紅茶是全發(fā)酵茶，因其迷人的風味和營養(yǎng)特性，成為全球受歡迎的飲品之一。香氣是紅茶重要的感官因素之一，受茶樹品種、種植環(huán)境、儲存條件、沖泡條件和加工工藝等的影響，有花香、果香、蜜香和甜香等多種香氣類型。祁門紅茶（Keemun black tea，KBT）是世界三大高香紅茶之一，主產(chǎn)于安徽省祁門縣及毗鄰區(qū)域，因其似花似果似蜜的“祁門香”備受關(guān)注。

目前已有很多研究關(guān)注“祁門香”的香氣組成。目前關(guān)于“祁門香”的主要研究對象是KMZ及利用其鮮葉制作的紅茶，分析不同茶樹品種KBT的香氣差異，鑒定“祁門香”關(guān)鍵揮發(fā)性化合物，同時針對整個加工過程中主要揮發(fā)性代謝物的定量分析、動態(tài)變化及其形成機制研究相對較少。

因此，安徽省農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所的劉亞芹、王輝、雷攀登、周漢琛*和合肥海關(guān)技術(shù)中心食品安全分析與檢測安徽省重點實驗室的朱林采用頂空固相微萃取（HS-SPME）結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用技術(shù)探明不同茶樹品種KBT揮發(fā)性成分代謝譜差異，再通過氣味活性值（OAV）和香氣特征影響（ACI）值，篩選KBT的關(guān)鍵氣味物質(zhì)，通過香氣重組和缺失實驗驗證其關(guān)鍵呈香化合物，并分析這些物質(zhì)在初制加工過程中的動態(tài)變化，嘗試闡明其加工轉(zhuǎn)化機制，為“祁門香”的進一步研究奠定基礎(chǔ)，對KBT的質(zhì)量控制和品質(zhì)定向加工具有重要意義。

1 3 個品種KBT中揮發(fā)性成分比較分析

采用HS-SPME-GC-MS方法對KBT中的揮發(fā)性成分進行分析。結(jié)果顯示，在KBT中共檢測到103 種物質(zhì)，其中KMZ、FZ2和WC4紅茶中分別檢測到102、75 種和88 種香氣成分（表1）。按官能團性質(zhì)共分為6 類，包括24 種醛類、24 種烴類、22 種醇類、21 種酯類、6 種酮類和6 種其他化合物。從化合物分布比例來看，KBT的香氣成分主要為醇類、醛類、烴類和酯類，分別占總揮發(fā)性成分的77.7%～90.3%、5.9%～15.0%、2.0%～4.6%和1.7%～2.2%，這意味著醇類是KBT中的主要香氣成分。

表1 KBT中揮發(fā)性化合物的含量

就揮發(fā)性化合物的總含量而言，F(xiàn)Z2紅茶湯中的揮發(fā)性物質(zhì)質(zhì)量濃度最高，達23 359.14 μg/L；KMZ紅茶湯中的揮發(fā)性物質(zhì)質(zhì)量濃度最低，為15 001.34 μg/L。(E)-2-己烯醛（485.82～1 686.25 μg/L）、苯甲醇（1 398.02～2 740.78 μg/L）、苯乙醛（309.64～534.78 μg/L）、芳樟醇氧化物I（947.21～1 837.12 μg/L）、芳樟醇氧化物II（4 389.11～10 631.57 μg/L）、芳樟醇（584.00～643.77 μg/L）、苯乙醇（652.89～968.55 μg/L）和香葉醇（2 437.58～4 618.74 μg/L）在3 個紅茶中的含量較高。其中，(E)-2-己烯醛主要呈現(xiàn)青草氣，而其他7 種為花果香化合物。KBT的定性和定量分析（表1）表明，3 個品種間有66 種共有成分，但不同品種中揮發(fā)性化合物的種類和含量不同。3 個品種之間醛類和酯類化合物的含量差異最為顯著，分別有11 種和7 種。

