窨制對不同類型黑茶香氣的影響

劉佳順，安會敏，陳 圓，李 適,3,4，黃怡雯，陳金亨，張章漢，黃建安,3,4,*，劉仲華,3,4,*

（1.湖南農業大學 茶學教育部重點實驗室，湖南 長沙 410128；2.國家植物功能成分利用工程技術研究中心，湖南 長沙 410128；3.湖南省植物功能成分利用省部共建協同創新中心，湖南 長沙 410128；4.湖南農業大學 農業農村部園藝作物基因資源評價利用重點實驗室，湖南 長沙 410128；5.湖南中茶茶業有限公司，湖南 長沙 410200）

黑茶是我國特有的茶類，以其獨特的風味和健康功效[1]深受消費者喜愛。香氣是決定茶葉品質的重要因素[2-4]，不同類型的黑茶特征香氣存在較大差異，如茯磚茶有特殊的“菌花香”；天尖茶香氣純濃、帶松煙香；六堡茶則有“檳榔香”等[5]。已有研究表明，醇類、醛類、酮類、酯類、酚類、碳氫類、含氮類、雜氧類物質等揮發性成分是黑茶的主要呈香成分[6]。

窨制是加工茉莉花茶的關鍵工序，是指將茶坯與茉莉鮮花拼合，使得“茶引花香，增益茶味”的過程。已有研究表明，窨制工藝能夠在一定程度上協調并豐富茶坯香氣，賦予茶坯鮮靈的茉莉花香[7]。但是以往關于茉莉花茶的研究一般以茉莉綠茶、茉莉紅茶為研究對象[8-10]，且以多窨次、多配花量的窨制技術為優。而以黑茶為茶坯窨制成茉莉黑茶，同時研究窨制工藝對黑茶香氣成分及品質的影響鮮有報道。

綜上所述，本研究以茯磚茶、天尖茶和龍珠茶（龍珠茶為由天尖原料經蒸氣蒸壓、干燥等工藝加工成的形似龍珠的黑茶）共3 種類型的黑茶為茶坯原料窨制成茉莉黑茶，并采用固相微萃取技術結合全二維氣相色譜-四極桿-飛行時間質譜（comprehensive two-dimensional gas chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry，GC×GC-Q-TOF-MS）技術對這3 種黑茶及茉莉黑茶樣品中揮發性成分進行系統解析，旨在探究窨制對黑茶香氣成分及品質的影響，為茉莉黑茶加工技術及品質提升提供理論基礎，激發茉莉黑茶市場潛力。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

茯磚黑茶（FZ）、天尖黑茶（TJ）、龍珠黑茶（LZ）由湖南安化六步七步茶業有限公司加工并提供。

癸酸乙酯 美國Sigma-Aldrich公司；C5～C25正構烷烴標準品 美國Organic Standards Solutions International公司；乙醇（色譜純） 國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

數顯型磁力加熱攪拌器 美國Talboys公司；8890氣相色譜儀、7250四極桿-飛行時間質譜聯用儀 美國Agilent公司；SSM1800調制器 雪景電子科技（上海）有限公司；固相微萃取手動進樣手柄、50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭 美國Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品加工

參考An Huimin等[11]的加工技術（圖1）分別對茯磚、天尖、龍珠進行窨制，按照茶花比1∶1的比例，茉莉鮮花與黑茶茶坯拼合窨制，當窨制的茉莉花呈略萎蔫狀態時，將花與茶葉分離，然后在約40 ℃干燥4～5 h，即得茉莉茯磚（JFZ）、茉莉天尖（JTJ）、茉莉龍珠（JLZ）。

圖1 茉莉黑茶（JFZ、JTJ、JLZ）加工流程Fig.1 Processing flow chart of jasmine dark tea (JFZ, JTJ and JLZ)

