‘春闺’与‘福云6号’乌龙茶香气组分差异研究

李鑫磊，邓慧莉，钟秋生，游小妹，阮其春，单睿阳，林郑和，陈常颂*

(1.福建省农业科学院茶叶研究所，福建 福州 350013；2.福建农林大学园艺学院，福建 福州 350002；3.闽江师范高等专科学校公共基础部，福建 福州 350108；)

茶(CamelliaSinensis)是世界上仅次于水的第二大饮料[1]。茶叶中富含各种次生代谢产物，如儿茶素组分、茶氨酸、咖啡碱和香气物质，这些共同决定了其独特的风味品质。茶叶中香气物质组分虽然仅占干茶的0.03%，却是衡量毛茶品质和市场价值的重要因子之一[1]。乌龙茶是我国独有的一种茶类，起源于福建，具有特殊花果香气，深受消费者喜爱，香气评分在其感官审评中占比高达30%[2]。近年来，对于乌龙茶香气特征及其形成机理的研究不断增加，研究表明，乌龙茶最特征的香气组分为橙花叔醇、吲哚、茉莉内酯等，这些香气组分在乌龙茶做青过程机械胁迫条件下大量形成，呈现花果香气[3-4]。目前，许多研究关注乌龙茶萎凋[5]、做青[6-8]等加工工序以及工艺参数对其香气形成影响，而最主要、最前端的茶树品种原料对乌龙茶香气形成影响和机理研究尚少。高香乌龙茶茶树品种为一类经乌龙茶工艺制成成茶具有香气高等品质特征的茶树品种。虽然无论何种茶树品种在乌龙茶加工过程机械力胁迫下均能激发香气提高[1, 9]，但综合多项研究表明，不同茶树品种在相同工艺条件下制成的乌龙茶香气类型与香气含量有较大差异[10-11]。茶树品种‘春闺’[Camelliasinensis(L.)O.Kuntze]是从‘黄棪’自然杂交后代中采用单株育种法育成的，具有茉莉花香型的高香乌龙茶适制新品种(闽审茶2015001)，属灌木型，小叶类，晚生种[12-13]，区试点连续3年品质高于对照亲本黄棪[14]。‘福云6号’[Camelliasinensis(L.)O.Kuntze]是‘福鼎大白茶’和‘云南大叶茶’自然杂交后代，适制红、绿茶，产量高，品质好，为福建省广泛种植的国家级优良茶树品种[15]，但其制作乌龙茶青气重，花香不显。

为明确高香与非高香茶树品种鲜叶加工乌龙茶特征香气差异，筛选关键性指标，本研究以高香‘春闺’茶树品种为研究对象，非高香品种‘福云6号’为对照，按照闽南乌龙茶工艺制成乌龙茶毛茶，采用顶空固相微萃取(HS-SPME)结合气相色谱-飞行时间质谱(GC-TOF-MS)挖掘高香乌龙茶香气特征性香气组分，为揭示茶树品种对乌龙茶香气形成的基础性作用，挖掘高香乌龙茶关键性香气指标，进一步挖掘高香茶树品种制乌龙茶成香机理，提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

春闺和福云6号品种鲜叶均于2020年秋季采自福建省农业科学院茶叶研究所福安市社口镇茶园，采摘标准为开面采，按照闽南乌龙茶工艺将上述茶树品种鲜叶分别制成春闺乌龙茶毛茶(CG)和福云6号乌龙茶毛茶(F6)[16]。生物学重复3次。

1.2 试剂与仪器

主要仪器与设备：7890B气相色谱(美国Agilent公司)、PDMS/DVB萃取针(美国Agilent公司)、Rxi-5silMS色谱柱(美国Agilent公司)、Pegasus HT 飞行时间质谱仪(美国LECO公司)、电子精密天平(德国Sartorius公司)。

主要试验试剂：苯乙醇(Phenylethyl alcohol)、橙花叔醇(Nerolidol)、己酸叶醇酯[(Z)-3-Hexenyl Hexanoate]和吲哚(Indole)等标准品均购于Sigma Aldrich。

1.3 检测条件

HS-SPME结合GC-TOF-MS测定茶样中香气组分参考Chen[17]的方法，具体为：将CG与F6干茶研磨成均匀粉末，称取1.5 g于20 mL的顶空进样瓶中，利用SPME法进行香气物质提取，通过 GC-TOF-MS对提取到的物质进行数据的采集。SPME条件：于80℃条件下孵化40 min，萃取15 min，解析3.5 min。气相色谱条件：进样口与离子源温度为250℃、传输线温度为270℃、载气为1 mL·min-1流速的氦气、不分流进样、程序升温条件见表1。质谱条件：溶剂延迟5 min、扫描范围为40～600 aum、采集速率为10 aum·sec-1、检测电压为1530V、EI电离能量为70 eV。炉箱升温程序：初始温度为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℃后结束。

1.4 数据处理

气相色谱飞行时间质谱收集茶样香气组分原始数据，ChromaTOF version 4.51.6软件对数据进行峰对齐、解卷积、数据库匹配等处理。使用Simca 13.0 进行香气组分的主成分分析，载荷图绘制。柱形图制作利用Prism 6.0(GraphPad Software)，显著性分析利用SPSS 19.0(IBM)的Turkey’s HSD检验。

2 结果与分析

2.1 春闺和福云6号乌龙茶整体香气特征分析

采用GC-TOF-MS技术对CG和F6进行香气组分测定及分析，CG和F6香气组分图谱见图1，从图谱中可以明显看到吲哚和橙花叔醇组分的峰，从纵坐标上看，CG纵坐标峰值为40000，F6峰值为14000，可以看出CG中部分香气组分更为富集。

