贵州省作为我国一级茶区,全省茶园平均海拔1 000 m 以上,是全国唯一低纬度、高海拔、寡日照兼具的茶区,集海拔高度、年均气温、日照时数、空气温度、年降雨量、土壤酸碱度等自然条件之优势,是最适宜茶树生长的地区之一[1]。全省九个市(州)均有茶叶产出,其中遵义市(黔北)、铜仁市、黔南州是主要的产茶区,黔北产量最高。贵州绿茶的水浸出物、氨基酸、茶多酚等多项指标的平均含量均高于全国其他地区[2],产品以贵州绿茶尤为突出,其滋味鲜爽、汤色明克、常显“嫰栗香”,酚氨比值低,水浸出物高,具有醇而不涩、浓而不苦的特点[3]。
绿茶品质主要分为感官品质和生化成分品质,受绿茶中主要生化成分含量影响。香气是感官品质评价的重要因子,形成茶叶香气的挥发性化合物种类多、含量低,而且不同挥发性化合物所产生的味道不同,对茶叶所表现的香气特点都有影响[4]。绿茶香气的特点主要有嫩香、清香、栗香或嫩栗香、花香等特征性香型[5]。参考GB/T 14487—2017《茶叶感官审评术语》,嫩香是指嫩茶所特有的愉悦细腻的香气,清香意指香气清新纯净,板栗香类似于熟栗子香气,花香的描述语为类似鲜花的香气且新鲜悦鼻。
茶叶中香气成分种类众多,香气类型丰富多变,茶中已被发现并鉴定出的香气成分多达700 种,有醇、醛、酮、酸、酯、酚及其衍生物、硫化物等大类十余种[6-7]。绿茶中含量较高的香气成分主要有香叶醇、芳樟醇、橙花叔醇、己酸-顺-3-己烯酯、壬醛、3,7-二甲基-1,5,7-辛三烯-3-醇、顺-2-己烯醛、叶绿醇、庚醛、顺-茉莉酮[8-9]。在不同的茶树品种、不同工艺、不同生长区域下,各种芳香物质以不同比例组合,形成了丰富多变的香气类型,所以才有毫香、花香、果香、火香、甜香等香气类型,从而使茶叶品质不同[10]。
本试验采用顶空固相微萃取(head space-solid phase micro extraction,HS-SPME)结合气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass sepetrometry,GC-MS)技术,对黔北不同产区名优绿茶香气成分进行鉴定和分析,揭示黔北不同产区绿茶香气成分中的差异性,以期为未来贵州省绿茶产区的选择、品质提升及品牌推广提供参考。
以黔北五大主要茶产区湄潭、凤冈、道真、桐梓、正安为取样地点,选取的采样茶园具备统一的管理模式、相同的施肥标准、相同的采收标准且均为成龄茶树。采收一芽一叶,3 月25 日左右的明前茶鲜叶,鲜叶到成品茶的加工委托工厂按照DB52/T 442.1—2017《贵州绿茶 第1 部分:基本要求》进行生产。
GC/MS 联用仪(HP6890/5975C)、HP-5MS 弹性石英毛细管柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm):美国安捷伦公司。
1.2.1 感官审评方法
感官审评参照GB/T 23776—2018《茶叶感官审评方法》进行,准确称取3.0 g 绿茶样品,加入150 mL 沸水冲泡4 min,滤出茶汤,由3 名专业评茶人员对每个茶样进行密码审评,对茶的外形、汤色、香气、滋味、叶底进行描述及打分,感官审评评分标准和评分系数见表1。
表1 感官审评评分标准和评分系数
Table 1 Sensory evaluation scoring criteria and scoring coefficients
项目外形汤色香气滋味叶底优(90~100)青绿、肥壮紧实,显白毫、匀整黄绿、明克、纯净透明清香或板栗香,香气馥郁持久浓厚鲜爽、无异味、有回甘嫩绿或黄绿、匀整、无焦叶或红梗良(80~<90)青绿、肥壮紧实、匀整、幼嫩茎黄绿、尚克、纯净透明纯正、香气浓郁但持久性稍差浓厚较鲜、稍带苦涩味墨绿、较匀整、无焦叶或红梗合格(70~<80)绿、尚肥壮、尚匀整、有茎梗嫩黄、较克、少有浑浊香气平和、持久性较差滋味平和、带苦涩味尚匀整、少许焦叶或红梗评价系数/%25 10 25 30 10
每个因子总分100,茶样感官评定总分为各个因子的单项得分乘以评分系数之和,计算公式如下。
