摘 要:白茶主产于福建, 为我国特有的茶类。因其不炒不揉, 外形浑然天成, 毫香显露。而且赋予这种高雅香气的挥发性物质有很多种, 对于创制白茶新产品具有重要的研究意义。本文比较了同时蒸馏萃取法与顶空- 固相微萃取法对白茶香气成分含量的影响, 阐述了白茶香气活性成分鉴定的研究现状, 探讨了白茶香气成分 在加工中的变化规律, 以及相关酶类如糖苷酶、脂氧合酶和多酚氧化酶等活性的变化趋势, 分析了利用香气活 性成分构建不同香型白茶的香气质量评价模型的可行性。综上所述, 白茶香气化学的研究进程亟需加快, 尤其 是开展香气活性成分的鉴定及其代谢组学分析, 研制新香型白茶, 有助于丰富茶叶风味化学的理论研究内容 和提升白茶产业在农业经济中的地位。
关键词: 白茶; 香气成分; 气相色谱-质谱技术; 气相色谱-吸闻技术
1 引 言
近年来, 挥发性物质的分析与鉴定技术日趋成熟, 茶叶香气化学的研究取得很大进展。香气品质是茶叶感官评 价的重要指标, 其水平的高低是由多种香气成分共同决定 的, 尤其是具有香气活性的成分即香气特征成分。目前, 茶 叶香气活性成分的研究已发展成为香气化学研究领域的重 点方向, 不少茶类如绿茶、黑茶(普洱茶)和乌龙茶等的相关 研究成果也已见报, 拓展了茶叶品质的提升空间。
六大茶类之一的白茶, 加工工艺最精简, 成茶白毫显 露, 富含多种活性成分, 具有提神、利尿、抗突变、抗肿瘤、 降血脂、抗炎痰、抗过敏反应等生理功能。香气也是白 茶感官品质的重要组成部分, “毫香”就是白茶典型的香气 特征。毫香的产生与茶树芽叶上的表皮毛(俗称茸毛、茶毛) 密切有关, 尤其是其形态结构与内含物。还有研究表明, 不同等级、不同年份白茶的香气成分含量、配比及其在加 工中的变化也不同, 而且分析方法不同, 得出的结果 也有差异。
2 提取方法对白茶香气成分的影响
茶叶中挥发性成分的萃取方法主要有同时蒸馏萃取 法(simultaneous distillation extraction, SDE)、顶空-固相微 萃取法(head space-solid phase micro-extraction, HS-SPME)、 减压蒸馏萃取法(vacuum distillation extraction, VDE)等, 其 中 SDE 法和 HS-SPME 法较为常用。SDE 法和 HS-SPME 法萃取白茶的香气成分存在明显差异, 尤其是香气成分数 量和含量较高的成分。SDE 法鉴定的香气成分比 HS-SPME 法少 21 个, 醛类物质和醇类物质含量较高, 却未能检测出 β-芳樟醇; HS-SPME 法萃取的醇类物质虽较多, 但未能检 测出芳樟醇和己醛; 采用 SDE 法和 HS-SPME 法提取 绿茶香气成分, 检测结果差异也很大。比较得知 HS-SPME 法能提取较多风味组分, 更能真实反映茶叶本身的香气特 征, 认定它是一种较好的香气提取方法。进一步优化提 取工艺, 得知沸水冲泡时, 适宜茶水比为 10 g:100 mL, 在 50 ℃下提取茶汤上空的香气, 能较为全面、稳定, 并可避 免香气成分的损失和转化。目前采用 HS-SPME-GC-MS 法分析茶叶香气成分, 仅可对其定性, 不能准确定量。从这 个角度来看, SDE-GC-MS 法有优势, 可精确定性定量。但 是, SDE 法也有存在不足, 如其对热敏性的挥发性成分影 响较大。尤其是不饱和脂肪酸氧化降解生成一些脂肪族醇、 醛物质, 糖苷类化合物水解释放出芳樟醇、香叶醇, 以及 β- 胡萝卜素热降解生成 β-紫罗酮等物质。
3 白茶的香气活性成分的鉴定
茶叶的香气成分有数百种, 并不是每种成分对整体香味都有贡献, 仅有少数成分能被感受到, 对整体香味起 重要作用, 这部分物质即是茶叶的香气活性成分。目前, 食品香气研究中应用较多的风味分析技术主要有气相色谱- 吸闻技术(gas chromatography-ofactometry, GC-O)、香气提 取物稀释分析(aroma extract dilution analysis, AEDA)、溶剂 辅助风味蒸发(solvent assisted flavor evaporation, SAFE)等 , 其中气相色谱-吸闻技术在茶叶香气研究时应用较 为广泛。检析绿茶、普洱茶和乌龙茶的香气特征成分, 发 现茶叶中的香气活性成分很多, 因茶类和香型的不同而各 异。普洱茶的陈香特征是由 5 个酚性甲氧基类化合物来 体现, 木香的特征成分为 α-紫罗酮、β-紫罗酮、α-雪松醇 等; 不同香型的乌龙茶都含有芳樟醇、芳樟醇氧化物Ⅰ、 水杨酸甲酯和香叶醇等特征成分, 但各有自己的主体香, 如蜜香的主体香为芳樟醇和芳樟醇氧化物Ⅰ, 奶香的为吲哚, 花香的是芳樟醇、水杨酸甲酯、己酸-顺-3-己烯酯和 α- 法尼烯; 已明确的绿茶香气特征成分有叶醇、2-乙基己醇、 苄醇等。
