基于风味组学的工夫红茶品质分析与控制研究
茶叶风味，作为一种“感觉-心理”现象，难以准确测量却决定着消费者的喜好度和选择，是茶叶品质的重要组成部分。作为一种“商品”，品质的标准化及可控是其基本要求。在实际生产中，受气候、土壤、茶树品种、采摘季节、加工方法等因素的影响，产品品质差异较大，需要通过拼配实现成品茶的质量稳定。茶叶拼配是一个产品开发和品质控制的过程，其最重要的目标是最终产品的感官品质能够达到产品质量标准、满足消费者需求，但这一点在前人的研究中鲜有提及。此外，对拼配过程中各原料间的感官属性的变化、风味化合物的变化及其对感官品质带来的影响研究甚少。且由于缺乏科学的理论依据和有效的技术手段，我国茶叶拼配过程中的质量控制依然依赖于少数专家的个人经验。因此，本研究从风味组学的研究思路出发，通过多元统计分析及数据挖掘手段，将工夫红茶的感官品质和风味化学组分结合起来，试图探明我国工夫红茶的风味特征及其化学基础，找出其中导致感官品质差异的关键变量，并将其应用于川红工夫香气品质控制，探索建立客观的风味评价和质量控制模型。得出主要结论如下： 1．探讨了茶叶风味组学的定义、研究对象和研究内容，区分了茶叶感官评价标度中风味品质的“基本属性”与“风格特征”之间的逻辑关系，通过描述性感官分析方法对我国14个省份所产工夫红茶的香气和滋味进行系统评价，建立了工夫红茶风味描述词，对描述词进行了属性划分，建立各属性的参考标准物，为工夫红茶的感官品质评价标准化提供了一套客观描述及参考体系。 2．通过对感官分析结果进行聚类分析，将我国工夫红茶香气划分为甜香型、花果香型、焙烤香型、平和型、辛香及异味杂香型5种类型。分析结果显示甜香和果香与香气综合质量呈极显著正相关，花香与其呈显著正相关。青气、油味和异气与综合评分都呈极显著负相关，辛香对综合品质有负面影响，但相关系数未达到显著水平。香气属性间也存在一定的相关关系，如焙烤香和青气之间呈极显著负相关。香气属性强度的变化将极大地影响香气的综合品质。同样根据感官分析结果，将我国工夫红茶的滋味划分为甜醇型、鲜甜醇厚型、甜醇微酸型、浓强型和异味茶5种类型。结果显示甜味与滋味综合品质呈显著正相关，苦味与其呈显著负相关。酸、涩和异味与综合评分呈负相关，鲜、厚、回甘与综合评分呈正相关关系，但相关系数都未达到显著水平。各属性之间，苦味、涩味、酸味两两之间呈极显著正相关，甜味与苦味、涩味和酸味三者之间都呈极显著负相关，即生产上可以通过增强甜味来平衡过强的苦、涩、酸味。滋味属性之间的交互作用明显强于香气属性之间的交互作用，评价员对于滋味属性强度变化的感知不及香气敏感，在工夫红茶品质控制过程中，对香气品质变化的控制应优先于对滋味品质的控制。 3．采用GC-MS和GC-O技术鉴定出工夫红茶样品136个挥发性成分，其中苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、芳樟醇、苯乙醇、水杨酸甲酯、橙花叔醇、脱氢芳樟醇、香叶醇、(E)-β-紫罗兰酮环氧化合物、棕榈酸甲酯和芳樟醇氧化物被鉴定为工夫红茶基本香气骨架。主成分分析的结果表明工夫红茶香气成分可以降维成清香因子、焙烤香因子、花果香因子、樟香因子、木香因子、柠檬香因子、干草香因子和香韵因子。多元统计分析的结果显示(Z)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、(E)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、苯甲醇和α-紫罗兰酮与6种香气属性的强弱均无显著相关性。揭示了构成工夫红茶香气的主体成分并不一定是与感官品质密切相关的关键香气成分，反而是少数仅在部分样品中含有的微量成分，可能赋予产品独特的特征性香气或是对香气品质产生重要影响这一规律。此外，香叶基丙酮、橙花叔醇、丁酸辛酯、甲酸香叶酯和乙酸芳樟酯作为构成香韵因子的主要成分，与工夫红茶香韵的持久度紧密相关，可在实际生产中通过调节上述关键香气成分的含量对产品的香气品质进行精准调控。 4．