烴類物質(zhì)2種、吡咯等衍生物3種。受悶黃過(guò)程的濕熱作用下熱裂解產(chǎn)生的醇類、醛類、酮類物質(zhì)對(duì)組間差異的貢獻(xiàn)度較高。
醇類中含量較高的植物醇、苯甲醇、芳樟醇、2-呋喃甲醇、苯乙醇、香葉醇、橙花叔醇均具有大于1的VIP值,說(shuō)明影響花香特征的芳樟醇、苯乙醇、香葉醇以及影響果香特征的苯甲醇、影響木質(zhì)氣味的萜烯醇類都會(huì)受到悶黃程度的顯著影響。幾種已知影響香型的重要醛類物質(zhì)含量與悶黃程度也有顯著關(guān)聯(lián),比如散發(fā)清香的苯乙醛、庚醛、正己醛,以及被認(rèn)為能散發(fā)出果香的苯甲醛。多種酯類物質(zhì)含量也隨悶黃程度不同呈現(xiàn)顯著差異,包括具有果香的茉莉內(nèi)酯和散發(fā)木質(zhì)香的二氫獼猴桃內(nèi)酯[17]。酮類物質(zhì)中的茉莉酮、紫羅蘭酮含量也與悶黃程度相關(guān),前者被認(rèn)為與茶葉的花香有關(guān),后者則散發(fā)甜香。烯烴類物質(zhì)中的苯乙烯、檸檬烯也與莫干黃芽的悶黃程度顯著相關(guān),苯乙烯具有代表性的甜香氣息,而檸檬烯如同其名帶有典型果香。
本研究對(duì)25個(gè)相同原料不同悶黃時(shí)間的黃茶進(jìn)行感官審評(píng),根據(jù)感官品質(zhì)梯度變化,總結(jié)悶黃特征,將悶黃度分為10個(gè)梯度。再對(duì)選取的5個(gè)莫干黃芽代表性產(chǎn)品,利用對(duì)其悶黃度進(jìn)行打分,分析其悶黃程度。
研究通過(guò)定性在五個(gè)莫干黃芽中共鑒定得出127種揮發(fā)性成分,結(jié)果顯示悶黃程度較高的黃茶,其香氣物質(zhì)含量也相對(duì)較高。結(jié)合主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘判別分析(OPLS-DA),探尋與悶黃程度相關(guān)的香氣組分,發(fā)現(xiàn)花香型的芳樟醇、苯乙醇、茉莉酮等,果香型的苯甲醇、茉莉內(nèi)酯、檸檬烯等,甜香型的紫羅蘭酮、苯乙烯等34種香氣物質(zhì)與悶黃程度相關(guān)性較高。