3 個品種KBT揮發(fā)性化合物Venn圖（圖1A）表明，KMZ有7 種痕量揮發(fā)性成分，包括(E,Z)-3,6-壬二烯-1-醇、(E,E)-2,6-壬二烯醛、(Z)-3-己烯酸甲酯、(E)-2-己烯酸己酯、丁酸芐酯、芐腈和吲哚，在FZ2和WC4紅茶中沒有檢測到。FZ2和WC4紅茶的共有成分為67 種，WC4紅茶中存在而在FZ2中未被檢測到的物質(zhì)有21 種（醇類3 個、醛類2 個、酮類1 個、酯類4 個、烴類10 個和其他1 個），即(Z)-3-壬烯-1-醇、芳樟醇氧化物III、α-松油醇、(E,E)-2,4-己二烯醛、(E)-2-壬烯醛、β-紫羅蘭酮環(huán)氧化物、順-3-己烯基丁酯、鄰甲氧基苯甲酸甲酯、乙酸香葉酯、十六酸甲酯、甲苯、順式-2,6-二甲基-2,6-辛二烯、α-水芹烯、α-雪松烯、十一烷基環(huán)戊烷、(Z)-β-法呢烯、α-法呢烯、δ-杜松烯、菖蒲烯、十六烷、丁基羥基甲苯；而FZ2紅茶中有8 種物質(zhì)在WC4中未被檢測到，包括醇類2 個、酯類4 個、烴類1 個和其他1 個，分別是(Z)-2-戊烯-1-醇、1-己醇、己酸甲酯、順式-3-己烯基丁酸甲酯、β-苯乙基丁酸酯、肉豆蔻酸異丙酯、苯乙烯、香葉酸。PCA得分圖（圖1B）表明KMZ、WC4和FZ2 3 組樣品區(qū)分較為明顯。這些物質(zhì)基礎(chǔ)的差異形成KMZ紅茶甜花香馥郁、FZ2紅茶甜香帶花香而WC4紅茶甜花香的香氣品質(zhì)特征。

2 KBT的關(guān)鍵香氣化合物鑒定

揮發(fā)性成分的貢獻不僅受濃度影響，還受閾值影響。OAV測定法是目前食品中關(guān)鍵香氣活性成分的主要分析方法之一，能較準確地評價單一香氣成分對整體香氣的貢獻，一般來說，OAV＞1的成分對香氣有貢獻，OAV＞10的成分被認為對香氣輪廓有關(guān)鍵影響。為了篩選KBT的關(guān)鍵揮發(fā)性化合物，通過文獻檢索獲得香氣閾值和香氣特征，計算了3 個品種揮發(fā)性成分的OAV。結(jié)果顯示（表2），共有25 種OAV≥1的香氣化合物，它們分為3 類。其中，第1類為1≤OAV＜10的化合物，共有8 種，分別是二甲基硫醚、3-甲基丁醛、庚醛、雪松醇、壬醛、β-環(huán)檸檬醛、α-紫羅蘭酮、橙花叔醇；第2類為10≤OAV＜100的化合物，共12 種，即己醛（10.22～17.54）、(E)-2-己烯醛（4.42～15.33）、β-月桂烯（7.35～11.44）、水楊酸甲酯（7.75～10.06）、(E,E)-2,4-壬二烯醛（2.43～18.69）、辛醛（10.47～19.64）、苯甲醇（13.98～27.41）、順式-β-羅勒烯（5.97～11.36）、芳樟醇氧化物I（15.79～30.62）、苯乙醇（10.88～16.14）、檸檬醛（31.09～67.78）、(Z)-茉莉酮（1.05～15.30）；第3類為OAV≥100的揮發(fā)性化合物，包括具有玫瑰和櫻桃般花香的苯乙醛（77.41～133.69）、具有甜花香的芳樟醇（97.33～107.29）及芳樟醇氧化物II（43.89～106.32）、具有玫瑰花香的香葉醇（325.01～615.83）和具有紫羅蘭花香的反式-β-紫羅蘭酮（106.39～309.82）。

ACI可用于描述每種化合物的貢獻。ACI值越高，香氣化合物對揮發(fā)性特征的貢獻越大。共有11 種香氣化合物（6 種醇類、4 種醛類、1 種酮類）在3 個品種中的平均ACI大于1%。其中，香葉醇（ACImax＝43.69%）的ACI最高，其次是反式-β-紫羅蘭酮（ACImax＝21.98%）、苯乙醛（ACImax＝14.00%）、芳樟醇（ACImax＝11.23%）、芳樟醇氧化物II（ACImax＝11.13%）、檸檬醛（ACImax＝4.81%）、芳樟醇氧化物I（ACImax＝3.21%）、苯甲醇（ACImax＝2.87%）、己醛（ACImax＝1.75%）、苯乙醇（ACImax＝1.64%）和辛醛（ACImax＝1.48%）。基于OAV＞1且ACI＞1%，篩選到以上11 種化合物，推測是影響“祁門香”的關(guān)鍵化合物。

