不同产地和贮存年份普洱生茶香气和呈味物质变化的比较研究

张纪伟，沈雪梅，张钎，周艺凡，李光秀，李家华*

（1.云南农业大学龙润普洱茶学院，云南 昆明 650201；2.昆明市农业科学研究院，云南 昆明 650201；3.盐津县农业技术推广中心，云南 昭通 657500）

普洱茶是我国云南地区特有的历史传统名茶，以地理标志保护范围内的云南大叶种茶树的晒青毛茶为原料，采用特定加工工艺制成的具有独特品质特征的茶叶，并分为普洱茶（生茶）和普洱茶（熟茶）两种类型[1]。有学者通过蒸馏萃取（simultaneous distillationextraction，SDE）和气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）法[2]、感官审评和SDEGC-MS结合[3]、感官审评和化学成分分析结合[4]、电子鼻法[5]和GC-MS法[6]研究普洱茶储藏时间、储藏环境、品质风味，发现贮存时间是形成普洱茶香气和滋味品质的重要步骤，在适当的贮存条件下普洱茶越陈越香、相同级别的普洱茶储藏时间与品质呈现正相关。茶叶中的呈味物质主要是溶于热水的水浸出物，大量研究表明茶汤滋味主要是由茶多酚（涩味）、咖啡碱（苦味）和氨基酸（鲜味）产生，茶多酚中对茶汤苦涩味影响最大的是4种表型儿茶素，而黄酮醇类物质也会影响茶汤的苦味[7-9]。视觉模拟强度尺度评价滋味强度研究中发现表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）主要变化为涩、苦味；电子鼻电子舌结合对茶叶品质进行检测发现挥发性气体含量受到呈味物质的影响[10-11]。高力等[12]研究不同年份儿茶素含量及组成发现其含量随着贮存年份的延长呈现下降的趋势，儿茶素在味感上表现为苦涩味，其中涩味较重的是收敛性较强的酯型儿茶素，而苦味较重的是非酯型儿茶素[13-14]。

普洱茶是活的有机体，非常有必要揭示其香气成分和影响茶汤滋味物质在贮存过程中的变化规律。但是由于产地不同，即使是相同年份的普洱茶其香气和滋味都会产生各自的风味特点，因此，如何从呈味物质和香气物质的角度去解释普洱茶的地域特色，进而理顺普洱茶市场就显得尤为重要。鉴于此，本研究以产自西双版纳、临沧和德宏3个茶区的2009、2011、2013、2015和2017年的普洱生茶为试验材料，对不同产地及不同贮存年份普洱生茶的挥发性香气特征物质和滋味物质茶多酚、儿茶素组分、咖啡碱和氨基酸含量进行测定，并采用主成分分析（principal components analysis，PCA）和偏最小二乘法判别分析（partial least squares discrimination analysis，PLS-DA）分析对年份和产地鉴别开展了研究。研究结果明确了普洱生茶香气对年份鉴定的作用和滋味物质随贮存时间延长而发生化学变化的规律，为普洱茶的科学贮存和地域特色的研究提供参考与借鉴。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 茶样

2009、2011、2013、2015 和 2017 年分别生产和贮存于西双版纳（XSBN）茶区、临沧（LC）茶区和德宏（DH）茶区的普洱茶生茶，具体茶样明细见表1。

表1 供试茶样明细表Table 1 List of tea samples tested

1.1.2 试剂

氯化亚锡（SnCl2·2H2O）、茚三酮、酒石酸钾钠（C4H4KNaO6-4H2O）、磷酸二氢钾（KH2PO4）、磷酸氢二钠（Na2HPO4·7H2O）、硫酸亚铁（FeSO4·7H2O），以上均为分析纯：市售；试验标准品[儿茶素（catechin，C）、表儿茶素（epicatechin，EC）、表儿茶素没食子酸酯（epicatechin gallate，ECG）、表没食子儿茶素（epigallocatechin，EGC）、表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）、没食子儿茶素（catechin，GC）、咖啡碱（caffeine，CAF）（HPLC≥99%）]：上海源叶生物科技有限公司；珍茗金龙纯净水（规格：18.9 L）：昆明珍茗食品有限责任公司。