1.3.2 頂空固相微萃取條件

優化An Huimin等[11]萃取茉莉花茶揮發性成分的方法。稱取樣品磨碎茶樣1 g，放入15 mL頂空瓶中。加入磁力轉子與溶有5 μL癸酸乙酯溶液（10 mg/L）的5 mL沸水后，迅速擰緊瓶蓋，置于磁力攪拌加熱臺上，以80 ℃、600 r/min加熱攪拌10 min后，將已老化（250 ℃老化30 min）的萃取頭（50/30 μm DVB/CAR/PDMS）插入樣品瓶的頂空部分，推出萃取頭離液面1 cm處。在80 ℃、600 r/min攪拌加熱條件下，吸附40 min，使樣品瓶中的香氣物質達到氣-液和氣-固平衡。然后將萃取頭插入氣相色譜儀的進樣口，250 ℃熱解吸5 min，進行數據采集分析。所有樣品重復3 次。

1.3.3 GC×GC-Q-TOF條件

G C 條件：第1 根色譜柱為H P-5 M S（3 0 m×0.25 mm，0.25 μm）；第2根色譜柱為DB-17MS（2.89 m×0.18 mm，0.18 μm）；調制柱為C5～C30的HV系列。升溫程序：初溫40 ℃保持0 min，以6 ℃/min升到90 ℃，保持0 min，以5 ℃/min升至120 ℃，再以6 ℃/min升至230 ℃，保持2 min；調制器：進口熱區溫度為初溫110 ℃，保持3 min，再以6 ℃/min升到300 ℃，保持10 min；出口熱區為170 ℃，保持3 min，再以6 ℃/min升至320 ℃，保持15 min；冷區溫度為-50 ℃；調制周期為4 s。載氣（He，99.999%）流速3.0 mL/min，分流比50∶1。

MS條件：電子電離源；電子能量70 eV；傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度200 ℃；質量掃描范圍m/z45～450。

1.3.4 揮發性成分定性定量分析

定性方法：采用全二維數據處理工作站軟件Canvas載入數據，自動繪制全二維TIC輪廓圖，并對圖中信噪比大于10的峰自動識別，標識出的每一個峰點即代表一種化合物，進一步采用NIST20譜庫檢索（匹配度大于800）和保留指數對標識出的化合物進行定性分析。

保留指數（retention index，RI）定性[12]：在相同色譜條件下，分別將樣品與正構烷烴（C5～C25）前后進樣進行分析，RI按式（1）計算，并與數據庫中報道的RI對比，將絕對值相差10以內的確定為同一化合物。

式中：n為該化合物前一碳標的原子數；tx為該化合物的保留時間/min；tn為該化合物前一碳標的保留時間/min；tn＋1為該化合物后一碳標的保留時間/min。

定量方法：以癸酸乙酯為內標，采用內標法對揮發性風味成分進行定量，按式（2）計算：

式中：Ci為待測組分i的含量/（ng/g）；Ws為加入內標s的質量/ng；Ai和As分別為待測組分i和內標化合物s的峰面積；m為待測樣品的質量/g；fi為待測組分i對內標s的相對質量校正因子；本實驗中各待測組分i的相對校正因子均為1[13]。

1.3.5 感官審評

由高級評茶師、評茶師、高級評茶員組成的7 人審評小組，參照GB/T 23776—2018《茶葉感官審評方法》[14]中黑茶與茉莉花茶的審評方法對黑茶及茉莉黑茶樣品進行密碼審評并分別評價樣品中木香、茉莉花香、陳香、松煙香和菌花香的強度，“0=沒有”，“5=非常強烈”，最終用7 人的平均分數代表樣品中各香氣屬性的強度。

2 結果與分析

2.1 不同類型黑茶窨制前后香氣品質分析

圖2顯示了3 種類型的黑茶窨制前后的香氣特性，包括5 個屬性（木香、茉莉花香、陳香、松煙香和菌花香）。不同樣品的香氣屬性不同，說明不同類型的黑茶香氣不同，且窨制后的茉莉黑茶香氣與窨制前黑茶的香氣有明顯差異。

圖2 3 種類型黑茶及茉莉黑茶的感官評價圖Fig.2 Sensory evaluation of three types of dark tea and jasmine dark tea

茯磚的陳香（4）和木香（3）得分較高，且有特殊的菌花香（1），窨制后的茉莉茯磚陳香（1）和木香（2）強度降低，但出現較強的茉莉花香（4）；天尖的陳香（3）得分較高，且帶有松煙香（2），窨制后的茉莉天尖陳香（1）和松煙香（1）強度降低，有濃郁的茉莉花香（5）；龍珠的陳香（3）和木香（3）得分較高，窨制后的茉莉龍珠陳香（1）和木香（2）強度較低，有明顯的茉莉花香（3）。供試茶葉窨制后均提升茉莉花香，且原有香氣強度降低。

