‘春閨’與‘福云6號(hào)’烏龍茶香氣組分差異研究

李鑫磊，鄧慧莉，鐘秋生，游小妹，阮其春，單睿陽(yáng)，林鄭和，陳常頌*

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，福建 福州 350013；2.福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院，福建 福州 350002；3.閩江師范高等專(zhuān)科學(xué)校公共基礎(chǔ)部，福建 福州 350108；)

茶(CamelliaSinensis)是世界上僅次于水的第二大飲料[1]。茶葉中富含各種次生代謝產(chǎn)物，如兒茶素組分、茶氨酸、咖啡堿和香氣物質(zhì)，這些共同決定了其獨(dú)特的風(fēng)味品質(zhì)。茶葉中香氣物質(zhì)組分雖然僅占干茶的0.03%，卻是衡量毛茶品質(zhì)和市場(chǎng)價(jià)值的重要因子之一[1]。烏龍茶是我國(guó)獨(dú)有的一種茶類(lèi)，起源于福建，具有特殊花果香氣，深受消費(fèi)者喜愛(ài)，香氣評(píng)分在其感官審評(píng)中占比高達(dá)30%[2]。近年來(lái)，對(duì)于烏龍茶香氣特征及其形成機(jī)理的研究不斷增加，研究表明，烏龍茶最特征的香氣組分為橙花叔醇、吲哚、茉莉內(nèi)酯等，這些香氣組分在烏龍茶做青過(guò)程機(jī)械脅迫條件下大量形成，呈現(xiàn)花果香氣[3-4]。目前，許多研究關(guān)注烏龍茶萎凋[5]、做青[6-8]等加工工序以及工藝參數(shù)對(duì)其香氣形成影響，而最主要、最前端的茶樹(shù)品種原料對(duì)烏龍茶香氣形成影響和機(jī)理研究尚少。高香烏龍茶茶樹(shù)品種為一類(lèi)經(jīng)烏龍茶工藝制成成茶具有香氣高等品質(zhì)特征的茶樹(shù)品種。雖然無(wú)論何種茶樹(shù)品種在烏龍茶加工過(guò)程機(jī)械力脅迫下均能激發(fā)香氣提高[1, 9]，但綜合多項(xiàng)研究表明，不同茶樹(shù)品種在相同工藝條件下制成的烏龍茶香氣類(lèi)型與香氣含量有較大差異[10-11]。茶樹(shù)品種‘春閨’[Camelliasinensis(L.)O.Kuntze]是從‘黃棪’自然雜交后代中采用單株育種法育成的，具有茉莉花香型的高香烏龍茶適制新品種(閩審茶2015001)，屬灌木型，小葉類(lèi)，晚生種[12-13]，區(qū)試點(diǎn)連續(xù)3年品質(zhì)高于對(duì)照親本黃棪[14]?！Ｔ?號(hào)’[Camelliasinensis(L.)O.Kuntze]是‘福鼎大白茶’和‘云南大葉茶’自然雜交后代，適制紅、綠茶，產(chǎn)量高，品質(zhì)好，為福建省廣泛種植的國(guó)家級(jí)優(yōu)良茶樹(shù)品種[15]，但其制作烏龍茶青氣重，花香不顯。

為明確高香與非高香茶樹(shù)品種鮮葉加工烏龍茶特征香氣差異，篩選關(guān)鍵性指標(biāo)，本研究以高香‘春閨’茶樹(shù)品種為研究對(duì)象，非高香品種‘福云6號(hào)’為對(duì)照，按照閩南烏龍茶工藝制成烏龍茶毛茶，采用頂空固相微萃取(HS-SPME)結(jié)合氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜(GC-TOF-MS)挖掘高香烏龍茶香氣特征性香氣組分，為揭示茶樹(shù)品種對(duì)烏龍茶香氣形成的基礎(chǔ)性作用，挖掘高香烏龍茶關(guān)鍵性香氣指標(biāo)，進(jìn)一步挖掘高香茶樹(shù)品種制烏龍茶成香機(jī)理，提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

春閨和福云6號(hào)品種鮮葉均于2020年秋季采自福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所福安市社口鎮(zhèn)茶園，采摘標(biāo)準(zhǔn)為開(kāi)面采，按照閩南烏龍茶工藝將上述茶樹(shù)品種鮮葉分別制成春閨烏龍茶毛茶(CG)和福云6號(hào)烏龍茶毛茶(F6)[16]。生物學(xué)重復(fù)3次。

1.2 試劑與儀器

主要儀器與設(shè)備：7890B氣相色譜(美國(guó)Agilent公司)、PDMS/DVB萃取針(美國(guó)Agilent公司)、Rxi-5silMS色譜柱(美國(guó)Agilent公司)、Pegasus HT 飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(美國(guó)LECO公司)、電子精密天平(德國(guó)Sartorius公司)。

