商 虎，朱陳松，葉婷婷，甘 爽，羅玉琴，孫威江

（1福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院，福州 350002；2福建熹茗茶業(yè)有限公司，福州 350002）

0 引言

福建水仙又名水吉水仙、建陽(yáng)水仙或武夷水仙，原產(chǎn)于福建水吉大湖（今建陽(yáng)縣小湖鎮(zhèn)大湖村）村。目前福建省約有30個(gè)縣市種植水仙茶，分布面積超過(guò)13340 hm2，廣東、浙江、安徽、湖南、四川及臺(tái)灣新竹、臺(tái)北等地均引種栽培[1-2]。老樅水仙一般指樹(shù)齡達(dá)50年以上且具有特殊香氣或有別于普通水仙的“樅味”的水仙，“樅味”主要有木質(zhì)味、青苔味、粽葉味3種[3]。

離子遷移譜技術(shù)(ion mobility spectrometry，IMS)是在20世紀(jì)60年代末發(fā)展起來(lái)的氣相分離檢測(cè)技術(shù)，結(jié)合了氣相色譜的高分離能力和離子遷移譜的高靈敏度，不需要復(fù)雜的樣品前處理，可以直接對(duì)樣品的揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行分析，極大簡(jiǎn)化了分析過(guò)程。GC-IMS作為一項(xiàng)新興的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)近年逐步被應(yīng)用在農(nóng)產(chǎn)品分級(jí)分類(lèi)、溯源和鑒偽等領(lǐng)域[4-5]。長(zhǎng)期以來(lái)，感官審評(píng)都是評(píng)定茶葉品質(zhì)優(yōu)劣的重要方法。但該方法需要有豐富的茶學(xué)知識(shí)和審評(píng)經(jīng)驗(yàn)[6]。香氣是烏龍茶感官審評(píng)中最重要的因子之一，運(yùn)用GC-IMS技術(shù)可快速、準(zhǔn)確測(cè)定茶葉中揮發(fā)性有機(jī)物組分[7]。

為揭示決定老樅水仙茶“樅味”品質(zhì)的關(guān)鍵香氣成分和關(guān)鍵性生化成分物質(zhì)，以木質(zhì)味老樅水仙、青苔味老樅水仙、粽葉味老樅水仙、普通水仙4個(gè)產(chǎn)品類(lèi)型為研究對(duì)象，進(jìn)行生化成分(HPLC)、香氣檢測(cè)(GC-IMS)，結(jié)合感官審評(píng)，明確各產(chǎn)品主要成分的差異，旨在為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

研究田間試驗(yàn)于2019年在武夷山選擇天氣晴朗的時(shí)間進(jìn)行，室內(nèi)試驗(yàn)在福州進(jìn)行。

1.2 材料

試驗(yàn)材料選取福建熹茗茶業(yè)有限公司提供的2019年生產(chǎn)的木質(zhì)味老樅水仙、青苔味老樅水仙、粽葉味老樅水仙、普通水仙4個(gè)類(lèi)型水仙產(chǎn)品作為試驗(yàn)材料，每個(gè)類(lèi)型水仙產(chǎn)品設(shè)置3次重復(fù)。

1.3 方法

1.3.1 生化成分分析方法 水分檢測(cè)方法參照GB 5009.3—2010，水浸出物檢測(cè)方法參照GB/T 8305—2013，游離氨基酸檢測(cè)方法參照GB/T 8314—2013，茶多酚、兒茶素檢測(cè)方法參照GB/T 8313—2018，咖啡堿檢測(cè)方法參照GB/T 8312—2013，茶氨酸檢測(cè)方法參照GB/T 23193—2017。

1.3.2 揮發(fā)性香氣檢測(cè) 采用頂空氣相色譜-離子遷移譜方法(HS-GC-IMS)[8]。

（1）自動(dòng)進(jìn)樣器條件。孵化溫度70℃，孵化時(shí)間10 min，頂空進(jìn)樣，振蕩加熱，振蕩速度500 r/min，進(jìn)樣針溫度90℃，進(jìn)樣體積500 μL，清洗時(shí)間0.5 min。

