杜仲葉富含木脂素、環(huán)烯醚萜、酚類、類固醇、萜類、類黃酮等活性物質(zhì)，具有滋補(bǔ)肝腎、調(diào)節(jié)血壓的保健功能。電子鼻是一種模仿人類嗅覺感知-解釋-辨別過程的氣體傳感器陣列，可以對特定的揮發(fā)物做出特殊響應(yīng)。電子鼻和HS-SPME-GC-MS技術(shù)聯(lián)用常用于區(qū)分和鑒別不同產(chǎn)地、不同工藝下的茶類、果類和酒類的香氣特征差異。
本研究以杜仲‘華仲8號’（E. ulmoides‘Huazhong 8’）嫩葉和成熟葉為對象，結(jié)合電子鼻、HS-SPME-GC-MS、氣味活度值（OAV）法和感官定量描述分析（SQDA）法，對比蒸汽爆破處理前后兩種原材料制成的杜仲茶揮發(fā)性物質(zhì)的變化；同時結(jié)合主成分分析（PCA）法和線性判別分析（LDA）法進(jìn)行降維分析，解析嫩葉茶和成熟葉茶關(guān)鍵香氣化合物種類及其含量，以期為改善杜仲茶感官品質(zhì)、采用蒸汽爆破輔助生產(chǎn)具有獨(dú)特香氣的杜仲飲品提供參考依據(jù)。
1 感官評定
1 感官評定
4 種處理下杜仲茶的香氣屬性描述詞上的平均得分如圖1所示，整體上香氣屬性得分排序?yàn)門2＞T1＞CK2＞CK1。經(jīng)蒸汽爆破處理后，嫩葉和成熟葉茶的香氣在感官上都有顯著提升，T2除脂香稍弱于T1，木香、花香、堅(jiān)果香均較顯著；T1在脂香、花香表現(xiàn)較好，其次還伴有烤香。
2 基于電子鼻分析蒸汽爆破對嫩葉和熟葉杜仲茶的影響
杜仲嫩葉和成熟葉茶的電子鼻響應(yīng)值表1所示，7 個傳感器對嫩葉和熟葉杜仲茶樣氣味的響應(yīng)值不同。在7 個傳感器中，W1W、W2S、W2W和W5S 4 個傳感器的響應(yīng)值在4 個茶樣中存在顯著差異（P＜0.05，VIP＞1），即這4 個傳感器檢測到的揮發(fā)性物質(zhì)對杜仲茶樣氣味的貢獻(xiàn)較大。
LDA也是一種聚類分析方法，一般注重類別的分類以及各種組之間的距離分析，即LDA會盡量縮小組內(nèi)的差異，擴(kuò)大組間的差異?？s小組間差距后的杜仲茶樣香氣區(qū)分更為明顯，4 種杜仲茶香氣能夠被有效分開（圖3B）。
3.1 HS-SPME-GC-MS檢測結(jié)果
為探究嫩葉和熟葉杜仲茶汽爆前后制成杜仲茶的香氣特征差異，利用HS-SPME-GC-MS聯(lián)用對4 種處理杜仲茶的揮發(fā)性化合物成分和相對含量進(jìn)行分析鑒定，得到其總離子流圖（圖4），共檢測到177 種揮發(fā)性物質(zhì)，其中，CK1、T1、CK2和T2中可鑒定的峰面積分別占比92.32%、100.00%、94.50%和100.00%。根據(jù)化合物類型將其分為碳?xì)浠衔?、雜環(huán)類化合物、醇類化合物、醛類化合物、酮類化合物、酯類化合物和其他類化合物。由圖5A可知，CK1、T1、CK2和T2 4 個處理所制的杜仲茶揮發(fā)性化合物種數(shù)差異顯著，數(shù)量排序?yàn)門1＞CK2＞T2＞CK1，汽爆處理后的成熟葉茶揮發(fā)性化合物種類高于未汽爆處理，增加了16 種，而嫩葉茶汽爆前后揮發(fā)性化合物種類無顯著差異。其中，嫩葉茶汽爆后醛類、酮類和雜環(huán)類分別增加了2、6 種和3 種，成熟葉茶汽爆后醇類、醛類和酮類分別增加了5、3 種和9 種（圖5B）。CK1、T1、CK2和T2 4 種杜仲茶揮發(fā)性化合物相對含量的差異也十分顯著，酯類是相對含量最高的化合物類型，相對含量分別為42.07%、16.33%、23.70%和21.89%；酮類相對含量分別為6.63%、29.05%、12.30%和13.15%；碳?xì)漕惖南鄬糠謩e為10.76%、10.83%、14.20%和13.89%；醇類的相對含量分別為9.27%、15.22%、9.48%和14.87%；雜環(huán)類的相對含量分別為18.73%、8.83%、14.13%和13.13%；其他類的相對含量分別為0.90%、8.68%、5.25%和4.92%（圖5C）。