式中:Y 为感官评定总分;a 为外形得分;b 为汤色得分;c 为香气得分;d 为滋味得分;e 为叶底得分。
1.2.2 挥发性成分检测方法
顶空固相微萃取(HS-SPME):准确称取混匀茶叶样品2.5 g,置于25 mL 固相微萃取采样瓶中,插入装有2 cm-50/30 μm 固相微萃取头(涂层为二乙烯基苯-羧乙基-聚二甲硅氧烷共聚物纤维头)的手动进样器,顶空萃取60 min 后,移出萃取头并立即插入气相色谱-质谱联用仪进样口(温度250 ℃),热解吸进样。
气相色谱-质谱联用(GC-MS)条件:HP-5MS 弹性石英毛细管柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm);升温程序为初 始 温 度50 ℃,保 留2 min,以3.5 ℃/min 升 温 至180 ℃,再 以10 ℃/min 升 温 至310 ℃;运 行 时 间52.14 min;汽化室温度250 ℃;载气为高纯He(99.999%),流速1.0 mL/min;不分流进样;溶剂延迟时间3 min。电子轰击电离(electron impact,EI);离子源温度230 ℃;电子能量70 eV;检测器增益电压1 635 V;接口温度280 ℃;扫描范围m/z 为29~500。
定性分析:质谱结果经质谱计算机数据系统检索及Wiley.lib 数据库和美国国家标准技术研究所(National Institute of Stansards and Technology,NIST)14.lib标准质谱图对比的结果予以分析。
半定量分析:采用峰面积归一化法计算各化学成分的相对含量。
试验数据利用SPSS 26.0 软件进行整理和分析,结果以平均值±标准差表示。
感官审评是指在规定的环境条件、设备条件及有序的评茶方法下,由具备资质条件、专业的评茶人员依靠嗅觉、味觉、视觉和触觉,对茶叶品质进行评价,具有一定的主观性[11]。绿茶样品感官评审结果如表2所示。
表2 绿茶样品感官评审结果
Table 2 Sensory evaluation results of green tea samples
注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
样品湄潭凤冈道真桐梓正安外形描述较紧细绿较润、弯曲、带毫弯曲绿、略带毫紧细弯曲、绿、尚匀整弯曲绿、带霜、尚匀整紧细卷曲黄绿、略带毫、较匀整得分90.00±2.94a 86.00±5.72ab 85.67±4.19ab 78.33±4.64ab 86.83±5.63ab汤色描述嫩黄绿、较明克嫩黄绿、较明克黄绿、明克黄黄绿、明克得分89.67±4.03a 89.50±1.08a 88.33±3.86a 81.00±2.94ab 90.00±2.94a香气描述嫩香栗香、略带高火栗香尚纯栗香得分86.00±7.79a 90.33±6.24a 90.33±3.68a 76.33±8.18b 87.83±5.57a滋味描述较浓、微涩浓醇、带高火味鲜、较醇浓、苦鲜、较醇得分83.33±5.44ab 89.67±5.79a 88.00±2.45a 73.33±9.57b 88.83±5.84a叶底描述细嫩、多芽、嫩绿较克、匀整细嫩、绿细嫩、嫩绿、较匀整较细嫩、黄绿、带红梗细嫩、绿、较匀整得分89.33±4.64a 83.33±7.41ab 86.00±5.72ab 78.33±6.24ab 84.00±8.64ab总分86.70±5.39a 88.48±5.57a 88.07±3.58a 76.50±7.12a 87.77±5.62a
由表2 可知,各样品间总分差异不大,各产区间差异较小,凤冈、道真两地绿茶样品的总分相对较高,桐梓的总分低于其他产区。在汤色方面,桐梓产区绿茶样品的得分低于其他产区。桐梓产区香气尚纯,香气得分较其他产区相对较低,其他产区间差异不大,均呈现较好的香气,如嫩香、栗香等纯正香气,板栗香型主要是杀青和高温干燥过程中发生美拉德反应而形成[12]。不同产区茶汤滋味差异较为明显,桐梓产区存在明显浓、苦的滋味;叶底方面,湄潭、道真两地得分明显高于其他产区,细嫩、多芽、匀整、绿、明克是其主要特征。
