武夷巖茶是中國閩北烏龍茶的典型代表，發(fā)酵程度較重，湯色橙黃明亮，葉底呈綠葉紅鑲邊，以獨特的巖韻和花香聞名于世 。根據(jù)采摘鮮葉的茶樹品種，武夷巖茶可分為水仙、肉桂、大紅袍、名樅、奇種、金牡丹、黃觀音、菜茶群體種等，其中肉桂是武夷巖茶當家品種之一 。

武夷巖茶的加工工序包括萎凋、做青、殺青、揉捻、干燥等，每道工序?qū)ξ湟膸r茶化學成分的轉(zhuǎn)化具有不同的作用。代謝組學技術能同時對生物體小分子代謝物進行全面系統(tǒng)的定性和定量分析，具有高通量和高靈敏度的特點，可結合統(tǒng)計學分析實現(xiàn)可視化探究不同樣本的差異和潛在的差異代謝物。該技術在茶葉領域被廣泛應用。

福建省農(nóng)業(yè)科學院資源環(huán)境與土壤肥料研究所的陳梅春、王階平*，福建省武夷山市壇壇封茶業(yè)有限公司的陳善明等以武夷肉桂為研究對象，利用廣泛靶向代謝組學技術（超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（UPLC-MS/MS）與氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS））探究武夷肉桂加工全過程（萎凋→做青→殺青→揉捻→干燥）的全代謝物動態(tài)變化，以期為進一步完善武夷巖茶品質(zhì)形成機理及其優(yōu)異品質(zhì)形成的調(diào)控提供數(shù)據(jù)支撐。

1 武夷肉桂加工過程揮發(fā)性和非揮發(fā)性代謝物的鑒定與分析

基于GC-MS和UPLC-MS/MS檢測技術，從武夷肉桂鮮葉和加工過程不同工序的茶樣中共檢測到1 758 個代謝物。利用GC-MS技術檢測到783 種揮發(fā)性代謝物（表1），包括305 個醇/酯/酮/醛類（39.4%～45.9%）、161 個萜類（23.3%～31.3%）、125 個雜環(huán)類（10.8%～16.2%）、125 個烴類（9.5%～12.7%）、15 個含N/S化合物（1.2%～3.1%）和52 個其他類化合物（2.7%～5.3%），其中以醇/酯/酮/醛類和萜類化合物為主。

在武夷肉桂加工過程，各類揮發(fā)性代謝物含量變化如圖1所示，總揮發(fā)性代謝物總量與各類化合物含量變化趨勢一致，含量均先上升后下降；做青后茶樣揮發(fā)性物質(zhì)總量達到高峰，與萎凋工序茶樣相比，其總揮發(fā)性代謝物、醇/酯/酮/醛類、萜類、雜環(huán)類、烴類、含N/S化合物及其他類化合物的增幅分別為80.5%、110.6%、48.1%、72.1%、95.1%、33.8%和50.9%；與茶鮮葉相比，做青后茶樣的總揮發(fā)性代謝物、醇/酯/酮/醛類、萜類、雜環(huán)類、烴類、含N/S化合物及其他類化合物的增幅分別為149.1%、189.5%、175.8%、75.5%、131.1%、40.7%和52.7%。但是，殺青后茶樣的揮發(fā)性代謝物含量急劇下降，與做青后的茶樣相比，其總揮發(fā)性代謝物、醇/酯/酮/醛類、萜類、雜環(huán)類、烴類、含N/S化合物及其他類化合物的降幅分別為60.4%、62.0%、52.2%、62.5%、67.9%、64.9%和66.2%，降幅均超過50.0%。揉捻后茶樣的揮發(fā)性代謝物含量上升，而干燥后又下降。整體上，干燥后茶樣的揮發(fā)性代謝物含量最低，總揮發(fā)性代謝物、醇/酯/酮/醛類、萜類、雜環(huán)類、烴類、含N/S化合物及其他類化合物分別占茶鮮葉代謝物含量的70.7%、73.5%、91.0%、54.4%、64.0%、29.4%和46.1%。

武夷肉桂加工過程不同類別揮發(fā)性代謝物的主要組成和變化如圖2所示。揮發(fā)性物質(zhì)中醇/酯/酮/醛類化合物以2-環(huán)戊基乙醇、(Z)-戊-2-烯丁酸丁酯、戊酸芳樟酯、(Z)-己酸-3-己烯酯、甲基-(2,2,3-三甲基環(huán)戊基)-甲酮、2,6,6-三甲基雙環(huán)[3.2.0]庚-2-烯-7-酮為主。在加工過程，2-環(huán)戊基乙醇、甲基-(2,2,3-三甲基環(huán)戊基)-甲酮和2,6,6-三甲基雙環(huán)[3.2.0]庚-2-烯-7-酮含量總體上呈現(xiàn)下降趨勢；(Z)-戊-2-烯丁酸丁酯、戊酸芳樟酯和(Z)-己酸-3-己烯酯含量先上升后下降，于做青后達到最高（圖2A）。脂肪族醛、醇、葉醇酯類化合物對于鮮葉加工過程香型的形成有著重要作用，與鮮葉相比，干燥后毛茶中的C6醛類和C6醇類化合物含量分別降低91.7%和27.1%；葉醇酯類化合物的含量增加520.4%，其中(Z)-己酸-3-己烯酯增幅最大，達671.1%。此外，一些醇類、酮類物質(zhì)對茶葉的香型具有重要貢獻，如α-松油醇、二氫獼猴桃內(nèi)酯、β-紫羅蘭酮、異佛爾酮與花香、果香、甜香呈顯著負相關，與參香、藥香、木香和陳香呈顯著正相關。本研究中，毛茶的α-松油醇含量下降36.6%；苯甲醇、β-紫羅蘭酮和異佛爾酮含量分別增加68.6%、28.1%和433.0%，表明本研究制備的巖茶具有豐富的香型。

