窨制对不同类型黑茶香气的影响

刘佳顺，安会敏，陈 圆，李 适,3,4，黄怡雯，陈金亨，张章汉，黄建安,3,4,*，刘仲华,3,4,*

（1.湖南农业大学 茶学教育部重点实验室，湖南 长沙 410128；2.国家植物功能成分利用工程技术研究中心，湖南 长沙 410128；3.湖南省植物功能成分利用省部共建协同创新中心，湖南 长沙 410128；4.湖南农业大学 农业农村部园艺作物基因资源评价利用重点实验室，湖南 长沙 410128；5.湖南中茶茶业有限公司，湖南 长沙 410200）

黑茶是我国特有的茶类，以其独特的风味和健康功效[1]深受消费者喜爱。香气是决定茶叶品质的重要因素[2-4]，不同类型的黑茶特征香气存在较大差异，如茯砖茶有特殊的“菌花香”；天尖茶香气纯浓、带松烟香；六堡茶则有“槟榔香”等[5]。已有研究表明，醇类、醛类、酮类、酯类、酚类、碳氢类、含氮类、杂氧类物质等挥发性成分是黑茶的主要呈香成分[6]。

窨制是加工茉莉花茶的关键工序，是指将茶坯与茉莉鲜花拼合，使得“茶引花香，增益茶味”的过程。已有研究表明，窨制工艺能够在一定程度上协调并丰富茶坯香气，赋予茶坯鲜灵的茉莉花香[7]。但是以往关于茉莉花茶的研究一般以茉莉绿茶、茉莉红茶为研究对象[8-10]，且以多窨次、多配花量的窨制技术为优。而以黑茶为茶坯窨制成茉莉黑茶，同时研究窨制工艺对黑茶香气成分及品质的影响鲜有报道。

综上所述，本研究以茯砖茶、天尖茶和龙珠茶（龙珠茶为由天尖原料经蒸气蒸压、干燥等工艺加工成的形似龙珠的黑茶）共3 种类型的黑茶为茶坯原料窨制成茉莉黑茶，并采用固相微萃取技术结合全二维气相色谱-四极杆-飞行时间质谱（comprehensive two-dimensional gas chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry，GC×GC-Q-TOF-MS）技术对这3 种黑茶及茉莉黑茶样品中挥发性成分进行系统解析，旨在探究窨制对黑茶香气成分及品质的影响，为茉莉黑茶加工技术及品质提升提供理论基础，激发茉莉黑茶市场潜力。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

茯砖黑茶（FZ）、天尖黑茶（TJ）、龙珠黑茶（LZ）由湖南安化六步七步茶业有限公司加工并提供。

癸酸乙酯 美国Sigma-Aldrich公司；C5～C25正构烷烃标准品 美国Organic Standards Solutions International公司；乙醇（色谱纯） 国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

数显型磁力加热搅拌器 美国Talboys公司；8890气相色谱仪、7250四极杆-飞行时间质谱联用仪 美国Agilent公司；SSM1800调制器 雪景电子科技（上海）有限公司；固相微萃取手动进样手柄、50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取头 美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 样品加工

参考An Huimin等[11]的加工技术（图1）分别对茯砖、天尖、龙珠进行窨制，按照茶花比1∶1的比例，茉莉鲜花与黑茶茶坯拼合窨制，当窨制的茉莉花呈略萎蔫状态时，将花与茶叶分离，然后在约40 ℃干燥4～5 h，即得茉莉茯砖（JFZ）、茉莉天尖（JTJ）、茉莉龙珠（JLZ）。