1.2 仪器与设备

X-5紫外可见分光光度计：上海元析仪器有限公司；1200高效液相色谱系统：[UV检测器（1200VWDG1314B）、柱温箱（1100/1200G1316A）、温控自动进样器（1100/1200G1329A）；脱气机（1100/1200G1322A）、溶剂输送泵（1100/1200四元泵 G1311A）]：美国 Agilent公司；TSK gel ODS-80TM 色谱柱（4.6 mmΦ×250 mm，5 μm）：日本Tosoh公司；PEN3电子鼻：德国Airsence公司。

1.3 方法

1.3.1 电子鼻测定香气成分

用电子鼻传感器阵列对茶汤香气进行采集和分析，10个金属氧化物气敏传感器性能如表2。检测过程中的响应信号为传感器阵列接触挥发性气体后的电导率G与经过标准净化装置处理后的电导率G0的比值，即G/G0的变化代表了香气物质含量的相对变化，准取称取待测茶样各1.000 g于100 mL锥形瓶中，加入50 mL的沸水，迅速盖上保鲜膜密封，静置冷却至45℃，摇匀后进行检测。测定条件：仪器预热（30 min），清洗传感器（120 s）至各传感器响应值趋向于1.000 0，检测样品（流速300 mL/min，信号采集60 s），记录对应的特征响应值。

表2 传感器性能及对应香气类型Table 2 Sensor performance and corresponding aroma types

1.3.2 滋味物质含量测定

按照GB/T 8313—2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》，GB/T 8314—2013《茶游离氨基酸总量的测定》进行测定，儿茶素和咖啡碱含量采用高效液相色谱法（high performance liquid chromatography，HPLC）测定，参照王玮等[15]的方法。色谱条件：0.261%磷酸-5%乙腈的流动性A相、0.261%磷酸-80%乙腈的流动性B相；检测波长280 nm；流速1 mL/min；进样量5 μL；结束时间28 min；平衡时间6 min。

1.4 数据统计和分析

由于各传感器在55 s后响应值比较平稳，使用电子鼻自带的Winmuster软件分别对茶汤香气成分56 s～58 s的响应值进行主成分分析（PCA）、线性判别分析（linear discriminant analysis，LDA）和传感器区分贡献率（Loadings）分析；SPSS18进行显著性分析，儿茶素苦涩味指数根据施兆鹏等[16]推导出的Y（儿茶素苦涩味指数）=[（-）-EGCG含量+（-）-EGC含量+（-）-ECG含量+（±）-GC含量]/[（±）-C含量+（-）-EC含量]计算，PLS-DA采用SIMGA14.1进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同产地及贮存年份普洱生茶电子鼻香气测定

不同产地及不同贮存年份普洱生茶供试样PCA（A）、LDA（B）、Loadings（C）分析见图 1。

图1 不同产地及不同贮存年份普洱生茶供试样PCA、LDA、Loadings分析图Fig.1 Analysis chart of PCA，LDA and loading of raw Pu-erh tea samples from different regions and storage years

