电磁滚筒变温/热风耦合干燥技术对绿茶栗香形成的影响

陈佳瑜，张铭铭，江用文，杨艳芹，袁海波，刘政权

（1.中国农业科学院茶叶研究所，农业部茶树生物学与资源利用重点实验室，浙江杭州 310008）

（2.安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室，安徽合肥 230036）

（3.中华全国供销合作总社杭州茶叶研究院，浙江省茶资源跨界应用技术重点实验室，浙江杭州 310016）

茶叶香气不仅是吸引消费者的关键因素，也是评价其品质优劣的重要指标，国家标准中规定香气品质得分占总体品质得分25%的权重。常见的绿茶香型主要有嫩香、清香、花香、毫香和栗香等。其中，栗香是国内名优绿茶的典型香型，根据其香型表现、香气强度等感官表征上的差异，栗香还可进一步细分为嫩栗香、板栗香和熟栗香[1]。

干燥作为茶叶加工中一道重要工序，不仅可以降低茶叶含水率，有利于贮藏保存，且适宜的干燥方式有助于茶叶香气、色泽等品质的提升[2]。国内具有栗香特征的绿茶，如河南信阳毛尖、浙江西湖龙井、山东日照绿茶、湖南保靖黄金茶等，干燥方式多为传统的烘干、炒干或烘炒结合。袁林颖等[3]对比了微波和传统热风两种干燥条件下加工的条形绿茶的品质，结果表明微波干燥的茶样呈现清香，而传统热风干燥的茶样表现为栗香型。张铭铭等[4]比较了六种干燥方式对绿茶栗香品质的影响，发现以对流和传导为热传途径的干燥方式，即箱式热风和滚筒辉干条件下更易产生栗香。电磁滚筒变温/热风耦合干燥技术作为一种较为新颖的干燥方式，利用磁场感应涡流原理从而使筒体自行高速发热，整个滚筒划分成3个温度区段，每一段配置不同功率的电磁加热器，可实现独立调控。相比于传统电加热滚筒干燥，电磁滚筒干燥具有升温快、热效率高、能耗低等优点[5,6]。国外已有不少变温干燥方式对甜菜[7]、番石榴[8]、稻谷[9]、土豆[10]等农产品的研究报道，但国内对其研究较少，尤其是变温干燥在茶叶加工领域几乎为空白。

基于此，本研究采用电磁滚筒变温/热风耦合干燥技术探讨了不同的滚筒变温组合方式、干燥时长、是否耦合热风等关键工艺参数对绿茶栗香的形成影响，进一步地，探究该干燥工艺下原料嫩度对绿茶栗香形成的具体影响。本研究采用新颖的红外辅助顶空固相微萃取（IRAE-HS-SPME）结合气相色谱-质谱技术（GC-MS）技术对绿茶香气组分进行定性定量分析[11]，利用偏最小二乘法-判别分析（PLS-DA）对栗香香型进行判别区分，综合变量投影重要性分析（VIP）和显著性检验（p≤0.05）筛选差异性香气化合物，继而利用层次聚类分析（HCA）探明栗香关键香气成分的分布规律。研究结果为栗香绿茶的定向加工提供一定的理论参考和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

茶青采自浙江省余姚市（2019年9月下旬），茶树品种为福鼎大白，采摘嫩度为单芽和一芽一叶两种。

1.2 仪器与设备

杀青机：80-B型电磁杀青机，余姚市姚江源茶叶茶机有限公司；揉捻机：6CR-55型茶叶揉捻机，浙江上洋机械有限公司；干燥机：CS-90XZ型烘焙机，泉州长盛茶叶机械有限公司；80-B型电磁滚烘机，余姚市姚江源茶叶茶机有限公司。

癸酸乙酯，梯希爱化成工业发展有限公司；正构烷烃，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；蒸馏水，杭州娃哈哈集团有限公司；20 mL顶空瓶，美国Agilent公司；密封帽，美国Agilent公司；手动SPME手柄，美国Supelco公司；DVB/CAR/PDMS萃取头，美国Supe1co公司；7890B-7000C气质联用仪，美国Agilent公司；电子天平（精确至0.001 g），北京赛多利斯科学仪器有限公司；红外灯，浙江海宁市奇异照明电器有限公司；北京四环LGJ-50C型冷冻干燥机，广州市深华生物技术有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品加工

经过预实验获得的绿茶样本，加工步骤如下：鲜叶摊放（含水量约70%）→260 ℃电磁滚筒杀青75 s（投叶量150 kg/h，含水量约47%）→摊晾1 h（含水量约43%）→揉捻30 min（30～35 kg/桶投叶量，含水量约45%）→110 ℃毛火烘20 min（烘焙机无投叶量，只能以摊叶面积描述：参考值6.5 m²，含水率约20%）→电磁滚筒变温干燥处理（投叶量为100 kg/h，保持滚筒转速18 r/min、抽湿量35 Hz、风机转速1000 r/min，其他干燥参数见表1）。考虑到设备机械机械性能，电磁滚筒变温加热若前、中、后段温差过大，热胀冷缩下易导致滚筒变形，为了提高温控均匀性和设备使用寿命，本实验设置变温组合的温差为10 ℃，在此工艺参数下重复两次得到较为一致的茶样；实验所用电磁滚筒加热装置由三组功率不同的电磁加热器和软启动开关等装置构成，通过温控仪表反馈调节电磁加热器的开关，从而实现温度的恒定和精准控制。最终干燥后的干茶水分参考GB/T 8304-2013的检测方法，7组茶样的含水量均符合国家标准的要求（GB/T 14456.1-2017）。