图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 顶空固相微萃取条件

优化An Huimin等[11]萃取茉莉花茶挥发性成分的方法。称取样品磨碎茶样1 g，放入15 mL顶空瓶中。加入磁力转子与溶有5 μL癸酸乙酯溶液（10 mg/L）的5 mL沸水后，迅速拧紧瓶盖，置于磁力搅拌加热台上，以80 ℃、600 r/min加热搅拌10 min后，将已老化（250 ℃老化30 min）的萃取头（50/30 μm DVB/CAR/PDMS）插入样品瓶的顶空部分，推出萃取头离液面1 cm处。在80 ℃、600 r/min搅拌加热条件下，吸附40 min，使样品瓶中的香气物质达到气-液和气-固平衡。然后将萃取头插入气相色谱仪的进样口，250 ℃热解吸5 min，进行数据采集分析。所有样品重复3 次。

1.3.3 GC×GC-Q-TOF条件

G C 条件：第1 根色谱柱为H P-5 M S（3 0 m×0.25 mm，0.25 µm）；第2根色谱柱为DB-17MS（2.89 m×0.18 mm，0.18 µm）；调制柱为C5～C30的HV系列。升温程序：初温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；调制器：进口热区温度为初温110 ℃，保持3 min，再以6 ℃/min升到300 ℃，保持10 min；出口热区为170 ℃，保持3 min，再以6 ℃/min升至320 ℃，保持15 min；冷区温度为-50 ℃；调制周期为4 s。载气（He，99.999%）流速3.0 mL/min，分流比50∶1。

MS条件：电子电离源；电子能量70 eV；传输线温度280 ℃；离子源温度200 ℃；质量扫描范围m/z45～450。

1.3.4 挥发性成分定性定量分析

定性方法：采用全二维数据处理工作站软件Canvas载入数据，自动绘制全二维TIC轮廓图，并对图中信噪比大于10的峰自动识别，标识出的每一个峰点即代表一种化合物，进一步采用NIST20谱库检索（匹配度大于800）和保留指数对标识出的化合物进行定性分析。

保留指数（retention index，RI）定性[12]：在相同色谱条件下，分别将样品与正构烷烃（C5～C25）前后进样进行分析，RI按式（1）计算，并与数据库中报道的RI对比，将绝对值相差10以内的确定为同一化合物。

式中：n为该化合物前一碳标的原子数；tx为该化合物的保留时间/min；tn为该化合物前一碳标的保留时间/min；tn＋1为该化合物后一碳标的保留时间/min。

定量方法：以癸酸乙酯为内标，采用内标法对挥发性风味成分进行定量，按式（2）计算：

式中：Ci为待测组分i的含量/（ng/g）；Ws为加入内标s的质量/ng；Ai和As分别为待测组分i和内标化合物s的峰面积；m为待测样品的质量/g；fi为待测组分i对内标s的相对质量校正因子；本实验中各待测组分i的相对校正因子均为1[13]。

1.3.5 感官审评

由高级评茶师、评茶师、高级评茶员组成的7 人审评小组，参照GB/T 23776—2018《茶叶感官审评方法》[14]中黑茶与茉莉花茶的审评方法对黑茶及茉莉黑茶样品进行密码审评并分别评价样品中木香、茉莉花香、陈香、松烟香和菌花香的强度，“0=没有”，“5=非常强烈”，最终用7 人的平均分数代表样品中各香气属性的强度。

2 结果与分析

2.1 不同类型黑茶窨制前后香气品质分析

图2显示了3 种类型的黑茶窨制前后的香气特性，包括5 个属性（木香、茉莉花香、陈香、松烟香和菌花香）。不同样品的香气属性不同，说明不同类型的黑茶香气不同，且窨制后的茉莉黑茶香气与窨制前黑茶的香气有明显差异。

图2 3 种类型黑茶及茉莉黑茶的感官评价图Fig.2 Sensory evaluation of three types of dark tea and jasmine dark tea

茯砖的陈香（4）和木香（3）得分较高，且有特殊的菌花香（1），窨制后的茉莉茯砖陈香（1）和木香（2）强度降低，但出现较强的茉莉花香（4）；天尖的陈香（3）得分较高，且带有松烟香（2），窨制后的茉莉天尖陈香（1）和松烟香（1）强度降低，有浓郁的茉莉花香（5）；龙珠的陈香（3）和木香（3）得分较高，窨制后的茉莉龙珠陈香（1）和木香（2）强度较低，有明显的茉莉花香（3）。供试茶叶窨制后均提升茉莉花香，且原有香气强度降低。