萜類化合物以紫蘇烯、β-羅勒烯、乙酸芳樟酯、δ-愈創(chuàng)木烯、β-紅沒藥烯和1-甲基-4-(1,2,2-三甲基環(huán)戊基)環(huán)己-1,3-二烯為主。在加工過程中，β-羅勒烯、δ-愈創(chuàng)木烯、β-紅沒藥烯和1-甲基-4-(1,2,2-三甲基環(huán)戊基)環(huán)己-1,3-二烯的含量變化趨勢一致，先上升后下降，于做青工序后達到最高峰；紫蘇烯和乙酸芳樟酯含量變化波動大，整體上呈現(xiàn)下降趨勢（圖2B）。

雜環(huán)類化合物以2-己酰基呋喃、呋喃酮、3,5-二甲基吡唑-1-羧胺和1-(1H-吡唑-4-基)-乙酮為主，在加工過程中的含量整體上呈下降趨勢。烴類化合物以正丁基苯、(1-甲氧基丙基)-苯、(1-甲基-1-丙基戊基)-苯和1,10-十一碳二烯為主，在加工過程中的含量整體上先上升后下降，于做青工序后達到高峰（圖2C）。

含N/S化合物以苯甲硫醇、二丙基二硫、(甲硫基)-苯和3-(1-甲基亞乙基)-環(huán)戊烷甲腈為主。其他類化合物以(R)-(+)-1-(對甲苯基)乙胺、4-乙基苯酚、苯酚和4,5-二甲基-1,3-苯二醇為主。其中，苯甲硫醇和(R)-(+)-1-(對甲苯基)乙胺在加工過程中的含量整體上呈下降趨勢，二丙基二硫和4-乙基苯酚的含量先上升后下降，其他4 個化合物加工過程中含量變化不大（圖2D）。

利用UPLC-MS/MS檢測到975 種非揮發(fā)性代謝物（表2），包括264 個有機酸類（29.6%～38.1%）、278 個黃酮類（28.3%～34.7%）、14 個原花青素（3.0%～3.8%）、68 個氨基酸及其衍生物（4.5%～13.1%）、59 個生物堿（5.0%～6.6%）、43 個木脂素和香豆素（1.0%～2.5%）及249 個其他類化合物（11.8%～18.4%），其中以有機酸類和黃酮類化合物為主。

在武夷肉桂加工過程，各類非揮發(fā)性代謝物含量變化如圖3所示。茶鮮葉經(jīng)萎凋和做青后，總非揮發(fā)性物質(zhì)含量上升，增幅為24.3%，而后工序過程中總含量變化較小；干燥后毛茶非揮發(fā)性物質(zhì)總量相對于鮮葉的增幅為27.8%。有機酸類、木脂素和香豆素類化合物含量在巖茶加工過程先上升到最高點，而后下降至平衡點；黃酮類化合物含量先上升后下降，于殺青后含量達到最高，相對于鮮葉增幅為18.6%；原花青素含量在巖茶加工過程變化較小；氨基酸及其衍生物含量逐漸上升，在萎凋和做青工序上升速度快（相對于鮮葉，增幅分別為83.3%和238.3%），殺青、揉捻和干燥工序上升緩慢，干燥后的毛茶氨基酸及其衍生物含量相對鮮葉增幅為270.2%；生物堿含量先上升后下降，于做青后達到最高峰（相對鮮葉增幅為62.4%），干燥后的毛茶生物堿含量相對鮮葉增幅為35.4%；其他類非揮發(fā)性物質(zhì)在加工過程緩慢上升。