研究表明, 香叶醇、芳樟醇及其氧化物 II 和 IV 是白 茶显“毫香”的特征成分, 苯甲醛、苯乙醛、苯甲醇和苯乙 醇则代表“清醇”特征, 而己醛、(E)-2-己烯醛、(Z)-3-己烯 醇和 1-戊烯-3-醇是嫩香的特征成分。但是, 目前很多种 挥发性成分的阈值尚未鉴定, 因而难以确定香气活性值 (odor activity value, OAV)是否大于 1。并且 HS-SPME 法检 测出白茶香气组分中含量最高的不是己醛, 而是 β-芳樟醇。由于 β-芳樟醇的香气阈值(6 ng/g)很低, 很可能是白 茶的香气特征成分。而含量次之的香叶醇、苯乙醇等均 为糖苷类化合物的降解产物, 尚不能确定是否是白茶的 香气特征成分。
4 香气活性成分在白茶加工中的变化
茶叶香气特征的形成是由加工工艺促成的。香气物质 除少数为鲜叶本身固有的物质外, 主要是由香气前体在加工中经酶促作用和热化学反应转化而来的。具体地说, 主 要由糖苷类化合物的降解、脂肪酸的过氧化及降解、类胡 萝卜素的氧化降解、氨基酸的脱氨脱羧及 Maillard 反应等 途径生成。其中, 糖苷类化合物对茶叶香气特征的形成贡 献较大, 因而这方面的研究较为深入。目前, 已在茶叶中发 现的糖苷酶有: β-葡萄糖苷酶、β-半乳糖苷酶和 β-樱草糖苷 酶; 糖苷类化合物的苷元主要有: 顺-3-己烯醇、芳樟 醇及其氧化物(Ⅰ、Ⅱ)、香叶醇、水杨酸甲酯、苯甲醇和 2-苯乙醇等, 在鲜叶中多以双糖苷(C5-C6)形式存在, 这些苷元的组成及含量季节性差别较大, 在加工绿 茶时的利用率低于 30%, 而加工红茶时的利用率则超过 90%。张正竹等还发现鲜叶摊放 2 h 后, 糖苷类香气前 体总量增加, 杀青等后续加工阶段逐步降低。日本清香绿 茶中的香豆素苷, 因延长蒸青时间和升高干燥温度而明显下降。β-葡萄糖苷酶在绿茶鲜叶摊放 2 h 后活性达到最 高, 而在红茶鲜叶萎凋过程中逐步增强, 其活性变化明显 受环境温湿度的影响; 乌龙茶做青期间酶活性呈双 峰变化趋势, 结束前约2 h达到最大值, 且重做青比轻做青 的酶活性高。
茶鲜叶与成茶中的脂肪酸组分相同, 大多数都是不 饱和脂肪酸, 主要有月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸、亚油酸及 亚麻酸等, 其中亚麻酸含量最高, 品种间的差异很明显。红茶发酵会使这些脂肪酸氧化降解生成 6 个碳的醇 和醛类香气化合物, 亚麻酸降解生成青叶醇; 类胡萝卜素 的氧化降解生成 β-紫罗酮等酮类物质, 实际上就是多酚氧 化酶催化儿茶素形成氧化型儿茶素, 这种氧化型儿茶素再 与其他儿茶素缩合, 产生茶黄素及进一步形成茶红素。同 时, 也与 β-胡萝卜素反应, 使其降解生成 β-紫罗酮。与其 他结构的胡萝卜素作用, 便产生相应的酮类香气化合物; 茶叶中的氨基酸发生 Streck 反应时降解生成醛类、醇类化 合物等, 在与糖类化合物发生 Maillard 反应时生成吡嗪类 化合物, 不过反应过程中会受到水分和温度的影响。由此可见, 以上研究多集中于红茶、绿茶和乌龙茶等茶类, 涉及到白茶香气化学的研究甚少。
白茶加工工艺虽不及红茶、绿茶复杂, 仅萎凋和干燥 两个关键加工工序。但是, 白茶的长时萎凋是一项非常有 特色的工艺, 既不同于红茶的萎凋, 也有别于绿茶的摊放, 对白茶品质的形成有很强的影响力。鲜叶萎凋时, 多酚氧 化酶(polyphenol oxidase, PPO)活性上升幅度比过氧化物酶 (peroxidase, POD)快, 随萎凋时间延长呈“升-降-升-降”的趋势, 即出现了两次高峰; 过氧化酶活性的变化趋势为先 升后降, 且在萎凋 12 h 时达到峰值; 谷氨酸脱羧酶 (glutamic acid decarboxylase, GAD)活性的变化为先增后减, 与过氧化酶相似。酶活化时, 香气物质也在转化。有研 究发现, 萎凋可促使白茶香气组分增加, 尤其是大分子香 气物质如苯甲酸己酯、α-紫罗酮、β-紫罗酮、顺-茉莉酯等。以上研究阐明了萎凋时酶活性的变化及香气物质的变化, 初步明确了白茶香气成分在加工中的变化规律。