3.2 OPLS-DA法分析揮發(fā)性化合物
如圖6所示，模型累積解釋率R2x為0.999 1，整體預(yù)測能力Q2為－0.704 0，置換檢驗(yàn)200 次的模型R2＝0.999 1，Q2＝－0.862 5，并且Q2回歸曲線與Y軸的截距小于0，表明模型不存在過度擬合現(xiàn)象，結(jié)果較為可靠。在OPLS-DA中，茶樣之間距離越小則差異越小，反之則意味著差異較大。CK2、T2、CK1和T1分別置于4 個象限，表明杜仲嫩葉茶和成熟葉茶揮發(fā)性化合物組成在蒸汽爆破處理后均發(fā)生了顯著變化，同時，嫩葉茶和成熟葉茶之間的揮發(fā)性化合物組成存在顯著差異。整體上，4 種處理的揮發(fā)性化合物組成均能被有效區(qū)分開。
3.3 特征香氣化合物與感官評定之間的相關(guān)性分析
通過PLSR進(jìn)行4 個茶樣的感官評定結(jié)果和特征香氣化合物的相關(guān)性分析。X矩陣（貢獻(xiàn)率73.43%）代表不同茶樣的特征香氣化合物，Y矩陣（貢獻(xiàn)率98.13%）代表不同茶樣的感官評定結(jié)果，香氣化合物和感官屬性之間的關(guān)系如圖8所示。圖中的大、小圓環(huán)分別表示100%和50%的相關(guān)性，分布在兩個圓環(huán)之間則表示相關(guān)性良好，大多數(shù)據(jù)分布在雙環(huán)之間，這說明圖中的特征香氣化合物與感官屬性均呈顯著相關(guān)。由圖8可見，與花香、脂香關(guān)聯(lián)的特征香氣化合物占比較多，其中，花香與苯甲醇和香葉基丙酮等香氣化合物的關(guān)聯(lián)性較好，脂香與(E,E)-2,4-庚二烯醛和3-呋喃甲基乙酸酯的關(guān)聯(lián)性較好，這說明花香氣和脂香氣占據(jù)杜仲茶特征香氣的主要地位。
通過PLSR進(jìn)行4 個茶樣的感官評定結(jié)果和特征香氣化合物的相關(guān)性分析。X矩陣（貢獻(xiàn)率73.43%）代表不同茶樣的特征香氣化合物，Y矩陣（貢獻(xiàn)率98.13%）代表不同茶樣的感官評定結(jié)果，香氣化合物和感官屬性之間的關(guān)系如圖8所示。圖中的大、小圓環(huán)分別表示100%和50%的相關(guān)性，分布在兩個圓環(huán)之間則表示相關(guān)性良好，大多數(shù)據(jù)分布在雙環(huán)之間，這說明圖中的特征香氣化合物與感官屬性均呈顯著相關(guān)。由圖8可見，與花香、脂香關(guān)聯(lián)的特征香氣化合物占比較多，其中，花香與苯甲醇和香葉基丙酮等香氣化合物的關(guān)聯(lián)性較好，脂香與(E,E)-2,4-庚二烯醛和3-呋喃甲基乙酸酯的關(guān)聯(lián)性較好，這說明花香氣和脂香氣占據(jù)杜仲茶特征香氣的主要地位。
OAV表征了茶樣中不同香氣成分對整體香氣的貢獻(xiàn)程度。基于OPLS-DA法篩選出的VIP≥1、P＜0.05的24 種特征香氣成分進(jìn)行OAV分析（表3）。