主要試驗(yàn)試劑：苯乙醇(Phenylethyl alcohol)、橙花叔醇(Nerolidol)、己酸葉醇酯[(Z)-3-Hexenyl Hexanoate]和吲哚(Indole)等標(biāo)準(zhǔn)品均購(gòu)于Sigma Aldrich。

1.3 檢測(cè)條件

HS-SPME結(jié)合GC-TOF-MS測(cè)定茶樣中香氣組分參考Chen[17]的方法，具體為：將CG與F6干茶研磨成均勻粉末，稱(chēng)取1.5 g于20 mL的頂空進(jìn)樣瓶中，利用SPME法進(jìn)行香氣物質(zhì)提取，通過(guò) GC-TOF-MS對(duì)提取到的物質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。SPME條件：于80℃條件下孵化40 min，萃取15 min，解析3.5 min。氣相色譜條件：進(jìn)樣口與離子源溫度為250℃、傳輸線(xiàn)溫度為270℃、載氣為1 mL·min-1流速的氦氣、不分流進(jìn)樣、程序升溫條件見(jiàn)表1。質(zhì)譜條件：溶劑延遲5 min、掃描范圍為40～600 aum、采集速率為10 aum·sec-1、檢測(cè)電壓為1530V、EI電離能量為70 eV。爐箱升溫程序：初始溫度為50℃，保持5 min；以3 ℃·min-1速率上升到210℃，保持3 min；再以15℃·min-1速率上升到230℃后結(jié)束。

1.4 數(shù)據(jù)處理

氣相色譜飛行時(shí)間質(zhì)譜收集茶樣香氣組分原始數(shù)據(jù)，ChromaTOF version 4.51.6軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行峰對(duì)齊、解卷積、數(shù)據(jù)庫(kù)匹配等處理。使用Simca 13.0 進(jìn)行香氣組分的主成分分析，載荷圖繪制。柱形圖制作利用Prism 6.0(GraphPad Software)，顯著性分析利用SPSS 19.0(IBM)的Turkey’s HSD檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 春閨和福云6號(hào)烏龍茶整體香氣特征分析

采用GC-TOF-MS技術(shù)對(duì)CG和F6進(jìn)行香氣組分測(cè)定及分析，CG和F6香氣組分圖譜見(jiàn)圖1，從圖譜中可以明顯看到吲哚和橙花叔醇組分的峰，從縱坐標(biāo)上看，CG縱坐標(biāo)峰值為40000，F(xiàn)6峰值為14000，可以看出CG中部分香氣組分更為富集。

圖1 春閨與福云6號(hào)烏龍茶香氣組分圖譜

上述香氣組分經(jīng)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)匹配、化合物保留時(shí)間、結(jié)構(gòu)譜圖、峰面積、標(biāo)準(zhǔn)品比對(duì)等方法共鑒定出320種香氣物質(zhì)。對(duì)這些香氣物質(zhì)進(jìn)行主成分分析，如圖2，第一主成分為94.1%，第二主成分為4.3%，一共為98.4%，表明第一主成分包含了樣本絕大部分香氣物質(zhì)信息。圖3主成分分析載荷圖顯示，在第一主成分正軸，香氣物質(zhì)有117種，占比36.6%，第一主成分負(fù)軸，香氣物質(zhì)有203種，63.4%。在第一主成分上，CG和F6的生物學(xué)重復(fù)之間相互靠近，表明重復(fù)性高，樣本之間得到良好分離，因此第一主成分上香氣物質(zhì)為區(qū)分CG和F6的特征香氣化合物。

圖2 春閨與福云6號(hào)烏龍茶揮發(fā)性組分主成分分析

如圖3，根據(jù)坐標(biāo)位置可推測(cè)CG代表性香氣組分為位于第一主成分正軸的橙花叔醇、吲哚、(E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯、2-甲基丁酸苯乙酯、己酸葉醇酯、苯乙醇、(Z,E)-α-法尼烯、脫氫芳樟醇、茉莉內(nèi)酯等，其中橙花叔醇、吲哚和茉莉內(nèi)酯等為烏龍茶特征香氣化合物[8]。F6毛茶代表性香氣組分為位于第一主成分負(fù)軸的2-甲基戊酸甲酯、α-法尼烯、2-戊基呋喃和香葉基丙酮。表明，春閨茶樹(shù)品種制成的烏龍茶毛茶香氣組分烏龍茶特性更強(qiáng)于福云6號(hào)。