5 白茶香气质量评价模型的构建
茶叶香气品质的评定通常采用感官审评法, 此法属 于技能型评审, 需要较长时间训练, 受审评人员体质、喜好 等人为因素的影响也较大, 因而专家学者正在寻找一种快 速的仪器评价法。目前, 电子鼻在食品风味评价中的应用 较为普遍, 在茶叶上的应用也有不少。利用由金属氧化物 作为传感器的电子鼻(electric nose, E-Nose)来嗅闻茶叶香 气物质, 辨别出 5 种不同工艺加工的茶叶, 与感官审评 的关联性很好[49]; 等级不同的绿茶和红茶也可采用电子鼻 来区分, 结合使用电子舌(electric tongue, E-Tongue)判 定结果的准确率更高。但是, 电子鼻同人鼻一样不能辨 析出香气成分的含量、组成、比例等, 因此香气物质的定 性定量分析仍需借助气相色谱仪与质谱仪。
香气特征成分已成为当前茶叶风味化学研究的热点, 可用来评估绿茶、红茶质量。并且运用多元统计法分析 茶叶香气指纹图谱, 以期构建白茶和乌龙茶的香气质量评 价模型, 评判结果与感官审评法一致, 作了实例验证。
6 总结与讨论
6.1 提取白茶的香气成分宜采用 HS-SPME 法
白茶不仅是福建特有的茶类, 也是中国独有的茶类。白茶制作中的关键技术就是萎凋和干燥, 且整个加工过程 不炒不揉, 利于保持芽叶上茸毛的完整性。传统制法为: 鲜叶置弱日光或通风荫处, 晒晾至八、九成干, 再用焙笼以 30~40 ℃文火焙至足干。由此看来, 白茶香气很可能是 由较多低沸点物质组成, 因而白茶香气成分的萃取选择 HS-SPME 法更佳。这是因为 HS-SPME 法萃取时不需要溶剂, 对环境友好, 并且不需长时高温浸提, 能真实地反映 白茶香气特征。
6.2 按香型鉴定白茶的香气特征成分更为科学
近几年, 白茶除了众人熟知的白毫银针、白牡丹、 贡眉、寿眉和新工艺白茶外, 白茶家族又添新成员“老 白茶”, 它是经过陈化的白茶。白茶陈化两年后, 香气物 质总量减少近半, 且存放时间越长, 香气的散失量也就 越大, 为此鉴定白茶的香气特征成分, 需剔除陈香 物质。还要除去名带“白茶”而实为绿茶的“安吉白茶”及 产地云南的“月光白茶”。另外, 白茶香型除了毫香 外, 还有其他香型如清香、嫩香、花香、青香等。清香 和青香的出现主要受加工工艺影响, 嫩香受控于原料 品 级, 毫香白茶大多是采用多茸毛的茶树品种如福鼎大毫, 而花香白茶是采用新茶树良种如丹霞1号、丹霞9号和桂热2号等研制而成的高香茶产品。但是, 茶叶香气特征成分会因香型不同而相异, 因此按香型鉴定白茶的香气特征成分, 显然直观、便于审评和体验及市场发展。
6.3 构建白茶香气评价模型宜选用香气特征成分
白茶萎凋以室内自然萎凋的品质为佳。萎凋时, 芽叶并非全程静置, 而是中间有翻拌、并筛过。按摊叶 厚度可将萎凋分成单叶期(并筛前)、双叶期(第一次并筛 至第二次并筛)、四叶期(第二次并筛至萎凋结束)。据考察, 单叶期水分含量较高, 芽叶静置以避免芽叶红变; 双叶期水分散失过半, 并筛以调整芽叶中内含物转化速 率; 四叶期水分降至八成, 二次并筛, 进一步调整芽叶 中内含物转化速率。因而, 掌控这三个时期的转折点, 才能获得最佳萎凋程度, 有助于明晰白茶香气成分的形 成规律, 探清白茶香气特征成分的衍变轨迹。今后, 也可借助代谢组学方法分析其形成机制, 为白茶香气品质的调控提供参考依据。
白茶的香气质量评价模型通过了感官审评法的验证。同样, 乌龙茶(铁观音)的香气质量评价模型也通过了检验。但是香气模型初建, 尚存在不足, 比如样本量少、茶样代表性等, 因此评价模型需进一步修正、完善。模型评价基于感官审评和指纹图谱数据, 确认采集数据为茶叶的香气特征成分, 且按香型来修订模型, 以建成一套完整的白茶香气模型评价体系。
文章来源：食品安全质量检测学报
作者：郭丽 郭雅玲 廖泽明 林智
作者简介
郭 丽, 助理研究员, 主要研究方向 为茶叶加工与茶叶化学。
林 智, 研究员, 主要研究方向为茶 叶加工和茶叶化学。
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