利用感官科学解析烘焙绿茶的芳香本质：来自三个代表性品种的见解

《Food Chemistry》：Unraveling the aromatic essence of baked green tea using sensomics: insights from three representative cultivars

本研究采用整合感官组学方法，通过连续搅拌棒吸附萃取结合气相色谱-质谱-臭味测定，分析了“中茶108”、“中茶302”和“福鼎大白茶”三种绿茶品种的烘烤香气成分，鉴定出57、50和59种挥发性化合物，并确定cedrol、indole、viridiflorol等8种关键品种特异性香气成分，显著影响其“甜绿”、“花香”和“甜花”特征，成功重建了“中茶302”的香气谱，相似度达90%以上。

　　

作者名单：赵燕、邵晨阳、闫涵、张月、彭群华、林志、翟晓婷、吕海鹏、朱寅

单位：安徽农业大学茶叶种质创新与资源利用国家重点实验室，中国合肥230036

摘要

茶树品种对茶叶香气有显著影响，但与特定品种相关的关键风味成分仍需进一步研究。本研究采用综合感官组学方法，通过顺序搅拌棒吸附萃取结合气相色谱-质谱/嗅觉仪技术，从三种代表性烘烤绿茶品种中检测出57种、50种和59种风味成分，最终确定了8种具有品种特异性的关键风味物质。‘中茶108’的“甜味/青草”香气主要归因于雪松醇（浓度为18.52 ng/mL），其香气强度比空白基质提高了176%；吲哚、水杨酸甲酯、香叶醇和γ-十二内酯与‘中茶302’的“花香”特征密切相关（浓度范围为1.30–895.86 ng/mL，香气强度提高了510%）；绿花醇、茶香苷B和α-紫罗兰酮则赋予了‘福鼎大白茶’“甜味/花香”特征（浓度极低，但仍能提升香气强度163%）。此外，基于这些定量分析结果成功重建了‘中茶302’的香气特征，其与原始茶叶的相似度超过90%。

引言

绿茶是中国六大茶类中的一种非发酵茶，其在生产和消费量上一直位居首位。烘烤绿茶是中国的主要茶类之一，许多高品质绿茶都是通过烘烤工艺制成的。该工艺包括采摘新鲜茶叶、摊开、固定、揉捻和干燥，通常遵循“一芽两叶”的采摘标准。优质烘烤绿茶因其“清新的”、“花香”的和“类似栗子”的香气而备受青睐，这些香气特征对消费者偏好有重要影响（Liu等人，2023年）。著名的绿茶品种包括浙江的安吉白茶、安徽的黄山毛峰和庐安瓜片以及江苏的碧螺春。 与更为激烈的干燥方法相比，烘烤工艺由于温度较低，能够更好地保留茶叶中的次生代谢物（Kun等人，2025年），因此成为茶叶育种研究中的首选方法。在这种加工优势下，品种选择对于风味开发尤为重要，因为不同茶树品种具有独特的香气特征（Zhu等人，2021年）。国家级注册品种‘中茶302’（ZC302）和‘中茶108’（ZC108）在浙江培育，具有适合烘烤绿茶生产的优良遗传特性，能够持续产生“类似栗子”的香气和“清新”的口感（Yang & Liang，2014年）。另一个优质品种‘福鼎大白茶’（FDDB）在福建培育，占中国茶树品种总数的19.7%，也以其独特的“类似栗子”的香气而闻名。这三个品种是烘烤绿茶加工的典型代表。 化学计量分析已被用于系统研究不同品种间茶叶品质的化学差异，通过定量测定烘烤绿茶中的挥发性化合物（Shi等人，2022年）。然而，由于挥发性成分的复杂性，各种品种烘烤绿茶的香气本质仍需深入研究。这一挑战源于数百种挥发性化合物之间的相互作用，每种化合物都有独特的气味和感官阈值，共同构成了整体的香气（Zhai, Zhang, Granvogl, Ho, & Wan, 2022年）。自1995年以来，感官组学作为一种强大的分析方法被确立起来（Schieberle，1995年），它通过精确的化学鉴定和人类感官评估的结合来表征食品香气。近年来，该方法在茶叶研究中的应用日益增多，尤其是在研究名优绿茶（如敬山绿茶、黄茶和祁门红茶）时（Flaig, Qi, Wei, Yang, & Schieberle，2020年；Wei等人，2024年；Huang等人，2022年）。尽管取得了这些进展，关于绿茶品种特异性香气的知识仍有很大空白。大多数感官组学研究主要集中在加工过程中产生的香气上，而非品种固有的香气特征。 搅拌棒吸附萃取（SBSE）因其高效性、重复性、简便性以及更高的吸附能力（比固相微萃取高50–250倍）而越来越受到青睐（Ochiai, Sasamoto, David, & Sandra，2018年）。尽管传统SBSE存在某些局限性，但已开发出改进型技术，如顶空-SBSE、衍生化-SBSE、多步SBSE和顺序SBSE，以扩大挥发性成分的检测范围（Berrou, Dunyach-Remy, Lavigne, Roig, & Cadiere，2019年；Marín-San Román等人，2022年）。最近开发的顺序顶空-搅拌棒吸附萃取（seq-HS-SBSE）方法进一步提高了萃取效率（Zhu等人，2021年）。这种改进使得茶叶香气的捕获更加全面和选择性更强，并有助于精确鉴定97种化合物。基于此技术，研究假设将先进的分析技术与感官组学和多元统计分析相结合，可以系统解析香气本质并识别区分优质烘烤绿茶的关键风味成分。 本研究旨在表征三种国家级茶树品种（ZC302、ZC108和FDDB）在相同条件下加工成烘烤绿茶后的香气特征，并识别这些品种特有的风味成分，从而为提升茶叶香气质量提供理论框架，并为针对性茶叶育种计划提供依据。