综上所述，窨制工艺不仅使黑茶吸附茉莉花释放的花香，同时，随着茶坯中水分、温度等因子的综合作用，黑茶原有的陈香、木香、松烟香强度和比例也发生了改变。

2.2 不同类型黑茶窨制前后挥发性成分分析

对3 种类型的黑茶及茉莉黑茶样品进行挥发性成分检测，共定性定量了366 种挥发性成分，如表1所示。其中醇类38 种、醛类36 种、酮类53 种、酯类57 种、酚类17 种、杂环类24 种、其他10 种，烃类种类最多，有131 种。

表1 3 种黑茶窨制前后挥发性成分及含量Table 1 Contents of volatile components in three types of black tea before and after scenting

进一步结合表1与图3可知，黑茶中苯甲醛、2-戊基呋喃、甲基庚烯酮等一些挥发性成分含量较高（图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挥发性成分含量显著升高（图3B），且窨制后的3 种茉莉黑茶中酯类物质总量较高，这可能是由于窨制过程中黑茶吸附了茉莉鲜花中的酯类物质[15]。

图3 3 种类型黑茶窨制前后挥发性成分总离子流图Fig.3 Total ion current chromatograms of volatile components in three types of dark tea and jasmine dark tea

2.3 不同类型黑茶窨制前后特征挥发性成分分析

主成分分析（principal component analysis，PCA）法和正交偏最小二乘判别分析（orthogonal partial least squares-discriminant analysis，OPLS-DA）能全面的归纳、整理和统计分析数据，可以较为客观地反映样品的变化、分类以及变化趋势等[16]。为进一步探究窨制对黑茶挥发性成分的影响，明确茉莉黑茶特征香气成分，本研究采用PCA和OPLS-DA对3 种黑茶及茉莉黑茶进行差异性分析。

如图4A所示，LZ、FZ、TJ样品分布在Y轴左侧，JLZ、JFZ、JTJ样品分布在Y轴右侧，进一步将LZ、FZ、TJ设为黑茶组，JLZ、JFZ、JTJ设为茉莉黑茶组进行OPLS-DA如图4B所示，R2Y=0.99，Q2=0.984，黑茶组样品与茉莉黑茶组样品分别分布于纵坐标轴的两侧，表明两组间差异明显。图5是该模型的质量交叉验证检验结果，R2=0.198，Q2=-0.721，表明该OPLS-DA模型不存在过拟合现象。

图4 窨制前后黑茶挥发性成分PCA得分图及OPLS-DA得分图Fig.4 PCA score and OPLS-DA score plots of volatile components in black tea before and after scenting

图5 置换检验图Fig.5 Permutation test plot

基于OPLS-DA模型绘制载荷散点图（图6A），并根据变量投影重要性（variable importance in projection，VIP）值大于1可认为该变量为该判别模型的潜在差异物质（图6B）[17]，可知窨制后的茉莉黑茶中顺-3-己烯醇、苯甲醇、芳樟醇、反式-2,4-庚二烯醛、月桂烯、反式-β-罗勒烯、α-法呢烯、姜烯、α-杜松烯、4-己烯-1-醇乙酸酯、苯甲酸甲酯、乙酸苄酯、丁酸叶醇酯、水杨酸甲酯、二甲基丁酸叶醇酯、顺-3-己烯基巴豆酸酯、2-甲基-2-丁烯酸叶醇酯、邻氨基苯甲酸甲酯、苯甲酸丁酯、顺式-3-己烯酸顺式-3-己烯酯、邻甲氨基苯甲酸甲酯、顺式-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-香叶基丙酮、顺反-β-紫罗兰酮和吲哚的含量较未窨制的黑茶高；而黑茶中顺式-氧化芳樟醇、反式-芳樟醇氧化物、正己醛、苯甲醛、壬醛、甲苯、2,2,6-三甲基环己酮、反,反-3,5-辛二烯-2-酮、2-甲氧基-4-甲基苯酚和2-戊基呋喃的含量较窨制后的茉莉黑茶高。综上所述，以上38 种挥发性成分是区别黑茶窨制前后香气品质的特征挥发性成分。