圖3 春閨與福云6號(hào)烏龍茶揮發(fā)性組分載荷圖

2.2 春閨和福云6號(hào)烏龍茶主要揮發(fā)性組分相對(duì)含量差異分析

圖4為CG中特征香氣組分，從圖中可以看出，橙花叔醇組分含量最高，相對(duì)含量達(dá)35%，顯著高于F6中的2.8%，為12.5倍。吲哚組分含量次之，相對(duì)含量達(dá)15.4%，顯著高于F6中的1.0%，為15.4倍。茉莉內(nèi)酯相對(duì)含量達(dá)0.54%，而F6則幾乎檢測(cè)不到。橙花叔醇、吲哚和茉莉內(nèi)酯組分相對(duì)含量為51.04%，占CG香氣組分總量的一半以上。CG中(E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯、苯乙醇、己酸葉醇酯、脫氫芳樟醇、(Z,E)-α-法尼烯和2-甲基丁酸苯乙酯相對(duì)含量分別為5.7%、4.3%、3.0%、1.3%、1.6%、2.8%，分別為F6的4.75、2.39、3、13、8、14倍。

圖4 春閨烏龍茶中特征揮發(fā)性組分

圖5為F6中特征香氣組分，從圖中可以看出，2-甲基戊酸甲酯相對(duì)含量最高，達(dá)16.9%，顯著高于CG的2.6%，高32.2%，為12.5倍。α-法尼烯次之，相對(duì)含量達(dá)14.0%，而CG品種烏龍茶中α-法尼烯含量幾乎檢測(cè)不到。F6中香葉基丙酮和2-戊基呋喃，分別為CG的2.6和8.5倍。

圖 5 福云6號(hào)烏龍茶特征揮發(fā)性組分

3 討論與結(jié)論

本試驗(yàn)研究了高香與非高香茶樹(shù)品種制成烏龍茶的香氣類(lèi)型與含量差異，結(jié)果表明，高香烏龍茶適制品種春閨與非高香品種福云6號(hào)之間整體香氣類(lèi)型和相對(duì)含量之間存在明顯差異。春閨烏龍茶中代表性香氣組分為橙花叔醇和吲哚，含量總和占總香氣相對(duì)含量一半以上，形成春閨烏龍茶花香濃郁持久的品質(zhì)特點(diǎn)[13]。

福云6號(hào)烏龍茶香氣特征與春閨烏龍茶差異較大，同樣經(jīng)歷了做青過(guò)程機(jī)械力刺激，但其橙花叔醇與吲哚生成量極顯著低于春閨品種，相對(duì)含量?jī)H為2.8%和1.0%。說(shuō)明茶樹(shù)品種對(duì)烏龍茶香氣形成至關(guān)重要，也說(shuō)明橙花叔醇與吲哚的形成或可作為判斷茶樹(shù)品種烏龍茶適制性的關(guān)鍵指標(biāo)。前人研究表明，橙花叔醇合成的直接前體是法呢基焦磷酸，甲羥戊酸途徑是橙花叔醇前體物質(zhì)法呢基焦磷酸的主要合成途徑, 定位于細(xì)胞質(zhì)中的橙花叔醇合成酶在體外具備以法呢基焦磷酸為前體形成橙花叔醇的能力[18]。吲哚是由吲哚-3-磷酸甘油在色氨酸合成酶催化下形成，烏龍茶搖青工序引起色氨酸合成酶β亞基2基因顯著表達(dá)，吲哚積累，吲哚會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為色氨酸與氧化吲哚[19]。引起春閨與福云6號(hào)烏龍茶香氣組分差異有可能是橙花叔醇與吲哚合成途徑上重要合成基因表達(dá)差異，這些關(guān)鍵基因響應(yīng)機(jī)械脅迫與溫度脅迫[1]。另外，許多研究表明，茉莉酸途徑的高表達(dá)可能是烏龍茶香氣形成的關(guān)鍵，茉莉酸的存在可增加茶葉中吲哚含量和CsTSB2表達(dá)水平，受到外界脅迫后，茶樹(shù)鮮葉中茉莉酸響應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子CsMYC2a高表達(dá)，DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的表達(dá)下降，DNA高度甲基化的CsTSB2啟動(dòng)子甲基化和組蛋白H3K9Me2的水平下降，CsMYC2a與CsTSB2啟動(dòng)子結(jié)合，從而促進(jìn)響應(yīng)基因CsTSB2的下游表達(dá)，最終增強(qiáng)吲哚生物合成[20]。

綜上所述，烏龍茶品種春閨和非烏龍茶品種福云6號(hào)鮮葉制成的烏龍茶毛茶香氣類(lèi)型與含量差異較大，表明茶樹(shù)品種對(duì)烏龍茶香氣形成起決定作用，其中最主要的兩個(gè)香氣組分為橙花叔醇與吲哚，或可作為適制高香烏龍茶的鑒定指標(biāo)。今后，應(yīng)繼續(xù)挖掘不同茶樹(shù)品種制作烏龍茶香氣差異形成分子機(jī)制，進(jìn)一步增加參試品種，為提升烏龍茶香氣，快速篩選高香烏龍茶新品種提供理論依據(jù)。