進一步地，采用OAV＞1且ACI＞1%（11 種）的揮發(fā)性成分繪制氣味形狀。圖2A表明3 個品種的氣味形狀有明顯差別，且主要集中在香葉醇、反式-β-紫羅蘭酮和苯乙醛的差異上。WC4中香葉醇、反式-β-紫羅蘭酮的ACI值明顯較高，但苯乙醛的ACI值較低，形成甜花香特性。KMZ和FZ2的香氣形狀類似，主要區(qū)別在于反式-β-紫羅蘭酮，推測是FZ2花香稍弱于KMZ的原因之一。但總體而言，KBT的香氣主要由香葉醇、反式-β-紫羅蘭酮、苯乙醛、芳樟醇和芳樟醇氧化物II等相互協(xié)調(diào)而成。這與課題組之前的研究結(jié)果基本一致。

3 關(guān)鍵揮發(fā)性成分的香氣重組與缺失分析

在本研究中，3 個品種中OAV＞1且ACI＞1%的揮發(fā)性化合物被視為KBT中的關(guān)鍵香氣化合物。為了進一步驗證關(guān)鍵化合物的作用，本研究利用己醛、辛醛、苯甲醇、苯乙醛、芳樟醇、苯乙醇、香葉醇、檸檬醛和反式-β-紫羅蘭酮9 種化合物，進行了香氣重組和缺失分析。如圖2B所示，重組模型的香氣特征與原始茶湯無顯著差異（P＞0.05）。甜香、清新、花果香、強度4 個屬性與原始KBT基本一致，但香氣協(xié)調(diào)度的屬性存在差異。

通過對上述9 種關(guān)鍵香氣化合物在重組模型中逐一缺失以研究每種關(guān)鍵氣味物質(zhì)的貢獻，結(jié)果（表3）顯示，己醛、芳樟醇和香葉醇的遺漏可顯著弱化茶湯中的花香、甜香強度。Xiao Zuobing等研究認為KBT中缺失己醛、(Z)-茉莉酮等物質(zhì)可以被審評成員發(fā)現(xiàn)。苯乙醛、苯乙醇和反式-β-紫羅蘭酮的缺失有6 位審評成員發(fā)現(xiàn)，并且其茶湯表現(xiàn)出更弱的花香甜香，而苯乙醛遺漏的茶湯表現(xiàn)出更弱的甜香。至少4 位審評成員沒有發(fā)現(xiàn)辛醛、苯甲醇和檸檬醛的遺漏，香氣無明顯減弱或增強。缺失實驗表明，己醛、芳樟醇、香葉醇、苯乙醛、苯乙醇和反式-β-紫羅蘭酮6 種成分是“祁門香”中花香、甜香的關(guān)鍵化合物。已有研究結(jié)果表明，除上述物質(zhì)外，木香的β-月桂烯，薄荷味、冬青油香的水楊酸甲酯，麥芽味的3-甲基丁醛，谷物、玉米味的二甲基硫醚等也是形成“祁門香”的重要物質(zhì)，和本研究結(jié)果存在一定差異性。在本研究中這些物質(zhì)OAV＞1但ACI＜1%，表明對KBT的香氣有影響。這可能是由于不同研究中KBT樣品的背景因素復雜，如嫩度、海拔、工藝等，同時分析方法和檢測手段存在差異，從而影響揮發(fā)性化合物的含量和關(guān)鍵化合物的篩選。

進一步分析表明（圖2C），對比重組模型茶湯（強度10），以上6 種化合物的依次缺失都削弱了茶湯中花果香和甜香的強度。其中，苯乙醛、苯乙醇和香葉醇的缺失對于甜香的降低更為顯著，且香葉醇（強度6.3）的影響程度顯著高于苯乙醛（強度7.5）和苯乙醇（強度7.5）。己醛、芳樟醇的缺失對于花果香的影響更顯著。有趣的是，芳樟醇具有花香屬性，而己醛屬于青氣類，推測是呈香物質(zhì)間的相互拮抗或增強作用。反式-β-紫羅蘭酮的遺漏對于花果香（強度8.3）和甜香（強度8.5）的削弱程度相當。