表1 不同干燥工艺参数Table 1 The parameters of different drying processing

1.3.2 感官审评

感官审评标准依照GB/T 23776-2018，由多位茶叶审评专家对不同干燥处理后的成品茶样进行审评。具体方法为：取3 g茶叶倒入审评杯内，沸水装满杯口（150 mL），加盖浸泡4 min，而后将茶汤沥至审评碗。分别对茶叶外形和内质（汤色、香气、滋味、叶底）进行打分（总分=外形×25%+汤色×10%+香气×25%+滋味×30%+叶底×10%），重点审评茶叶的香气品质，通过热、温、冷嗅三个环节，判断香气类型及强度，反复确认后做出相应评语。

1.3.3 IRAE-HS-SPME技术

称取0.5 g茶叶（精确至0.001 g）于20 mL的顶空瓶中，加入内标（20 mg/L的癸酸乙酯2 μL）、沸蒸馏水（2 mL）后立即拧紧顶空瓶盖，将DVB/CAR/PDMS萃取头手动刺穿瓶盖隔膜，置于100 W的红外装置下照射30 min。取出后，将萃取头插入GC-MS进样口，于250 ℃下解吸4 min，每个样品重复3次。

1.3.4 GC-MS检测

GC条件：色谱柱为HP-5ms Ultra Inert毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；载气（He）流速为1 mL/min；不分流进样；进样口温度250 ℃；程序升温：初始柱温为50 ℃，保持5 min，以4 ℃/min升至150 ℃，保持2 min，再以10 ℃/min升至270 ℃，保持6 min。

MS条件：电子电离源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；传输线温度270 ℃；质量扫描范围35～400 amu。

1.4 数据处理

1.4.1 香气成分的定性定量

GC-MS收集的数据通过安捷伦未知物分析软件处理，经NIST11标准谱库检索进行比对，以相似度大于80%的原则筛选化合物。同时根据正构烷烃C7-C40在GC-MS下的线性公式计算各香气化合物的保留指数，并与文献中的数值比对，以RI相差30以内为标准再次筛选化合物。

采用内标法计算各个化合物的质量浓度，计算公式如下：

式中Ci为任一组分的质量浓度，μg/L；Cis为内标的质量浓度，μg/L；Ai为任一组分的色谱峰面积；Ais为内标的色谱峰面积。

1.4.2 数据统计分析

PLS-DA分析采用SIMCA-P 11.0软件完成；HCA分析采用MeV 4.9.0软件完成；显著性分析采用SPSS 23.0软件完成。

2 结果与分析

2.1 不同干燥工艺参数和原料嫩度对绿茶栗香感官品质的影响

表2 茶样的感官审评结果Table 2 The results of sensory evaluation of tea samples

本研究通过设置不同的滚筒变温组合方式、干燥时间、是否耦合热风等关键工艺参数对茶样进行不同的干燥处理，并对同一干燥工艺参数下不同原料嫩度所制茶样进行比较，其感官审评结果见表2。从香型评语和香气得分来看：滚筒变温组合（前/中/后段）为180 ℃/170 ℃/160 ℃，联合110 ℃热风干燥6 min下的绿茶栗香表现明显、持久度高，并且综合品质最好（#2），若去掉热风条件，则制得的茶样香型更倾向于清香型（#4）；滚筒变温组合为160 ℃/150 ℃/140 ℃，同样联合110 ℃热风干燥6 min所制绿茶的香型并无栗香显现（#1）；滚筒变温组合为200 ℃/190 ℃/180 ℃时，即使缩短一半的干燥时间，栗香中也会带有火功（#3），而若干燥时不辅以热风，则会导致栗香不纯，带有清香和毫香（#5）。究其主要原因可能有：（1）热风能改善筒壁和滚筒中央热量分布不匀的缺点，使茶叶在干燥过程中受热更均匀，得到的同一批茶叶品质更稳定；（2）热风同时加快了空气流通，促进了香气的转化和形成。综上可知，电磁滚筒变温耦合热风的干燥方式比单纯电磁滚筒变温干燥所制得茶样的栗香明显，说明电磁滚筒变温－热风耦合的干燥工艺有利于绿茶栗香形成。

同一干燥工艺参数下，以一芽一叶原料嫩度制得的茶样栗香效果不及单芽（#2 VS #6，#3 VS #7），伴随原料嫩度的下降，适当提高滚筒温度更有利于形成绿茶栗香和提高茶叶综合感官品质（#6 VS #7）。原料嫩度会影响茶叶香型表现，针对同一加工目的，不同嫩度的原料对工艺参数的要求也不同。

高温足火对于加工绿茶具有显著提香的效果[12,13]，但恒定高温的干燥条件非最优选择。根据茶叶干燥特性曲线，干燥后期含水率在20%以下时，茶叶失水速度呈下降趋势[14]，茶叶干燥效率伴随时间的推移而降低。此时，若足火温度过高或时间过久，易产生高火气、焦气等不良气味[15]。除茶叶以外的其他农产品干燥也存在类似的问题，恒温干燥导致产品品质低下且能耗大。变温干燥是解决这一问题的有效办法。王岩等[16]对比了恒温与分段变温两种滚筒干燥方式对烤烟叶丝干燥效率与香味品质的影响，结果表明采用前段高温后端低温的变温滚筒干燥能有效缩短干燥时间，提高香味物质总量和其他内含物质。侯伟华[17]在研究了茶叶烘干机优化的变温干燥工艺后，认为变温干燥存在节能潜力，且能防止干燥过度，对茶叶品质改善有积极作用。