綜上所述，窨制工藝不僅使黑茶吸附茉莉花釋放的花香，同時，隨著茶坯中水分、溫度等因子的綜合作用，黑茶原有的陳香、木香、松煙香強度和比例也發生了改變。

2.2 不同類型黑茶窨制前后揮發性成分分析

對3 種類型的黑茶及茉莉黑茶樣品進行揮發性成分檢測，共定性定量了366 種揮發性成分，如表1所示。其中醇類38 種、醛類36 種、酮類53 種、酯類57 種、酚類17 種、雜環類24 種、其他10 種，烴類種類最多，有131 種。

表1 3 種黑茶窨制前后揮發性成分及含量Table 1 Contents of volatile components in three types of black tea before and after scenting

進一步結合表1與圖3可知，黑茶中苯甲醛、2-戊基呋喃、甲基庚烯酮等一些揮發性成分含量較高（圖3A），窨制后的茉莉黑茶中苯甲醇、芳樟醇、α-法呢烯、吲哚等存在于茉莉花中的揮發性成分含量顯著升高（圖3B），且窨制后的3 種茉莉黑茶中酯類物質總量較高，這可能是由于窨制過程中黑茶吸附了茉莉鮮花中的酯類物質[15]。

圖3 3 種類型黑茶窨制前后揮發性成分總離子流圖Fig.3 Total ion current chromatograms of volatile components in three types of dark tea and jasmine dark tea

2.3 不同類型黑茶窨制前后特征揮發性成分分析

主成分分析（principal component analysis，PCA）法和正交偏最小二乘判別分析（orthogonal partial least squares-discriminant analysis，OPLS-DA）能全面的歸納、整理和統計分析數據，可以較為客觀地反映樣品的變化、分類以及變化趨勢等[16]。為進一步探究窨制對黑茶揮發性成分的影響，明確茉莉黑茶特征香氣成分，本研究采用PCA和OPLS-DA對3 種黑茶及茉莉黑茶進行差異性分析。

如圖4A所示，LZ、FZ、TJ樣品分布在Y軸左側，JLZ、JFZ、JTJ樣品分布在Y軸右側，進一步將LZ、FZ、TJ設為黑茶組，JLZ、JFZ、JTJ設為茉莉黑茶組進行OPLS-DA如圖4B所示，R2Y=0.99，Q2=0.984，黑茶組樣品與茉莉黑茶組樣品分別分布于縱坐標軸的兩側，表明兩組間差異明顯。圖5是該模型的質量交叉驗證檢驗結果，R2=0.198，Q2=-0.721，表明該OPLS-DA模型不存在過擬合現象。

圖4 窨制前后黑茶揮發性成分PCA得分圖及OPLS-DA得分圖Fig.4 PCA score and OPLS-DA score plots of volatile components in black tea before and after scenting

圖5 置換檢驗圖Fig.5 Permutation test plot

基于OPLS-DA模型繪制載荷散點圖（圖6A），并根據變量投影重要性（variable importance in projection，VIP）值大于1可認為該變量為該判別模型的潛在差異物質（圖6B）[17]，可知窨制后的茉莉黑茶中順-3-己烯醇、苯甲醇、芳樟醇、反式-2,4-庚二烯醛、月桂烯、反式-β-羅勒烯、α-法呢烯、姜烯、α-杜松烯、4-己烯-1-醇乙酸酯、苯甲酸甲酯、乙酸芐酯、丁酸葉醇酯、水楊酸甲酯、二甲基丁酸葉醇酯、順-3-己烯基巴豆酸酯、2-甲基-2-丁烯酸葉醇酯、鄰氨基苯甲酸甲酯、苯甲酸丁酯、順式-3-己烯酸順式-3-己烯酯、鄰甲氨基苯甲酸甲酯、順式-3-己烯基苯甲酸酯、3-己烯基苯甲酸酯、苯甲酸乙酯、甲基庚烯酮、反式-香葉基丙酮、順反-β-紫羅蘭酮和吲哚的含量較未窨制的黑茶高；而黑茶中順式-氧化芳樟醇、反式-芳樟醇氧化物、正己醛、苯甲醛、壬醛、甲苯、2,2,6-三甲基環己酮、反,反-3,5-辛二烯-2-酮、2-甲氧基-4-甲基苯酚和2-戊基呋喃的含量較窨制后的茉莉黑茶高。綜上所述，以上38 種揮發性成分是區別黑茶窨制前后香氣品質的特征揮發性成分。