武夷肉桂加工過程不同類別非揮發(fā)性代謝物的主要組成和變化如圖4所示。非揮發(fā)性物質(zhì)中有機酸類以沒食子酸甲酯、檸檬酸、奎寧酸和琥珀酸為主（圖4A），其中，沒食子酸甲酯含量逐漸下降，琥珀酸含量逐漸升高，檸檬酸和奎寧酸在整個加工過程含量變化不明顯。黃酮類化合物以表兒茶素-3-(3′-O-甲基)沒食子酸酯、槲皮素-7-O-蕓香糖苷-4′-O-葡萄糖苷、兒茶素沒食子酸酯、表兒茶素沒食子酸酯和槲皮素-3-O-半乳糖苷為主，表兒茶素-3-(3′-O-甲基)沒食子酸酯、槲皮素-3-O-半乳糖苷和槲皮素-7-O-蕓香糖苷-4′-O-葡萄糖苷含量變化不明顯，而兒茶素沒食子酸酯和表兒茶素沒食子酸酯在干燥工序后的含量低于鮮葉，降幅分別為13.2%和5.9%。進一步對4 種簡單兒茶素和4 種酯型兒茶素總量變化進行分析發(fā)現(xiàn)，鮮葉制備成毛茶后，簡單兒茶素和酯型兒茶素總量相對于鮮葉降幅分別為20.6%和9.2%（圖4B）。黃酮（醇）糖苷類化合物含量先上升后下降，于殺青后達到高峰，毛茶的含量相對于鮮葉增幅為9.3%。本實驗檢測的黃酮糖苷類化合物包括木犀草素苷、芹菜素苷、牡荊素苷、苜蓿素苷、柚皮素苷、橙皮素苷、圣草酚苷、金圣草黃素苷、葒草素苷、高車前素苷、香葉木素苷、高良姜素苷等；黃酮（醇）糖苷類包括山柰酚苷、槲皮素苷、楊梅素苷、異鼠李素苷、檉柳黃素苷等。主要的4 種糖苷類化合物在加工過程中變化如圖4C所示，加工過程中山柰酚苷含量先上升后下降，于殺青后達到高峰，而槲皮素苷含量變化無規(guī)律，兩者在毛茶中的含量相對于鮮葉降幅分別為5.7%和8.4%；木犀草素苷含量輕微上升，在毛茶中的含量相對于鮮葉增幅為4.6%；芹菜素苷逐漸增加，在毛茶中的含量相對于鮮葉增幅為24.4%。芹菜素-6/8-C-葡萄糖苷（牡荊素）對于茶湯厚度有貢獻，鮮葉制備成毛茶后，牡荊素含量相對鮮葉增幅為66.2%，說明毛茶厚度增加。

原花青素主要由茶黃素、原花青素B3和原花青素B2組成（圖4D），其中茶黃素在做青后的含量快速上升，相對于鮮葉增幅為731.8%，后期殺青、揉捻和干燥工序過程的茶黃素含量上升較慢，制成毛茶后，茶黃素含量相對茶鮮葉增幅為810.1%；原花青素B3和原花青素B2在整個加工過程含量變化不大。生物堿主要由可可堿、N-阿魏酰胍丁胺和膽堿組成，可可堿含量先上升后下降，于做青后達到高峰；N-阿魏酰胍丁胺和膽堿在干燥工序完成后的含量顯著低于鮮葉。

氨基酸及其衍生物主要由L-亮氨酸、L-異亮氨酸、L-正亮氨酸、DL-色氨酸和L-谷氨酸組成，其中L-谷氨酸含量逐漸下降，制成毛茶后，其含量相對茶鮮葉降幅為39.9%；L-亮氨酸、L-異亮氨酸和L-正亮氨酸的含量逐漸升高，DL-色氨酸含量先上升后維持不變，制成毛茶后，4 種氨基酸的含量相對于茶鮮葉的增幅分別為428.7%、362.4%、379.2%和207.1%（圖4E）。

木質(zhì)素和香豆素類化合物以7-羥基-2H-1-苯并吡喃-2-酮、異東莨菪堿-葡萄糖苷、芝麻素和8R-二氫脫氫二萜醇4-O-β-D-吡喃葡萄糖苷為主，含量總體輕微下降。其他類化合物以α-亞麻酸、(E)-芳樟醇-1-酸和棕櫚醛為主（圖4F），這3 個化合物均為游離脂肪酸，其中α-亞麻酸含量先上升后保持平穩(wěn)，制成毛茶后，含量相對于茶鮮葉增幅為123.0%；(E)-芳樟醇-1-酸在做青后呈下降趨勢，制作成毛茶后含量相對于茶鮮葉的降幅為61.1%；棕櫚醛的含量在整個加工過程呈輕微上升趨勢。

2 武夷肉桂加工過程不同工序代謝物PCA和聚類分析

以檢測的所有揮發(fā)性和非揮發(fā)性代謝物為指標進行PCA（圖5）和聚類分析（圖6）。PCA結果顯示，武夷肉桂加工過程鮮葉和萎凋茶樣的全代謝物組差異小于其他工序的茶樣，不同工序樣品能被明顯區(qū)分開。聚類分析結果顯示，6 個工序的茶樣可以聚為2 類，I類為鮮葉和萎凋后茶樣，II類為做青、殺青、揉捻和干燥后茶樣，其中I類鮮葉和萎凋后茶葉全代謝物組差異較小；II類中做青、殺青、揉捻和干燥后茶樣全代謝物組差異相對較大，可以分別聚為亞類。聚類分析結果與PCA結果基本一致。

