陳香六堡茶品質(zhì)特征及香氣質(zhì)量評價方法建立

溫立香,張 芬,何梅珍,黃壽輝,彭靖茹,林家威,袁冬寅,陳家獻(xiàn)

(1.廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所,廣西南寧 530001; 2.廣西壯族自治區(qū)梧州茶廠,廣西梧州 543002)

六堡茶是我國歷史名茶,以“紅、濃、陳、醇”的獨(dú)特品質(zhì)特點(diǎn)深受消費(fèi)者喜愛[1],2011年獲得國家地理標(biāo)志產(chǎn)品保護(hù)[2],近年來國內(nèi)外黑茶熱銷推動六堡茶消費(fèi)需求快速上升,六堡茶成為黑茶市場上的后起之秀[3],其外形條索緊結(jié)勻整,色澤黑褐光潤,湯色紅濃明亮,滋味醇和爽口,香氣醇陳或有檳榔香、荷香、參香等香氣,葉底紅褐,受廣大消費(fèi)者喜歡[4],且是“陳香”這一傳統(tǒng)品質(zhì)特征,已成為大部分消費(fèi)者判斷六堡茶好壞的標(biāo)準(zhǔn),這類產(chǎn)品也是目前占六堡茶市場份額比例最大的一類。

雖然很多消費(fèi)者知道有“陳香、陳味”才是好六堡茶,卻不知到底何為六堡茶的“陳香、陳味”,甚至長時間以來很多消費(fèi)者模糊的認(rèn)為所有黑茶都一樣,其實(shí)不同黑茶的品質(zhì)特點(diǎn)及香氣特征性組分是有差異的。研究表明,β-芳樟醇、癸醛、壬醛、水楊酸甲酯、3,4-二甲氧基甲苯等成分在云南黑茶熟普的陳香中起到重要作用[5],而生普主要的香氣成分為醇類、酮類和碳?xì)浠衔颷6],因未完成充分的后發(fā)酵過程,其內(nèi)部的一些香氣物質(zhì)與綠茶較為相似[7];湖北黑茶青磚茶中的陳香、木香的主要呈香物質(zhì)是β-環(huán)檸檬醛、β-紫羅酮、β-二氫紫羅酮、己醛等[8],而湖南茯磚茶的賦香物質(zhì)可能為醇類、酮類、醛類、雜氧化合物等物質(zhì)[9]。近年來也有很多學(xué)者對六堡茶的香氣開展了一些研究,主要檢測手段包括氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)、氣相色譜-嗅覺測量技術(shù)(GC-O)、全二維氣相色譜/飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC×GC-TOFMS)[10]及仿生儀器電子鼻[11]等。陳文品[12]從農(nóng)家六堡茶樣和精制六堡茶樣中分別鑒定出74種和80種揮發(fā)性香氣組分,黃林杰等[13]分析六堡茶中的揮發(fā)性物質(zhì),共得到40種香氣成分,穆兵等[14]分析六堡茶香氣成分,共鑒定出307種香氣成分,得出結(jié)論有機(jī)酸類和酮類化合物對六堡茶香氣品質(zhì)具有重要影響。劉澤森等[15]在檳榔香六堡茶中共鑒定出66種香氣組分,推測具有陳香特征的呈香物質(zhì)如α-雪松醇、β-雪松烯等含量要比普通六堡茶高。

香氣是決定茶葉品質(zhì)的主要因素之一[16],目前六堡茶香氣的研究主要集中在組分的檢測及歸類上,利用重要芳香組分對六堡茶呈香特征的深入挖掘及建立香氣質(zhì)量客觀評價方法的較少。主成分分析方法能將多個變量簡化為少數(shù)幾個指標(biāo),并盡可能多地反映原始變量的信息,近年來也被逐漸引入到研究某類茶的特征性香氣成分上,包括蘭香型烏龍茶、綠茶[17]、安溪鐵觀音[18]、福建白茶[19]、湖南綠茶[20]等。本文以陳香型六堡茶為切入點(diǎn),開展其主要品質(zhì)成分及芳香物質(zhì)特性研究,利用主成分分析法及綜合評價函數(shù)法構(gòu)建陳香型六堡茶香氣質(zhì)量評價模型,以期為消費(fèi)者客觀認(rèn)識六堡茶、為完善六堡茶質(zhì)量評價體系及加工技術(shù)研究等提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