（2）GC條件。色譜柱為FS-SE-54-CB-1石英毛細(xì)管柱(15 m×0.53 mm，1.0 μm)，色譜柱溫度60℃，載氣N2（純度≥99.999%），運(yùn)行時(shí)間30 min。

而后，她又相繼出演了許多風(fēng)格迥異的角色。從愛(ài)奇藝自制網(wǎng)絡(luò)劇《在線(xiàn)愛(ài)》中的女二號(hào)杜若西，到傳記電影《畫(huà)圣》中姿質(zhì)豐艷的楊貴妃，再到古裝喜劇《夢(mèng)回唐朝》中的武順，趙多娜的戲路越來(lái)越寬，演技也愈發(fā)成熟。

（3）IMS條件。漂移管長(zhǎng)度98 mm，管內(nèi)線(xiàn)性電壓500 V/cm，漂移管溫度45℃，漂移氣N2（純度≥99.999%），漂移氣流速150 mL/min，放射源為β射線(xiàn)（氚，3H），離子化模式為正離子。

（4）每次稱(chēng)取茶樣(0.2000±0.0005)g，每個(gè)茶樣檢測(cè)3次。

1.4 感官審評(píng)方法

按照烏龍茶感官審評(píng)方法進(jìn)行感官品質(zhì)判定[9]。

1.5 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(cè)儀器自帶分析軟件。后續(xù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析使用reporter、Gallery Plot以及PCA插件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同香氣類(lèi)型的老樅水仙感官審評(píng)

審評(píng)結(jié)果（表1）顯示，木質(zhì)味老樅水仙品種特征明顯，木質(zhì)樅味顯，喉韻足，滋味醇厚順滑爽口，湯色橙黃明亮，葉底軟亮，耐沖泡；青苔味老樅水仙品種特征顯，青苔味帶花香，滋味醇厚順滑；粽葉味老樅水仙火功香粽葉香顯，滋味醇厚甘爽。試驗(yàn)樣品木質(zhì)味、青苔味、粽葉味產(chǎn)品特征明顯，產(chǎn)品類(lèi)型劃分科學(xué)。

表1 不同香型老樅水仙感官審評(píng)表

2.2 不同香氣類(lèi)型的老樅水仙生化成分分析

2.2.1 水浸出物含量分析 水浸出物與茶湯內(nèi)質(zhì)和香氣呈正相關(guān)。根據(jù)表2水浸出物含量可以得出，3款不同香型的老樅水仙水浸出物含量表現(xiàn)為木質(zhì)味老樅水仙＞青苔味老樅水仙＞粽葉味老樅水仙。粽葉味老樅水仙與其他香型老樅水仙水浸出物含量有顯著差異。

2.2.2 游離氨基酸總量及茶氨酸含量分析 氨基酸是茶葉中的主要鮮爽味物質(zhì)，氨基酸含量與茶葉品質(zhì)呈正相關(guān)，不僅能降低茶湯的苦澀感，提高茶湯的鮮爽度，還對(duì)香氣的提高具有一定的作用。根據(jù)表2游離氨基酸總量可以得出，4款不同香型的水仙游離氨基酸總量表現(xiàn)為木質(zhì)味老樅水仙＞普通水仙＞青苔味老樅水仙＞粽葉味老樅水仙。其中3種風(fēng)味老樅水仙游離氨基酸總量有顯著差異。木質(zhì)味游離氨基酸總量最高，粽葉味含量最低，兩者相差0.38個(gè)百分點(diǎn)。青苔味老樅水仙茶氨酸含量最高。

2.2.3 咖啡堿含量分析 咖啡堿是茶葉中的特征性物質(zhì)，是影響滋味一項(xiàng)重要物質(zhì)。根據(jù)表2咖啡堿含量可以得出，4種風(fēng)味水仙咖啡堿含量表現(xiàn)為粽葉味老樅水仙＞青苔味老樅水仙＞木質(zhì)味老樅水仙＞普通水仙，粽葉味老樅水仙含量最高，達(dá)3.66%，與其他產(chǎn)品存在顯著差異。