為了更加準確地反映6 組樣品間的代謝物差異，依據(jù)VIP≥1.0且P＜0.05，共篩選出556 種差異化合物，包括342 種揮發(fā)性代謝物（9 個含N/S化合物、62 個雜環(huán)類、59 個萜類、61 個烴類、131 個醇/酯/醛/酮類及20 個其他類化合物）和214 種非揮發(fā)性物質(zhì)（43 個黃酮類、78 個有機酸類、15 個氨基酸及衍生物、13 個生物堿、8 個木質(zhì)素和香豆素、1 個原花青素及56 個其他類化合物）。在342 種揮發(fā)性差異代謝物中，含N/S化合物主要包括(甲硫基)-苯、苯甲硫醇、縮二脲等；雜環(huán)化合物主要包括5-乙基-3-羥基-4-甲基-2(5H)-呋喃酮、3,5-二甲基吡唑-1-羧胺、呋喃酮、2-己酰基呋喃等；萜類化合物主要包括β-羅勒烯、(E)-4,8- 二甲基壬基-1,3,7-三烯、紫蘇烯、乙酸芳樟酯、β-蒎烯等；烴類化合物主要包括(1-甲氧基丙基)-苯、1,10-十一碳二烯、2,6-二甲基-2,6-辛二烯等；醇/酯/醛/酮類化合物主要包括3-己烯酸丁酯、2-甲基-2-戊醛、(Z)-戊-2-烯丁酸丁酯、甲基-(2,2,3-三甲基環(huán)戊基)-甲酮、2,6,6-三甲基雙環(huán)[3.2.0]庚-2-烯-7-酮等。在非揮發(fā)性差異代謝物中，黃酮類化合物主要包括黃烷醇類、黃酮（醇）糖苷類、查耳酮和二氫黃酮等；有機酸類化合物主要包括奎寧酸、沒食子酸、莽草酸、肉桂酸、苯甲酸、苯乙酸、茉莉酸、蘋果酸等；氨基酸及其衍生物主要包括L-天冬氨酸、環(huán)亮氨酸、3-氨基丙酸甲酯等；生物堿主要包括N-阿魏酰胍丁胺、可可堿、膽堿等；木質(zhì)素和香豆素主要包括表松脂醇、5′-甲氧基異落葉松脂醇-9′-O-葡萄糖苷等；其他非揮發(fā)性化合物主要包括棕櫚酸、棕櫚醛等游離脂肪酸和核苷酸及其衍生物。

3 武夷肉桂加工過程不同工序代謝物差異分析

利用OPLS-DA對武夷肉桂加工過程中不同工序代謝物變化進行分析，鮮葉vs萎凋（vs前面的組別為對照組，下同）、萎凋vs做青、做青vs殺青、殺青vs揉捻、揉捻vs干燥2 個工序茶樣的OPLS-DA的S-plot圖如圖7所示，紅色點表示不同工序之間差異顯著的代謝物，越靠近右上角和左下角的代謝物表示其差異越顯著。

武夷肉桂加工過程不同工序差異顯著的代謝物數(shù)目如表3所示。茶青經(jīng)萎凋工序后，茶樣代謝物組共有281 種代謝物含量發(fā)生了顯著變化；經(jīng)做青工序后，有558 種代謝物含量發(fā)生顯著變化，其中含量上調(diào)的物質(zhì)有536 種，含量下調(diào)的有22 種；經(jīng)殺青工序后，530 種代謝物含量發(fā)生顯著變化，其中含量上調(diào)的有92 種，含量下調(diào)有438 種；經(jīng)揉捻工序后，有354 種代謝物含量發(fā)生顯著變化，其中含量上調(diào)有308 種，含量下調(diào)有46 種；經(jīng)干燥工序后，有555 種代謝物發(fā)生變化，含量上調(diào)的代謝物有117 種，含量下調(diào)的代謝物有438 種。研究發(fā)現(xiàn)，在武夷肉桂鮮葉經(jīng)萎凋和做青工序處理后，代謝物含量上調(diào)的數(shù)目比較多，下調(diào)的數(shù)目比較少；在殺青、揉捻、干燥等工序處理后，含量下調(diào)的代謝物數(shù)目比較多，含量上調(diào)的代謝物數(shù)目比較少。

武夷肉桂加工過程不同工序差異代謝物的OPLS-DA模型中VIP值最大的前20 個代謝物如表4所示。鮮葉萎凋后，VIP值最大的前20 個差異代謝物中含量下調(diào)的代謝物有4 個，為吲哚-5-甲酸（生物堿）、吲哚-3-甲酸（生物堿）、5,7-二羥基色原酮和(E,Z)-3,6-壬二烯-1-醇；含量上調(diào)的代謝物有16 個，包括橙皮素-7-O-葡萄糖苷（黃酮類）、丁香酸（有機酸類）、乙酸胍（生物堿）、L-谷氨酰胺（氨基酸）、L-賴氨酸（氨基酸）、β-氨環(huán)檸檬醛等化合物。

做青后，VIP值最大的前20 個差異代謝物中含量下調(diào)的代謝物有3 個，為楊梅素-3-O-半乳糖苷-3′-O-鼠李糖苷（黃酮類）、楊梅素-3-O-蕓香糖苷（黃酮類）和5,8-二羥基-9,12-十八碳二烯酸；含量上調(diào)的代謝物有17 個，包括甲基庚烯酮、肉桂醇、丁酸辛酯、β-欖香烯等揮發(fā)性代謝物。