六堡茶 具有“陳香”特征的樣本,來源包括梧州茶廠、梧州中茶茶業(yè)有限公司、梧州茂圣茶業(yè)有限公司、梧州天譽(yù)茶業(yè)、圣源茶業(yè)、銀泰茶業(yè)等生產(chǎn)廠家及六堡茶加工合作社、農(nóng)家茶,樣本共計(jì)105個;福林酚、甲醇、茚三酮、濃硫酸、濃鹽酸、堿式乙酸鉛等 均為國產(chǎn)分析純。

TRACE DSQ GC-MS 美國Thermo公司;UV-1800型紫外可見分光光度計(jì) 上海美普達(dá)儀器有限公司;DGH-9008型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;Master S15型純水儀 上海和泰儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 目標(biāo)樣本的篩選方法 結(jié)合專業(yè)審評人員(具有高級評茶員職業(yè)資格以上)與六堡茶資深愛好茶客的評審結(jié)果篩選“陳香型六堡茶”目標(biāo)樣本,對搜集的105個樣本進(jìn)行篩選,篩選符合“有陳香、有陳味”要求的樣本共計(jì)51個,全部樣品進(jìn)行理化檢測,在感官審評結(jié)果中選取包括初顯陳香(JF171835-1)、陳香明顯(F190100-5、JF190100-3)、陳香高長(JF190100-1)、陳香濃郁(JF171835-2、JF171835-3)等香氣濃郁程度不同的6個典型樣本作為芳香物質(zhì)分析樣本。

1.2.2 感官審評方法 采用審評專用茶杯、茶碗,參照GB/T 23776《茶葉感官審評方法》[21]中黑茶與緊壓茶的審評方法要求進(jìn)行,茶水比1∶50,沸水沖泡2次,第一次沖泡時間2 min,對湯色、香氣、滋味、葉底進(jìn)行初次評價后進(jìn)行第二次沖泡,沖泡時間5 min,再次對香氣和滋味進(jìn)行重點(diǎn)評價。

1.2.3 理化檢測方法 水浸出物:參照GB/T 8305-2013《茶 水浸出物測定》[22];茶多酚:參照GB/T 8313-2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》[23];咖啡堿:參照GB/T 8312-2013《茶 咖啡堿測定》[24];氨基酸:參照GB/T 8314-2013《茶 游離氨基酸總量的測定》[25]。

1.2.4 芳香物質(zhì)檢測及分析

1.2.4.1 檢測方法 芳香物質(zhì)組分測定(GC-MS)委托國家農(nóng)業(yè)部茶葉質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心進(jìn)行,方法具體如下:

預(yù)處理?xiàng)l件:采用HS-SPME(頂空固相微萃取)法,將6.0 g茶樣置于100 mL樣品瓶中,加入30 mL 100 ℃蒸餾水在60 ℃ 恒溫水浴中5 min,插入老化5 min的萃取頭,頂空吸附50 min,直接插入GC-MS進(jìn)樣器中240 ℃ 解吸附5 min 同時啟動Thermo-DSQ收集數(shù)據(jù)。

色譜條件:氣相色譜柱為DB-WAX毛細(xì)管柱(60 m×0.25 μm×0.32 mm),載氣為高純氦氣純度99.999,柱流量1.5 mL/min,進(jìn)樣方式為手動無分流進(jìn)樣。程序升溫 50 ℃保持5 min,以2 ℃/min上升至170 ℃保持5 min,再以5 ℃/min 上升至215 ℃保持5 min。

質(zhì)譜條件:進(jìn)樣口240 ℃,離子源230 ℃。電子轟擊源EI,電子能量70 eV,掃描質(zhì)量范圍為50～650 amu。

1.2.4.2 定性和定量方法 對獲得的GC-MS圖譜通過計(jì)算機(jī)檢索與NIST質(zhì)譜庫提供的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖進(jìn)行對照,使用已發(fā)表的質(zhì)譜圖鑒定芳香物質(zhì),相對百分含量按峰面積歸一化法計(jì)算,根據(jù)色譜圖保留峰面積計(jì)算各種香氣成分的相對百分含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0和Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 陳香型六堡茶主要品質(zhì)成分特性分析