表2 不同香型老樅水仙茶主要理化成分分析表

2.2.5 兒茶素總量及兒茶素組分分析 兒茶素含量水平與醇厚等級(jí)呈正相關(guān)關(guān)系[11]。兒茶素總量為木質(zhì)味老樅水仙＞青苔味老樅水仙＞普通水仙＞粽葉味老樅水仙，酯型兒茶素比例為木質(zhì)味老樅水仙＜青苔味老樅水仙＜普通水仙＜粽葉味老樅水仙，酯型兒茶素比例與品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，在兒茶素總量相對(duì)較高的情況下，酯型兒茶素比例越小，茶湯口感越醇爽。

2.2.6 不同香型老樅水仙生化成分貢獻(xiàn)度分析 分析4款水仙茶樣品的理化成分含量數(shù)據(jù)，進(jìn)行貢獻(xiàn)度排名，兒茶素品質(zhì)指數(shù)和水浸出物、EGCG排名前3位。貢獻(xiàn)度排名結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 不同香型老樅水仙茶主成分分析貢獻(xiàn)度排名

2.3 不同香氣類(lèi)型的水仙揮發(fā)性香氣檢測(cè)分析

2.3.1 不同香氣類(lèi)型的老樅水仙的HS-GC-IMS分析HS-GC-IMS分析時(shí)，以茶粉狀態(tài)進(jìn)行頂空進(jìn)樣，最大程度地保護(hù)茶葉本身產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)組分特征，避免樣品中易揮發(fā)物質(zhì)由于受熱不均而導(dǎo)致的損失以及水蒸氣對(duì)萃取頭靈敏度的干擾，確保分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

圖2為不同香型老樅水仙的HS-GC-IMS譜圖，縱坐標(biāo)表示GC分離時(shí)VOCs的保留時(shí)間，橫坐標(biāo)表示IMS分離時(shí)VOCs相對(duì)于反應(yīng)離子峰的漂移時(shí)間。圖3為VOCs在IMS中的離子峰強(qiáng)度三維坐標(biāo)圖譜。圖2顯示水仙茶所呈現(xiàn)的復(fù)雜風(fēng)味物質(zhì)體系，不同風(fēng)味老樅水仙中VOCs在550 s內(nèi)完成GC分離，30 ms內(nèi)完成IMS分離且分離度較高，圖2中A、B、C、D、E框內(nèi)GC分離時(shí)保留時(shí)間較近的物質(zhì)在IMS中得到了較好的分離。

圖2 不同香型老樅水仙茶的HS-GC-IMS圖譜比較

圖3 不同香型水仙茶的HS-GC-IMS三維譜圖比較

由圖2和圖3可以看出，不同香型老樅水仙VOCs的差異主要表現(xiàn)在離子峰的位置、數(shù)量、強(qiáng)度及時(shí)間上。從圖2中A、B、C、D、E框中明顯地看出具有相同保留時(shí)間和漂移時(shí)間的VOCs，其斑點(diǎn)的有無(wú)和顏色的深淺表示物質(zhì)種類(lèi)的有無(wú)和含量濃度的高低，不同香型的老樅水仙VOCs的種類(lèi)和濃度也是隨之變化的。

2.3.2 VOCs的變化分析 采用LAV軟件（2.2.1版）中的插件GCxIMS Library Search對(duì)揮發(fā)性香氣物質(zhì)進(jìn)行鑒定。共發(fā)現(xiàn)139種有利于區(qū)分4種水仙香型的香氣物質(zhì)；共定性出38種香氣物質(zhì)，其中醇類(lèi)10種、醛類(lèi)11種、脂類(lèi)3種、酮類(lèi)4種、酸類(lèi)4種、雜氧化合物2種、吡咯類(lèi)及其衍生物1種、烯類(lèi)1種、酚類(lèi)及其衍生物2種（表3）。

表3 不同香型老樅水仙香氣成分

圖4是FlavourSpec?系統(tǒng)自帶LAV軟件內(nèi)置的Gallery Plot插件篩選出的具有明顯變化規(guī)律的38種VOCs的離子峰圖庫(kù)。從圖4中VOCs的離子峰排列可明顯看出，4種水仙的香氣組成是相同的，但各組分含量有所不同。每種香型水仙茶葉都有幾種香氣物質(zhì)含量明顯高于其他3種茶葉，其香氣各組分含量的差異形成了不同香型的老樅水仙產(chǎn)品（表4）。