供试茶样PCA结果如图1A所示，第一主成分贡献率为97.45%，第二主成分贡献率为1.95%，两个主成分累计贡献率达99.40%，前两个主成分的贡献率越大，越能更多反映样品的主要信息特征，说明此PCA对不同产地和贮存年份普洱生茶香气的区分度较高，且从PCA图中可以看出虽然部分供试样有相交部分，但产地和年份的区分度较好。LDA结果如图1B所示，表明供试茶样在贮存期间香气物质发生了变化，其中德宏2009年和2015年有部分重叠且西双版纳2009年和双江2013年有部分重叠，其余供试样都分布在不同区域，说明产地和贮存年份相对接近的茶样内含的挥发性成分含量和种类也比较接近，通过电子鼻可以判别区分。Loadings分析结果如图1C所示，在区分不同贮存年份茶样挥发性物质变化中，W1W（敏感性成分：硫化物）传感器在第一主成分区分贡献率最大，其次W2W（敏感性成分：芳香成分和有机硫化物）传感器；W1S（敏感性成分：甲烷）传感器在第二主成分区分贡献率最大，其次是W2S（敏感性成分：乙醇）传感器，说明甲烷和硫化物两类气体在区分茶样时起主要作用，其次是芳香成分和有机硫化物及乙醇。

2.2 不同产地及不同贮存年份普洱生茶呈味物质测定

普洱生茶加工工艺中没有渥堆这一工序，因此其口感的变化完全依赖于后期自然贮存条件下茶叶内部发生的变化，口感的变化是由一系列生化成分的动态变化而引起的，如苦涩味逐渐减弱、醇和度的提升、刺激性的下降等。本试验测定的茶多酚、咖啡碱、氨基酸、儿茶素总量和酚氨比及儿茶素苦涩味指数Y的变化如表3所示。

表3 不同产地及不同贮存年份普洱生茶各组分含量及相关系数Table 3 Contents and correlation coefficients of each component in raw Pu-erh tea from different regions and storage years

由表3可知，各组分含量在贮存期前后发生显著的变化（P<0.05）：咖啡碱是茶叶重要的滋味物质，具有苦味且阈值很低[17]，与茶汤滋味有很大的关系，由于咖啡碱本身具有较稳定的化学性质，其含量随着贮存期的变化相对于其它三类物质并不明显；氨基酸能够参与普洱茶陈化过程中儿茶素的氧化反应并影响茶汤的鲜爽味，其含量变化在3个产区都较显著；茶多酚含量在各个产地贮存前期间呈曲线变化，最终都随着贮存年份延长表现为下降的趋势；各儿茶素组分在3个产区的变化都是随着贮存年份的延长，含量出现明显的下降，EGCG的含量在所有儿茶素组分中最高，且含量下降最显著，普洱生茶的苦涩味受到酯型儿茶素的影响，不同贮存年份茶样儿茶素含量也是酯型儿茶素比非酯型儿茶素高出许多，在贮存过程中酯型儿茶素会发生水解，降低茶汤的苦涩味，这可能是普洱生茶贮存时间越久，口感变得越醇滑的原因之一；儿茶素苦涩味指数Y在3个产地都是贮存时间最短的数值最大，说明茶汤的苦涩味随着贮存时间延长整体上呈现减小的趋势，在贮存期间苦涩味变化最大的是西双版纳产区。

2.3 供试样香气和呈味物质分析

基于香气和呈味物质的测定数据，构建不同产地不同贮存年份的普洱生茶PLS-DA得分图见图2。拟合模型的RX2=0.879，RX2越接近1，此模型越稳定；RY2=0.936，RY2越大,模型的解释能力越强，说明该模型可以解释93.6%的原始数据；Q2=0.597，Q2大于0.5，表明此模型预测能力较强。

图2 不同产地及不同贮存年份普洱生茶香气和呈味物质分析Fig.2 Analysis of aroma and flavor components of raw Pu-erh tea from different regions and storage years

如图2所示可以明显地将15个供试样分为3部分，表明不同产地不同贮存年份供试茶样主要香气和呈味物质间存在差异显著，说明不同茶产区的普洱生茶香气和呈味物质随着贮存地点的变化表现出地域的特点。西双版纳产区的供试样全部位于X负半轴，德宏产区和临沧产区除德宏2015年的供试样外其余位于X正半轴，西双版纳产区不同贮存年份供试样的坐标点在得分图上的位置更远，其次是德宏产区，表明西双版纳茶区存放的供试样贮存年份之间的变化程度更大，三地普洱生茶的香气和呈味物质在地区之间的差异为西双版纳产区>德宏产区>临沧产区。德宏产区和临沧产区供试样在得分图中距离较近，表现与三地在云南的地理位置分布相似，说明尽管是在同一个大范围，但不同产地供试样贮存适当时间之后会表现出地域的特点，各个产地之间滋味和香气受到贮存环境的影响出现不同的转化。