如圖1,對所篩選符合要求的51個陳香型六堡茶樣進(jìn)行茶多酚、氨基酸、咖啡堿、水浸出物等主要品質(zhì)成分檢測分析,探索陳香型六堡茶的內(nèi)在理化品質(zhì)特征。結(jié)果顯示目前市場接受度比較好的陳香型六堡茶的茶多酚含量為13.05%±2.14%,氨基酸含量1.80%±0.13%,咖啡堿含量4.44%±0.36%,水浸出物含量38.00%±2.81%。

表1 陳香型六堡茶芳香物質(zhì)成分及相對含量Table 1 Fragrant components and relative contents of stale flavor Liupao teas

續(xù)表

圖1 陳香型六堡茶主要品質(zhì)特點(diǎn)Fig.1 Main quality characteristics of stale flavor Liupao teas

2.2 陳香型六堡茶芳香物質(zhì)分析

2.2.1 芳香物質(zhì)種類與含量 芳香物質(zhì)組分結(jié)果如表1所示:陳香型六堡茶共檢測出68種芳香化合物,包括α-雪松醇、β-芳樟醇、α-萜品醇、橄欖醇、香葉醇等醇類13種,苯甲醛、藏紅花醛、正己醛等醛類11種,檸檬烯、β-欖香烯、α-法尼烯、α-雪松烯、β-雪松烯、β-蓽澄茄油烯等烯類13種,β-紫羅酮、α-紫羅酮、香葉基丙酮、β-二氫紫羅酮、3,5-辛二烯-2-酮等酮類16種,二氫獼猴桃內(nèi)酯、水楊酸甲酯等酯類4種,1,2,3-三甲氧基苯等雜氧類化合物6種,萘及其他化合物4種。其中醇類物質(zhì)含量最高,占比28.08%～43.97%,其次為酮類,占比20.28%～33.52%,然后是烯類、酯類、醛類,分別占到6.51%～14.61%、7.78%～14.23%和9.48%～11.76%,之后是雜氧化合物,占比1.09%～11.22%,不同樣品跨度較大,最后是萘及其他化合物,分別為1.84%～4.47%和1.24%～2.51%。

從表1不同香氣濃郁程度茶樣的芳香化合物檢測結(jié)果可看出:陳香初顯的六堡茶樣本(JF171835-1)烯、酯類兩類物質(zhì)較其他樣本含量高,分別為14.61%和14.23%,其中β-雪松烯、α-雪松烯、檸檬烯和β-欖香烯為其烯類主要構(gòu)成物質(zhì),水楊酸甲酯為其酯類主要構(gòu)成物質(zhì),且?guī)讉€主要構(gòu)成物質(zhì)含量遠(yuǎn)高于陳香濃郁及陳香明顯的樣本;陳香明顯至陳香高長茶樣(JF190100-1、JF190100-3、JF190100-5)的醇、酮類總含量較高,平均值達(dá)到39.02%和28.91%,此外α-雪松醇、二氫獼猴桃內(nèi)酯、異薄荷酮3種芳香化合物含量整體較其他茶樣的高,其中二氫獼猴桃內(nèi)酯含量約為陳香初顯茶樣的2倍,α-雪松醇含量最高達(dá)到陳香初顯茶樣的4倍,異薄荷酮在陳香初顯茶樣中未檢出;感官審評陳香表現(xiàn)比較馥郁和濃郁的茶樣(JF171835-2、JF171835-3)的雜氧化合物含量較高,均值達(dá)到9.51%,陳香初顯樣本的為5.57%,陳香明顯至高長樣本的均值為1.60%,此外,陳香濃郁樣本的β-芳樟醇、橄欖醇、β-紫羅酮和β-二氫紫羅酮及1,2,4-三甲氧基苯幾種芳香化合物含量整體比其他樣本較高。對比不同香氣濃郁程度茶樣的芳香化合物組分及含量,發(fā)現(xiàn)各種芳香化合物并不是隨著陳香濃郁程度的增加而呈簡單增加趨勢,說明六堡茶呈香是多種芳香化合物綜合作用的結(jié)果,另外可能也與芳香物質(zhì)的香味閾值有關(guān)。