5 个不同产区绿茶中的香气成分鉴定结果见表3。
表3 5 个不同产区绿茶中的香气成分鉴定结果
Table 3 Identification results of aroma components in green tea from five tea-producing areas
种类醇类序号1 2 3 4 5 6 7 8名称(S)-(-)-1-苯基乙醇1-戊醇1-戊烯-3-醇2,5-二甲基环己醇2-苯乙醇2-乙基己醇3-己烯-1-醇4-戊烯-1-醇分子式C8H10O C5H12O C5H10O C8H16O C8H10O C8H18O C6H12O C5H10O保留时间/min 21.50 7.90 15.40 21.10 21.40 17.60 10.60 7.90相对含量/%湄潭--0.18 1.13 13.53 4.85--道真5.63 1.48 1.03--5.84 1.09 0.64凤冈7.56 0.97 1.47--8.43--桐梓----13.72 4.83--正安----11.12 1.97--
续表3 5 个不同产区绿茶中的香气成分鉴定结果
Continue table 3 Identification results of aroma components in green tea from five tea-producing areas
种类醇类总量醛类总量酮类总量烷烃类总量序号9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46名称苯甲醇苄醇沉香醇反-α 反-α,α-5-三甲基-5-乙烯基四氢化-2-呋喃甲醇芳樟醇正己醇1-戊醛2-甲基丁醛3-甲基丁醛β-环柠檬醛苯甲醛苯乙醛苄甲醛反-2-庚烯醛反式-2-辛烯醛庚醛癸醛己醛青叶醛天然壬醛戊醛正庚醛正己醛正辛醛5,6,7,7a-四氢-4,7,7a-三甲基-2-(4H)-苯并呋喃酮6,10-二甲基-3,9-十一碳二烯-2-酮丙酮甲基庚烯酮茉莉酮2,2,4,6,6-五甲基庚烷2-甲基十三烷二十二烷十二烷十六烷十三烷十四烷十五烷正十六烷分子式C7H8O C7H8O C10H18O C10H18O2 C10H18O C6H14O C5H12O C5H10O C5H10O C10H16O C7H6O C8H8O C8H8O C7H12O C8H14O C7H14O C10H20O C6H12O C6H10O C9H18O C5H10O C7H14O C7H14O C8H16O C11H16O2 C13H22O C3H6O C8H14O C11H16O C12H26 C14H30 C22H46 C12H26 C16H34 C13H28 C14H30 C15H32 C16H34保留时间/min 17.90 18.03 20.62 20.21 20.63 11.06 7.91- -25.84 14.98 18.29 18.35 14.51 18.82 12.29 24.99 8.77 10.52 20.77 6.355 12.28 8.78 16.47 37.71 34.52 4.41 15.82 32.82 15.87 31.39 50.23 24.70 39.44 28.70 32.49 36.08 39.47相对含量/%湄潭-16.75 3.11 0.95- -40.50- -0.15 0.64 0.58-0.11- -1.13- - -1.94 1.12- - -5.67- -0.51 0.38 1.04 1.93-0.92-1.04-2.72 4.72 1.55 0.60 11.55道真10.82- -0.39 0.86 0.55 28.33-0.47 0.84 0.47 0.94 1.78-1.09 0.41 1.51 0.56 3.23 0.62 4.31 3.81- -0.68 