基于OAV的香氣特征分析如表4所示，當(dāng)OAV＞1時，定義為關(guān)鍵香氣成分，該香氣成分對總體香氣有直接影響；當(dāng)0.1＜OAV≤1時，定義為修飾性香氣成分，該香氣成分對總體香氣有輔助影響；當(dāng)0＜OAV≤0.1時，定義為潛在香氣成分，該香氣成分對總體香氣有潛在影響。在一定范圍內(nèi)，OAV越大說明該香氣成分對總體風(fēng)味貢獻(xiàn)越大。T1的關(guān)鍵香氣組分（OAV＞1）為二氫獼猴桃內(nèi)酯和壬醛，呈現(xiàn)甜桃香、木香、柑橘香、花香、焦糖香，CK2為二氫獼猴桃內(nèi)酯，呈現(xiàn)甜桃香、木香，T2為二氫獼猴桃內(nèi)酯、壬醛、苯甲醛和苯乙醛，呈現(xiàn)甜桃香、木香、柑橘香、花香、焦糖香、苦杏仁味、堅(jiān)果香、玫瑰香、巧克力香。二氫獼猴桃內(nèi)酯在T1、T2和CK2 3 種茶樣香氣中均占主導(dǎo)地位，其OAV以T1最高，為4.743，其次是T2為1.586。
4 討論
感官評定結(jié)果表明，汽爆處理后的嫩葉茶和成熟葉茶分別不同程度地增加了木香、花香和堅(jiān)果香以及脂香和花香，其中，嫩葉茶的香氣要略重于成熟葉茶。電子鼻分析表明，汽爆前兩種杜仲茶的響應(yīng)值均較高，嫩葉茶的響應(yīng)程度明顯大于成熟葉茶，這種差異可能是其中的青草氣較重導(dǎo)致的。同時，PCA和LDA所得到的模型擬合度較好，能很好地將4 個茶樣的香氣區(qū)分，說明嫩葉茶和成熟葉茶在汽爆前后，二者之間的香氣組分均存在顯著差異，且汽爆前后香氣組分均有顯著變化。HS-SPMEGC-MS檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，共檢測出177 種揮發(fā)性化合物，其中酯類的相對含量最高，化合物種類數(shù)量排序?yàn)門1＞CK2＞T2＞CK1，汽爆處理后的成熟葉茶種類增加了1 6 種，而嫩葉茶種類無明顯變化。OPLS-DA表明，4 個茶樣之間能實(shí)現(xiàn)較好的區(qū)分（R2x＝0.999 1，Q2＝－0.862 5），以VIP≥1為標(biāo)準(zhǔn)，篩選出了65 種揮發(fā)性成分，剔除P＞0.05的成分后，得到24 種特征香氣成分，嫩葉茶和成熟葉茶經(jīng)汽爆后酯類和酮類相對含量分別增加了13.06%和4.12%、9.71%和4.84%。特征香氣化合物與感官評定之間相關(guān)性分析表明，杜仲茶中的苯甲醇和香葉基丙酮是花香的主要來源，(E,E)-2,4-庚二烯醛和3-呋喃甲基乙酸酯是脂香的主要來源，花香氣和脂香氣是杜仲茶的主要特征香氣，這與感官評定結(jié)果相符合。
本研究認(rèn)為，二氫獼猴桃內(nèi)酯是4 種杜仲茶的香氣基調(diào)，經(jīng)蒸汽爆破處理后，生成的其他特有香氣物質(zhì)是杜仲汽爆茶具有各類香氣特征的主要因素之一。杜仲嫩葉汽爆茶中二氫獼猴桃內(nèi)酯、壬醛、苯甲醛和苯乙醛對其香氣特征有主要貢獻(xiàn)，產(chǎn)生了甜桃香、木香、柑橘香、花香等香氣。杜仲熟葉汽爆茶中二氫獼猴桃內(nèi)酯和壬醛對香氣特征有主要貢獻(xiàn)，產(chǎn)生了甜桃香、花香、焦糖香等香氣。
本研究首先對杜仲茶香氣進(jìn)行了整體感知，進(jìn)行感官評定和電子鼻分析，基于電子鼻的雷達(dá)圖、PCA和LDA對比兩種杜仲茶汽爆處理前后的氣味強(qiáng)度，確定汽爆處理和采摘時段影響了杜仲茶的香氣組成，GC-MS檢測結(jié)果采用OPLS-DA法將4 種處理的杜仲茶有效區(qū)分后，篩選VIP≥1、P＜0.05的揮發(fā)性成分，并進(jìn)行特征香氣化合物與感官評定間的相關(guān)性分析，驗(yàn)證了杜仲汽爆茶特征香氣的揮發(fā)性化合物主要來源，最后，用OAV將4 種杜仲茶的特征香氣化合物劃分為關(guān)鍵香氣成分、修飾性香氣成分和潛在香氣成分，進(jìn)一步細(xì)化了各種杜仲茶特征香氣的具體貢獻(xiàn)程度和多種氣味之間的強(qiáng)弱關(guān)系。