本研究对电磁滚筒变温干燥方式做了试探性研究，对比了其耦合热风干燥后对绿茶栗香的影响。取茶树单芽为原料加工绿茶，当滚筒变温组合为180 ℃/1 70 ℃/160 ℃，辅以110 ℃热风温度干燥6 min时栗香品质、综合品质均较好。研究结果为变温干燥对形成绿茶栗香的影响提供了一定的理论参考和技术支撑。

2.2 不同干燥工艺参数对绿茶栗香香气组分的影响

图1 代表性茶样的总离子流图（#2）Fig.1 The total ion chromatogram of representative tea sample (#2)

物合化气香各中样3 茶表Table 3 The aroma compounds of tea samples 7下转6 5/(μg/L)4量含3 2 5.04±2.87 3.98±1.02 3.12±0.65 3.75±1.67 0.00±0.00 0.05±0.0 2.23±1.00 1.70±0.07 1.60±0.42 1.33±0.17 0.18±0.21 0.10±0.0 1.30±0.51 1.00±0.02 0.79±0.11 0.75±0.02 0.40±0.17 0.29±0.0 0.42±0.19 0.22±0.04 0.41±0.06 0.41±0.07 0.13±0.12 0.10±0.0 0.15±0.07 0.11±0.02 0.12±0.04 0.11±0.04 0.91±0.02 0.93±0.0 0.33±0.10 0.36±0.05 0.15±0.26 0.19±0.17 0.06±0.05 0.06±0.0 2.00±1.06 1.07±0.35 1.61±0.68 1.46±0.19 0.04±0.06 0.02±0.0 4.28±1.08 4.33±1.22 4.09±1.55 3.34±0.63 0.10±0.12 0.17±0.1 0.96±0.50 0.46±0.29 0.26±0.05 0.67±0.50 0.08±0.12 0.09±0.0 1.01±1.08 1.04±0.14 1.21±0.70 0.98±0.69 0.14±0.04 0.12±0.0 0.12±0.02 0.12±0.02 0.09±0.02 0.05±0.03 0.02±0.01 0.02±0.0 2.71±0.63 1.88±0.52 2.19±0.93 1.91±0.44 0.75±0.10 0.76±0.2 4.10±1.08 4.65±0.64 4.72±0.77 3.71±0.06 3.11±0.70 3.06±0.4 0.28±0.12 0.17±0.06 0.21±0.12 0.15±0.04 0.04±0.01 0.03±0.0 0.05±0.05 0.02±0.02 0.03±0.02 0.02±0.02 0.00±0.01 0.02±0.0 0.43±0.37 0.37±0.32 0.38±0.34 0.13±0.22 0.22±0.18 0.20±0.0 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.01 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.0 0.01±0.01 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.0 4.36±1.62 3.40±0.39 3.59±1.60 2.49±0.28 0.70±0.23 0.70±0.2 2.11±0.76 1.93±0.18 1.76±0.96 1.29±0.17 2.41±1.37 2.20±1.1 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.0 0.02±0.02 0.02±0.02 0.01±0.01 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.0 1 0.09±0.15 19.15±6.90 19.67±6.61 15.80±1.10 13.18±4.48 13.42±2.40 15.94±4.62 13.00±2.0.27±0.23 0.43±0.21 0.15±0.04 0.92±1.11 26.09±8.05 22.31±5.15 23.08±6.04 22.50±4.22 1.04±0.28 0.99±0.3 0.89±0.03 0.05±0.05 0.08±0.07 0.44±0.70 0.10±0.09 0.12±0.13 0.07±0.05 11.82±7.77 11.89±4.21 7.90±7.52 4.86±0.98 2.65±1.99 7.13±1.53 9.24±1.4 1.47±1.10 3.89±1.59 1.26±2.11 0.03±0.03 0.45±0.45 0.00±0.00 0.00±0.00 20.84±5.44 28.62±5.64 27.33±1.04 25.72±3.95 22.89±3.04 19.65±5.59 17.25±3.13.89±2.99 40.86±20.22 40.77±6.75 23.06±7.43 26.31±5.21 15.89±3.65 16.92±6.1.21±0.79 1.73±0.79 0.00±0.00 0.02±0.02值考843 866 RI值参1195 1236 1321 1389 1385 1430 1440 1570 1576 1927 1994 2193 2398 2527 1102 1103 1257 23.04±11.19 20.20±4.19 17.55±4.28 16.38±5.01 15.49±3.08 19.71±3.85 13.99±4.1554 1228值算计1206 1213 1254 1280 1344 1395 1407 1443 1455 1569 1568 1575 1622 1881 1941 2018 2134 2137 2195 2406 2512 1113 1118 1278 1556 1254 830 855 RT/min 18.73 18.99 20.44 21.37 23.63 25.46 25.90 27.17 27.58 31.62 31.59 31.84 35.37 37.98 38.59 39.37 40.54 40.57 41.16 43.29 44.36 15.45 15.61 21.29 31.17 20.45 5.40 6.28称名物合化酯烯酯酯-3-己酯烯基乙酯烯酯酸甲苯甲酯丙酸酸酸-3-己已基杨-(Z)-3-己丁叶酸酸(Z)-2-甲水酸乙戊基香正2-乙(Z)-己酯戊异酸甲苯酯酯酸酯丁异酯甲烯酯酯己基酯乙苯乙基甲苯醇-3-己酸4-庚酸酸烯酸甲2-乙榈丁-3-己苯酸酸(Z)-辛甲甲棕式苯二顺苯邻酯)酯甲)酯基基酯戊酯酸甲酯己基乙烯酸乙基酸二烯酸(2-丙榈碳八油(2-乙二棕八9,15-十13- 十亚二酸酸甲二二己苯邻醇樟芳醇樟芳氢脱醇醇叔醇-1-醇醇叶花花烯已香-橙式橙正反(Z)-3-己别类物合类酯类醇化

