中国农科院茶叶所林智、吕海鹏采用SBSE-GC-MS和GC-O解密中国黄茶的关键香气化合物并揭示其风味形成机理
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中国黄茶的挥发性风味成分和关键香气化合物
导 读
2021年4月16日，中国农业科学院茶叶研究所：Shi Yali（1作），……，林智*（通讯），吕海鹏*（通讯）；日照市茶叶科学研究所：Wang Mengqi（共1）等在LWT-Food Science and Technology（IF：4.006）发表了题为“Volatile components and key odorants of Chinese yellow tea (Camellia sinensis)”的研究文章。该研究中，作者采用SBSE法结合GC-MS对黄茶香气化合物进行定性和定量分析。此外，作者还采用GC-O法对黄茶的关键香气物质进行了表征。该研究结果将丰富茶叶香气化学理论，为黄茶香气品质评价提供科学依据。
该研究采用搅拌棒吸附萃取法(SBSE)结合气相色谱-质谱法(GC-MS)对15种黄茶样品中的挥发性化合物进行了提取和检测,并通过气相色谱-嗅闻法(GC-O)分析鉴定了关键香气成分。结果表明,这些黄茶中共有74种挥发性化合物,其中香叶醇(3.89 μg/g)是最丰富的香气化合物。醇类和酯类是最主要的挥发性风味物质，约占总挥发性风味物质含量的52.44%。此外,通过GC-O方法鉴定了25种关键香气化合物，认为它们是黄茶独特香气品质的原因。主要的关键香气化合物包括(E，E)-3，5-辛二烯-2-酮、(Z)-氧化芳樟醇(呋喃)、(E)-2-庚醛、萘、香叶醇、(E)-氧化芳樟醇(呋喃)、苯乙烯、芳樟醇、α-酮、1-辛烯-3-醇、反式-β-紫罗兰酮和(E，Z)-3，5-辛二烯-2-酮。此外，还观察到孟定黄芽(MDHY)、沩山黄茶(WSHC)、平阳黄汤(PYHT)3种黄茶样品中关键香气化合物的含量水平存在巨大差异。这是一项描述黄茶中香气和关键香气物质特征的重要研究。该研究获得的结果推进了我们对黄茶香气品质的认识，从而为黄茶香气品质的加工和质量控制提供理论依据。
作者最后讨论了黄茶中关键香气的形成机制以及今后充分阐明其机制需要进一步研究的方向，具体如下：
关键香气物质在茶叶感官感知中起着主导作用，对整体香气品质有一定的贡献，对其形成机制的研究具有重要价值。该研究确定的一些黄茶重要关键香气化合物的化学结构如图1a所示。作为黄茶香气品质形成的关键工艺，焖黄加工技术显著影响了黄茶的挥发性特征。随着黄化时间的延长，一些香气化合物，包括benzylethyl primeveroside、linalool primeverosides、geranyl primeveroside和linalool oxide primeverosides的含量下降（Wei et al., 2021）。值得注意的是，这些糖苷结合的挥发物作为香气化合物的前体，对黄茶的香气品质有着至关重要的影响Dai et al., 2017）。此外，在“焖黄”过程中，会发生两个热反应，即湿热和干热。湿热对黄茶茶汤的形成和醇厚味道具有重要作用，而干热则起到提升黄茶香气的作用（Zhang & Li, 2020）。
随着茶叶含水量的降低，大量物质被水解或降解。同时，源于蛋白质、类胡萝卜素、苷类和脂类的香气前体物质增加，“焖黄”阶段产生的反应有助于一些关键香气物质的产生。如图1b所示，香叶醇和芳樟醇是通过糖苷水解反应形成的，它们拥有相同的前体--焦磷酸香叶酯（GPP）（Zeng，Watanabe，& Yang，2019）。类胡萝卜素可以降解为α-紫罗酮以及反式-β-紫罗酮，反式-β-紫罗酮可以进一步形成dihydroactinidide。正如以前的研究所指出的，反式-β-紫罗酮可以通过热降解或通过酶反应产生(Kanasawud and Crouzet，1990)。