表2 共有香氣成分Table 2 Common aroma components

2.2.2 芳香物質(zhì)組分主成分分析結(jié)果 茶葉香氣是多種芳香物質(zhì)綜合呈現(xiàn)的感官效果,但不是所有芳香物質(zhì)組分都對茶葉的香氣品質(zhì)起決定作用,一般只有少數(shù)幾種物質(zhì)能左右某類茶的香氣,并且在缺失其中一種或者幾種的條件下,將失去這類茶的香氣特征,各香型茶葉均有其特征香氣成分[26],此外,茶葉的整體香氣不僅與其單種成分的香氣強(qiáng)弱有關(guān),也與各揮發(fā)性化合物之間的協(xié)同效應(yīng)有關(guān)[27-28]。為探索陳香型六堡茶即“陳香”的特征性香氣成分,提取陳香型六堡茶所檢測出的共有香氣成分,如表2所示,得到26種共有芳香化合物,將這26種化合物作為變量(X1到X26)并進(jìn)行主成分分析。

以6個典型“陳香”樣本共有的26種香氣物質(zhì)含量構(gòu)成6×26的矩陣,由SPSS 19.0軟件分析,按照剔除最小特征值的主成分對應(yīng)的最大特征向量的原則,一次剔除一個變量,剩余的變量再進(jìn)行主成分分析[29],經(jīng)有限次剔除后,保留了5個變量X1、X2、X3、X4和X5,這5個芳香化合物分別是α-雪松醇、β-芳樟醇、二氫獼猴桃內(nèi)酯、α-萜品醇和β-紫羅酮,包括醇類3個,酯類1個,酮類1個。α-雪松醇具有溫和的木香、α-萜品醇具有木香帶丁香的香味、β-紫羅酮具有柏木、覆盆子香氣,二氫獼猴桃內(nèi)酯呈木香帶花香的香氣類型[30-32],芳樟醇具有似鈴蘭的清淡花香[33],由主要芳香化合物的呈香特性來看,六堡茶的“陳香”其實(shí)是以木香為主,夾雜著其他花香的一種復(fù)合香氣。

表3 主成分特征根和貢獻(xiàn)率Table 3 Principal component characteristic roots and contribution rates

將以上5個香氣組分作為變量進(jìn)行主成分分析,由表3主成分特征根和貢獻(xiàn)率統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知:按特征值由大到小順序排列、計(jì)各主成分的貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率:第一主成分特征根λ1=13.770,它解釋了總變異的52.962%,第二主成分特征根λ2=5.415,解釋了總變異的20.825%,第三主成分特征根λ3=3.991,解釋了總變異的15.348%,第四主成分特征根λ4=1.974,解釋了總變異的7.592%,前4個主成分的特征根均大于1,累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)96.728%,即涵蓋了大部分原始變量的信息,初步得出α-雪松醇、β-芳樟醇、二氫獼猴桃內(nèi)酯、α-萜品醇和β-紫羅酮這5個芳香化合物為陳香型六堡茶的的主要特征香氣物質(zhì)。前4個主成分能夠代表最初的26個指標(biāo)來分析陳香型六堡茶的香氣特征,故提取前4個主成分來評價陳香型六堡茶香氣是可行的,各主成分分別記作F1、F2、F3、F4,對陳香型六堡茶的香氣評價由原來的26種物質(zhì)降為4個彼此不相關(guān)的主成分,達(dá)到了降維的目的。

表4 主成分載荷矩陣圖Table 4 Principal component load matrix

由SPSS 19.0軟件計(jì)算各變量在各主成分上的載荷值,載荷的相對值越大,說明該變量與該主成分的相關(guān)性越強(qiáng),如表4所示:變量X1、X2、X3、X5與第一主成分F1相關(guān)性較強(qiáng),載荷值分別為-0.922、0.825、-0.876、0.946。根據(jù)各變量在不同主成分上的載荷值和各主成分的特征根可計(jì)算各變量對應(yīng)的主成分系數(shù)即特征向量(主成分系數(shù)=各自主成分載荷值/各自主成分特征根的算術(shù)平方根)[29],得到前5個變量對應(yīng)主成分的特征向量結(jié)果,如表5。

表5 前5個變量對應(yīng)主成分的特征向量Table 5 Eigenvectors of the first 5 variables corresponding to the principal components