接上页4-甲基-1-己醇10.74 981 0.46±0.09 0.36±0.34 0.47±0.04 0.18±0.31 0.34±0.32 0.46±0.24 0.59±0.06蘑菇醇10.81 983 976 0.28±0.09 0.26±0.14 0.45±0.10 0.27±0.20 0.41±0.12 0.28±0.19 0.26±0.10苯甲醇13.05 1046 1038 0.03±0.03 0.20±0.20 0.05±0.09 0.04±0.07 0.00±0.00 0.01±0.02 0.04±0.01正辛醇14.60 1089 1069 0.28±0.04 0.32±0.11 0.31±0.08 0.28±0.06 0.29±0.07 0.18±0.18 0.26±0.05苯乙醇16.54 1144 1136 1.81±2.82 0.61±0.66 0.78±0.19 0.00±0.00 0.12±0.21 8.48±7.41 0.10±0.17十四醇32.13 1583 0.14±0.08 0.33±0.07 0.41±0.03 0.44±0.23 0.31±0.05 0.03±0.03 0.09±0.05(+)-雪松醇32.42 1591 1598 0.35±0.15 0.01±0.01 0.18±0.14 0.28±0.02 0.01±0.01 0.21±0.03 0.27±0.04库贝醇33.22 1614 1624 2.92±1.50 9.83±2.67 10.20±0.93 8.68±3.31 7.12±1.13 1.50±0.48 2.09±0.62异植醇38.83 1965 1949 1.65±1.82 1.36±0.30 1.07±0.44 1.53±0.66 0.65±0.56 0.55±0.51 0.52±0.25植物醇40.39 2119 2122 4.11±5.86 1.50±0.85 1.28±1.30 2.41±1.39 0.73±0.80 0.02±0.00 0.02±0.01杂环类2-乙基呋喃2.20 740 0.09±0.04 0.02±0.03 0.01±0.01 0.24±0.10 0.13±0.20 0.15±0.05 0.08±0.11 3-(1-甲基乙基)-氧杂环丁烷3.11 766 0.14±0.02 0.07±0.05 0.06±0.02 0.02±0.03 0.03±0.03 0.09±0.03 0.08±0.07 2-甲基戊酸酐10.83 983 1.48±0.46 2.64±0.82 2.09±0.10 1.85±0.37 1.79±0.25 1.04±0.88 2.09±0.53 2-戊基呋喃10.99 988 989 3.41±1.15 7.39±1.55 4.91±0.34 4.94±0.74 4.72±0.80 2.71±0.81 3.20±0.87茶吡咯13.83 1068 0.17±0.18 0.41±0.39 0.34±0.32 0.00±0.00 0.00±0.00 0.16±0.27 0.05±0.08 1-(2-甲基-1-环戊烯-1-乙酰基)-嘧啶15.61 1118 1.52±0.45 4.85±2.05 4.64±0.59 2.88±0.89 3.33±0.62 1.72±0.62 1.77±0.39 2-乙酰基-5甲基呋喃15.61 1118 0.19±0.04 0.64±0.34 0.63±0.26 0.37±0.21 0.35±0.14 0.23±0.10 0.25±0.14 3,6-二氢-4-甲基-2-(2-甲基-1-丙烯基)-二氢吡咯17.53 1172 1151 0.14±0.12 0.65±0.47 0.37±0.09 0.35±0.22 0.24±0.04 0.06±0.08 0.06±0.09 2,2,6-三甲基-6-乙烯基四氢-2H-呋喃-3-醇18.06 1187 1178 0.74±0.22 2.23±1.89 1.45±0.49 1.73±1.33 1.17±0.31 0.72±0.23 0.66±0.10氨基四氮唑20.51 1256 0.25±0.21 1.06±0.31 0.97±0.06 1.08±0.11 1.04±0.23 0.13±0.08 0.13±0.07 3-甲基苯并噻吩21.73 1290 0.18±0.25 1.01±0.51 0.30±0.43 0.76±0.36 0.61±0.04 0.21±0.20 0.07±0.09 2,2',3',5-四氢化-2,3'-呋喃25.55 1398 0.86±0.60 0.51±0.25 0.39±0.10 0.41±0.13 0.38±0.09 0.83±0.21 0.25±0.24 3,7-二甲基-2,3,3a,4,5,6-六氢化-1-苯并呋喃27.80 1461 0.11±0.05 0.22±0.05 0.19±0.04 0.18±0.06 0.19±0.01 0.08±0.02 0.07±0.06 5,6,7,7a-四氢-4,4,7a-三甲基-2(4H)-苯并呋喃30.29 1531 1539 0.04±0.05 0.00±0.00 0.05±0.05 0.12±0.21 0.02±0.04 0.03±0.01 0.01±0.01酮类2-庚酮7.65 894 899 0.06±0.05 0.01±0.01 0.00±0.00 0.05±0.08 0.08±0.07 0.03±0.05 0.01±0.00 2,2,6-三甲基环己酮12.70 1036 1030 1.08±0.10 0.86±0.25 0.75±0.05 0.61±0.16 0.72±0.15 0.93±0.35 1.24±0.09苯乙酮14.26 1080 1064 0.21±0.07 0.30±0.24 0.28±0.04 0.20±0.05 0.24±0.06 0.22±0.07 0.19±0.02 3,5-辛二烯-2-酮15.45 1113 1088 2.67±0.65 3.92±0.59 3.85±0.16 3.59±0.66 3.24±0.43 2.75±0.84 2.24±0.30(E)-6-甲基-5-乙基-3-庚烯-2-酮17.27 1164 1144 0.22±0.08 0.48±0.22 0.31±0.01 0.34±0.09 0.27±0.24 0.21±0.06 0.06±0.11 4-甲基苯戊酮18.85 1209 0.04±0.02 0.07±0.01 0.07±0.01 0.04±0.03 0.05±0.01 0.03±0.00 0.02±0.01顺式-茉莉酮25.99 1410 1397 0.21±0.19 4.87±1.30 4.83±0.42 4.16±1.35 3.76±0.52 0.05±0.07 0.09±0.07转下页