4 KBT加工過程中的揮發(fā)性物質(zhì)PLS-DA模型分析

基于3 個品種在加工過程中的110 種揮發(fā)性成分含量，建立了PLS-DA模型以區(qū)分不同加工階段。結(jié)果表明（圖3A1～C1），KBT的6 個加工工序?qū)崿F(xiàn)了良好的區(qū)分。其中，在KMZ中，F(xiàn)L單獨位于得分圖的右下角，而W和R位于右上角象限，LF和MF在左上角象限，DL單獨在左下角象限。在FZ2和WC4中，F(xiàn)L和W在一個象限，R獨立位于一個象限，LF和MF在同一個象限，DL獨立在一個象限。上述結(jié)果進一步證實，萎凋、揉捻、發(fā)酵和干燥等加工工藝對KBT的揮發(fā)性代謝產(chǎn)物有顯著影響，尤其是萎凋和干燥。Huang Wenjing和Wang Hui等的研究也表明KBT加工過程中鮮葉和萎凋?qū)τ凇捌铋T香”有重要影響。3 個品種加工過程中的PLS-DA驗證模型（圖3A2～C2）中Q2回歸線與Y軸的截距都小于0，表明PLS-DA判別模型不存在過擬合現(xiàn)象，該模型相對可靠。

5 KBT關(guān)鍵揮發(fā)性化合物在初制加工中的動態(tài)變化

萎凋階段糖苷水解和脂肪酸降解、揉捻和發(fā)酵階段酶促氧化及干燥階段美拉德反應(yīng)，導致紅茶加工過程中揮發(fā)性成分的含量呈現(xiàn)動態(tài)變化。為了解KBT初制加工過程對紅茶香氣形成的影響，開展了3 個品種的6 種關(guān)鍵化合物在KBT加工過程中的動態(tài)變化研究。如圖4所示，KMZ、FZ2和WC4中的這6 種關(guān)鍵揮發(fā)性化合物表現(xiàn)出相對一致的變化，所有關(guān)鍵香氣成分均存在于茶鮮葉中，且在加工過程中其含量有增加或減少的趨勢。

在紅茶制造過程中，糖苷、脂肪酸、氨基酸、碳水化合物、類胡蘿卜素是揮發(fā)性化合物形成的重要香氣前體。糖苷衍生的揮發(fā)性物質(zhì)（glycoside-derived volatiles，GDVs）主要分為3 類，即單萜醇（如香葉醇、橙花醇、芳樟醇及其氧化物）、芳香醇（如苯甲醇和苯乙醇）和酚類（如水楊酸甲酯）。大多數(shù)GDVs，如香葉醇、苯甲醇、水楊酸甲酯、芳樟醇及其氧化物，主要來自β-櫻草糖苷的水解，而β-櫻草糖苷酶主要位于細胞壁。順式-3-己烯醇、苯甲醇主要來自β-D-吡喃葡萄糖苷，葡萄糖苷酶主要位于液泡。由圖4A可知，KBT中關(guān)鍵的糖苷水解產(chǎn)物為香葉醇、苯乙醇、芳樟醇。香葉醇和苯乙醇趨勢類似，即在萎凋階段都有不同程度的上升，適度發(fā)酵階段達到最高值，干燥后基本上達鮮葉中的含量水平。這是由于鮮葉在萎凋階段，細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)較完整，酶與糖苷接觸少，糖苷水解反應(yīng)不高，揉捻使細胞結(jié)構(gòu)破壞，大量香氣前體物質(zhì)進入細胞質(zhì)并開始酶促反應(yīng)，形成GDVs。芳樟醇在加工過程中總體上呈現(xiàn)下降趨勢，尤其在萎凋階段。寧井銘等研究也發(fā)現(xiàn)芳樟醇在KBT加工過程中下降了至少50%。有趣的是，3 個品種干茶的芳樟醇質(zhì)量濃度基本相同，約600 μg/L。

脂肪酸衍生的揮發(fā)性物質(zhì)（FADVs）包括C6～C9揮發(fā)性醇、醛、內(nèi)酯和酯。如1-辛烯-3-醇、己醛、(E)-2-己烯醛、庚醛、(E)-2-癸醛和癸醛，主要由亞油酸、油酸、棕櫚酸和α-亞麻酸等不飽和脂肪酸的脂氧合酶氧化產(chǎn)生。FADVs是茶葉中重要的新鮮、青氣和花香揮發(fā)性來源。由圖4B可見，除FZ2的干燥階段外，己醛總體上隨著加工進程呈現(xiàn)增加趨勢，尤其在萎凋、揉捻和輕度發(fā)酵階段。醛類物質(zhì)一般在鮮葉中含量較高，隨著加工進程逐漸減少，但是由于醇類物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，使得其含量在揉捻和輕度發(fā)酵中稍有增加。3 個品種干茶的己醛質(zhì)量濃度表現(xiàn)為：FZ2（45 μg/L）＜WC4（76 μg/L）＜KMZ（85 μg/L），推測可能導致WC4和KMZ的花香強度高于FZ2。