結(jié)合表3、表5可建立四個主成分的線性回歸方程:第一主成分F1=-0.248X1+0.355X2-0.438X3-0.377X4+1.025X5,攜帶原變量信息的52.962%;第二主成分F2=-0.071X1+0.092X2+0.082X3+0.313X4+0.153X5,攜帶原變量信息的20.825%;第三主成分F3=-0.013X1+0.218X2-0.105X3-0.473X4-0.315X5,攜帶原變量信息的15.348%;第四主成分F4=-0.072X1+0.042X2+0.037X3+0.104X4-0.017X5,攜帶原變量信息的7.592%。

2.2.3 陳香六堡茶香氣質(zhì)量評價 以不同特征值的方差貢獻(xiàn)率βi(i=1,2…,k)為加權(quán)系數(shù),建立綜合評價函數(shù)F=β1F1+β2F2+…+βkFk[18],本研究中建立的陳香型六堡茶香氣綜合評價函數(shù)為:F=52.962F1+20.825F2+15.348F3+7.592F4。利用該函數(shù)計(jì)算各樣本得分,然后對各個樣本的香氣質(zhì)量進(jìn)行評價。

如表6所示:對比由綜合評價函數(shù)計(jì)算的得分與香氣感官審評結(jié)果發(fā)現(xiàn),茶樣JF171835-2、JF171835-3排在前1、2,感官審評陳香濃郁且持久,其次是茶樣JF190100-1,陳香高長,再次是茶樣JF190100-5、JF190100-3,陳香明顯,最后是茶樣和JF171835-1,顯陳香。對照感官審評結(jié)果與函數(shù)評價結(jié)果,兩種評價結(jié)果基本一致。這一結(jié)果進(jìn)一步說明,用于主成分分析的5個香氣成分α-雪松醇、β-芳樟醇、二氫獼猴桃內(nèi)酯、α-萜品醇和β-紫羅酮為六堡茶“陳香”的主要特征香氣物質(zhì),以此為基礎(chǔ)建立的綜合評價函數(shù)來評價六堡茶“陳香”的香氣質(zhì)量是可行的。

表6 函數(shù)評價與感官審評評價結(jié)果對比Table 6 Comparison of evaluation results of function evaluation and sensory evaluation

3 結(jié)論

綜合樣本的分析結(jié)果,陳香六堡茶主要品質(zhì)成分特征為:茶多酚含量13.05%±2.14%,氨基酸含量1.80%±0.13%,咖啡堿含量4.44%±0.36%,水浸出物含量38.00%±2.81%;采用HS-SPME-GC-MS共鑒定出68種揮發(fā)性物質(zhì)組分,對26種共有芳香物質(zhì)進(jìn)行主成分分析,提取出5個陳香六堡茶的特征性芳香化合物,分別是α-雪松醇、β-芳樟醇、二氫獼猴桃內(nèi)酯、α-萜品醇和β-紫羅酮,由特征性芳香化合物的呈香特性來看六堡茶的“陳香”其實(shí)是以木香為主,夾雜著其他花香的一種復(fù)合香氣類型。

經(jīng)分析前4個主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)96.728%,涵蓋了大部分原始變量的信息,建立了四個主成分的線性回歸方程為F1=-0.248X1+0.355X2-0.438X3-0.377X4+1.025X5,F2=-0.071X1+0.092X2+0.082X3+0.313X4+0.153X5,F3=-0.013X1+0.218X2-0.105X3-0.473X4-0.315X5,F4=-0.072X1+0.042X2+0.037X3+0.104X4-0.017X5;以不同主成分特征值的方差貢獻(xiàn)率為加權(quán)系數(shù),結(jié)合主成分線性回歸方程構(gòu)建了陳香六堡茶的香氣質(zhì)量綜合評價函數(shù)F=52.962F1+20.825F2+15.348F3+7.592F4,對比感官審評與綜合評價函數(shù)評價的結(jié)果,兩種方法對香氣的評價結(jié)果基本一致,說明利用該綜合評價函數(shù)來進(jìn)行六堡茶香氣的質(zhì)量評價是可行的。通過主成分分析建立相關(guān)的評價模型,為六堡茶香氣質(zhì)量的評價探索一種新的途徑。同時,以后還可以針對不同香型六堡茶分別構(gòu)建不同類型六堡茶的香氣評價模型,在之后的研究中擴(kuò)大樣本量并結(jié)合不同芳香化合物的閾值,提高香氣質(zhì)量評價模型的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。