接上页6,10-二甲基-2-十一酮26.28 1418 1406 0.21±0.08 0.44±0.10 0.34±0.03 0.37±0.10 0.35±0.02 0.15±0.03 0.17±0.02 α-紫罗兰酮26.97 1438 1428 1.15±0.39 1.12±0.30 0.94±0.06 0.82±0.21 0.84±0.08 0.79±0.15 1.02±0.11香叶基丙酮27.80 1461 1455 0.97±0.44 1.95±0.43 1.85±0.24 1.75±0.39 1.63±0.08 0.81±0.15 0.77±0.25 β-紫罗酮28.76 1488 1486 13.61±5.23 15.65±2.92 12.44±0.96 12.96±2.95 12.39±0.42 9.73±1.04 11.47±2.01植酮37.53 1836 1846 0.55±0.49 0.97±0.22 0.84±0.11 0.93±0.27 0.69±0.13 0.37±0.10 0.29±0.23烯类(E,E)-1,3,5-辛三烯6.26 854 0.01±0.01 0.03±0.02 0.04±0.03 0.02±0.02 0.00±0.00 0.01±0.01 0.01±0.01月桂烯10.96 987 989 4.67±1.18 4.90±0.87 5.06±0.46 3.93±0.43 3.69±0.87 4.39±1.05 3.63±0.44邻伞花烃12.28 1024 1020 0.18±0.05 0.36±0.13 0.39±0.06 0.25±0.03 0.21±0.06 0.18±0.03 0.19±0.07(+)-柠檬烯12.40 1027 1029 0.90±0.29 2.01±0.24 1.92±0.09 1.24±0.16 1.03±0.18 0.89±0.22 0.75±0.18 3,6,6-三甲基-双环(3.1.1)庚-2-烯12.91 1042 1.40±0.40 1.79±0.37 1.89±0.19 1.38±0.20 1.32±0.28 1.30±0.35 1.09±0.19 4-乙烯-1,2-二甲基苯14.95 1099 0.48±0.16 1.09±0.21 1.27±0.06 0.73±0.10 0.65±0.08 0.43±0.05 0.47±0.10 E,E-2,6-二甲基-1,3,5,7-辛四烯16.54 1144 1134 0.63±0.17 2.87±1.67 2.90±0.65 1.30±0.52 1.51±0.38 0.58±0.22 0.64±0.40黄樟素22.39 1309 1293 0.01±0.01 0.04±0.02 0.03±0.01 0.03±0.01 0.03±0.01 0.02±0.01 0.02±0.01 1,2,3-三甲氧基苯23.36 1336 1316 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.01 0.00±0.01 0.00±0.00 0.00±0.01 0.01±0.01 α-荜澄茄油烯24.29 1362 1353 1.90±0.56 4.30±0.19 4.80±0.73 4.56±0.52 3.76±0.26 0.86±0.31 1.40±0.23衣兰油烯33.96 1635 1648 2.14±1.25 6.58±2.19 6.28±1.66 7.38±4.69 5.13±0.54 1.08±0.41 1.30±0.41烷烃类十三烷22.64 1316 1300 0.28±0.10 0.46±0.09 0.37±0.19 0.18±0.07 0.16±0.09 0.29±0.05 0.25±0.06十四烷26.06 1412 1400 0.65±0.57 0.46±0.80 0.10±0.09 0.54±0.86 0.53±0.82 0.84±0.61 0.51±0.65 2,6,10-三甲基十三烷27.91 1464 1465 0.20±0.04 0.34±0.07 0.32±0.03 0.31±0.08 0.33±0.03 0.20±0.02 0.20±0.04正十五烷29.07 1497 1500 0.67±0.28 0.76±0.11 0.63±0.13 0.68±0.20 0.61±0.05 0.60±0.06 0.51±0.07 3-甲基十五烷31.25 1558 1570 0.41±0.13 0.88±0.18 0.83±0.22 0.85±0.26 0.82±0.10 0.28±0.11 0.43±0.06十六烷32.29 1588 1600 0.83±0.36 1.10±0.10 0.71±0.54 1.06±0.24 0.88±0.04 0.68±0.11 0.64±0.10十一烷基环戊烷33.96 1635 1656 0.37±0.32 1.03±0.32 0.96±0.29 1.14±0.69 0.84±0.14 0.19±0.15 0.21±0.15 3,3-二乙基十五烷37.49 1832 1857 0.01±0.01 0.02±0.01 0.01±0.00 0.01±0.00 0.01±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 5,5-二乙基十五烷39.36 2017 2006 0.24±0.23 0.27±0.07 0.33±0.05 0.33±0.06 0.16±0.15 0.21±0.03 0.14±0.13醛类正己醛4.00 791 806 0.00±0.00 0.00±0.00 0.00±0.00 0.26±0.45 0.00±0.00 0.01±0.02 0.00±0.00苯乙醛13.46 1057 1044 0.00±0.00 0.00±0.00 0.38±0.66 0.00±0.00 0.00±0.00 8.96±8.24 0.00±0.00间苯二甲醛18.24 1192 0.08±0.07 0.00±0.00 0.05±0.09 0.02±0.04 0.00±0.00 0.03±0.02 0.03±0.05藏红花醛19.13 1217 1196 0.88±0.82 0.71±1.23 0.33±0.57 0.45±0.39 0.30±0.51 1.52±0.33 1.40±0.20正癸醛19.46 1226 1199 0.25±0.05 0.37±0.04 0.36±0.10 0.33±0.11 0.22±0.09 0.21±0.11 0.24±0.06 β-环柠檬醛19.89 1238 1218 1.44±0.09 1.38±0.33 1.17±0.05 1.08±0.19 1.18±0.15 1.20±0.31 1.62±0.18转下页