20.72 0.44 0.30 1.18 0.84-2.76 1.17 0.39 1.01 1.69 0.79-2.15 0.44-7.64凤冈15.70- -0.86 2.55-37.54- -0.24 0.88- - - - -1.10-3.46-3.98 2.67- -0.51 12.84- -1.25 0.14-1.39- - -0.46- -2.56 0.71-3.73桐梓-22.19 3.17- - -43.91 0.16- -0.43 0.43- - - - - -1.98-7.31 1.09 3.79-0.69 15.88- -0.31-1.30 1.61- - -0.25- -1.31 0.37-1.93正安-14.13 0.47 0.19- -27.88 0.25- -0.57 0.80-2.44- - - -0.38-2.34 0.75-0.26 0.19 7.98- -0.44-0.37 0.81-0.35-0.35-0.79 0.79 1.47 1.61 5.36
续表3 5 个不同产区绿茶中的香气成分鉴定结果
Continue table 3 Identification results of aroma components in green tea from five tea-producing areas
注:-表示未检测出。
种类烯烃类总量酯类总量酸类总量杂环类总量序号47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68名称(-)-α-蒎烯(-)-α-柏木烯(3E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯4,11,11-三甲基-8-亚甲基-二环[7.2.0]4-十一烯10(14)-香橙烯异长叶烯二氢猕猴桃内酯3-甲基丁酸戊酯棕榈酸甲酯亚油酸甲酯9,12反-9-十八碳烯酸甲酯醋酸己酸(1S,8aR)-1-异丙基-4,7-二甲基-1,2,3,5,6,8a-六氢萘2-(氯甲基)-1-甲基-1H-咪唑盐酸盐茶吡咯对丙烯基茴香醚二甲基硫醚黄樟甲基丁香酚咖啡因榄香分子式C15H24 C15H24 C11H18 C15H24 C15H24 C15H24 C11H16O2 C5H10O2 C17H34O2 C19H34O2 C19H36O2 C2H4O2 C6H12O2 C15H24 C12H26 C7H9NO C10H12O C2H6S C10H10O2 C11H14O2 C8H10N4O C12H16O3保留时间/min 31.98 33.47 21.28 33.68 32.24 33.24 37.75 10.138 46.09 48.24 48.29 4.98 5.03 37.26 23.45 18.62 28.51 4.53 38.61 32.85 45.63 38.21相对含量/%湄潭0.42 0.75 0.86 1.06 0.59-3.68 0.22----0.22---0.40-0.24-1.49--1.38 0.33 3.84道真0.48 0.29 0.97 0.81-0.25 2.80-0.42 1.01 1.51 2.02 4.96 2.47 0.77 3.24 0.48 0.42--3.43-0.39 2.43 3.11 10.26凤冈0.48 2.42-1.11--4.01------2.86-2.86 0.38---2.21--1.82 0.60 5.01桐梓0.74 0.21-0.67--1.62-------0.29 0.29----2.48--1.10 0.36 3.94正安0.74 0.70-2.83-0.65 4.92-------0.52 0.52 1.35-0.32 0.35 1.18 1.12 0.97 3.58 5.49 14.36