圖6 VIP值大于1的揮發性物質Fig.6 Volatile substances with VIP > 1

2.4 特征揮發性成分與不同類型黑茶窨制前后香氣屬性的關聯

為進一步探究特征揮發性成分與黑茶窨制前后香氣變化的聯系，對38 種特征揮發性成分（表2）與各樣品陳香、茉莉花香、木香、松煙香和菌花香的香氣強度進行偏最小二乘回歸（partial least squares regression，PLSR）分析（圖7）。

表2 38 種特征揮發性成分的香氣描述Table 2 Aroma description of 38 characteristic volatile components

圖7 不同香氣類型與特征揮發性成分的PLSR分析圖Fig.7 PLSR analysis of different types of aroma components and characteristic volatile components of jasmine dark tea

結果顯示，順式-氧化芳樟醇、壬醛、甲苯、2,2,6-三甲基環己酮、反,反-3,5-辛二烯-2-酮、2-戊基呋喃與“陳香”強度呈顯著或極顯著正相關；反式-2,4-庚二烯醛、甲基庚烯酮、順-3-己烯醇、苯甲醇、芳樟醇、月桂烯、反式-β-羅勒烯、α-法呢烯、姜烯、α-杜松烯、4-己烯-1-醇乙酸酯、苯甲酸甲酯、乙酸芐酯、丁酸葉醇酯、水楊酸甲酯、二甲基丁酸葉醇酯、順-3-己烯基巴豆酸酯、2-甲基-2-丁烯酸葉醇酯、鄰氨基苯甲酸甲酯、苯甲酸丁酯、順式-3-己烯酸順式-3-己烯酯、鄰甲氨基苯甲酸甲酯、順式-3-己烯基苯甲酸酯、3-己烯基苯甲酸酯、苯甲酸乙酯和吲哚與“茉莉花香”強度呈顯著或極顯著正相關，但其中烴類化合物和酯類化合物與“陳香”強度呈極顯著負相關，且這26 種揮發性成分多呈青香、花香和果香；2,2,6-三甲基環己酮、2-甲氧基-4-甲基苯酚和壬醛與“木香”強度呈顯著或極顯著正相關；甲苯和2-甲氧基-4-甲基苯酚分別與“松煙香”強度呈極顯著正相關、顯著正相關；順式-氧化芳樟醇、反式-芳樟醇氧化物、正己醛、苯甲醛、反式-2,4-庚二烯醛、水楊酸甲酯、甲基庚烯酮、反,反-3,5-辛二烯-2-酮和反式-香葉基丙酮與“菌花香”強度呈顯著或極顯著正相關。

這38 種特征揮發性成分相互協同或拮抗共同影響了黑茶及茉莉黑茶的香氣特征，其中大多數特征揮發性成分與茉莉花香和菌花香正相關，與陳香、木香和松煙香負相關。其中，烴類化合物和酯類化合物是影響茶葉“茉莉花香”強度最主要的揮發性成分，茉莉黑茶中特征揮發性成分含量的增加主要來源于窨制過程黑茶吸收的茉莉花香。同時，受窨制溫度和濕度的影響，黑茶中原有的一些特征揮發性成分含量降低，如壬醛、甲苯等，并與其他揮發性成分相協調，構成了茉莉黑茶將黑茶原有香氣與茉莉花香相融合的特點。