接上页柠檬醛21.29 1278 1268 23.02±11.18 20.37±4.48 17.45±4.42 17.42±3.39 15.49±3.07 21.80±3.42 18.88±2.38甲缩醛23.73 1346 0.19±0.04 0.21±0.03 0.21±0.02 0.20±0.01 0.19±0.01 0.20±0.03 0.19±0.02芳香烃类1,2-二甲氧基苯17.67 1176 1149 0.09±0.12 0.06±0.06 0.01±0.00 0.02±0.03 0.02±0.03 0.03±0.02 0.13±0.16 2-甲基萘23.03 1327 1310 0.30±0.11 0.25±0.01 0.30±0.03 0.24±0.06 0.25±0.02 0.18±0.07 0.24±0.04 1,1,5-三甲基-1,2-二氢萘24.41 1365 1350 2.83±2.10 7.58±1.52 6.35±1.33 3.89±1.30 3.56±0.59 2.27±0.45 2.49±1.33二丁基羟基甲苯29.49 1509 1517 0.38±0.12 0.40±0.05 0.38±0.12 0.24±0.06 0.35±0.02 0.26±0.08 0.40±0.13 1,6-二甲基-4-(1-甲基乙基)-萘34.41 1647 1652 1.16±0.53 3.11±0.78 3.10±0.40 2.63±1.01 2.33±0.11 0.75±0.13 0.84±0.23酸类壬酸22.34 1307 1297 0.01±0.01 0.01±0.01 0.01±0.00 0.01±0.00 0.00±0.01 0.01±0.01 0.00±0.00己酸反-2-己烯酯25.64 1400 1391 0.64±0.96 2.32±1.28 1.58±0.37 1.68±0.66 2.49±1.08 0.28±0.28 0.35±0.10月桂酸31.15 1555 1576 0.00±0.00 0.02±0.01 0.02±0.01 0.02±0.02 0.01±0.01 0.00±0.00 0.03±0.03酚类2,4-二叔丁基酚29.56 1510 1513 12.84±5.06 15.38±3.32 17.73±4.20 20.35±4.77 15.41±0.69 7.21±3.40 11.85±5.70 2,6-二(1,1-二甲基乙基)-4-(1-氧代丙基)苯酚33.46 1620 1635 0.02±0.01 0.03±0.01 0.04±0.01 0.02±0.01 0.02±0.00 0.02±0.01 0.02±0.00注：RI参考值为HP-5的数值或文献中的参考值，空格表示未找到参考值。

本研究采用IRAE-HS-SPME前处理技术结合GC-MS分析方法对上述7组茶样进行检测，其代表性总离子流图见图1（以#2茶样为例）。通过对香气组分进行定性定量分析，共得到102种化合物（见表3），包括21种酯类、17种醇类、14种杂环类、12种酮类、11种烯类、9种烷烃类、8种醛类、5种芳香烃类、3种酸类及2种酚类。其中，普遍具有清新草本气的醇类（尤其是萜烯醇类）、水果甜香的酯类、幽雅花香的酮类和烘烤香的杂环类化合物的含量较为丰富，占全部香气化合物含量72.1%，这些化合物的协同作用为绿茶栗香的形成提供了物质基础。

图2 不同香型茶样香气化合物类别的含量比较Fig.2 The comparison of aroma compounds in two kinds of tea samples with different flavor types

依据感官审评结果，可将由同样原料嫩度制得的茶样按照香型分为栗香（茶样#2、#3）和非栗香（茶样#1、#4、#5）两类。从香气组分来看，不同香型的绿茶所具有的香气化合物种类基本一致，但其含量水平与配比差异较大，具体结果如图2所示。从检测到的香气总含量来看，栗香组显著高于非栗香组，各类化合物中多具有愉悦气味的香气组分（如醇类、酯类、醛类、酮类、芳香烃和杂环类）在栗香组中的含量均高于非栗香组。其中，醇类、酯类、芳香烃和杂环类化合物的含量在两类不同香型茶样中的分布具有显著差别。栗香组中酮类物质的相对含量显著高于非栗香组，而芳香烃类的相对含量更是极显著高于非栗香组。另外，类似花果香的萜烯醇类（芳樟醇、香叶醇、橙花醇、反式-橙花叔醇、脱氢芳樟醇）物质的含量较高，这五种香气组分的含量占全部香气化合物29.3%，占醇类化合物85.7%，且在栗香组显著高于非栗香组。以上说明，绿茶栗香的形成可能依赖于丰富的香气物质基础，并且需要各类化合物以一定的含量和比例协同参与。