由表3 可知,通过SPME-GC-MS 分析得出5 个不同产区的绿茶中共分离出68 种香气成分,包含醇类、醛类、酮类、烯烃类、烷烃类、酯类、酸类、杂环类。其中,道真产区检测出52 种、正安产区35 种、湄潭产区34 种、凤冈产区27 种、桐梓产区24 种,不同产区的绿茶在香气成分的组成上存在较为明显的差异,各产区香气成分相对含量也存在较大差异。68 种挥发性香气成分中主要包括18 种醛类、5 种酮类、14 种醇类、9 种烷烃类、6 种烯烃类、5 种酯类、2 种酸类、9 种杂环类化合物。
2.2.1 不同产区绿茶的香气成分种类差异
从表3 可以看出,5 个不同产区绿茶样品的香气成分主要为醇类(27.88%~43.91%)、醛类(5.67%~20.72%)、酮类(0.81%~2.76%)、烷烃类(1.93%~11.55%)、烯烃类(1.62%~4.92%)、酸类(0.29%~3.24%)、酯类(0.22%~4.96%)以及杂环类化合物(3.84%~14.36%)。道真产区共有52 种香气物质,占比较大的香气组成分主要有醛类、醇类、杂环类。其中醇类化合物占比28.33%,苯甲醇的相对含量是10.82%、2-乙基己醇的相对含量是5.84%;醛类化合物的相对含量是20.72%,相对含量较高的为天然壬醛(4.31%)。正安产区绿茶主要检测出35 种香气成分,其中起到主要贡献作用的香气组成以醇类、杂环类为主,其中相对含量较高的化合物分别为苄醇(14.13%)、2-苯乙醇(11.12%)、榄香(5.49%)、咖啡因(3.58%)等。湄潭产区绿茶共检测出的香气成分相对含量较高,主要包括醇类、烷烃类、酮类,共计有34 种香气成分,其中相对含量较高的为苄醇(16.75%)、2-苯乙醇(13.53%)、2-乙基己醇(4.85%)、十四烷(4.72%)、沉香醇(3.11%)。凤冈产区的绿茶香气成分组成主要以醇类、醛类、烯烃类、烷烃类以及杂环类化合物为主,共检测出27 种,其中相对含量较高的香气成分分别为苯甲醇(15.70%)、2-乙基己醇(8.43%)、(S)-(-)-1-苯基乙醇(7.56%)、天然壬醛(3.98%)、己醛(3.46%)、戊醛(2.67%)、十四烷(2.56%)、芳樟醇(2.55%)。桐梓产区的绿茶中共检测到24 种香气成分,主要包括醇类、醛类、烷烃类、烯烃类化合物等,其中相对含量较高的香气成分分别为苄醇(22.19%)、2-苯乙醇(13.72%)、天然壬醛(7.31%)、正庚醛(3.79%)。
由表3 可知,5 个产区的绿茶香气成分差异较为明显,道真产区香气物质成分种类较多,相对含量也较多。3-己烯-1-醇、4-戊烯-1-醇、正己醇、2-甲基丁醛、苯乙醛、反-2-庚烯醛、反式-2-辛烯醛、癸醛、青叶醛、5,6,7,7a-四氢-4,7,7a-三甲基-2-(4H)-苯并呋喃酮、6,10-二甲基-3,9-十一碳二烯-2-酮、2,2,4,6,6-五甲基庚烷、二十二烷、十六烷、3-甲基丁酸戊酯、棕榈酸甲酯、亚油酸甲酯9,12、反-9-十八碳烯酸甲酯、2-(氯甲基)-1-甲基-1H-咪唑盐酸盐仅在道真产区的绿茶样品中检出,在其他产区均未检出。2-乙基己醇、β-环柠檬醛、天然壬醛、戊醛、丙酮、十二烷、十四烷、十五烷、(-)-α-蒎烯、(-)-α-柏木烯、4,11,11-三甲基-8-亚甲基-二环[7.2.0]4-十一烯、二甲基硫醚、咖啡因、榄香在5 个产区的绿茶样品中均检出,但是同类香气成分在不同茶样中所占比例有明显差异,其中湄潭产区的十四烷含量高达4.72%,而正安产区的含量仅为0.79%。整体来看,5 个产区的绿茶样品醇类化合物占比明显高于其他种类化合物,湄潭产区醇类物质相对含量高达40.50%,正安产区的醇类物质含量仅为27.88%。烯烃类化合物相对含量在不同产区之间的相互差异相对较小,其中正安产区最高,为4.92%;凤冈、湄潭、道真产区的烯烃类化合物相对含量相差不大;桐梓产区烯烃类化合物相对含量最低,仅为1.62%。
2.2.2 不同产区绿茶香气成分差异
本次研究所选用的茶样均选用的是由福鼎大白品种制作而成的绿茶,为保证原料的一致性,选用同样的一芽一叶,采收日期也同样在3 月25 日左右。茶叶的滋味和香气是决定茶叶风味与品质的主要因素[13]。虽然原料源头基本一致,但是由于各个产区的气候环境因素差别较大,海拔高度也不同,加之不同的土壤条件、水肥条件等,均会对其香气成分物质产生较大的影响[14]。