殺青后，VIP值最大的前20 個差異代謝物中含量下調(diào)的代謝物有12 個，包括α-酮戊二酸（有機酸類）、L-丙氨酰-L-亮氨酸（氨基酸）、2-甲基-2-戊醛（醛類）、2,2,3-三甲基環(huán)丁酮、己酸甲酯等；含量上調(diào)的代謝物有8 個，包括1-O-對香豆酰奎寧酸、肉桂酸（有機酸類）、1-乙酰基-β-咔啉（生物堿）、3-硝基-L-酪氨酸、4-甲基-2-氧雜環(huán)丁酮等。

揉捻后，VIP值最大的前20 個差異代謝物中含量下調(diào)的代謝物有6 個，包括木犀草素-7-O-葡萄糖醛酸苷（黃酮類）、1-乙酰基-β-咔啉（生物堿）、2-乙基-5-甲基-呋喃、十一醛等；含量下調(diào)的代謝物有14 個，包括煙胺（生物堿）、L-丙氨酰-L-亮氨酸（氨基酸）、己酸甲酯、α-酮戊二酸等。

干燥后，VIP值最大的前20 個差異代謝物中含量下調(diào)的代謝物有9 個，包括1,6-二-O-沒食子酰-3-O-肉桂酰-β-D-葡萄糖（有機酸類）、4-己烯-3-酮、1-(5-叔丁基吡嗪-2-基)乙酮等；含量上調(diào)的代謝物有11 個，包括延胡索酸、馬來酸、1-乙酰基-β-咔啉（生物堿）、十一醛、乙酸異龍腦酯等。上述含量變化顯著的VIP值前20的差異代謝物，每道工序完成后，含量下降的代謝物幾乎降低至檢測限以下，含量上升的基本上為新出現(xiàn)的代謝物。

4 武夷肉桂加工過程不同工序差異代謝物功能注釋及富集分析

將篩選出的差異顯著的代謝物在京都基因與基因組百科全書（KEGG）數(shù)據(jù)庫中進行注釋，不同組別注釋的KEGG通路數(shù)目如表5所示。進一步對差異顯著代謝物KEGG的注釋結果按照KEGG中通路類型進行分類，主要注釋到3 類，即代謝、遺傳信息處理和環(huán)境信息處理。

進一步對差異代謝物進行KEGG通路富集分析，不同組別差異代謝物KEGG富集氣泡如圖8所示。鮮葉vs萎凋樣品差異表達代謝物富集顯著性排名前3的通路包括二萜類和三萜類生物合成通路，富集到該通路的差異代謝物包括α-石竹烯、δ-杜松烯、α-法呢烯、(E)-1-甲基-4-(6-甲基庚-5-烯-2-亞烷基)環(huán)己-1-烯和β-紅沒藥烯等；氨酰-tRNA生物合成通路，富集到該通路的差異代謝物包括L-亮氨酸、L-異亮氨酸、L-色氨酸、L-纈氨酸、L-酪氨酸、L-谷氨酰胺和L-賴氨酸等；硫代葡萄糖苷生物合成通路（圖8A），富集到該通路的差異代謝物包括L-亮氨酸、L-異亮氨酸、L-色氨酸、L-纈氨酸和L-酪氨酸等游離氨基酸，上述結果表明萎凋工序?qū)τ谟坞x氨基酸和萜類化合物的形成影響很大。

萎凋vs做青樣品差異表達代謝物主要富集于亞麻油酸代謝通路，富集到該代謝通路的代謝物包括γ-亞麻酸、順式十八碳-9-烯-12-炔酸、9,10,13-三羥基-11-十八碳烯酸、9-過氧-10E,12Z-十八碳二烯酸、5,8-二羥基-9,12-十八碳二烯酸、2-甲基-6-亞甲基辛基-2,7-二烯酮等；次級代謝產(chǎn)物生物合成通路，富集到該通路的差異代謝物包括松脂醇、L-色氨酸、L-苯丙氨酸、L-酪氨酸、松柏醇、香草醛和肉桂酸等；硫代葡萄糖苷生物合成通路（圖8B），富集到該通路的代謝物包括L-色氨酸、L-纈氨酸、L-苯丙氨酸、L-酪氨酸和L-甲硫氨酸等，表明做青工序?qū)τ谟坞x氨基酸、游離脂肪酸和萜類化合物的形成影響很大。

做青vs殺青樣品差異表達代謝物主要富集于檸檬烯和松萜類降解通路，富集到該通路的差異代謝物包括檸檬烯、香芹酮、α-氧化蒎烯、苯甲醇、左旋香芹酮和4-(1-甲基乙烯基)-1-環(huán)己烯-1-甲醛等；類單萜生物合成通路，富集到該通路的代謝物包括檸檬烯、2-甲基-6-亞甲基辛基-2,7-二烯酮、α-松油醇、月桂烯、(1R,2S,5S)-2-甲基-5-(1-甲基乙基)-雙環(huán)[3.1.0]己-2-醇、甲基-(2,2,3-三甲基環(huán)戊基)-甲酮和左旋香芹酮等；富集核苷酸及其衍生物等差異代謝物的嘌呤代謝信號通路（圖8C），表明殺青工序?qū)祁悺⒋?酮/醛/酸類等揮發(fā)性化合物的形成影響大。

