‘春閨’與‘福云6號’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，林鄭和，陳常頌*

(1.福建省農業科學院茶葉研究所，福建 福州 350013；2.福建農林大學園藝學院，福建 福州 350002；3.閩江師范高等專科學校公共基礎部，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物，如兒茶素組分、茶氨酸、咖啡堿和香氣物質，這些共同決定了其獨特的風味品質。茶葉中香氣物質組分雖然僅占干茶的0.03%，卻是衡量毛茶品質和市場價值的重要因子之一[1]。烏龍茶是我國獨有的一種茶類，起源于福建，具有特殊花果香氣，深受消費者喜愛，香氣評分在其感官審評中占比高達30%[2]。近年來，對于烏龍茶香氣特征及其形成機理的研究不斷增加，研究表明，烏龍茶最特征的香氣組分為橙花叔醇、吲哚、茉莉內酯等，這些香氣組分在烏龍茶做青過程機械脅迫條件下大量形成，呈現花果香氣[3-4]。目前，許多研究關注烏龍茶萎凋[5]、做青[6-8]等加工工序以及工藝參數對其香氣形成影響，而最主要、最前端的茶樹品種原料對烏龍茶香氣形成影響和機理研究尚少。高香烏龍茶茶樹品種為一類經烏龍茶工藝制成成茶具有香氣高等品質特征的茶樹品種。雖然無論何種茶樹品種在烏龍茶加工過程機械力脅迫下均能激發香氣提高[1, 9]，但綜合多項研究表明，不同茶樹品種在相同工藝條件下制成的烏龍茶香氣類型與香氣含量有較大差異[10-11]。茶樹品種‘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，晚生種[12-13]，區試點連續3年品質高于對照親本黃棪[14]。‘福云6號’[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，產量高，品質好，為福建省廣泛種植的國家級優良茶樹品種[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品種鮮葉加工烏龍茶特征香氣差異，篩選關鍵性指標，本研究以高香‘春閨’茶樹品種為研究對象，非高香品種‘福云6號’為對照，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)結合氣相色譜-飛行時間質譜(GC-TOF-MS)挖掘高香烏龍茶香氣特征性香氣組分，為揭示茶樹品種對烏龍茶香氣形成的基礎性作用，挖掘高香烏龍茶關鍵性香氣指標，進一步挖掘高香茶樹品種制烏龍茶成香機理，提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

春閨和福云6號品種鮮葉均于2020年秋季采自福建省農業科學院茶葉研究所福安市社口鎮茶園，采摘標準為開面采，按照閩南烏龍茶工藝將上述茶樹品種鮮葉分別制成春閨烏龍茶毛茶(CG)和福云6號烏龍茶毛茶(F6)[16]。生物學重復3次。

1.2 試劑與儀器

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

主要試驗試劑：苯乙醇(Phenylethyl alcohol)、橙花叔醇(Nerolidol)、己酸葉醇酯[(Z)-3-Hexenyl Hexanoate]和吲哚(Indole)等標準品均購于Sigma Aldrich。

1.3 檢測條件

HS-SPME結合GC-TOF-MS測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，稱取1.5 g于20 mL的頂空進樣瓶中，利用SPME法進行香氣物質提取，通過 GC-TOF-MS對提取到的物質進行數據的采集。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：進樣口與離子源溫度為250℃、傳輸線溫度為270℃、載氣為1 mL·min-1流速的氦氣、不分流進樣、程序升溫條件見表1。質譜條件：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℃后結束。

1.4 數據處理

氣相色譜飛行時間質譜收集茶樣香氣組分原始數據，ChromaTOF version 4.51.6軟件對數據進行峰對齊、解卷積、數據庫匹配等處理。使用Simca 13.0 進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。

2 結果與分析

2.1 春閨和福云6號烏龍茶整體香氣特征分析

采用GC-TOF-MS技術對CG和F6進行香氣組分測定及分析，CG和F6香氣組分圖譜見圖1，從圖譜中可以明顯看到吲哚和橙花叔醇組分的峰，從縱坐標上看，CG縱坐標峰值為40000，F6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號烏龍茶香氣組分圖譜

上述香氣組分經質譜數據庫匹配、化合物保留時間、結構譜圖、峰面積、標準品比對等方法共鑒定出320種香氣物質。對這些香氣物質進行主成分分析，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，香氣物質有117種，占比36.6%，第一主成分負軸，香氣物質有203種，63.4%。在第一主成分上，CG和F6的生物學重復之間相互靠近，表明重復性高，樣本之間得到良好分離，因此第一主成分上香氣物質為區分CG和F6的特征香氣化合物。

圖2 春閨與福云6號烏龍茶揮發性組分主成分分析

如圖3，根據坐標位置可推測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、茉莉內酯等，其中橙花叔醇、吲哚和茉莉內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，春閨茶樹品種制成的烏龍茶毛茶香氣組分烏龍茶特性更強于福云6號。

圖3 春閨與福云6號烏龍茶揮發性組分載荷圖

2.2 春閨和福云6號烏龍茶主要揮發性組分相對含量差異分析

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，相對含量達35%，顯著高于F6中的2.8%，為12.5倍。吲哚組分含量次之，相對含量達15.4%，顯著高于F6中的1.0%，為15.4倍。茉莉內酯相對含量達0.54%，而F6則幾乎檢測不到。橙花叔醇、吲哚和茉莉內酯組分相對含量為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-甲基戊酸甲酯相對含量最高，達16.9%，顯著高于CG的2.6%，高32.2%，為12.5倍。α-法尼烯次之，相對含量達14.0%，而CG品種烏龍茶中α-法尼烯含量幾乎檢測不到。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號烏龍茶特征揮發性組分

3 討論與結論

本試驗研究了高香與非高香茶樹品種制成烏龍茶的香氣類型與含量差異，結果表明，高香烏龍茶適制品種春閨與非高香品種福云6號之間整體香氣類型和相對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含量一半以上，形成春閨烏龍茶花香濃郁持久的品質特點[13]。

福云6號烏龍茶香氣特征與春閨烏龍茶差異較大，同樣經歷了做青過程機械力刺激，但其橙花叔醇與吲哚生成量極顯著低于春閨品種，相對含量僅為2.8%和1.0%。說明茶樹品種對烏龍茶香氣形成至關重要，也說明橙花叔醇與吲哚的形成或可作為判斷茶樹品種烏龍茶適制性的關鍵指標。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法呢基焦磷酸的主要合成途徑, 定位于細胞質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，吲哚積累，吲哚會進一步轉化為色氨酸與氧化吲哚[19]。引起春閨與福云6號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差異，這些關鍵基因響應機械脅迫與溫度脅迫[1]。另外，許多研究表明，茉莉酸途徑的高表達可能是烏龍茶香氣形成的關鍵，茉莉酸的存在可增加茶葉中吲哚含量和CsTSB2表達水平，受到外界脅迫后，茶樹鮮葉中茉莉酸響應轉錄因子CsMYC2a高表達，DNA甲基轉移酶的表達下降，DNA高度甲基化的CsTSB2啟動子甲基化和組蛋白H3K9Me2的水平下降，CsMYC2a與CsTSB2啟動子結合，從而促進響應基因CsTSB2的下游表達，最終增強吲哚生物合成[20]。

綜上所述，烏龍茶品種春閨和非烏龍茶品種福云6號鮮葉制成的烏龍茶毛茶香氣類型與含量差異較大，表明茶樹品種對烏龍茶香氣形成起決定作用，其中最主要的兩個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。今后，應繼續挖掘不同茶樹品種制作烏龍茶香氣差異形成分子機制，進一步增加參試品種，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。