通过对比5 个不同产区的绿茶样品,各个产区的绿茶样品的香气成分主要以醇类物质为主,其次是醛类和烷烃类。醇类化合物通常带有特殊的花香和青香[8],绿茶在加工过程中,由于要经过高温与反复揉捻,从而引起挥发性化合物发生了较大改变。本研究共检测出的醇类物质中主要为有甜味和淡淡的花香2-乙基己醇(1.97%~8.43%),其作为5 个不同产区均检测出来的香气成分,是绿茶香气成分中重要的芳香化合物。此外,还有紫丁香、铃兰香与玫瑰的花香并带有木香、果香气息的芳樟醇,以及有蜜甜水果香气的苄醇和具有微弱芳香气味的苯甲醇[15]也是绿茶香气成分中重要的芳香化合物。
5 个不同产区均检测出来β-环柠檬醛、天然壬醛、戊醛3 种醛类成分,这几种醛类具有较为典型的青草味、甘草味、木头味[16]。正己醛、青叶醛、己醛、反-2-庚烯醛这几种物质都具有较为明显的青草气,与贵州绿茶本身自带的栗香味比较贴切[17]。正己醛、苯乙醛、癸醛等物质气味香甜、有花香味,道真产区中含有的这几种成分相对较为明显,湄潭、凤冈产区未能检测出以上几种物质。
碳氢类化合物在各个茶类的内含物质中的含量也相对较为丰富,一般来说烷烃类物质几乎不含有香气成分,但是却对绿茶的香气起着间接的重要作用。具有柏木、檀香气味的(-)-α-柏木烯以及无色无味的十二烷、十四烷、十五烷是5 个不同产区绿茶中主要的烷烃类成分。具有典型愉快橙子香气的10(14)-香橙烯,只在湄潭产区的样品中检测出来。4,11,11-三甲基-8-亚甲基-二环[7.2.0]4-十一烯在5 个产区该成分的相对含量为0.67%~2.83%。
酯类化合物多呈现水果清香,在绿茶中表现相对不明显。二氢猕猴桃内酯是具有较为典型的香豆素及麝香气味物质,但仅在湄潭产区样品中检测出。3-甲基丁酸戊酯、棕榈酸甲酯、亚油酸甲酯9,12、反-9-十八碳烯酸甲酯4 种酯类化合物仅在道真产区检出,且相对含量不高。说明黔北产区绿茶木香较为明显,果香不突出,与感官评审所得结果基本一致。
酸类、杂环类化合物的种类及相对含量较低,酸类物质仅检测出醋酸、己酸两种。并且仅道真产区和凤冈产区茶样含有醋酸成分,湄潭和凤冈产区未检测出己酸。二甲基硫醚、咖啡因、榄香3 种化合物在5 个产区均被检出且相对含量不低。综上,这些内含物质的多变性以及复杂性促使不同产区的绿茶具有丰富的香型,对绿茶本身的滋味也具有较大影响。
茶叶芳香物质是由多种不同成分组成的混合物综合作用的结果,与各香气成分的含量及比例高度相关,各成分对香气的作用大小取决于香气值的高低[18]。香气成分也是茶叶品质重要的组成部分,直接决定茶叶品质的优劣以及价格的定位。本研究选取了黔北五大主要产区的茶样进行香气成分分析,结果发现五大产区的绿茶茶样均具有叶青香气,兼具有花香、甜香等基本特征,与先前文献报道结果一致[19-20]。
通过进一步分析发现,(S)-(-)-1-苯基乙醇、1-戊醇、苯甲醇以及芳樟醇这4 种化合物仅在道真、凤冈产区检出。由于芳樟醇香气较为典型,因此道真、凤冈两地的茶样具有较高的香气和锐度。桐梓、正安产区茶样含有2-苯乙醇、苄醇、沉香醇、1-戊醛、茉莉酮这5 种成分,这几种成分具有较为明显的花香以及微弱的蜜甜水果香气[21]。
5 个不同产区(道真、正安、湄潭、凤冈、桐梓)茶样分别检测出52、35、34、27、24 种香气成分,不同产区绿茶的香气成分既有差异也有一致性。香气成分按化合物的结构类型分析,5 个产区的香气物质包括醇类、醛类、烃类、酮类等化合物。2-乙基己醇、β-环柠檬醛、天然壬醛、戊醛、丙酮、(-)-α-蒎烯、(-)-α-柏木烯等这些成分共同构成了黔北绿茶香气成分的基调。本研究充分探讨了黔北五大产区绿茶的香气物质成分,为后期进一步促进贵州名优绿茶的生产加工和品质的提升提供科学的理论依据。
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