表4 不同香型老樅水仙特征性VOCs

圖4 不同香型老樅水仙HS-GC-IMS譜圖中的Gallery Plot圖

普通水仙揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量較高的是6-甲基-5-庚烯-2-酮、甲基苯甲醇、青葉醇、3-己烯-1-醇、反式-2-庚烯醛、反式-2-辛烯醛、己醛。木質(zhì)味水仙揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量較高的是乙酸戊酯、戊醛。青苔味水仙香氣物質(zhì)含量較高的是3-己烯-1-醇單聚體和二聚體、芳樟醇單聚體。粽葉味水仙香氣物質(zhì)含量較高的是2-戊基呋喃、苯乙酮、2-庚酮單聚體和二聚體、γ-丁內(nèi)酯二聚體、1-戊醇二聚體、苯甲醛。

根據(jù)各測(cè)試樣品的VOCs種類(lèi)和濃度進(jìn)行相似度分析（表5），組內(nèi)相似度均高于90%，組間相似度則較低，說(shuō)明不同香型水仙產(chǎn)品組間相似度差異越大。普通水仙與木質(zhì)味、青苔味、粽葉味老樅水仙相似度只有74%、69%、72%，說(shuō)明老樅水仙與普通水仙之間香氣差異明顯。木質(zhì)味老樅水仙、青苔味老樅水仙與粽葉味老樅水仙相似度分別為78%、80%，木質(zhì)味水仙與青苔味水仙相似度84%，說(shuō)明粽葉味老樅水仙與木質(zhì)味、青苔味老樅水仙揮發(fā)性有機(jī)物香氣組分差異明顯，特征性揮發(fā)性有機(jī)物含量多；而木質(zhì)味老樅水仙與青苔味老樅水仙差異相對(duì)較小。

表5 不同香型老樅水仙的相似度分析 %

2.3.3 PCA分析 GC-IMS的二維和三維色譜圖數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖2～3）對(duì)于老樅水仙香型的判斷易受測(cè)試者主觀(guān)因素影響，對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物種類(lèi)為變量的高維數(shù)組進(jìn)行降維處理，有利于對(duì)不同香型老樅水仙進(jìn)行特征差異的可視化分析。通過(guò)PCA對(duì)原始復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理（圖5），主成分1和主成分2的貢獻(xiàn)率之和達(dá)到91%。通過(guò)二維空間的數(shù)據(jù)分布差異可以直觀(guān)地觀(guān)察到組間和組內(nèi)樣品間的差異性，組內(nèi)各樣品相對(duì)集中于一定范圍內(nèi)，并與其他各組數(shù)據(jù)的成簇區(qū)域有明顯的間距，說(shuō)明不同香型老樅水仙相同的樣品重復(fù)性較好，不同香型老樅水仙樣品差異性明顯。

圖5 4種不同香型老樅水仙茶葉的主成分分析

3 結(jié)論與討論

根據(jù)不同香型老樅水仙生化成分分析（表2）和不同香型老樅水仙茶主成分分析貢獻(xiàn)度排名（圖1），兒茶素品質(zhì)指數(shù)和水浸出物是反映老樅水仙樅味特征的關(guān)鍵因子，相關(guān)研究表明，在一定程度上，兒茶素品質(zhì)指數(shù)能夠較為確切地反映出茶葉的嫩度與茶葉品質(zhì)的情況[12]。綠茶中兒茶素品質(zhì)指數(shù)越大，芽葉持嫩性越好，品質(zhì)越高[13-14]。王海斌[15]研究表明，毛蟹、本山和梅占茶樹(shù)鮮葉的兒茶素品質(zhì)指數(shù)均隨種植年限的增加呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，且差異達(dá)到顯著水平。不同樹(shù)齡水仙鮮葉的品質(zhì)化學(xué)成分的變化趨勢(shì)，是隨著樹(shù)齡的增長(zhǎng)，水仙“樅味”越明顯。因此，隨著老樅水仙樹(shù)齡的增加，兒茶素品質(zhì)指數(shù)下降，對(duì)促進(jìn)樅味的品質(zhì)特點(diǎn)具有積極作用。石晶等[16]研究結(jié)果表明，武夷水仙鮮葉和毛茶的水浸出物、咖啡堿等隨著樹(shù)齡的增加呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，與本研究中老樅水仙水浸出物、咖啡堿含量明顯高于普通水仙的結(jié)果一致。