3 結論與討論

以3 種類型的黑茶（茯磚、天尖、龍珠）及其窨制后的茉莉黑茶（茉莉茯磚、茉莉天尖、茉莉龍珠）為實驗樣品，采用固相微萃取技術結合GC×GC-Q-TOF-MS技術分析樣品中的揮發性成分。從6 個樣品中共定量定性出了366 種物質，其中烴類化合物的種類最多。在此基礎上，采用PCA和OPLS-DA法對黑茶及茉莉黑茶中定性定量的366 種揮發性成分進行研究。結果顯示，乙酸芐酯、芳樟醇、3-己烯基苯甲酸酯、苯甲酸甲酯、水楊酸甲酯、吲哚、鄰氨基苯甲酸甲酯、α-法呢烯、4-己烯-1-醇乙酸酯、順式-3-己烯酸順式-3-己烯酯、苯甲醇、苯甲酸乙酯、丁酸葉醇酯、甲基庚烯酮、α-杜松烯、姜烯、順-3-己烯醇、二甲基丁酸葉醇酯、鄰甲氨基苯甲酸甲酯、壬醛、順-3-己烯基巴豆酸酯、苯甲醛、順反-β-紫羅蘭酮、反式-芳樟醇氧化物、2-戊基呋喃、順式-3-己烯基苯甲酸酯、順式-氧化芳樟醇、甲苯、正己醛、2-甲氧基-4-甲基苯酚、2,2,6-三甲基環己酮、反式-香葉基丙酮、月桂烯、2-甲基-2-丁烯酸葉醇酯、苯甲酸丁酯、反式-2,4-庚二烯醛、反式-β-羅勒烯和反,反-3,5-辛二烯-2-酮共38 種物質是區別黑茶窨制前后香氣變化的特征揮發性成分。其中，芳樟醇、乙酸芐酯、順-3-己烯醇、水楊酸甲酯、苯甲醇、吲哚、α-法呢烯、苯甲酸甲酯等揮發性成分既是茉莉鮮花呈香的主要成分[21-23]，也是影響茉莉花茶香氣品質的關鍵揮發性成分[24-30]。

根據眾多學者的研究結果，黑茶“木香”特征與醛類和酮類物質相關[31]，而本研究中黑茶的醛類和酮類物質總量在窨制后均有不同程度的減少；“陳香”特征通常與雜氧化合物中的甲氧基苯類化合物相關[32-33]，黑茶中的甲氧基苯類物質含量在窨制前后有所差異，大部分甲氧基苯類物質的含量在窨制后降低，如1,2,3-三甲氧基苯、1,2-二甲氧基苯等；有研究表明“煙香”屬性可能與具有烘烤香氣特征的含氮化合物有關[34]，而黑茶中雜環類化合物中的含氮化合物在窨制后不僅含量降低甚至未檢測到；茯磚茶特征香氣成分中的1-辛烯-3-醇具有蘑菇香屬性[35]，而1-辛烯-3-醇在茉莉茯磚里的含量遠低于窨制前的茯磚。這表明窨制改變了黑茶中木香、陳香、松煙香和菌花香的呈香程度，因此窨制后茉莉黑茶中的木香、陳香、松煙香和菌花香均有不同程度的減弱。

本研究進一步分析黑茶窨制前后的38 種特征揮發性成分發現，其中26 種特征揮發性成分與茉莉黑茶的“茉莉花香”強度顯著或極顯著正相關，且大多數特征揮發性成分為酯類物質，說明這些揮發性成分的增加主要來源于窨制過程中黑茶吸收的茉莉花香。因此窨制后的茉莉黑茶中的茉莉花香明顯增加。

綜上所述，窨制技術雖然減弱了黑茶的不同香氣屬性甚至改變了其特征香氣成分，但增加了茉莉花的香氣。而這兩者一減一增，相互協調形成了茉莉黑茶“花香鮮靈、茶香純正”的香氣品質特點。

另外，本研究中茉莉黑茶的窨制工藝和鮮花質量相對一致，不同茉莉黑茶的品質差異主要來源于黑茶茶坯。已有研究表明，茶坯的類型、含水量、疏松度、干燥方式等均不同程度影響其吸附茉莉花香[30,36]。本研究中選用的天尖黑茶原料較嫩、外形松散，易吸附茉莉花香；茯磚黑茶為磚塊狀，本研究將其分解成小塊，利于吸附茉莉花香；龍珠黑茶則為壓制較緊的圓球形，不易吸附茉莉花香。因此，有必要進一步進行黑茶原料廣泛選擇、窨制技術精準優化、茉莉黑茶香氣特征深入分析等系統研究，為茉莉黑茶加工技術及品質提升提供科學支撐，激發茉莉黑茶市場潛力。