图1 春闺与福云6号乌龙茶香气组分图谱

上述香气组分经质谱数据库匹配、化合物保留时间、结构谱图、峰面积、标准品比对等方法共鉴定出320种香气物质。对这些香气物质进行主成分分析，如图2，第一主成分为94.1%，第二主成分为4.3%，一共为98.4%，表明第一主成分包含了样本绝大部分香气物质信息。图3主成分分析载荷图显示，在第一主成分正轴，香气物质有117种，占比36.6%，第一主成分负轴，香气物质有203种，63.4%。在第一主成分上，CG和F6的生物学重复之间相互靠近，表明重复性高，样本之间得到良好分离，因此第一主成分上香气物质为区分CG和F6的特征香气化合物。

图2 春闺与福云6号乌龙茶挥发性组分主成分分析

如图3，根据坐标位置可推测CG代表性香气组分为位于第一主成分正轴的橙花叔醇、吲哚、(E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯、2-甲基丁酸苯乙酯、己酸叶醇酯、苯乙醇、(Z,E)-α-法尼烯、脱氢芳樟醇、茉莉内酯等，其中橙花叔醇、吲哚和茉莉内酯等为乌龙茶特征香气化合物[8]。F6毛茶代表性香气组分为位于第一主成分负轴的2-甲基戊酸甲酯、α-法尼烯、2-戊基呋喃和香叶基丙酮。表明，春闺茶树品种制成的乌龙茶毛茶香气组分乌龙茶特性更强于福云6号。

图3 春闺与福云6号乌龙茶挥发性组分载荷图

2.2 春闺和福云6号乌龙茶主要挥发性组分相对含量差异分析

图4为CG中特征香气组分，从图中可以看出，橙花叔醇组分含量最高，相对含量达35%，显著高于F6中的2.8%，为12.5倍。吲哚组分含量次之，相对含量达15.4%，显著高于F6中的1.0%，为15.4倍。茉莉内酯相对含量达0.54%，而F6则几乎检测不到。橙花叔醇、吲哚和茉莉内酯组分相对含量为51.04%，占CG香气组分总量的一半以上。CG中(E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯、苯乙醇、己酸叶醇酯、脱氢芳樟醇、(Z,E)-α-法尼烯和2-甲基丁酸苯乙酯相对含量分别为5.7%、4.3%、3.0%、1.3%、1.6%、2.8%，分别为F6的4.75、2.39、3、13、8、14倍。

图4 春闺乌龙茶中特征挥发性组分

图5为F6中特征香气组分，从图中可以看出，2-甲基戊酸甲酯相对含量最高，达16.9%，显著高于CG的2.6%，高32.2%，为12.5倍。α-法尼烯次之，相对含量达14.0%，而CG品种乌龙茶中α-法尼烯含量几乎检测不到。F6中香叶基丙酮和2-戊基呋喃，分别为CG的2.6和8.5倍。

图 5 福云6号乌龙茶特征挥发性组分

3 讨论与结论

本试验研究了高香与非高香茶树品种制成乌龙茶的香气类型与含量差异，结果表明，高香乌龙茶适制品种春闺与非高香品种福云6号之间整体香气类型和相对含量之间存在明显差异。春闺乌龙茶中代表性香气组分为橙花叔醇和吲哚，含量总和占总香气相对含量一半以上，形成春闺乌龙茶花香浓郁持久的品质特点[13]。

福云6号乌龙茶香气特征与春闺乌龙茶差异较大，同样经历了做青过程机械力刺激，但其橙花叔醇与吲哚生成量极显著低于春闺品种，相对含量仅为2.8%和1.0%。说明茶树品种对乌龙茶香气形成至关重要，也说明橙花叔醇与吲哚的形成或可作为判断茶树品种乌龙茶适制性的关键指标。前人研究表明，橙花叔醇合成的直接前体是法呢基焦磷酸，甲羟戊酸途径是橙花叔醇前体物质法呢基焦磷酸的主要合成途径, 定位于细胞质中的橙花叔醇合成酶在体外具备以法呢基焦磷酸为前体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，乌龙茶摇青工序引起色氨酸合成酶β亚基2基因显著表达，吲哚积累，吲哚会进一步转化为色氨酸与氧化吲哚[19]。引起春闺与福云6号乌龙茶香气组分差异有可能是橙花叔醇与吲哚合成途径上重要合成基因表达差异，这些关键基因响应机械胁迫与温度胁迫[1]。另外，许多研究表明，茉莉酸途径的高表达可能是乌龙茶香气形成的关键，茉莉酸的存在可增加茶叶中吲哚含量和CsTSB2表达水平，受到外界胁迫后，茶树鲜叶中茉莉酸响应转录因子CsMYC2a高表达，DNA甲基转移酶的表达下降，DNA高度甲基化的CsTSB2启动子甲基化和组蛋白H3K9Me2的水平下降，CsMYC2a与CsTSB2启动子结合，从而促进响应基因CsTSB2的下游表达，最终增强吲哚生物合成[20]。

综上所述，乌龙茶品种春闺和非乌龙茶品种福云6号鲜叶制成的乌龙茶毛茶香气类型与含量差异较大，表明茶树品种对乌龙茶香气形成起决定作用，其中最主要的两个香气组分为橙花叔醇与吲哚，或可作为适制高香乌龙茶的鉴定指标。今后，应继续挖掘不同茶树品种制作乌龙茶香气差异形成分子机制，进一步增加参试品种，为提升乌龙茶香气，快速筛选高香乌龙茶新品种提供理论依据。