氨基酸衍生的香氣物質(zhì)前體主要是支鏈氨基酸（如L-蛋氨酸）和芳香族氨基酸（包括L-苯丙氨酸、L-色氨酸和L-酪氨酸），其中，苯丙氨酸可通過Strecker降解為苯乙醛。圖4C表明，苯乙醛在鮮葉中的含量稍低，而在KBT加工過程中大量增加，尤其是發(fā)酵和干燥階段。KMZ、FZ2和WC4分別增加至502、545 μg/L和317 μg/L。這是由于苯乙醛是紅茶干燥過程中美拉德反應(yīng)的主要產(chǎn)物，有蜂蜜香，是KBT甜香的關(guān)鍵化合物。

類胡蘿卜素衍生的揮發(fā)性物質(zhì)是類胡蘿卜素在酶促反應(yīng)和熱化學反應(yīng)下生成的化合物，主要包括α-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮、萜烯醛、萜烯酮等，其中β-紫羅蘭酮具有較高的OAV，是KBT中的香氣活性化合物。由圖4D可知，反式-β-紫羅蘭酮和己醛的變化趨勢類似，在不同品種鮮葉中含量相當，但在KBT整個加工過程中總體上顯著增加。在干燥階段，反式-β-紫羅蘭酮質(zhì)量濃度表現(xiàn)為：WC4（6.5 μg/L）＞KMZ（3.5 μg/L）＞FZ2（2.3 μg/L），對KBT的花香屬性有直接影響，從而形成相對于KMZ和WC4，F(xiàn)Z2花香強度稍弱的品質(zhì)特征。

結(jié)論

為探究茶樹品種對KBT香氣品質(zhì)、揮發(fā)性代謝譜的影響，本研究采用HS-SPME-GC-MS方法從KMZ、FZ2和WC4加工的KBT干茶中分別檢測到102、75 種和88 種香氣成分，主要為醇類、醛類、烴類和酯類。FZ2揮發(fā)性成分總量最高，為23 359.14 μg/L，而KMZ總量最低，為15 001.34 μg/L。其中，(E)-2-己烯醛、苯甲醇、苯乙醛、芳樟醇氧化物I、芳樟醇氧化物II、芳樟醇、苯乙醇、香葉醇的含量較高。結(jié)合OAV和ACI值，篩選出OAV＞1且ACI＞1%的11 種關(guān)鍵揮發(fā)性化合物，即香葉醇、反式-β-紫羅蘭酮、苯乙醛、芳樟醇、芳樟醇氧化物II、檸檬醛、芳樟醇氧化物I、苯甲醇、己醛、苯乙醇和辛醛。香氣重組和缺失實驗驗證了香葉醇、反式-β-紫羅蘭酮、苯乙醛、芳樟醇、己醛、苯乙醇6 種揮發(fā)性化合物是“祁門香”的最大貢獻者。PLS-DA模型分析結(jié)果顯示，加工工藝影響KBT的關(guān)鍵揮發(fā)性代謝產(chǎn)物的變化，尤其是萎凋和干燥工序。上述6 種關(guān)鍵呈香物質(zhì)在KMZ、FZ2和WC4加工過程中的變化趨勢相對一致。根據(jù)形成途徑，KBT的關(guān)鍵揮發(fā)性化合物在整個加工過程中的代謝途徑主要是糖苷水解，并且KBT中的關(guān)鍵活性化合物具有甜香、花果香，形成“祁門香”物質(zhì)基礎(chǔ)。這些結(jié)果豐富了KBT香氣品質(zhì)化學的基礎(chǔ)理論，為KBT的香氣品質(zhì)評價及精準定向加工提供了依據(jù)。

團隊簡介

安徽省農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所茶葉加工技術(shù)與裝備團隊主要圍繞安徽茶區(qū)的重點名茶與代表茶類及地方特色種質(zhì)資源，開展關(guān)鍵加工技術(shù)及品質(zhì)形成機理等研究。近年來，獲得國家自然科學基金委、安徽省科技廳等項目資助，發(fā)表研究論文20余篇。

本文《 茶樹品種對祁門紅茶揮發(fā)性代謝譜及關(guān)鍵呈香物質(zhì)的影響》來源于《食品科學》2025年46卷第8期211-220頁，作者： 劉亞芹，王輝，朱林，雷攀登，周漢琛。DOI : 10.7506/spkx1002-6630-20241008-017。點擊下方 閱讀原文 即可查看文章相關(guān)信息。

實習編輯：安宏琳；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網(wǎng)

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