感官評定結(jié)果表明，汽爆處理后的嫩葉茶和成熟葉茶分別不同程度地增加了木香、花香和堅(jiān)果香以及脂香和花香，其中，嫩葉茶的香氣要略重于成熟葉茶。電子鼻分析表明，汽爆前兩種杜仲茶的響應(yīng)值均較高，嫩葉茶的響應(yīng)程度明顯大于成熟葉茶，這種差異可能是其中的青草氣較重導(dǎo)致的。同時，PCA和LDA所得到的模型擬合度較好，能很好地將4 個茶樣的香氣區(qū)分，說明嫩葉茶和成熟葉茶在汽爆前后，二者之間的香氣組分均存在顯著差異，且汽爆前后香氣組分均有顯著變化。HS-SPMEGC-MS檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，共檢測出177 種揮發(fā)性化合物，其中酯類的相對含量最高，化合物種類數(shù)量排序?yàn)門1＞CK2＞T2＞CK1，汽爆處理后的成熟葉茶種類增加了1 6 種，而嫩葉茶種類無明顯變化。OPLS-DA表明，4 個茶樣之間能實(shí)現(xiàn)較好的區(qū)分（R2x＝0.999 1，Q2＝－0.862 5），以VIP≥1為標(biāo)準(zhǔn)，篩選出了65 種揮發(fā)性成分，剔除P＞0.05的成分后，得到24 種特征香氣成分，嫩葉茶和成熟葉茶經(jīng)汽爆后酯類和酮類相對含量分別增加了13.06%和4.12%、9.71%和4.84%。特征香氣化合物與感官評定之間相關(guān)性分析表明，杜仲茶中的苯甲醇和香葉基丙酮是花香的主要來源，(E,E)-2,4-庚二烯醛和3-呋喃甲基乙酸酯是脂香的主要來源，花香氣和脂香氣是杜仲茶的主要特征香氣，這與感官評定結(jié)果相符合。
本研究認(rèn)為，二氫獼猴桃內(nèi)酯是4 種杜仲茶的香氣基調(diào)，經(jīng)蒸汽爆破處理后，生成的其他特有香氣物質(zhì)是杜仲汽爆茶具有各類香氣特征的主要因素之一。杜仲嫩葉汽爆茶中二氫獼猴桃內(nèi)酯、壬醛、苯甲醛和苯乙醛對其香氣特征有主要貢獻(xiàn)，產(chǎn)生了甜桃香、木香、柑橘香、花香等香氣。杜仲熟葉汽爆茶中二氫獼猴桃內(nèi)酯和壬醛對香氣特征有主要貢獻(xiàn)，產(chǎn)生了甜桃香、花香、焦糖香等香氣。
5 結(jié)論
蒸汽爆破處理對杜仲嫩葉茶和成熟葉茶的香氣特征均有顯著影響。未汽爆處理嫩葉茶的關(guān)鍵香氣成分為二氫獼猴桃內(nèi)酯，呈現(xiàn)甜桃香、木香，經(jīng)汽爆處理后嫩葉茶的關(guān)鍵香氣為二氫獼猴桃內(nèi)酯、壬醛、苯甲醛和苯乙醛，呈現(xiàn)甜桃香、木香、柑橘香、花香、焦糖香、苦杏仁味、堅(jiān)果香、玫瑰香、巧克力香。未汽爆處理成熟葉茶無明顯的關(guān)鍵香氣，汽爆后成熟葉茶的關(guān)鍵香氣為二氫獼猴桃內(nèi)酯和壬醛，呈現(xiàn)甜桃香、木香、柑橘香、花香、焦糖香。本研究結(jié)果可為杜仲葉在茶飲品方面的開發(fā)利用提供參考依據(jù)，且所用的研究方法可運(yùn)用于多種食品的香氣分析研究。
參考文獻(xiàn)：周昀菲,孫志強(qiáng),杜慶鑫,等.基于電子鼻和HS-SPME-GC-MS分析蒸汽爆破對杜仲嫩葉和成熟葉茶香氣特征的影響[J].食品科學(xué),2024,45(01):91-100.
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