殺青vs揉捻樣品差異表達代謝物主要富集于類單萜生物合成通路，富集到該通路上的差異代謝物包括檸檬烯、2-甲基-6-亞甲基辛基-2,7-二烯酮、月桂烯、α-松油醇、(1R,2S,5S)-2-甲基-5-(1-甲基乙基)-雙環(huán)[3.1.0]己-2-醇、甲基-(2,2,3-三甲基環(huán)戊基)-甲酮和左旋香芹酮等；檸檬烯和松萜類降解通路，富集到該通路的差異代謝物包括檸檬烯、乙酸己酯、α-氧化蒎烯、苯甲醇、左旋香芹酮和4-(1-甲基乙烯基)-1-環(huán)己烯-1-甲醛等；莨菪烷類、哌啶類和吡啶類生物堿的生物合成通路，富集到該通路的差異代謝物主要有古豆堿、托品酮和8-甲基-8-氮雜雙環(huán)[3.2.1]辛烷-3-醇等信號通路（圖8D），表明揉捻工序?qū)葡╊悺⒋?酮/醛/酸類等揮發(fā)性化合物的形成影響大。

揉捻vs干燥樣品差異表達代謝物主要富集于檸檬烯和松萜類降解通路，富集到該通路上的差異代謝物包括檸檬烯、6,6-二甲基-雙環(huán)[3.1.1]庚-2-烯-2-甲醇、香芹酮、α-氧化蒎烯、α-蒎烯、4-(1-甲基乙烯基)-1-環(huán)己烯-1-羧酸、左旋香芹酮、4-(1-甲基乙烯基)-1-環(huán)己烯-1-甲醛等；二萜類和三萜類生物合成通路，富集到該通路上的差異代謝物包括β-瑟林烯、α-石竹烯、3,7,11-三甲基-1,6,10-十二碳三烯-3-醇、δ-杜松烯和(E)-1-甲基-4-(6-甲基庚-5-烯-2-亞烷基)環(huán)己-1-烯等；亞麻油酸代謝與光合作用通路（圖8E），富集到該通路的代謝物包括γ-亞麻酸、順式十八碳-9-烯-12-炔酸、(9Z,11E)-十八碳二烯酸、7,8-二羥基-9,12-十八碳二烯酸、9-過氧-10E,12Z-十八碳二烯酸、香草醛和1-(3-羥苯基)-乙酮等，表明干燥工藝對萜烯類、酮/醛/酸類化合物和黃酮類化合物的形成影響大。

綜上所述，武夷肉桂加工過程中，不同工序?qū)θ夤饚r茶代謝物的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生重要影響。肉桂巖茶重要非揮發(fā)性代謝物（如游離氨基酸、生物堿）在萎凋和做青工序變化幅度大，在其他工序變化幅度小；而揮發(fā)性代謝物在所有加工工序都發(fā)生較大變化，尤其是萜類化合物。

風味（香氣和滋味）是評價茶葉品質(zhì)的主要因素，是其代謝物的外在表現(xiàn)，如酮類化合物通常帶有花果香味，醇類和萜類化合物帶有特殊的花香和果香，氨基酸主導茶湯鮮爽味，兒茶素類和黃酮類賦予茶湯苦澀味，可溶性糖是茶湯呈現(xiàn)甜味的重要因子，有機酸與茶湯厚度和苦味有關系。茶葉風味是在加工過程中由酶促和非酶促反應形成的，與加工工藝密切相關。武夷巖茶的加工工序包括萎凋、做青、殺青、揉捻和干燥，每一道工序?qū)r茶風味成分的形成都有貢獻。本實驗探究了鮮葉在巖茶加工工序中的動態(tài)變化情況，發(fā)現(xiàn)加工過程中，總揮發(fā)性代謝物含量先上升后下降，總非揮發(fā)性代謝物含量先上升后維持平穩(wěn)，其中萜類、烴類、醇/酯/醛/酮等重要揮發(fā)性代謝物各工序均發(fā)生較大幅度的變化，而游離氨基酸、生物堿等重要非揮發(fā)性代謝物僅在部分工序發(fā)生較大幅度的變化。

萎凋包括日光萎凋和加溫萎凋，萎凋后鮮葉失去光澤，青氣減退，整個萎凋過程以脫水10%～15%為宜。已有研究表明，萎凋過程兒茶素和黃酮類化合物的生物合成受到抑制，蛋白酶、多酚氧化酶、糖苷水解酶等內(nèi)源酶活性提高，促進蛋白質(zhì)降解，加快兒茶素和黃酮類化合物的化學轉(zhuǎn)化，使得氨基酸、茶黃素、萜烯類化合物等含量上升。不同方式的萎凋?qū)τ趲r茶風味成分的形成也有較大的影響，日光萎凋會促進芐基氰和吲哚的形成，而加溫萎凋則使α-法呢烯含量大幅度提高，從而形成不一樣的香型。本研究中肉桂鮮葉萎凋后，全代謝物含量上調(diào)，包括揮發(fā)性物質(zhì)中的醇/酯/酮/醛類、萜類和烴類化合物，非揮發(fā)性代謝物中的有機酸類、氨基酸及其衍生物和生物堿。其中，差異顯著的代謝物主要為游離氨基酸（L-谷氨酰胺、L-賴氨酸）、生物堿類（吲哚-3/5-甲酸、乙酸胍）、有機酸類（丁香酸）、黃酮類（橙皮素-7-O-葡萄糖苷）和萜類（β-環(huán)檸檬醛）等。