试剂与化学品

本研究使用了67种纯度超过95%的纯标准品，包括：非醛（E）-2-壬烯醛、甲基庚酮、（Z）-3-己烯-1-醇、（顺）-3-己烯基丁酸酯、萜品烯-4-醇、γ-萜品烯、α-己基肉桂醛、苯甲酸苄酯、α-古巴烯、雪松醇、芳樟醇、α-紫罗兰酮、2-十一酮、苯乙醇、（反）-β-紫罗兰酮、甲基茉莉酸（异构体混合物）、癸醛、（顺）-茉莉酮和（Z）-β-奥西门烯（均购自J&K Scientific有限公司，北京）。

不同品种烘烤绿茶的香气特征

采用seq-HS-SBSE和GC–MS/O方法分析了三种代表性茶树品种（ZC302、ZC108和FDDB）的香气特征。通过NIST数据库搜索、极性和非极性保留指数的双重验证、嗅觉验证以及与标准品的比较，共鉴定出57种（ZC302）、50种（ZC108）和59种（FDDB）独特风味成分（见表1和补充材料中的表S1）。值得注意的是，有41种风味成分在三种品种中均存在。

结论

综上所述，通过综合感官组学方法成功鉴定了烘烤绿茶的品种特异性关键风味成分，验证了研究假设。对于ZC108品种，雪松醇显著增强了其“甜味”和“青草”香气，香气强度比空白基质提高了176%；在ZC302品种中，吲哚、水杨酸甲酯、香叶醇和γ-十二内酯与其特有的“花香”特征密切相关（香气强度分别为16–512、1.95–814.42）。

作者贡献声明

赵燕：撰写初稿、数据可视化、方法设计。 邵晨阳：方法设计、实验实施、数据管理。 闫涵：方法设计、数据分析。 张月：方法设计。 彭群华：资源协调。 林志：项目统筹。 翟晓婷：撰写、审稿与编辑、项目监督。 吕海鹏：撰写、审稿与编辑、项目监督。 朱寅：撰写、审稿与编辑、资金筹集、概念构思。

伦理声明

本研究遵循世界医学协会关于涉及人类受试者研究的赫尔辛基宣言的伦理原则。所有茶叶样品均经过检测，确认适合食用。参与感官评估的参与者均签署了书面知情同意书，其中包含有关其权利、保密性以及随时无条件退出研究的选项。研究方案已获得中国农业科学院茶叶研究所学术委员会的批准。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了中国国家自然科学基金（U21A20231）、浙江省自然科学基金（LR24C160002）、中国科学技术协会青年精英科学家资助计划（YESS20230056）以及中国农业科学院科技创新项目（CAAS-ASTIP-2014-TRICAAS）的支持。