为了找到影响绿茶栗香显现的关键差异性化合物，接下来采用多元统计分析来进一步表征。

2.2.1 PLS-DA分析

图3 不同干燥参数茶样的PLS-DA得分Fig.3 The PLS-DA scores under different drying parameters

PLS-DA是一种有监督的判别分析方法[18]，通过预先对样本指定分类，发现组间的异同点来对研究对象进行判别，获得最能反映研究对象的关键变量。PLS-DA得分图可以直观地反映各个样本之间的相似性和差异性，两个样本差异越大，表现在得分图上的相对位置越远，反之亦然。本研究根据栗香（茶样#2、#3）和非栗香（茶样#1、#4、#5）两类香型中102种香气化合物的含量，对其进行PLA-DA分析，结果如图3所示。两类香型茶样在95%的置信区间空间分布区域性明显，模型参数为R2Y=0.997，Q2=0.774，具有较高的拟合度和较强的预测能力。

VIP值可以量化PLS-DA模型下每一个变量因子对分类的贡献度[19]，VIP值越大，表明该香气化合物在栗香和非栗香组之间的差异越大，对绿茶栗香香型的判别分类越关键。依据VIP＞1的原则，共筛选出49种化合物。

进一步，通过非参数曼-惠特尼U检验对这49种香气化合物在栗香和非栗香组之间含量的差异进行显著性分析（p≤0.05），最终鉴定出27种区分绿茶栗香和非栗香的关键差异性化合物，如表4所示。其中，2-乙基呋喃、邻伞花烃、(+)-柠檬烯、3,6,6-三甲基-双环(3.1.1)庚-2-烯、4-乙烯-1,2-二甲基苯、脱氢芳樟醇、1-(2-甲基-1-环戊烯-1-乙酰基)-嘧啶、2-乙酰基-5甲基呋喃、E,E-2,6-二甲基-1,3,5,7-辛四烯、2-乙基丁酸苯乙基酯、1,1,5-三甲基-1,2-二氢萘和2,6-二(1,1-二甲基乙基)-4-(1-氧代丙基)苯酚，这12种香气化合物的含量在栗香和非栗香之间具有极显著的差异（p≤0.01）。

表4 基于VlP＞1&p≤0.05筛选出的关键差异性化合物及其香气特征Table 4 The key differential compounds and their aroma characteristics based on VIP＞1 & p≤0.05

2.2.2 HCA分析

为了更直观地体现27种关键差异性香气成分的含量分布，采用层次聚类分析法（HCA）对其进行分析，其结果如图4所示。图中每一正方形小格代表某一茶样中的某一香气化合物的含量，颜色越红表示其含量越高，颜色越绿则表示其含量越低。27种化合物中绝大部分的含量在栗香组显著高于非栗香组，且主要为含氮杂环类（呋喃类、吡咯类、嘧啶类）、烯烃类、酯类、芳香烃类和萜烯醇类物质。其中，顺式-茉莉酮、正戊酸-(Z)-3-己烯酯、橙花叔醇、葵醛、3,5-辛二烯-2-酮、氮杂环化合物（呋喃类、吡嗪类、吡咯类）多次被鉴定为绿茶栗香的特征性香气成分[20-24]。脱氢芳樟醇和D-柠檬烯是两种栗香型日照绿茶的共同主要香气成分[25]。

当食品含水量介于10%～15%之间时，容易发生美拉德反应；而温度每提高10 ℃，反应速度可增加3～5倍[26]。该反应大多以氨基酸和还原糖为底物，经过三个阶段的连锁反应，最终生成具有烘烤香、焦糖香的呋喃类、吡嗪类、吡咯类、糠醛类等氮氧杂环化合物。美拉德反应前期阶段羰氨缩合的初级产物并不会引起食品香味的变化，而后期阶段各类中间产物经过复杂的氧化过程，才能得到终产物为香气呈现提供贡献[27]。本研究7组绿茶在经过毛火烘干工序后的水分含量约在20%，而当最后一步干燥结束，干茶水分含量下降到7%以下，在这一过程中高温条件和热风携氧促进了茶叶中美拉德反应。因此，不同干燥工艺参数下获得的栗香组绿茶相比于非栗香组中的氮氧杂环化合物，如2-戊基呋喃、茶吡咯、1-(2-甲基-1-环戊烯-1-乙酰基)-嘧啶、3,6-二氢-4-甲基-2-(2-甲基-1-丙烯基)-二氢吡咯的含量显著更高，可能与干燥过程中的美拉德反应存在密切关系。

图4 27种关键差异性香气成分含量分布热图Fig.4 Heat map of 27 key differential compounds

此外，干燥过程中，萜烯类在热的作用下环化、脱水和异构化，因此炒干叶萜烯醇类的数量明显增加，其中以芳樟醇、橙花醇、香叶醇提高最多[28]。同时，还有酯化反应加强，酯类产物增加。这些产物在香型上多表现为良好的花果香，也多被报道为是栗香型绿茶的主要香气成分[29-33]。比较不同干燥工艺参数下获得的栗香组和非栗香组绿茶的香气组分，这些萜烯醇和酯类物质（脱氢芳樟醇、反式-橙花叔醇、正戊酸-(Z)-3-己烯酯、2-乙基丁酸苯乙基酯、苯甲酸异戊酯、苯甲酸2-乙基己酯）同样被作为判别栗香香型的重要变量和关键差异性化合物，且在栗香组中表现为含量更高。

本次研究鉴定的栗香绿茶27种关键差异性化合物中已有部分物质如顺式-茉莉酮、橙花叔醇、葵醛、3,5-辛二烯-2-酮、2-戊基呋喃等被鉴定为绿茶栗香的关键化合物，但也有不少物质的代谢机理未被深入挖掘。龚自明等[34]研究了湖北地区名优绿茶香气组分，发现清香型绿茶之间香型相似率比较接近，而栗香型绿茶之间香型相似率差异较大。说明栗香的形成较为复杂，需要以丰富的香气物质为基础，多种不同比例的香气组分协同参与进而呈现为栗香。