做青是武夷巖茶品質(zhì)形成的關鍵工序，由搖青和晾青交替進行，搖青通過機械損傷葉片，誘導酶促氧化的進行，多酚類和葉綠素、類胡蘿卜素等色素類物質(zhì)發(fā)生變化，使青葉產(chǎn)生綠底紅鑲邊，緊接通過晾青使葉片恢復緊張狀態(tài)。做青過程中，低沸點的青草氣成分得以揮發(fā)和轉(zhuǎn)化，高沸點的花香、果香成分顯露出來，使芳香物質(zhì)含量得到大幅度提高。適當增加搖青和晾青次數(shù)，可有效促進芳香物質(zhì)的積累。本研究發(fā)現(xiàn)，做青后的茶樣，揮發(fā)性代謝物含量提高至萎凋工序階段的近2 倍，特別是醇/酯/酮/醛類、烴類和雜環(huán)化合物；非揮發(fā)性代謝物中氨基酸及其衍生物、生物堿及脂質(zhì)類化合物含量上調(diào)比較多，其中差異顯著的代謝物包括氨基酸類（L-色氨酸、L-纈氨酸、L-苯丙氨酸、L-酪氨酸和L-甲硫氨酸）、黃酮類（楊梅素-3-O-半乳糖苷-3′-O-鼠李糖苷、楊梅素-3-O-蕓香糖苷）、脂質(zhì)類（γ-亞麻酸等）、醇/酯/酮/醛類（肉桂醇、甲基庚烯酮、丁酸辛酯）和萜類（β-欖香烯），與Chen Si和Hu Cijie等報道的做青過程會促進萜烯、脂肪酸和苯類揮發(fā)物的形成，從而促使烏龍茶形成果香和花香的研究結果一致。

殺青是武夷巖茶加工過程一道重要工序，其通過高溫抑制酶活，使葉片停止發(fā)酵，防止葉片繼續(xù)紅變，同時使葉片揮發(fā)掉部分水分，讓葉片變軟便于揉捻，進一步通過揉捻使葉片卷轉(zhuǎn)成條，體積縮小，最后通過干燥抑制酶促氧化反應的進行，消除茶葉的苦澀味，促進茶湯滋味醇厚的形成。本研究發(fā)現(xiàn)，殺青、揉捻和干燥對茶葉揮發(fā)性物質(zhì)影響比較大，各類揮發(fā)性物質(zhì)含量降幅均超過50.0%；而對非揮發(fā)性代謝物含量影響較小。進一步通過KEGG富集分析發(fā)現(xiàn)，在武夷肉桂加工過程中，游離氨基酸在萎凋和做青工序顯著富集，黃酮類化合物在干燥工序顯著富集；萜類和游離脂肪酸等在各加工工序均顯著富集，醇/酮/醛/酸類等代謝物在殺青、揉捻和干燥工序顯著富集，表明加工工序?qū)τ诓铇虞祁悺⒋?酮/醛/酸類等、游離脂肪酸、氨基酸、黃酮類物質(zhì)的形成和轉(zhuǎn)化影響很大。

已有研究表明，不飽和脂肪酸在脂氧合酶的作用下氧化成為過氧化物，過氧化物在氫氧化裂解酶的進一步氧化裂解下生成C6醛類，C6醛類被乙醇脫氫酶還原成為相應的醇類物質(zhì)，而后部分醇類物質(zhì)在醇酰基轉(zhuǎn)移酶作用下開始發(fā)生酯化反應，形成帶有花果香的葉醇酯類衍生物。脂肪族醛類和醇類物質(zhì)呈青草香，葉醇類物質(zhì)呈花果甜香，本研究中鮮葉加工成毛茶后，C6醛類化合物含量下降91.7%，C6醇類化合物含量下降27.1%，葉醇酯類衍生物如(Z)-己酸-3-己烯酯含量增幅為671.1%，表明鮮葉加工成毛茶后，葉片青草香褪去后形成柔和的花果香。周子維等報道搖青機械力能顯著降低鮮葉中的亞麻酸及亞油酸含量，從而促進脂肪族類香氣物質(zhì)的形成，而本研究發(fā)現(xiàn)隨著鮮葉做青后，α-亞麻酸含量逐漸升高（增幅為123.0%），可能是因為脂肪族類香氣物質(zhì)形成過程中α-亞麻酸未作為脂氧合酶代謝底物被氧化降解。