因此，推测反式-β-紫罗酮可能来自于提供了底物和反应条件焖黄阶段，在黄茶制造过程中，干燥过程中的高温可能加速了反应的进行。脂肪族酮和醇类，如(Z)-茉莉酮和1-辛烯-3-醇都是由脂质降解作用得到的。此外，2-甲基丁醛可能部分来自于strecker降解，其中氨基酸来自于焖黄过程中的蛋白质水解（Wan，2003）。干热环境可能会加速这些反应。此外，干燥过程对香气的形成也有重要作用。尤其是在焖黄过程中，微生物分解的一些大分子（碳水化合物、粗脂肪酶）可以在黄茶的口感品质中释放出醇厚的甜味（Liu, Qi, & Xu, 2009）。毋庸置疑，微生物作用也可能对黄茶香气品质起到至关重要的作用，因此，为了更充分地阐明黄茶香气品质的形成机制，为黄茶加工技术的改进提供科学依据，今后应进一步研究微生物的种类、数量以及作用机制。
▲图1 黄茶中发现的高香气强度（AIs）的关键香气物质。(a)重要关键香气化合物的化学结构。(b) 关键香气化合物的可能形成途径。
林 智
林智，男，1965生于安徽省合肥市庐江县，1988年毕业于中国农业科学院研究生院茶学专业，获得硕士学位，1999年毕业于日本大妻女子大学人类生活学（食品学）专业，获得博士学位，1988年至今在中国农业科学院茶叶研究所工作，曾任科技处副处长、茶叶化学与加工研究室主任、茶叶加工中心副主任、科技处处长等职务，现任中国农业科学院茶叶品质化学与营养健康创新团队首席、国家茶叶产业技术体系加工岗位科学家，农业农村部茶叶专家指导组专家。
主要从事茶叶加工、茶叶化学和新产品开发等研究工作，当前主要研究领域茶叶品质化学与营养健康。先后主持国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、省部级重点重大科研项目30余项，取得“茶资源高效加工与多功能利用技术及应用”、 “高香冷溶速溶茶加工技术”、 “茶氨酸保健食品”等多项成果， 获省（院）级奖14 项次， 其中一等奖 1 项， 二等奖 8 项， 三等奖 5 项；获授权国家发明专利 18 项；发表论文 160 余篇， 其中 SCI、EI 收录论文 65 篇；主编、参编专著 10 本；培养博士和硕士研究生 20 余名。入选浙江省 151 人才第一层次， 获得全国优秀茶叶科技工作者等荣誉称号。
吕海鹏
吕海鹏，男，1980年出生于山东沾化，2013年毕业于浙江大学园艺（茶学）专业，获得博士学位，2005年至今在中国农业科学院茶叶研究所工作，现为研究员，博士生导师，浙江省茶叶学会常务理事，长期担任浙江省科技特派员。
主要从事茶叶加工品质化学与营养健康研究。取得浙江省科技进步二等奖3项（第3完成人，2013年；第7完成人，2004年；第15完成人，2009年）和三等奖1项（第9完成人，2014年）、中国农业科学院科学技术成果奖一等奖1项（第7完成人，2004年）和二等奖2项（第3完成人，2013年；第15完成人，2009年）；获得第五届中国茶叶学会青年科技奖（个人，2017年）和第五届中国茶叶学会科学技术奖二等奖（第1完成人，2017年）。主持国家自然科学基金、成果转化和开发项目等10余项；在国内外期刊发表研究论文50多篇；参编专著2部；授权国家发明专利8件和实用新型专利3件。曾被评为中国农业科学院“优秀党员”和茶叶研究所“文明职工”；入选浙江省151人才第二层次培养人员、中国农业科学院“青年英才计划”。
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往期回顾
【1】中国农科院茶叶所林智、吕海鹏团队：采用广靶代谢组学表征四种黑茶的代谢特征
【2】中国农科院茶叶所吕海鹏、林智：深入研究从相同黑生茶原料中制备四种类型黑茶的挥发性特征
【3】中国农科院茶叶所林智、戴伟东：采用代谢组学和蛋白质组学阐明白茶加工过程中滋味变化的分子机制
【4】中国农科院茶叶所林智：研究不同保存时间的白茶中挥发性内酯和萜类化合物的对映体分布
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