通过HPLC对工夫红茶样品中的48个滋味组分进行定量分析，并计算其滋味活度值，结果显示构成工夫红茶的基本滋味的成分为槲皮素-3-O-芸香糖苷、山奈酚-3-O-芸香糖苷、山柰酚-3-O-葡萄糖苷、茶黄素、茶黄素-3-没食子酸酯、茶黄素-3′-没食子酸酯、茶黄素-3,3′-双没食子酸酯、草酸、L-苹果酸和天冬氨酸。槲皮素-3-O-芸香糖苷、山奈酚-3-O-芸香糖苷、茶黄素-3,3′-双没食子酸酯、山柰酚-3-O-葡萄糖苷、茶黄素-3′-没食子酸酯5个组分是最主要的涩味贡献者。咖啡碱、没食子儿茶素没食子酸酯和表儿茶素没食子酸酯3个组分是工夫红茶主要的苦味物质。L-苹果酸、草酸、天冬氨酸、没食子酸和丁二酸是主要的酸味成分；天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺和半胱氨酸是工夫红茶中重要的鲜味成分。PLSR分析结果显示，乙酸、蛋氨酸、乳酸等与苦味强度的变化具有最大VIP值，黄酮醇总量、茶黄素和丙氨酸的含量与苦味呈负相关。与涩味呈正相关的是乳酸、苏氨酸、蛋氨酸、丙氨酸、咖啡碱、没食子儿茶素没食子酸酯和茶黄素-3,3′-双没食子酸酯，乙酸则与涩味呈最大程度负相关。乙酸、山奈酚、苏氨酸、蛋氨酸和乳酸与酸味强度呈较大程度正相关，槲皮素-3-O-芸香糖苷和丙氨酸则与其呈负相关。苏氨酸、乳酸和儿茶素没食子酸酯与甜味强度具有较高的正相关系数，乙酸和槲皮素的含量与其呈最大程度负相关。在鲜味方面，乙酸、乳酸和苏氨酸等24个滋味组分的VIP值大于1，除乙酸外，其它组分的相关系数都较小，预示着导致鲜味的强度变化的原因比较复杂。 5．在将风味组学的方法应用于川红工夫香气品质控制中，我们发现川红工夫属于典型的香叶醇占据主导地位的香气类型，香叶醇相对含量最高，其次为苯乙醇、水杨酸甲酯、芳樟醇和香茅醇。通过GC-O分析鉴定出26个呈香活性成分，以(E)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、芳樟醇、苯乙醇、(Z)-芳樟醇氧化物（呋喃型）和苯乙醛的香气强度最高。香气活度值（OAV值）的计算结果显示，β-紫罗兰酮的OAV值最高，其次为2-甲基丁醛、芳樟醇、苯乙醛、香茅醇和香叶醇，高含量的苯乙醇和香茅醇是川红工夫表现为优雅花香的主要原因。对比GC-O的鉴定结果和OAV值，我们认为人类对于香气的感知比仪器更为灵敏，同时受到化合物的香气特点以及嗅闻过程中前后的香气分子之间可能存在协同、掩蔽、对比等多种效应的影响，在品质控制方面更加直接、灵活和更具“真实性”。 6．结合多元统计分析的手段，我们对指纹图谱技术应用于香气质量控制做了探索性研究，结果显示全谱分析用于计算相似度比特征峰分析更接近感官评价的结果，通过PLSR-VIP筛选出香气质量控制中的关键变量19个，它们是：(Z)-3-己烯醛、庚醛、苯甲醛、(E)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、玫瑰醚、(Z)-5-甲基-2-(1-甲基乙基)环己酮、乙酸苄酯、癸醛、β-环柠檬醛、橙花醇、香茅醇、(Z)-3,7-二甲基辛-2,6-二烯醛、戊酸叶醇酯、1-十六烯、(E)-3,7-二甲基辛-2,6-二烯醛、己酸戊酯、壬酸乙酯、乙酸香茅酯和β-紫罗兰酮。以上结果进一步证实了在香气感官品质控制的领域存在着“二八定律”，即20%的香气成分决定了整体香气品质的80%。CCA的分析结果显示，(E)-芳樟醇氧化物（呋喃型）和β-紫罗兰酮的含量在很大程度上决定了川红工夫拼配样品的两种类型，前者含量较高的样品主要呈现甜花香，而后者含量较高的样品则表现为馥郁花香。感官品质的排序结果与关键香气组分的距离都比较远，预示着感官评价结果在受到关键香气组分含量影响的同时，还可能受到评价环境、评价方法等多种因素的影响，通过风味组学方法建立科学的风味评价流程和客观的质量控制模型还有待进一步深入研究。
红茶;感官品质;质量控制;风味组学
西南大学
博士
茶学
童华荣
2018
中文
TS272.52
133
2019-04-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）