2.3 不同原料嫩度对绿茶栗香形成的影响

具有花果香的芳樟醇、香叶醇、橙花叔醇等萜烯醇类物质，多以糖苷态存在于茶鲜叶中，而β-葡萄糖苷酶和β-樱草糖苷酶多被认为是水解糖苷释放游离态香气的关键酶[35-37]。骆耀平[38]等检测了7个茶树品种新梢β-葡萄糖苷酶，发现酶活性为幼嫩部位高，即：芽＞第1叶＞第2叶＞第3叶＞茎梗。Ogawa等[39]研究表明，嫩叶中的β-樱草糖苷酶及其香气前体含量很高，并随着叶龄增加而降低。嫩度同时会影响鲜叶内含物质的含量，一般而言，嫩度高的鲜叶，主要化学物质（氨基酸、茶多酚、咖啡碱等）含量也较高。

为探究该种干燥方式下，嫩度对绿茶栗香形成的具体影响，采用单芽和一芽一叶两种嫩度进行同样的干燥参数实验。感官结果表明，相比于单芽制备的茶样，一芽一叶制备的茶样形成栗香所需的温度更高（滚筒变温组合为200 ℃ / 190 ℃ / 180℃），且栗香品质不及单芽（如表2所示）。这可能是因为高温干燥促进了茶叶中美拉德反应的进行，有利于具有烘烤香的吡嗪、吡咯、呋喃等氮氧杂环类化合物的生成。而这些高温条件下生成的具有烘烤香、焦香特征的化合物，往往与栗香的形成紧密相连[20,40]。美拉德反应同时在一定程度上解释了以嫩度更高的单芽为原料制备的绿茶栗香品质比一芽一叶更好的原因，因为单芽所含有的内质成分，尤其是氨基酸，比一芽一叶更为丰富[41]，获得的香气化合物丰度更高（表3）。

图5 不同嫩度的茶样香气化合物类别的含量比较Fig.5 The comparison of aroma compounds in two kinds of tea samples processed from different tenderness

整体上，从香气组分的绝对含量分布来看（图5），单芽组的总含量比一芽一叶组高80.8%，其中醇类、酯类、杂环类、酮类、芳香烃类等化合物含量普遍较高，醛类物质无显著差别；从相对含量来看，酯类、杂环类、芳香烃类等化合物的相对占比在单芽组仍然显著高于一芽一叶组，但醇类物质并无显著差别，而醛类物质占比在一芽一叶组中显著更高。结合感官审评结果，单芽组的栗香特征更为明显且香气品质得分更高，证明了前面的推测：丰富的香气物质基础有利于绿茶栗香品质的形成，不同浓度比例的香气物质进行协同作用从而形成栗香特有的感官特征。

图6 （a）不同嫩度茶样的PLS-DA得分图；（b）不同嫩度茶样VlP＞1&p≤0.05的香气成分含量分布热图Fig.6 (a) The PLS-DA scores of tea samples processed from different tenderness; (b) Heat map of aroma components of green teas processed from different tenderness with VIP＞1&p≤0.05

对两种不同嫩度制得的4组茶样（#2、#3、#6、#7）的香气组分含量进行PLS-DA分析，由得分图6a可知，茶样按照嫩度明显区分为两类（R2Y=0.99，Q2=0.945）。此外，基于VIP＞1筛选出52种对分类具有重要贡献的化合物，对这些化合物含量进行上述非参数检验，结果表明：除了2,2,6-三甲基环己酮、藏红花醛、苯甲酸乙酯这3种物质以外，其余49种物质含量在不同嫩度间差异显著（p≤0.05）。在此基础上进行热图聚类分析，其结果如图6b所示：绝大多数栗香关键化合物的含量在单芽组更高。其中，23种化合物与不同干燥工艺参数下制得的栗香绿茶和非栗香绿茶的关键差异性香气组分相同，占比高达85.2%。进一步证明了这些香气组分对绿茶栗香品质贡献，然而目前对其代谢途径的认识尚不明晰，深入了解其在栗香绿茶加工过程中形成机制将作为下一步研究方向。

3 结论

3.1 电磁滚筒变温/热风耦合干燥技术作为新兴的茶叶加工技术，具有精准控温、分段变温的操作特性，相比于传统干燥方式具有升温快、能耗低、热效率高的优势。本研究首次尝试将电磁滚筒变温/热风耦合干燥技术应用于栗香绿茶生产，对其重要的工艺参数进行优选以期为栗香绿茶的加工提供理论指导。相比于单一的电磁滚筒变温干燥，联合热风与变温电磁滚筒的干燥方式更有利于绿茶栗香的形成，且整体品质得分更高。当滚筒变温组合为180 ℃/170 ℃/160 ℃，辅以110 ℃热风干燥6 min时，以单芽为原料制备的茶样栗香品质、综合品质均较好。伴随原料嫩度的下降，适当提高干燥温度有助于加工栗香绿茶。

3.2 干燥作为绿茶加工的关键工序，对栗香绿茶香气品质形成具有重要的贡献。基于优选电磁滚筒变温/热风耦合干燥参数，下一步我们将深入研究栗香绿茶在干燥过程中动态变化轨迹，挖掘其形成关键前体物质，进而探究其代谢调控机制，从而更深层次揭示电磁滚筒变温/热风耦合干燥技术对栗香绿茶的影响。研究结果不仅为栗香绿茶定向加工提供理论指导，完善香气组分与香型理论，而且为茶叶产品优质香型的精准调控和增香、调香技术的提升提供重要的技术支撑。