食品領(lǐng)域相關(guān)研究表明，超過(guò)10000種揮發(fā)性成分已被相繼檢測(cè)和報(bào)道，然而研究發(fā)現(xiàn)其中僅有很少一部分成分能夠影響食品的整體呈香[17]。基于PTRTOF-MS與GC-MS技術(shù)研究表明，武夷水仙以反式橙花叔醇、(E,E)-2,4-庚二烯醛、芳樟醇及其氧化物等為主[18-20]，與本研究通過(guò)GC-IMS找出4種類(lèi)型水仙特征性揮發(fā)性香氣物質(zhì)，作為關(guān)鍵香氣成分吻合。不同香型老樅水仙揮發(fā)性香氣物質(zhì)（表4～5）結(jié)合感官審評(píng)結(jié)果（表1）表明，不同香型老樅水仙的揮發(fā)性香氣成分在揮發(fā)性有機(jī)物種類(lèi)上差異較小，在揮發(fā)性有機(jī)物濃度上差異明顯。福建水仙是小喬木型茶樹(shù)品種，老樅水仙一般指樹(shù)齡達(dá)50年以上的茶樹(shù)，木質(zhì)化程度高。研究表明福建水仙茶樹(shù)鮮葉中己醛含量相對(duì)于其他烏龍茶品種高[21]，感官審評(píng)結(jié)果顯示木質(zhì)味老樅水仙木質(zhì)香清晰持久，與戊醛、乙酸戊酯揮發(fā)性成分含量呈正相關(guān)。青苔味是一種清新的青草味，青苔味老樅水仙花香明顯，青苔味被花香掩蓋，主要是芳樟醇類(lèi)（花香）起主導(dǎo)作用，掩蓋了3-己烯-1-醇鮮嫩的青草味。粽葉味老樅水仙中2-戊基呋喃的青香及類(lèi)似蔬菜的香韻加上2-乙酰呋喃的焦糖味的存在，讓粽葉風(fēng)味更加豐滿(mǎn)，5-甲基糠醛（烤煙香）是火功香來(lái)源的主要揮發(fā)性香氣物質(zhì)；而普通水仙揮發(fā)性香氣物質(zhì)與老樅水仙相比，以新鮮清香的青草氣為主，符合茶樹(shù)新樅的感官品質(zhì)特點(diǎn)。根據(jù)樣品的相似度和PCA分析，GC-IMS技術(shù)可以作為區(qū)別不同香型、不同等級(jí)的老樅水仙的方式。GC-IMS技術(shù)對(duì)區(qū)別不同類(lèi)型綠茶[22-24]、茯磚茶[25]、紅茶[26]、曬青毛茶[27]、柑普茶[28]也具有很好的效果。

本研究認(rèn)為，通過(guò)HS-GC-IMS技術(shù)可以進(jìn)行老樅水仙的快速判別，具有響應(yīng)速度快、靈敏度高、儀器成本相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)。但是不同老樅水仙之間差異性揮發(fā)性有機(jī)物數(shù)量種類(lèi)繁多，基于GC-IMS數(shù)據(jù)庫(kù)限制，很多差異特征標(biāo)記物未能定性，因此，后期主要研究工作采用氣相色譜-離子遷移譜(GC-MS)對(duì)產(chǎn)品信息明確的老樅水仙進(jìn)行檢測(cè)，得到不同香型、年份老樅水仙征特征標(biāo)記物，并基于分析結(jié)果建立相應(yīng)的GC-IMS樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，做到老樅水仙年份、產(chǎn)地的準(zhǔn)確判別。