此外，本研究中武夷肉桂鮮葉加工成毛茶后，呈花香或果香的芳樟醇及其氧化物、苯甲醇、β-羅勒烯等，呈辛香的脫氫芳樟醇、α-石竹烯等，呈薄荷香的異佛爾酮，呈木香的β-紫羅蘭酮等，呈麝香的二氫獼猴桃內(nèi)酯等揮發(fā)性物質(zhì)含量上升，使得形成的武夷肉桂顯露花果香、辛香和薄荷香。兒茶素類化合物在茶葉加工過程中會發(fā)生氧化聚合、水解、甲基化、糖苷化等變化，影響該類物質(zhì)的積累，這可能是本研究中滋味成分呈澀味的簡單兒茶素和酯型兒茶素含量下降和茶黃素含量上升的原因。一般認為茶葉氨基酸含量越高，風味品質(zhì)越好，本研究中氨基酸含量在加工過程中不斷上升，促進茶湯鮮爽滋味的形成；同時，對厚度有貢獻的有機酸含量上調(diào)，對改善茶湯滋味具有重要意義。黃酮（醇）糖苷是茶葉中重要的黃酮類化合物，也是茶湯的一類重要呈色物質(zhì)，該類具有苦澀味，含量增加會增強茶湯的苦澀口感和厚度。本研究中檢出的黃酮（醇）糖苷類化合物類型豐富，有20余種糖苷元，以山柰酚苷、槲皮素苷、木犀草素苷和芹菜素苷為主，其中芹菜素苷變化最為顯著，特別是芹菜素-6/8-C-葡萄糖苷，增幅達到66.2%，增強了茶湯的厚度。制成毛茶后，黃酮（醇）糖苷類化合物總量增加，也提高了茶湯色彩飽和度，使茶湯顏色純度有所上升。

結 論

本研究基于廣泛靶向代謝組學技術對武夷肉桂加工過程中代謝物動態(tài)變化進行了系統(tǒng)分析，共檢測到783 種揮發(fā)性代謝物和975 種非揮發(fā)性代謝物。加工過程中，總揮發(fā)性代謝物含量先上升后下降，總降幅為70.7%；總非揮發(fā)性代謝物含量先上升后維持平穩(wěn)，總增幅為27.8%。萜類、烴類、醇/酯/醛/酮類等重要揮發(fā)性代謝物含量在各加工工序均發(fā)生較大變化，游離氨基酸、生物堿等重要非揮發(fā)性代謝物含量在萎凋和做青工序變化幅度大于其他工序，有機酸類、黃酮類等代謝物含量在各加工工序變化幅度較小。基于PCA和聚類分析全代謝物組發(fā)現(xiàn)，鮮葉和萎凋后茶樣全代謝物組差異小于其他工序茶樣，不同工序茶樣差異明顯。利用OPLS-DA篩選出黃酮（醇）糖苷類、奎寧酸、L-天冬氨酸、可可堿、棕櫚酸、2-己酰基呋喃、β-羅勒烯、紫蘇烯、3-己烯酸丁酯、2,6,6-三甲基雙環(huán)[3.2.0]庚-2-烯-7-酮等556 個差異代謝物用以區(qū)分不同工序的樣本。進一步結合KEGG富集分析發(fā)現(xiàn)，游離氨基酸在萎凋和做青工序顯著富集，黃酮類化合物在干燥工序顯著富集；萜類和游離脂肪酸等在各加工工序均顯著富集，醇/酮/醛/酸類等代謝物在殺青、揉捻和干燥工序顯著富集。本研究利用廣泛靶向代謝組學分析技術更加全面細致地揭示了武夷山肉桂加工過程中代謝物整體特征，為深入探究武夷巖茶品質(zhì)與加工的相關性提供理論依據(jù)。

作者簡介

通信作者：

王階平，研究員，福建省農(nóng)業(yè)科學院資源環(huán)境與土壤肥料研究所，目前主要從事芽胞桿菌的基因組學和分類學、乳酸菌資源收集與應用、環(huán)境微生物學、農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用、植物線蟲的生物防治與基因資源等方面研究。主持各類項目10余項，獲2016年福建省科技進步三等獎（排名第三）；獲2017年福建省科技進步一等獎1 項（排名第四）。近5年作為第一或通信作者發(fā)表論文30余篇，作為主要編著發(fā)表論著9 部。

第一作者：

陳梅春，福建省農(nóng)業(yè)科學院資源環(huán)境與土 壤肥料研究所， 芽胞桿菌研究中心主任，福建省高層次C類現(xiàn)有人才，入選中國科協(xié)第三屆青年人才托舉工程、院首批英才計劃、院優(yōu)才計劃。主要從事生物功能物質(zhì)研究與應用。發(fā)表第一或通訊作者論文33 篇；獲授權發(fā)明專利6 項；獲中國科學院院長優(yōu)秀獎（2012年），博士論文入選中科院百篇優(yōu)博（2013年）；主持國家級、省級、院級及企業(yè)橫向項目10余項；獲2020年度福建省科技進步獎三等獎1 項（排名第一）、2023年度福建省科技進步三等獎1 項（排名第三）、獲2018年度福建省農(nóng)科院科技創(chuàng) 新一等獎1 項（排名第一）；獲第六屆“福建省直青年五四獎章”（2022年）。

本文《基于廣泛靶向代謝組學的武夷肉桂加工過程代謝物的動態(tài)變化》來源于《食品科學》2025年46卷第8期221-234頁，作者：陳梅春，陳善明，馬秋梅，陳雯帆，陳雯穎，林恩泉，藍江林，劉波，王階平。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241009-031。點擊下方 閱讀原文 即可查看文章相關信息。

實習編輯：陳麗先；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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