3 讨论

茶叶品质的好坏受到香气和滋味的影响，普洱生茶在贮存过程中受到环境和时间的影响，较重的苦涩味会逐渐减轻使口感变得醇滑甜润，香气从新鲜刺激的清香变为较为低沉的香型[18]，香气和滋味在紧压茶各项审评因子中占30%和35%[19]。普洱生茶在自然条件下贮存，不仅有晒青毛茶的香气和后期贮存过程中形成的陈香，而且还含有自身内含物质转化形成的特殊香气，是一个缓慢的陈化过程[20]。谌莹等[21]研究表明随着陈化年份的延长，普洱生茶香气由花香转化为陈香、滋味的收敛性和粗涩感都逐步减弱。本文研究表明电子鼻对不同产地和贮存年限份洱生茶的区分度较强，这一点与陈婷等[22]通过电子鼻对普洱熟茶品质判别结果基本一致，罗美玲、高林、张晓云等[23-25]也利用电子鼻对不同年份、不同品质以及不同处理普洱茶的香气物质进行了研究。在研究茶汤滋味方面，从选取供试样的儿茶素苦涩味指数的变化情况来看，说明随着贮存时间的延长苦涩味呈下降的趋势，与前人的研究结果相同：Zhang等[26]研究表明EGCG和EGC、EC两两混合后会使茶汤苦涩味增强，且EGCG可减弱EGC和EC的回甘，说明儿茶素组分之间的互作会影响茶汤的苦涩味，施兆鹏等[16]认为酯型儿茶素增加、非酯型儿茶素降低是导致茶汤苦涩的重要因素，田学凤[27]对普洱生茶陈化技术的研究也表明贮藏时间直接影响普洱生茶的感官品质，茶汤的涩味会减弱。氨基酸常被用来作为判断茶汤滋味鲜爽度的一个标准，其数值越大，说明茶汤滋味得分越高[28]。宁井铭等[29]通过研究贮存在新疆和广东5个不同贮存年份的普洱生茶，证实贮存环境的不同会使茶叶内含品质发生明显差异，不同区域的变化情况不同，本试验选取的3个区域也表现出同样的趋势。但是薛晨等[4]的研究也发现在一定的贮存范围内，原料级别对普洱茶品质的影响大于贮存时间的影响，电子鼻检测的传感器局限于只能检测到的10种物质，因此测定的结果存在一定范围内的误差，而且供试茶样的选择也只在云南地区，在后面的研究中，应结合原料、加工和贮存条件的实际情况共同探索普洱生茶品质在贮存期内的变化情况，使其品质达到最佳。

4 结论

3个产地普洱生茶供试样的香气物质变化显著，通过香气物质的变化可以显著区分产地和贮存年份，电子鼻PCA模型的分类效果最好，起主要区分作用的香气物质是甲烷和硫化物这两类气体。主要呈味物质含量在3个产地都是随着贮存时间的延长出现显著下降的趋势，且贮存时间越长的供试样苦涩味指数越小，说明贮存的环境和年份都对普洱生茶香气和滋味产生较大影响。PLS-DA分析结果表明产地和贮存年份之间区分度显著，通过呈味物质和香气之间的差异可以区分产地和贮存年份，且3个产地间贮存年份差异显著，依次是西双版纳>德宏>临沧，说明贮存在西双版纳产区的供试样物质间转化更明显，为后期研究相关内容提供一些借鉴。