图6 VIP值大于1的挥发性物质Fig.6 Volatile substances with VIP > 1

2.4 特征挥发性成分与不同类型黑茶窨制前后香气属性的关联

为进一步探究特征挥发性成分与黑茶窨制前后香气变化的联系，对38 种特征挥发性成分（表2）与各样品陈香、茉莉花香、木香、松烟香和菌花香的香气强度进行偏最小二乘回归（partial least squares regression，PLSR）分析（图7）。

表2 38 种特征挥发性成分的香气描述Table 2 Aroma description of 38 characteristic volatile components

图7 不同香气类型与特征挥发性成分的PLSR分析图Fig.7 PLSR analysis of different types of aroma components and characteristic volatile components of jasmine dark tea

结果显示，顺式-氧化芳樟醇、壬醛、甲苯、2,2,6-三甲基环己酮、反,反-3,5-辛二烯-2-酮、2-戊基呋喃与“陈香”强度呈显著或极显著正相关；反式-2,4-庚二烯醛、甲基庚烯酮、顺-3-己烯醇、苯甲醇、芳樟醇、月桂烯、反式-β-罗勒烯、α-法呢烯、姜烯、α-杜松烯、4-己烯-1-醇乙酸酯、苯甲酸甲酯、乙酸苄酯、丁酸叶醇酯、水杨酸甲酯、二甲基丁酸叶醇酯、顺-3-己烯基巴豆酸酯、2-甲基-2-丁烯酸叶醇酯、邻氨基苯甲酸甲酯、苯甲酸丁酯、顺式-3-己烯酸顺式-3-己烯酯、邻甲氨基苯甲酸甲酯、顺式-3-己烯基苯甲酸酯、3-己烯基苯甲酸酯、苯甲酸乙酯和吲哚与“茉莉花香”强度呈显著或极显著正相关，但其中烃类化合物和酯类化合物与“陈香”强度呈极显著负相关，且这26 种挥发性成分多呈青香、花香和果香；2,2,6-三甲基环己酮、2-甲氧基-4-甲基苯酚和壬醛与“木香”强度呈显著或极显著正相关；甲苯和2-甲氧基-4-甲基苯酚分别与“松烟香”强度呈极显著正相关、显著正相关；顺式-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、水杨酸甲酯、甲基庚烯酮、反,反-3,5-辛二烯-2-酮和反式-香叶基丙酮与“菌花香”强度呈显著或极显著正相关。

这38 种特征挥发性成分相互协同或拮抗共同影响了黑茶及茉莉黑茶的香气特征，其中大多数特征挥发性成分与茉莉花香和菌花香正相关，与陈香、木香和松烟香负相关。其中，烃类化合物和酯类化合物是影响茶叶“茉莉花香”强度最主要的挥发性成分，茉莉黑茶中特征挥发性成分含量的增加主要来源于窨制过程黑茶吸收的茉莉花香。同时，受窨制温度和湿度的影响，黑茶中原有的一些特征挥发性成分含量降低，如壬醛、甲苯等，并与其他挥发性成分相协调，构成了茉莉黑茶将黑茶原有香气与茉莉花香相融合的特点。

3 结论与讨论

以3 种类型的黑茶（茯砖、天尖、龙珠）及其窨制后的茉莉黑茶（茉莉茯砖、茉莉天尖、茉莉龙珠）为实验样品，采用固相微萃取技术结合GC×GC-Q-TOF-MS技术分析样品中的挥发性成分。从6 个样品中共定量定性出了366 种物质，其中烃类化合物的种类最多。在此基础上，采用PCA和OPLS-DA法对黑茶及茉莉黑茶中定性定量的366 种挥发性成分进行研究。结果显示，乙酸苄酯、芳樟醇、3-己烯基苯甲酸酯、苯甲酸甲酯、水杨酸甲酯、吲哚、邻氨基苯甲酸甲酯、α-法呢烯、4-己烯-1-醇乙酸酯、顺式-3-己烯酸顺式-3-己烯酯、苯甲醇、苯甲酸乙酯、丁酸叶醇酯、甲基庚烯酮、α-杜松烯、姜烯、顺-3-己烯醇、二甲基丁酸叶醇酯、邻甲氨基苯甲酸甲酯、壬醛、顺-3-己烯基巴豆酸酯、苯甲醛、顺反-β-紫罗兰酮、反式-芳樟醇氧化物、2-戊基呋喃、顺式-3-己烯基苯甲酸酯、顺式-氧化芳樟醇、甲苯、正己醛、2-甲氧基-4-甲基苯酚、2,2,6-三甲基环己酮、反式-香叶基丙酮、月桂烯、2-甲基-2-丁烯酸叶醇酯、苯甲酸丁酯、反式-2,4-庚二烯醛、反式-β-罗勒烯和反,反-3,5-辛二烯-2-酮共38 种物质是区别黑茶窨制前后香气变化的特征挥发性成分。其中，芳樟醇、乙酸苄酯、顺-3-己烯醇、水杨酸甲酯、苯甲醇、吲哚、α-法呢烯、苯甲酸甲酯等挥发性成分既是茉莉鲜花呈香的主要成分[21-23]，也是影响茉莉花茶香气品质的关键挥发性成分[24-30]。

根据众多学者的研究结果，黑茶“木香”特征与醛类和酮类物质相关[31]，而本研究中黑茶的醛类和酮类物质总量在窨制后均有不同程度的减少；“陈香”特征通常与杂氧化合物中的甲氧基苯类化合物相关[32-33]，黑茶中的甲氧基苯类物质含量在窨制前后有所差异，大部分甲氧基苯类物质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“烟香”属性可能与具有烘烤香气特征的含氮化合物有关[34]，而黑茶中杂环类化合物中的含氮化合物在窨制后不仅含量降低甚至未检测到；茯砖茶特征香气成分中的1-辛烯-3-醇具有蘑菇香属性[35]，而1-辛烯-3-醇在茉莉茯砖里的含量远低于窨制前的茯砖。这表明窨制改变了黑茶中木香、陈香、松烟香和菌花香的呈香程度，因此窨制后茉莉黑茶中的木香、陈香、松烟香和菌花香均有不同程度的减弱。

本研究进一步分析黑茶窨制前后的38 种特征挥发性成分发现，其中26 种特征挥发性成分与茉莉黑茶的“茉莉花香”强度显著或极显著正相关，且大多数特征挥发性成分为酯类物质，说明这些挥发性成分的增加主要来源于窨制过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显增加。

综上所述，窨制技术虽然减弱了黑茶的不同香气属性甚至改变了其特征香气成分，但增加了茉莉花的香气。而这两者一减一增，相互协调形成了茉莉黑茶“花香鲜灵、茶香纯正”的香气品质特点。

另外，本研究中茉莉黑茶的窨制工艺和鲜花质量相对一致，不同茉莉黑茶的品质差异主要来源于黑茶茶坯。已有研究表明，茶坯的类型、含水量、疏松度、干燥方式等均不同程度影响其吸附茉莉花香[30,36]。本研究中选用的天尖黑茶原料较嫩、外形松散，易吸附茉莉花香；茯砖黑茶为砖块状，本研究将其分解成小块，利于吸附茉莉花香；龙珠黑茶则为压制较紧的圆球形，不易吸附茉莉花香。因此，有必要进一步进行黑茶原料广泛选择、窨制技术精准优化、茉莉黑茶香气特征深入分析等系统研究，为茉莉黑茶加工技术及品质提升提供科学支撑，激发茉莉黑茶市场潜力。